O amadurecimento é um processo geneticamente controlado em que ocorrem alterações bioquímicas e fisiológicas no fruto, modificando suas características sensoriais (sabor, cor, aroma e textura). Não existe um modelo exato de estudo para frutos não-climatéricos e os fatores regulatórios envolvidos na maturação desses frutos ainda são pouco claros. Muitos estudos tem focado em diferentes classes hormonais como possíveis fatores regulatórios do amadurecimento de frutos não-climatéricos, incluindo a produção de compostos voláteis do aroma. No morango, o ácido abscísico (ABA) exógeno provavelmente efetua a maturação do fruto. Esse hormônio também exibe um padrão de mudança semelhante ao do etileno em estádios finais do desenvolvimento. Já os jasmonatos, especialmente o metil-jasmonato (MJ), são capazes de induzir a biossíntese de diversos compostos voláteis, que podem apresentar notas aromáticas. Trabalhos com diversas frutas, dentre elas o morango, sugerem a participação das auxinas no amadurecimento, mais especificamente, o ácido indol acético (AIA). Embora existam várias evidências da interação desses hormônios vegetais com o etileno, há poucos detalhes sobre quais são as vias metabólicas e quais etapas são afetadas pelos hormônios citados. Por isso, nesse projeto foram avaliados os efeitos dos hormônios etileno, ABA, AIA e MJ na produção de compostos voláteis do aroma em frutos não-climatéricos, utilizando o morango (Fragaria X ananassa) como modelo. Os morangos foram obtidos no ponto branco de maturação e as aplicações hormonais seguriam protocolos já otimizados e testados em laboratório. Em todos os casos, os resultados dos tratamentos foram comparados com grupos controle tratados apenas com solução tampão. A maioria de compostos voláteis produzidos foi identificada como ésteres, sendo estes já conhecidos pela importância no flavor dos morangos. Outros compostos voláteis do aroma também foram formados ao longo dos dias, tais como: álcoois, aldeídos, cetonas, furanonas, monoterpenos. Também foram avaliados os efeitos dos hormônios ABA e AIA sobre genes ligados a biossíntese de voláteis. Desse modo, foi possível obter informações sobre as interações hormonais relacionadas à formação de voláteis do aroma, gerando base de conhecimento importante para futuras intervenções tecnológicas que visem aprimorar a qualidade sensorial dos frutos. A aplicação exógena dos hormônios vegetais influenciou a biossíntese de compostos voláteis do aroma, quando comparados ao controle, principalmente em relação à via da LOX, devido à maior formação de compostos voláteis C6, que são precursores de compostos típicos do aroma em morangos. A modulação dos níveis de hormônio no morango ao longo do amadurecimento pode ser útil para ajudar a arquitetar abordagens que melhorem a qualidade do fruto e prolonguem sua vida útil. Os resultados obtidos até o momento reforçam a hipótese de existir uma ação dos hormônios estudados em frutos não-climatéricos, com variados graus de impacto sobre os diferentes aspectos do amadurecimento, principalmente sobre a formação de compostos voláteis do aroma. / The fruit ripening is a genetically controlled process in which biochemical and physiological changes occur, modifying its sensory characteristics (taste, color, aroma and texture). There is no exact study model for non-climacteric fruits and the regulatory factors involved in the maturation of these fruits are still unclear. Many studies have focused on different hormonal classes as possible regulatory factors for the maturation of non-climacteric fruits, including the production of volatile aroma compounds. In the strawberry, the exogenous abscisic acid (ABA) probably effects the maturation of the fruit. This hormone also exhibits a pattern of change similar to that of ethylene in late stages of development. However, jasmonates, especially methyl jasmonate (MJ), are capable of inducing the biosynthesis of various volatile compounds, which may have aromatic notes. Several studies about fruits development, among them the strawberry, suggest the participation of auxins in ripening, more specifically indole acetic acid (AIA). Although there is a lot of evidence of the interaction of these plant hormones with ethylene, there are few details about what metabolic pathways are and which steps are affected by the hormones mentioned. Therefore, the effects of the ethylene, ABA, AIA and MJ hormones on the production of volatile aroma compounds in non-climacteric fruits, using strawberry (Fragaria X ananassa) as a model, were evaluated in this project. The strawberries were obtained at the white point of maturation and the hormonal applications would follow protocols already optimized and tested in the laboratory. In all cases, treatment results were compared to control groups treated with buffer alone. Most volatile compounds produced were identified as esters, which are already known for their importance in the flavor of strawberries. Other volatile aroma compounds have also been formed over the course of days, such as alcohols, aldehydes, ketones, furanones, and monoterpenes. We also evaluated the effects of ABA and AIA hormones on genes linked to volatile biosynthesis. Thus, it was possible to obtain information about the hormonal interactions related to the formation of aroma volatiles, generating an important knowledge base for future technological interventions aimed at improving the sensorial quality of the fruits. The exogenous application of plant hormones influenced the biosynthesis of volatile aroma compounds when compared to the control, mainly in relation to the LOX pathway due to the higher formation of C6 volatile compounds, which are precursors of typical strawberry aroma compounds. Modulation of the levels of the hormone in the strawberry during maturation can be useful to help design approaches that improve the quality of the fruit and prolong its useful life. The results reinforce the hypothesis that there is an action of the hormones studied in non-climacteric fruits, with varying degrees of impact on the different aspects of maturation, mainly on the formation of volatile aroma compounds.

O amadurecimento é um processo complexo formado por alterações metabólicas, que ocorrem após o fruto atingir a sua maturidade fisiológica. O tomate é um fruto climatérico, usado como modelo para estudo do papel do etileno durante o amadurecimento. A pimenta é um fruto não-climatérico, pertencente à mesma família que o tomate, e por conta disso, pode apresentar similaridades no desenvolvimento de diversos atributos de qualidade durante o amadurecimento, como o aroma. A maioria dos compostos voláteis em frutos deriva dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos, sendo a via das lipoxigenases a responsável pela formação de voláteis C6. Devido a sua importância no processo de regulação do amadurecimento em frutos, o etileno possui um papel fundamental para a formação do aroma, no entanto, outros hormônios como o metil jasmonato (MeJA), também possuem um papel importante nesse processo. O presente trabalho visa avaliar os papéis dos hormônios etileno e MeJA na formação dos compostos voláteis do aroma em tomate Grape (Solanum lycopersicum) e pimenta malagueta (Capsicum frutescens) durante o amadurecimento. Os frutos foram tratados com MeJA, Etileno, 1MCP e MeJA+1MCP, com posteriores análises de voláteis e níveis dos transcritos de genes para as enzimas lipoxigenase (LOX), álcool desidrogenase (ADH) e hidroperóxido liase (HPL), que participam da formação dos voláteis derivados da via dos ácidos graxos. Os resultados mostraram que os tratamentos hormonais causaram mudanças claras na composição do aroma de pimenta e tomate, mas muitos desses resultados deixaram evidente a natureza climatérica e não-climatérica desses frutos. Diferentemente do que aconteceu em pimenta, foi possível visualizar uma íntima relação entre MeJA e etileno na formação do aroma em tomate, principalmente nos voláteis derivados da via dos carotenoides. Em tomate, foi possível observar que a expressão dos transcritos dos genes da via dos ácidos graxos, LOX, ADH e HPL, e da via dos carotenoides, CCD1A e CCD1B, foi diminuída pela ação de 1MCP, mesmo quando esteve associado à MeJA. O tratamento com MeJA aumentou voláteis C6 em pimenta e tomate. Particularmente em tomate, essa elevação foi associada ao aumento na expressão de LOXC e HPL, um dia após a aplicação do hormônio. Quando o tomate se tornou completamente maduro, não foram constatadas tantas diferenças em relação aos outros tratamentos, exceto pelo aumento evidente dos compostos derivados da via dos carotenoides, beta-ionona e 6-metil-5-hepten-2-ol. No primeiro dia de tratamento com MeJA em pimenta, verificou-se um aumento evidente nos níveis da maioria dos ésteres, inclusive os hexílicos de cadeia alifática, que são derivados dos voláteis C6 da via dos ácidos graxos. Além disso, também apresentaram aumento evidente, logo no primeiro dia após o tratamento com MeJA, os compostos 2-isobutil-3-metoxipirazina e 3-careno, sendo esses dois últimos os compostos que fornecem a nota aromática mais característica de pimenta. Quando as pimentas amadureceram completamente, constatou-se um aumento estatisticamente significativo, proporcionado por MeJA, nos voláteis C6 (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol e hexanal, sendo esse último um dos grandes contribuidores para o aroma desse fruto. / Ripening is a complex process formed by metabolic changes that occur after fruit physiological maturity. Tomato is a climacteric fruit, used as a model to study the role of ethylene during ripening. Pepper is a non-climacteric fruit, belonging to the same family as the tomato, and because of this, may present similarities in the development of several attributes of quality during maturation, such as aroma. Most of volatile compounds in fruits derives from carbohydrates, lipids and amino acids, and lipoxygenases pathway is responsible for C6 volatiles production. Due to its importance in the fruit ripening regulation process, ethylene plays an important role in aroma production; however, other hormones, such as methyl jasmonate (MeJA), also play a significant role during fruit ripening. The present work aims to evaluate the roles of ethylene and MeJA hormones in the formation of aroma compounds in tomato Grape (Solanum lycopersicum) and chili pepper (Capsicum frutescens) during ripening. Fruits were treated with MeJA, Ethylene, 1MCP in MeJA+1MCP, followed by analysis of volatile compounds and levels of gene transcripts for the enzymes lipoxygenase (LOX), alcohol dehydrogenase (ADH) and hydroperoxide lyase (HPL), which participate of production of volatile compounds derived from the fatty acid pathway. The results showed that hormonal treatments caused changes in pepper and tomato aroma composition, but many of these results made evident the climacteric and non-climacteric nature of these fruits. Unlike what happened in pepper, it was possible to visualize an intimate relationship between MeJA and ethylene under the tomato aroma compounds, mainly in the formation of carotenoid-derived volatiles. In tomato, it was possible to observe that the expression of the fatty acid pathway gene transcripts, LOX, ADH and HPL, and carotenoid pathway, CCD1A and CCD1B, were reduced by 1MCP action, even when it was associated with MeJA. MeJA treatment increased C6 volatiles in pepper and tomato. Particularly in tomato, this elevation was associated with an increase in the LOXC and HPL expression, one day after the hormone treatment. When tomato became fully mature, there were not so many differences compared to the other treatments, except for the evident increase of the carotenoid-derived volatile compounds, beta-ionone and 6-methyl-5-hepten-2-ol. On the first day of treatment with MeJA in pepper, there was a clear increase in the levels of most esters, including the aliphatic chain hexils, which are derived from the C6 volatiles of the fatty acid pathway. In addition, 2-isobutyl-3-methoxypyrazine and 3-carene compounds also showed evident increase, the first two days after treatment with MeJA, the latter two being the compounds that provide the most characteristic aromatic note of pepper. When the peppers reach their complete maturation, there was an increase, under MeJA treatment, in the C6 volatiles (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol and hexanal, which is one of the most important aroma compounds in peppers.

O amadurecimento é um processo complexo formado por alterações metabólicas, que ocorrem após o fruto atingir a sua maturidade fisiológica. O tomate é um fruto climatérico, usado como modelo para estudo do papel do etileno durante o amadurecimento. A pimenta é um fruto não-climatérico, pertencente à mesma família que o tomate, e por conta disso, pode apresentar similaridades no desenvolvimento de diversos atributos de qualidade durante o amadurecimento, como o aroma. A maioria dos compostos voláteis em frutos deriva dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos, sendo a via das lipoxigenases a responsável pela formação de voláteis C6. Devido a sua importância no processo de regulação do amadurecimento em frutos, o etileno possui um papel fundamental para a formação do aroma, no entanto, outros hormônios como o metil jasmonato (MeJA), também possuem um papel importante nesse processo. O presente trabalho visa avaliar os papéis dos hormônios etileno e MeJA na formação dos compostos voláteis do aroma em tomate Grape (Solanum lycopersicum) e pimenta malagueta (Capsicum frutescens) durante o amadurecimento. Os frutos foram tratados com MeJA, Etileno, 1MCP e MeJA+1MCP, com posteriores análises de voláteis e níveis dos transcritos de genes para as enzimas lipoxigenase (LOX), álcool desidrogenase (ADH) e hidroperóxido liase (HPL), que participam da formação dos voláteis derivados da via dos ácidos graxos. Os resultados mostraram que os tratamentos hormonais causaram mudanças claras na composição do aroma de pimenta e tomate, mas muitos desses resultados deixaram evidente a natureza climatérica e não-climatérica desses frutos. Diferentemente do que aconteceu em pimenta, foi possível visualizar uma íntima relação entre MeJA e etileno na formação do aroma em tomate, principalmente nos voláteis derivados da via dos carotenoides. Em tomate, foi possível observar que a expressão dos transcritos dos genes da via dos ácidos graxos, LOX, ADH e HPL, e da via dos carotenoides, CCD1A e CCD1B, foi diminuída pela ação de 1MCP, mesmo quando esteve associado à MeJA. O tratamento com MeJA aumentou voláteis C6 em pimenta e tomate. Particularmente em tomate, essa elevação foi associada ao aumento na expressão de LOXC e HPL, um dia após a aplicação do hormônio. Quando o tomate se tornou completamente maduro, não foram constatadas tantas diferenças em relação aos outros tratamentos, exceto pelo aumento evidente dos compostos derivados da via dos carotenoides, beta-ionona e 6-metil-5-hepten-2-ol. No primeiro dia de tratamento com MeJA em pimenta, verificou-se um aumento evidente nos níveis da maioria dos ésteres, inclusive os hexílicos de cadeia alifática, que são derivados dos voláteis C6 da via dos ácidos graxos. Além disso, também apresentaram aumento evidente, logo no primeiro dia após o tratamento com MeJA, os compostos 2-isobutil-3-metoxipirazina e 3-careno, sendo esses dois últimos os compostos que fornecem a nota aromática mais característica de pimenta. Quando as pimentas amadureceram completamente, constatou-se um aumento estatisticamente significativo, proporcionado por MeJA, nos voláteis C6 (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol e hexanal, sendo esse último um dos grandes contribuidores para o aroma desse fruto. / Ripening is a complex process formed by metabolic changes that occur after fruit physiological maturity. Tomato is a climacteric fruit, used as a model to study the role of ethylene during ripening. Pepper is a non-climacteric fruit, belonging to the same family as the tomato, and because of this, may present similarities in the development of several attributes of quality during maturation, such as aroma. Most of volatile compounds in fruits derives from carbohydrates, lipids and amino acids, and lipoxygenases pathway is responsible for C6 volatiles production. Due to its importance in the fruit ripening regulation process, ethylene plays an important role in aroma production; however, other hormones, such as methyl jasmonate (MeJA), also play a significant role during fruit ripening. The present work aims to evaluate the roles of ethylene and MeJA hormones in the formation of aroma compounds in tomato Grape (Solanum lycopersicum) and chili pepper (Capsicum frutescens) during ripening. Fruits were treated with MeJA, Ethylene, 1MCP in MeJA+1MCP, followed by analysis of volatile compounds and levels of gene transcripts for the enzymes lipoxygenase (LOX), alcohol dehydrogenase (ADH) and hydroperoxide lyase (HPL), which participate of production of volatile compounds derived from the fatty acid pathway. The results showed that hormonal treatments caused changes in pepper and tomato aroma composition, but many of these results made evident the climacteric and non-climacteric nature of these fruits. Unlike what happened in pepper, it was possible to visualize an intimate relationship between MeJA and ethylene under the tomato aroma compounds, mainly in the formation of carotenoid-derived volatiles. In tomato, it was possible to observe that the expression of the fatty acid pathway gene transcripts, LOX, ADH and HPL, and carotenoid pathway, CCD1A and CCD1B, were reduced by 1MCP action, even when it was associated with MeJA. MeJA treatment increased C6 volatiles in pepper and tomato. Particularly in tomato, this elevation was associated with an increase in the LOXC and HPL expression, one day after the hormone treatment. When tomato became fully mature, there were not so many differences compared to the other treatments, except for the evident increase of the carotenoid-derived volatile compounds, beta-ionone and 6-methyl-5-hepten-2-ol. On the first day of treatment with MeJA in pepper, there was a clear increase in the levels of most esters, including the aliphatic chain hexils, which are derived from the C6 volatiles of the fatty acid pathway. In addition, 2-isobutyl-3-methoxypyrazine and 3-carene compounds also showed evident increase, the first two days after treatment with MeJA, the latter two being the compounds that provide the most characteristic aromatic note of pepper. When the peppers reach their complete maturation, there was an increase, under MeJA treatment, in the C6 volatiles (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol and hexanal, which is one of the most important aroma compounds in peppers.

O amadurecimento é um processo geneticamente controlado em que ocorrem alterações bioquímicas e fisiológicas no fruto, modificando suas características sensoriais (sabor, cor, aroma e textura). Não existe um modelo exato de estudo para frutos não-climatéricos e os fatores regulatórios envolvidos na maturação desses frutos ainda são pouco claros. Muitos estudos tem focado em diferentes classes hormonais como possíveis fatores regulatórios do amadurecimento de frutos não-climatéricos, incluindo a produção de compostos voláteis do aroma. No morango, o ácido abscísico (ABA) exógeno provavelmente efetua a maturação do fruto. Esse hormônio também exibe um padrão de mudança semelhante ao do etileno em estádios finais do desenvolvimento. Já os jasmonatos, especialmente o metil-jasmonato (MJ), são capazes de induzir a biossíntese de diversos compostos voláteis, que podem apresentar notas aromáticas. Trabalhos com diversas frutas, dentre elas o morango, sugerem a participação das auxinas no amadurecimento, mais especificamente, o ácido indol acético (AIA). Embora existam várias evidências da interação desses hormônios vegetais com o etileno, há poucos detalhes sobre quais são as vias metabólicas e quais etapas são afetadas pelos hormônios citados. Por isso, nesse projeto foram avaliados os efeitos dos hormônios etileno, ABA, AIA e MJ na produção de compostos voláteis do aroma em frutos não-climatéricos, utilizando o morango (Fragaria X ananassa) como modelo. Os morangos foram obtidos no ponto branco de maturação e as aplicações hormonais seguriam protocolos já otimizados e testados em laboratório. Em todos os casos, os resultados dos tratamentos foram comparados com grupos controle tratados apenas com solução tampão. A maioria de compostos voláteis produzidos foi identificada como ésteres, sendo estes já conhecidos pela importância no flavor dos morangos. Outros compostos voláteis do aroma também foram formados ao longo dos dias, tais como: álcoois, aldeídos, cetonas, furanonas, monoterpenos. Também foram avaliados os efeitos dos hormônios ABA e AIA sobre genes ligados a biossíntese de voláteis. Desse modo, foi possível obter informações sobre as interações hormonais relacionadas à formação de voláteis do aroma, gerando base de conhecimento importante para futuras intervenções tecnológicas que visem aprimorar a qualidade sensorial dos frutos. A aplicação exógena dos hormônios vegetais influenciou a biossíntese de compostos voláteis do aroma, quando comparados ao controle, principalmente em relação à via da LOX, devido à maior formação de compostos voláteis C6, que são precursores de compostos típicos do aroma em morangos. A modulação dos níveis de hormônio no morango ao longo do amadurecimento pode ser útil para ajudar a arquitetar abordagens que melhorem a qualidade do fruto e prolonguem sua vida útil. Os resultados obtidos até o momento reforçam a hipótese de existir uma ação dos hormônios estudados em frutos não-climatéricos, com variados graus de impacto sobre os diferentes aspectos do amadurecimento, principalmente sobre a formação de compostos voláteis do aroma. / The fruit ripening is a genetically controlled process in which biochemical and physiological changes occur, modifying its sensory characteristics (taste, color, aroma and texture). There is no exact study model for non-climacteric fruits and the regulatory factors involved in the maturation of these fruits are still unclear. Many studies have focused on different hormonal classes as possible regulatory factors for the maturation of non-climacteric fruits, including the production of volatile aroma compounds. In the strawberry, the exogenous abscisic acid (ABA) probably effects the maturation of the fruit. This hormone also exhibits a pattern of change similar to that of ethylene in late stages of development. However, jasmonates, especially methyl jasmonate (MJ), are capable of inducing the biosynthesis of various volatile compounds, which may have aromatic notes. Several studies about fruits development, among them the strawberry, suggest the participation of auxins in ripening, more specifically indole acetic acid (AIA). Although there is a lot of evidence of the interaction of these plant hormones with ethylene, there are few details about what metabolic pathways are and which steps are affected by the hormones mentioned. Therefore, the effects of the ethylene, ABA, AIA and MJ hormones on the production of volatile aroma compounds in non-climacteric fruits, using strawberry (Fragaria X ananassa) as a model, were evaluated in this project. The strawberries were obtained at the white point of maturation and the hormonal applications would follow protocols already optimized and tested in the laboratory. In all cases, treatment results were compared to control groups treated with buffer alone. Most volatile compounds produced were identified as esters, which are already known for their importance in the flavor of strawberries. Other volatile aroma compounds have also been formed over the course of days, such as alcohols, aldehydes, ketones, furanones, and monoterpenes. We also evaluated the effects of ABA and AIA hormones on genes linked to volatile biosynthesis. Thus, it was possible to obtain information about the hormonal interactions related to the formation of aroma volatiles, generating an important knowledge base for future technological interventions aimed at improving the sensorial quality of the fruits. The exogenous application of plant hormones influenced the biosynthesis of volatile aroma compounds when compared to the control, mainly in relation to the LOX pathway due to the higher formation of C6 volatile compounds, which are precursors of typical strawberry aroma compounds. Modulation of the levels of the hormone in the strawberry during maturation can be useful to help design approaches that improve the quality of the fruit and prolong its useful life. The results reinforce the hypothesis that there is an action of the hormones studied in non-climacteric fruits, with varying degrees of impact on the different aspects of maturation, mainly on the formation of volatile aroma compounds.