O tomate é um dos frutos mais consumido em todo o mundo. As espécies da planta tomateiro são originárias de países da América Central e da América do Sul e está documentado que no período da colonização dos países pelos europeus, estes terão dado início à propagação das espécies por todo o mundo.
A evolução da ciência mostra-nos que a textura do tomate depende fortemente da parede celular primária, onde celulose, hemicelulose e pectina formam uma estrutura dinâmica que sustenta o fruto em desenvolvimento.
Entretanto, a maioria dos estudos moleculares tem se concentrado no amadurecimento, quando enzimas e fatores de transcrição promovem a desestruturação e o amolecimento da parede celular.
No entanto, sabe-se muito pouco sobre como a firmeza é estabelecida durante a fase inicial de expansão, embora essa resistência ajude o fruto a manter a integridade do tecido e a suportar o stress mecânico e biológico.
Estudos anteriores relacionaram o gene VSF-1 à regulação de genes vasculares e mostraram que o regulador de amolecimento LOB1 pode ativar o VSF-1, mas o seu papel na textura do fruto continua desconhecido. Devido a essas lacunas, é necessário investigar mais a fundo as redes transcricionais que constroem e mantêm a firmeza durante o desenvolvimento inicial do fruto.
Investigadores da Universidade de Zhejiang, em colaboração com o Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales–Génomique et Biotechnologie des Fruits, em Toulouse, França, publicaram um estudo na revista “Horticulture Research”, em que examina como o fator de transcrição VSF-1 influencia a firmeza do fruto do tomate antes e durante o amadurecimento.
No estudo os investigadores usaram abordagens genéticas, biomecânicas, microscópicas e genómicas, em que a atividade do VSF-1 foi conectada com a remodelação da parede celular e identificaram o TBG6 como um alvo direto a jusante, fornecendo uma ligação mecanística entre um fator de transcrição com domínio de zíper de leucina básico (bZIP) e a resistência física do fruto do tomate em desenvolvimento.
Os investigadores utilizaram inicialmente a edição genómica CRISPR-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – CRISPR-associated protein 9) para criar duas linhagens com deleção do gene VSF-1 e geraram duas linhagens com superexpressão na variedade de tomate “Ailsa Craig”. As medições de textura mostraram que os frutos com deleção do gene eram consistentemente mais macios em testes de compressão, com os maiores efeitos observados no estágio verde-maduro; o material da parede celular diminuiu de 13 a 18% e as paredes celulares subepidérmicas ficaram de 32 a 37% mais finas do que no tipo selvagem. Em contraste, a superexpressão do gene VSF-1 aumentou a firmeza, elevou o material da parede celular do pericarpo em 27 a 30% e aumentou o número de camadas celulares.
Microscopia ótica e microscopia eletrónica de transmissão relacionaram essas alterações de textura à organização do tecido e à ultraestrutura da parede celular, e não simplesmente a mudanças no tamanho do fruto. O sequenciamento de RNA (RNA-seq) mostrou um forte enriquecimento de processos relacionados à parede celular. O sequenciamento por purificação de afinidade de DNA (DAP-seq) identificou 59.371 picos de ligação de alta confiança para o gene VSF-1 e 5.952 genes associados a promotores; a integração de ambos os conjuntos de dados gerou 218 alvos diretos candidatos.
A equipa de investigadores concentrou-se em TBG6, que codifica uma β-galactosidase. Análises de interação proteína-proteína em levedura (one-hybrid), ensaios de deslocamento da mobilidade eletroforética e testes de dupla luciferase mostraram que o gene VSF-1 se liga ao promotor de TBG6 e o ativa. A deleção de TBG6 também reduziu a firmeza do fruto inteiro durante o desenvolvimento inicial, confirmando que essa ligação regulatória contribui para o fenótipo.
Os autores do estudo afirmaram que as descobertas mudam o foco da investigação sobre textura de frutos, passando do amaciamento isolado para o processo inicial de desenvolvimento da firmeza.
Os investigadores referiram que o VSF-1 parece coordenar um programa mais amplo da parede celular, em vez de agir por meio de uma única enzima, com TBG6 a fornecer uma via experimentalmente validada e LOB1 a sugerir um mecanismo de feedback indireto.
Os resultados também sugerem que a firmeza deve ser equilibrada ao longo do desenvolvimento: o fruto precisa de resistência estrutural suficiente durante o crescimento, mas ainda deve amolecer adequadamente à medida que amadurece. Eles afirmaram que esse momento de desenvolvimento pode ser especialmente importante para o melhoramento de culturas, pois estimular demais o regulador pode afetar outras características do fruto.
Para o melhoramento genético e a biotecnologia, o estudo fornece alvos moleculares candidatos para o ajuste da textura do tomate num estágio mais precoce do que as estratégias convencionais focadas no amadurecimento. Em vez de simplesmente maximizar a atividade do VSF-1, abordagens futuras poderão visar ajustar quando, onde ou com que intensidade a via atua, potencialmente fortalecendo o fruto em desenvolvimento sem bloquear o amadurecimento desejável. Essa cautela é corroborada pelas linhagens de superexpressão, que apresentaram maior firmeza, mas também maior perda de água pós-colheita e aumento da permeabilidade da cutícula.
O estudo oferece tanto uma oportunidade como uma restrição de investigação: melhorar a firmeza pode exigir o controlo coordenado das paredes celulares, das propriedades da cutícula e do momento do desenvolvimento. O módulo VSF-1– TBG6 agora fornece um ponto de partida definido para testar estas estratégias de melhoramento de precisão em tomate e, potencialmente, em outras culturas de frutos carnosos.
