O mamão é uma importante cultura tropical no Brasil, sendo a cultivar Golden exportada para os Estados Unidos e Europa, onde é bastante apreciada por suas características sensoriais. Neste caso em particular, o uso da cadeia de frio desde a colheita, transporte e armazenamento pré-consumo contribui de maneira efetiva para o prolongamento da vida de prateleira dos frutos, uma vez que retarda o amadurecimento, o que é fundamental para que o fruto possa alcançar tais mercados em boas condições de comercialização. No entanto, embora se conheça que a redução de grande parte da atividade metabólica causada pelo frio possa alterar a emissão de substâncias voláteis e comprometer o aroma do fruto, a extensão e os detalhes de quais vias são afetadas não está totalmente claro. Assim, destacou-se como objetivo deste trabalho avaliar os efeitos do armazenamento a baixa temperatura sobre o perfil de compostos voláteis ao longo do amadurecimento e sobre a expressão gênica de enzimas relacionadas à biossíntese de componentes de impacto para o aroma do mamão. Foram feitas análises de cor da casca, firmeza da polpa e produção de etileno e CO2, a fim de caracterizar o amadurecimento dos frutos durante os experimentos. Os compostos voláteis foram extraídos através da técnica de microextração em fase sólida (SPME), separados por cromatografia gasosa e identificados por espectrometria de massa e a expressão gênica foi analisada por PCR em tempo real. Os resultados demonstraram que o armazenamento refrigerado, mesmo sob temperaturas consideradas seguras para a conservação do fruto, nas quais não há desenvolvimento de injúria pelo frio, afetou o perfil geral de compostos voláteis. O composto linalool, identificado como majoritário nas amostras controle, foi detectado em menor abundância nos frutos submetidos ao frio e, de acordo com análise estatística, foi significativo na diferenciação dos perfis dos dois grupos. Houve redução também dos níveis de transcritos de LIS, gene identificado como suposto codificador da enzima linalool sintase envolvida na formação de linalool no mamão. Estes dados indicam que modificações na transcrição de tal gene afetam a síntese de linalool, mas parecem existir outros fatores que participam da regulação de sua expressão gênica e das respostas ao efeito das baixas temperaturas. Assim, mais estudos acerca do assunto serão conduzidos pelo grupo a fim de compreender os mecanismos regulatórios do metabolismo do fruto submetido a baixas temperaturas e obter respostas que auxiliem no desenvolvimento de protocolos de conservação pós-colheita capazes de preservar as características do aroma, importante atributo de qualidade para esta cultura. / Papaya is an important tropical crop in Brazil and cultivar Golden is exported to the United States and Europe, which is highly appreciated for its sensory characteristics. In this case, using low temperature from harvest, transport and storage contributes effectively to prolong the shelf life of fruits, since delays ripening, which is essential for good quality fruits in marketing. However, although it is known that the reduction of much of the metabolic activity caused by cold can alter the emission of volatile compounds and compromising the flavor of the fruit, the extent and details of which pathways are affected remains unclear. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of storage at low temperature on the profile of volatile compounds during the ripening papaya fruit and on expression of a volatile related gene. Skin color, firmness and ethylene and CO2 production were measured in order to characterize fruit ripening during the experiments. The volatile components were extracted by the technique of solid phase microextraction (SPME), separated by gas chromatography and identified by mass spectrometry and gene expression was analyzed by real-time PCR. According to statistical analysis, the results showed that cold storage affected the general profile of volatile compounds, even under temperatures considered safe for chilling injury. The compound linalool, identified as major on control samples, was detected in lower abundance in fruits submitted to cold. There was also a reduction in transcript levels of a putative gene encoding linalool synthase involved in biosynthesis of linalool in papaya, predicted by in silico analysis. These data indicate that changes in gene transcription affect the synthesis of linalool in papaya fruit, but possibly other factors also participate in gene expression regulation. Thus, further studies will be conducted by the group in order to get better understanding of the regulatory mechanisms of fruit metabolism subjected to low temperatures and these answers are important to support development of postharvest technologies that preserve the flavor fruit, an essencial quality attribute for this crop.

O mamão é uma importante cultura tropical no Brasil, sendo a cultivar Golden exportada para os Estados Unidos e Europa, onde é bastante apreciada por suas características sensoriais. Neste caso em particular, o uso da cadeia de frio desde a colheita, transporte e armazenamento pré-consumo contribui de maneira efetiva para o prolongamento da vida de prateleira dos frutos, uma vez que retarda o amadurecimento, o que é fundamental para que o fruto possa alcançar tais mercados em boas condições de comercialização. No entanto, embora se conheça que a redução de grande parte da atividade metabólica causada pelo frio possa alterar a emissão de substâncias voláteis e comprometer o aroma do fruto, a extensão e os detalhes de quais vias são afetadas não está totalmente claro. Assim, destacou-se como objetivo deste trabalho avaliar os efeitos do armazenamento a baixa temperatura sobre o perfil de compostos voláteis ao longo do amadurecimento e sobre a expressão gênica de enzimas relacionadas à biossíntese de componentes de impacto para o aroma do mamão. Foram feitas análises de cor da casca, firmeza da polpa e produção de etileno e CO2, a fim de caracterizar o amadurecimento dos frutos durante os experimentos. Os compostos voláteis foram extraídos através da técnica de microextração em fase sólida (SPME), separados por cromatografia gasosa e identificados por espectrometria de massa e a expressão gênica foi analisada por PCR em tempo real. Os resultados demonstraram que o armazenamento refrigerado, mesmo sob temperaturas consideradas seguras para a conservação do fruto, nas quais não há desenvolvimento de injúria pelo frio, afetou o perfil geral de compostos voláteis. O composto linalool, identificado como majoritário nas amostras controle, foi detectado em menor abundância nos frutos submetidos ao frio e, de acordo com análise estatística, foi significativo na diferenciação dos perfis dos dois grupos. Houve redução também dos níveis de transcritos de LIS, gene identificado como suposto codificador da enzima linalool sintase envolvida na formação de linalool no mamão. Estes dados indicam que modificações na transcrição de tal gene afetam a síntese de linalool, mas parecem existir outros fatores que participam da regulação de sua expressão gênica e das respostas ao efeito das baixas temperaturas. Assim, mais estudos acerca do assunto serão conduzidos pelo grupo a fim de compreender os mecanismos regulatórios do metabolismo do fruto submetido a baixas temperaturas e obter respostas que auxiliem no desenvolvimento de protocolos de conservação pós-colheita capazes de preservar as características do aroma, importante atributo de qualidade para esta cultura. / Papaya is an important tropical crop in Brazil and cultivar Golden is exported to the United States and Europe, which is highly appreciated for its sensory characteristics. In this case, using low temperature from harvest, transport and storage contributes effectively to prolong the shelf life of fruits, since delays ripening, which is essential for good quality fruits in marketing. However, although it is known that the reduction of much of the metabolic activity caused by cold can alter the emission of volatile compounds and compromising the flavor of the fruit, the extent and details of which pathways are affected remains unclear. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of storage at low temperature on the profile of volatile compounds during the ripening papaya fruit and on expression of a volatile related gene. Skin color, firmness and ethylene and CO2 production were measured in order to characterize fruit ripening during the experiments. The volatile components were extracted by the technique of solid phase microextraction (SPME), separated by gas chromatography and identified by mass spectrometry and gene expression was analyzed by real-time PCR. According to statistical analysis, the results showed that cold storage affected the general profile of volatile compounds, even under temperatures considered safe for chilling injury. The compound linalool, identified as major on control samples, was detected in lower abundance in fruits submitted to cold. There was also a reduction in transcript levels of a putative gene encoding linalool synthase involved in biosynthesis of linalool in papaya, predicted by in silico analysis. These data indicate that changes in gene transcription affect the synthesis of linalool in papaya fruit, but possibly other factors also participate in gene expression regulation. Thus, further studies will be conducted by the group in order to get better understanding of the regulatory mechanisms of fruit metabolism subjected to low temperatures and these answers are important to support development of postharvest technologies that preserve the flavor fruit, an essencial quality attribute for this crop.

Durante o amadurecimento ocorrem profundas alterações na composição química dos frutos e a expressão gênica desempenha papel fundamental no controle desse processo. Apesar da importância comercial do mamão, as informações a respeito da expressão gênica durante o amadurecimento são limitadas. Assim, nessa tese, técnicas de estabelecimento de perfis de RNA mensageiro, como Differential Display-PCR, cDNA-AFLP e Cross-Species Microarray, foram aplicadas para a identificação de genes com expressão alterada. Alguns genes ligados ao metabolismo e transporte de açúcares, de lipídeos e carotenóides, à degradação de parede celular e stress, e fatores de transcrição dependentes e independentes de hormônios vegetais pareceram apresentar diferenças de expressão durante o amadurecimento do mamão papaia. O isolamento dos genes diferencialmente expressos permitiu traçar um panorama da expressão gênica do fruto e, dessa maneira, a relação das funções dos genes com o amadurecimento do mamão contribuiu para o aumento do entendimento acerca da qualidade pós-colheita do fruto. / Ripening affects the quality of fleshy fruits by changing the chemical composition, and gene expression regulates most part of these transformations. Although papaya fruit is an important Brazilian crop, there are restricted studies concerning its ripening and gene expression. In this work, it is described the use of some RNA profiling techniques, such as Differential Display-PCR, cDNA-AFLP and Cross-Species Microarray, to identify ripening-related genes in papaya fruit. Using these techniques, some differentially expressed genes during papaya fruit ripening were isolated. Their functions were associated with metabolism and transport of sugars, lipids and carotenoids, cell wall disassembly, stress and transcription factors dependent and independent of plant hormones. In this way, it was proposed a pattern of gene expression during papaya fruit ripening, at least for those isolated genes, and the assemblage of these data with other authors data can locate fruit handling to a better level, minimizing postharvest losses and increasing papaya fruit shelf-life.

O sistema glicosinolato-mirosinase faz parte do mecanismo de defesa das plantas, quando o tecido é danificado, os glicosinolatos são degradados pela mirosinase e os compostos tóxicos são liberados. No mamão, o principal composto liberado pela enzima é o benzilisotiocianato (BITC), a partir da degradação de benzilglicosinolato (BG). Altos teores de BG e BITC, presentes no início da formação do fruto, diminuem durante o seu desenvolvimento. A semente, é o tecido que mais acumula estes compostos, seguido da casca e da polpa e estes teores parecem ser afetados pelo 1-MCP, mas não pelo etileno. Além disso, foi observado neste trabalho, que mesmo a mais baixa atividade da mirosinase parece ter sido suficiente para liberar o BITC, que nestas quantidades, poderia exercer ação contra as moscas-das-frutas e outros microorganismos. A seqüência parcial da mirosinase do mamão mostrou alto grau de similaridade com Arabidopisis (67%), mostarda branca (62%) e canola (51 %), plantas modelo no estudo de glicosinolatos, sendo encontradas muitas regiões e resíduos altamente conservados. O perfil de transcritos da mirosinase mostrou que ela está presente somente na semente, e a partir dos 90 dpa, apresentando um significativo aumento no ponto de colheita, concomitante ao aumento de atividade. / The glucosinolate-myrosinase system is part of the defense mechanism in plants, when tissue is damaged, the glucosinolates are degraded by myresinases and toxic compounds are released. In papaya fruit, the major compounds released are the benzylisothiocyanates, frem the degradation of benzylglucosinolate (BG). High levels of BG and BITC are present in the beginning of the fruit formation and they decreased during the development. The seed is the tissue that accumulates higher contents of these compounds, followed by skin and pulp and these levels seems to be disturb by 1-MCP, but not by ethylene. Moreover, it was observed in this work, that exactly the lowest activity of myresinase seems to have been enought to liberate the BITC, that in these amounts, could to act against fruit f1ies and other microorganisms. The partial sequence of myresinase of the papaya fruit showed high degree of similarity with with Arabidopisis (67%), white mustard (62%) and rape (51 %), plants model in the study of glicosinolatos, being found a lot of regions and residues highly conserved. The transcript prefile of myresinase showed that it is present only in the seed, and frem the 90 dpa, having a significant increase in the point of harvest, concomitant to the activity increase.

Durante o amadurecimento ocorrem profundas alterações na composição química dos frutos e a expressão gênica desempenha papel fundamental no controle desse processo. Apesar da importância comercial do mamão, as informações a respeito da expressão gênica durante o amadurecimento são limitadas. Assim, nessa tese, técnicas de estabelecimento de perfis de RNA mensageiro, como Differential Display-PCR, cDNA-AFLP e Cross-Species Microarray, foram aplicadas para a identificação de genes com expressão alterada. Alguns genes ligados ao metabolismo e transporte de açúcares, de lipídeos e carotenóides, à degradação de parede celular e stress, e fatores de transcrição dependentes e independentes de hormônios vegetais pareceram apresentar diferenças de expressão durante o amadurecimento do mamão papaia. O isolamento dos genes diferencialmente expressos permitiu traçar um panorama da expressão gênica do fruto e, dessa maneira, a relação das funções dos genes com o amadurecimento do mamão contribuiu para o aumento do entendimento acerca da qualidade pós-colheita do fruto. / Ripening affects the quality of fleshy fruits by changing the chemical composition, and gene expression regulates most part of these transformations. Although papaya fruit is an important Brazilian crop, there are restricted studies concerning its ripening and gene expression. In this work, it is described the use of some RNA profiling techniques, such as Differential Display-PCR, cDNA-AFLP and Cross-Species Microarray, to identify ripening-related genes in papaya fruit. Using these techniques, some differentially expressed genes during papaya fruit ripening were isolated. Their functions were associated with metabolism and transport of sugars, lipids and carotenoids, cell wall disassembly, stress and transcription factors dependent and independent of plant hormones. In this way, it was proposed a pattern of gene expression during papaya fruit ripening, at least for those isolated genes, and the assemblage of these data with other authors data can locate fruit handling to a better level, minimizing postharvest losses and increasing papaya fruit shelf-life.

O sistema glicosinolato-mirosinase faz parte do mecanismo de defesa das plantas, quando o tecido é danificado, os glicosinolatos são degradados pela mirosinase e os compostos tóxicos são liberados. No mamão, o principal composto liberado pela enzima é o benzilisotiocianato (BITC), a partir da degradação de benzilglicosinolato (BG). Altos teores de BG e BITC, presentes no início da formação do fruto, diminuem durante o seu desenvolvimento. A semente, é o tecido que mais acumula estes compostos, seguido da casca e da polpa e estes teores parecem ser afetados pelo 1-MCP, mas não pelo etileno. Além disso, foi observado neste trabalho, que mesmo a mais baixa atividade da mirosinase parece ter sido suficiente para liberar o BITC, que nestas quantidades, poderia exercer ação contra as moscas-das-frutas e outros microorganismos. A seqüência parcial da mirosinase do mamão mostrou alto grau de similaridade com Arabidopisis (67%), mostarda branca (62%) e canola (51 %), plantas modelo no estudo de glicosinolatos, sendo encontradas muitas regiões e resíduos altamente conservados. O perfil de transcritos da mirosinase mostrou que ela está presente somente na semente, e a partir dos 90 dpa, apresentando um significativo aumento no ponto de colheita, concomitante ao aumento de atividade. / The glucosinolate-myrosinase system is part of the defense mechanism in plants, when tissue is damaged, the glucosinolates are degraded by myresinases and toxic compounds are released. In papaya fruit, the major compounds released are the benzylisothiocyanates, frem the degradation of benzylglucosinolate (BG). High levels of BG and BITC are present in the beginning of the fruit formation and they decreased during the development. The seed is the tissue that accumulates higher contents of these compounds, followed by skin and pulp and these levels seems to be disturb by 1-MCP, but not by ethylene. Moreover, it was observed in this work, that exactly the lowest activity of myresinase seems to have been enought to liberate the BITC, that in these amounts, could to act against fruit f1ies and other microorganisms. The partial sequence of myresinase of the papaya fruit showed high degree of similarity with with Arabidopisis (67%), white mustard (62%) and rape (51 %), plants model in the study of glicosinolatos, being found a lot of regions and residues highly conserved. The transcript prefile of myresinase showed that it is present only in the seed, and frem the 90 dpa, having a significant increase in the point of harvest, concomitant to the activity increase.