FveIPT2 melhora cor, aroma e nutrientes do morango-silvestre

Há uma classe pouco conhecida de genes vegetais que os biólogos costumam tratar como ruído de fundo.

Eles são classificados como genes de manutenção, responsáveis por manter as células em funcionamento.

Em geral, são vistos como participantes passivos, sempre ativos e realizando as mesmas tarefas, praticamente invisíveis para engenheiros metabólicos.

No entanto, uma equipe decidiu colocar essa premissa à prova. Os cientistas selecionaram um gene do morango-silvestre que quase não aparece em pesquisas sobre sabor ou nutrição.

Ao fazer isso, elevaram sua atividade em cerca de 50 vezes e observaram como o fruto reagia.

Um candidato altamente improvável

O gene avaliado chama-se FveIPT2. Ele integra uma categoria de genes vegetais que os biólogos, em grande parte, deixaram de lado.

Pesquisadores costumam analisar esses genes de manutenção para entender o que ocorre quando eles falham - normalmente, a célula morre.

Fora isso, eles tendem a ser considerados apenas parte da rotina celular. As citocininas, hormônios vegetais ligados ao crescimento, à ramificação e à floração, apresentam uma divisão parecida.

Algumas enzimas que as produzem direcionam ativamente o desenvolvimento. Outras, entre elas a FveIPT2, parecem somente sustentar as funções de base.

O Dr. Lijun Gan, da Universidade Agrícola de Nanjing (NJAU), liderou o projeto com o Dr. Yi Li, da Universidade de Connecticut (UConn).

Aumento drástico da expressão do gene

A equipe criou plantas de morango que superexpressavam FveIPT2, fazendo o gene operar em níveis muito acima do normal.

Duas linhagens modificadas foram submetidas a testes ao lado de plantas silvestres, sob condições equivalentes.

Em uma linhagem, o gene funcionava cerca de oito vezes mais intensamente do que nos controles. Na outra, a atividade chegou a quase 49 vezes mais, muito além do que uma planta não modificada costuma produzir.

Em seguida, os pesquisadores acompanharam o crescimento das plantas. Elas floresceram no período previsto, e a frutificação ocorreu no momento esperado.

Externamente, as plantas modificadas não pareciam diferentes das silvestres.

Frutos mais ricos, produção semelhante

A primeira surpresa esteve naquilo que não aconteceu durante o estudo. Após 40 dias e novamente aos seis meses, as plantas modificadas correspondiam às equivalentes silvestres tanto em tamanho quanto em aparência.

O peso individual dos frutos, as dimensões das bagas e os níveis de açúcar permaneceram inalterados.

A segunda surpresa apareceu quando a equipe mediu a composição química dos frutos. O total de antocianinas aumentou 34 por cento na linhagem com maior expressão.

Os teores totais de flavonoides e fenólicos também cresceram em conjunto. Os frutos chegaram a apresentar uma tonalidade de vermelho um pouco mais escura.

Nenhum desses ganhos foi acompanhado por redução no crescimento ou na doçura. A combinação de mais antioxidantes, mesma produção e doçura semelhante foi inesperada.

Os números das antocianinas disparam

Os dados metabólicos revelaram a dimensão real do efeito. Dos 1.058 compostos detectados nos frutos maduros, quase setecentos diferiram entre as plantas modificadas e as silvestres.

Nove antocianinas específicas aumentaram intensamente. O cloreto de cianidina alcançou 18 vezes o nível do tipo silvestre.

Outra variante de cianidina ficou quase dez vezes mais elevada. O cloreto de pelargonidina atingiu um nível próximo de sete vezes maior.

Esses compostos não são apenas pigmentos. As antocianinas são antioxidantes, e uma revisão publicada as associa a menor risco de doenças cardiovasculares e neurodegenerativas em humanos.

Os genes que produzem esses compostos, assim como os reguladores que ativam essa via, também estavam operando com maior intensidade nos frutos modificados.

Aroma mais doce e menos terebintina

A cor não completa todo o quadro, e os morangos devem grande parte de sua reputação ao aroma.

Dos 47 terpenoides medidos pela equipe, 24 aumentaram. Os maiores avanços foram ambos superiores a dez vezes.

O linalol, composto responsável por notas doces e florais nos morangos, apresentou uma elevação acentuada.

Já o composto α-pineno, que acrescenta um toque resinoso e de terebintina a bagas de menor qualidade, diminuiu de forma perceptível.

Trabalhos anteriores com tomates mostraram que é possível elevar o linalol por meio da engenharia metabólica, mas apenas o aroma, e não o pigmento. Esta equipe alcançou os dois resultados a partir de um único gene.

Uma rota biológica oculta

Os pesquisadores esperavam que a cascata ocorresse pela sinalização padrão das citocininas, mas não foi o que aconteceu.

Essa rota deveria ter ativado determinados genes marcadores, que são ligados sempre que os hormônios citocininas entram em ação.

Porém, quando a equipe os mediu, eles haviam diminuído, e não aumentado.

Portanto, seja qual for a função da FveIPT2, a via hormonal convencional talvez não seja o principal fator.

A função cotidiana do gene está ligada à manutenção celular básica: o processo de ajustar moléculas que ajudam as células a produzir proteínas.

Esse papel de manutenção pode estar direcionando a química dos frutos por um mecanismo que ignora completamente a sinalização hormonal padrão.

Além dos morangos-silvestres

Os experimentos foram realizados com um morango-silvestre, uma planta-modelo desenvolvida para uso em laboratório, e não para campos comerciais.

Ainda não se sabe se o mesmo efeito se estende a outras variedades comerciais diversas.

Também permanece em aberto como a FveIPT2 realmente desencadeia as alterações químicas.

Os pesquisadores descartaram a via hormonal mais evidente, mas ainda não identificaram o que conduz o efeito de modo geral.

Um diferente mecanismo genético

Pela primeira vez, foi demonstrado que um gene de manutenção desse tipo pode melhorar a química dos frutos sem prejudicar a planta.

“Ao direcionar um gene do tipo tRNA, em vez de reguladores hormonais clássicos, conseguimos melhorar a cor, o aroma e os compostos nutricionais dos frutos sem as penalidades de crescimento que frequentemente acompanham a engenharia metabólica”, afirmou Gan.

Isso oferece aos melhoristas uma alternativa diferente. Programas de morango voltados para cor mais escura, aroma mais intenso e maior teor de antioxidantes não precisam mais aceitar uma redução na produção.

Se genes semelhantes agirem da mesma forma em maçãs, pêssegos ou uvas, o conjunto de ferramentas se amplia consideravelmente.

Genes antes descartados podem acabar se revelando alguns dos alvos mais valiosos para o melhoramento que a ciência dos frutos ainda não explorou plenamente.