Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2007. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2008-11-13T16:50:18Z
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Tese_2007_AnaHeloneidadeAraujo.pdf: 1481379 bytes, checksum: ccc57c523d2cdc59792b24e53b0a6d8b (MD5) / O tomateiro (Solanum lycopersicum L.) apresenta um papel de destaque na dieta
humana de diferentes etnias e regiões geográficas. Entre as estratégias para aumentar e/ou
permitir um consumo adequado de nutrientes essenciais, destacam-se a introdução de
alimentos ricos em carotenóides na dieta, além do melhoramento genético visando aumentar o
teor pró-vitamínico e de antioxidantes em culturas adaptadas para plantio e com tradição de
consumo nas regiões geográficas onde ocorrem carências nutricionais. Um dos objetivos neste
trabalho foi avaliar os tipos e o conteúdo de carotenóides visando selecionar genótipos com
melhores características nutricionais. Outro objetivo foi, baseado em informações genéticas
para genes que codificam enzimas envolvidas na via biossíntetica de carotenóides, gerar
oligonucleotídeos iniciadores (primers) universais para uso em PCR. Estes primers foram
utilizados para isolar alelos do gene que codifica a enzima licopeno β-ciclase em diferentes
acessos de tomate. Os dados obtidos destas seqüências foram avaliados para estimar as
relações filogenéticas dentro do gênero Solanum (seção Lycopersicon). Esta análise foi
comparada com estudos anteriores utilizando o gene waxy ou GGSSI (Grandule-bound starch
syntase). Esta análise foi informativa e a sua utilização forneceu uma boa resolução na
definição das espécies de tomate. Demonstrou ainda que as espécies com frutos verdes,
amarelos e vermelhos pertencem a um grupo monofilético, além de revelar a proximidade
entre as espécies de tomate com frutos com pigmentação verde. Os resultados aqui
apresentados forneceram ainda o perfil de carotenóides de tomates de coloração verde,
mostrando estas espécies como essenciais fontes de carotenóides luteína e zeaxantina. Um
carotenóide já reconhecido nutricionalmente, mas não encontrado em concentrações
significativas em tomates comerciais, o beta caroteno, foi identificado nas espécies S.
cheesmaniae, S. galapagense e S. pimpinellifolium, que possuem frutos com pigmentação
amarela. Destaca-se ainda o S. pimpinelifolium vermelho como sendo a melhor opção em
cruzamentos visando o melhoramento no conteúdo e na diversidade de carotenóides. A
geração dos oligonucleotídeos iniciadores universais, específicos para o isolamento de alelos dos genes das enzimas fitoeno sintase, licopeno ε-ciclase e licopeno β-ciclase foi satisfatória,
uma vez que foram específicos para os genes em estudo. À disponibilização do catálogo de
tipos e teores de carotenóides em um subconjunto do germoplasma destas espécies e o
desenvolvimento de ferramentas moleculares com potencial uso em sistemas de seleção
assistida cria perspectivas de aumento da eficiência do melhoramento visando o aumento do
teor e a diversidade de carotenóides em tomate.
_________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The cultivated tomato (Solanum lycopersicum L. Mill) plays an important role in the
human diet in distinct ethnic groups and geographical regions, being a major source of
vitamins and antioxidants. One of the most efficient strategies to increase and/or to allow the
satisfactory intake of essential nutrients is to introduce in the daily diet improved food crop
cultivars with higher nutritional/nutraceutical value. Breeding cultivars displaying regional
adaptation for higher pro-vitamin A and antioxidant contents would be an effective way of
minimizing/alleviating nutritional deficiencies in geographic areas with sub-optimum levels
of intake of these compounds. One of the main objectives of the present thesis was to evaluate
the profile and content of carotenoids in a germplasm collection of tomato and in its wild and
semi-domesticated relatives [Solanum (section Lycopersicon)]. This germplasm displayed a
wide range of fruit color varying from greenish to yellow up to deep red. The final aim of this
study is to improve diversity and content of this group of potent antioxidants in the cultivated
tomato via conventional and molecular breeding. A second objective was to isolate a sub-set
of genes coding for structural enzymes of carotenoid biosynthesis in accessions of this
germplasm and to generate a set of “universal” primers derived from the genetic information
of these genes for use in PCR assays. This approach was employed to isolate alleles of the
gene coding for the enzyme lycopene β-cyclase from the distinct accessions and the sequence
data obtained was evaluated to estimate the phylogenetic relationships of the genus Solanum
(section Lycopersicon). This analysis was informative and displayed enough resolution to
discriminate the distinct species within the genus. A monophylletic group was composed by
the green, yellow and red fruit species. A close relationship was also observed among greenfruited
species, which was in agreement with the results reported in the literature using both
classical and molecular tools. Therefore, the sequence of the lycopene β-ciclase gene could
represent an additional tool for phylogenetic analysis in the genus Solanum (section
Lycopersicon) as well as in closely related sections. The results indicated a wide range of
carotenoid types and blends in the accessions of species belonging to the genus Solanum (section Lycopersicon). Green-fruited tomatoes accumulated lutein and zeaxanthin, two
carotenoids that are not commonly found in cultivated tomatoes. The carotenoid β-carotene
was identified in accessions of the S. cheesmaniae, S. galapagense and S. pimpinellifolium
(yellow-fruit mutant). Therefore, these species might represent important sources of gene
controlling β-carotene accumulation. However, the most diverse profiles of carotenoids were
found in accessions of S. pimpinelifolium with red fruit phenotype. These would be the
preferential sources for use in breeding programs. PCR primers were developed for universal,
gene-specific isolation of alleles of the following genes: phytoene synthase, lycopene ε-
cyclase and lycopene β-ciclase. The establishment of a catalog of content and types of
carotenoids in representative accessions of species belonging to the genus Solanum (section
Lycopersicon) and the development of molecular tools with potential utility in classical
breeding as well as in marker assisted selection systems. The isolation of new genes/alleles
from wild and semi-domesticated species related to the cultivated tomato has also a potential
scientific and technological impact allowing the identification and cloning of genes of the
carotenoid pathway able to modulate distinct blends of antioxidants carotenoids in fruits of
this important vegetable crop.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/1091 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Morais, Ana Heloneida de Araújo |
| Contributors | Monte, Damares de Castro, Boiteux, Maria Esther de Noronha Fonseca, Almeida, Elionor Rita Pereira |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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