Como o gene FveIPT2 no morango silvestre elevou antocianinas e aroma

Há uma classe pouco falada de genes vegetais que muitos biólogos tratam como simples “ruído de fundo”.

São os chamados genes de manutenção (housekeeping genes), responsáveis por manter a célula a funcionar.

Por regra, parte-se do princípio de que são intervenientes passivos: estão sempre activos, fazem sempre o mesmo e, na prática, passam despercebidos a quem faz engenharia metabólica.

Ainda assim, uma equipa decidiu pôr essa ideia à prova. Escolheu um gene do morango silvestre com presença quase nula na investigação sobre sabor ou nutrição.

Ao aumentar a sua actividade em cerca de 50 vezes, observou-se como o fruto reagia.

Um candidato altamente improvável

O gene testado chama-se FveIPT2. Integra um tipo de genes vegetais que, em grande medida, os biólogos têm dado como pouco interessante.

Em geral, estes genes de manutenção são estudados para perceber o que acontece quando falham - e o desfecho costuma ser simples: a célula morre.

Fora esse contexto, ficam normalmente arquivados como rotineiros por natureza. Um padrão semelhante é visto nas citocininas, hormonas vegetais ligadas ao crescimento, à ramificação e à floração.

Algumas enzimas que as produzem influenciam activamente o desenvolvimento. Outras, incluindo a FveIPT2, parecem limitar-se a assegurar as tarefas de base.

O projecto foi liderado pela Dra. Lijun Gan, da Universidade Agrícola de Nanjing (NJAU), em colaboração com o Dr. Yi Li, da Universidade do Connecticut (UConn).

Aumento dramático da produção do gene

A equipa criou plantas de morango com sobre-expressão de FveIPT2, levando o gene a funcionar a níveis muito superiores ao normal.

Duas linhas modificadas entraram em ensaios, lado a lado com plantas selvagens, em condições equivalentes.

Numa das linhas, o gene trabalhou cerca de oito vezes acima dos controlos. Na outra, foi levado a quase 49 vezes, muito além do que uma planta não modificada costuma produzir.

Depois disso, os investigadores acompanharam o crescimento. A floração ocorreu dentro do calendário esperado e a frutificação aconteceu no momento habitual.

À vista desarmada, as plantas modificadas não apresentavam diferenças em relação às plantas selvagens.

Frutos mais ricos, produtividade semelhante

A primeira surpresa foi aquilo que não aconteceu. Aos 40 dias e novamente aos seis meses, as plantas modificadas mantinham-se alinhadas com as selvagens, tanto no porte como no aspecto.

O peso de cada fruto, as dimensões das bagas e os níveis de açúcar também não mostraram alterações.

A segunda surpresa surgiu quando se analisou a química do fruto. O total de antocianinas aumentou 34 por cento na linha com maior expressão.

Também os flavonoides e os fenólicos totais subiram em conjunto. Visualmente, os frutos chegaram mesmo a parecer um pouco mais vermelho-escuros.

E nada disto veio acompanhado por perdas no crescimento ou na doçura. A combinação - mais antioxidantes, produtividade idêntica e doçura semelhante - não era o resultado esperado.

Números de antocianinas disparam

Os dados de metabolitos deixaram claro quão grande foi o efeito. Entre 1,058 compostos detectados em fruto maduro, quase setecentos diferiam entre plantas modificadas e selvagens.

Nove antocianinas específicas subiram de forma acentuada. O cloreto de cianidina atingiu 18 vezes o nível do tipo selvagem.

Outra variante de cianidina ficou perto de dez vezes acima. O cloreto de pelargonidina chegou a quase sete vezes mais.

Estes compostos não são apenas pigmentos. As antocianinas actuam como antioxidantes e uma revisão publicada associa-as a menor risco de doença cardiovascular e de doença neurodegenerativa em humanos.

Além disso, os genes que constroem esses compostos - e os reguladores que activam a via - estavam todos mais activos no fruto modificado.

Aroma mais doce com menos terebintina

A cor não conta a história toda; no morango, grande parte da reputação vem do cheiro.

Dos 47 terpenoides medidos, 24 aumentaram. Os maiores saltos ultrapassaram ambos dez vezes.

O linalol, composto associado a notas doces e florais nos morangos, subiu de forma marcada.

Já o α-pineno, que pode acrescentar um toque resinoso, tipo terebintina, típico de bagas de menor qualidade, diminuiu de forma visível.

Trabalhos anteriores em tomate mostraram que é possível elevar o linalol por engenharia metabólica, mas apenas no aroma - não no pigmento. Aqui, a equipa conseguiu os dois efeitos a partir de um único gene.

Uma via biológica escondida

Os investigadores esperavam que a cascata passasse pela sinalização clássica das citocininas, mas não foi isso que se observou.

Esse caminho deveria ter activado determinados genes marcadores, os que aumentam sempre que as hormonas citocinina entram em acção.

No entanto, quando foram medidos, esses marcadores diminuíram em vez de aumentar.

Assim, seja qual for o papel da FveIPT2, a via hormonal convencional pode não ser o principal motor do fenómeno.

A função “de serviço” do gene liga-se à manutenção celular básica, nomeadamente ao ajuste de moléculas que ajudam as células a produzir proteínas.

É possível que esse trabalho de manutenção esteja a orientar a química do fruto através de um mecanismo que contorna por completo a sinalização hormonal padrão.

Para lá do morango silvestre

Os ensaios foram feitos num morango silvestre, uma planta-modelo seleccionada para uso em laboratório e não para produção em campo.

Ainda não se sabe se o mesmo efeito se repete noutras variedades comerciais.

Também permanece por esclarecer como, exactamente, a FveIPT2 desencadeia as alterações químicas.

A equipa afastou a hipótese mais óbvia - a via hormonal -, mas ainda não identificou o que, no conjunto, está a impulsionar o efeito.

Uma alavanca genética diferente

Pela primeira vez, demonstrou-se que um gene de manutenção deste tipo consegue melhorar a química do fruto sem prejudicar a planta.

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

Para os melhoradores, isto representa uma nova alavanca. Programas de morango que procurem cor mais escura, aroma mais rico e maior teor de antioxidantes deixam de ter de aceitar uma redução de produtividade como contrapartida.

Se genes semelhantes tiverem o mesmo comportamento em maçãs, pêssegos ou uvas, o leque de ferramentas pode expandir-se de forma significativa.

Genes antes desvalorizados poderão afinal revelar-se alguns dos alvos de melhoramento mais valiosos que a ciência dos frutos ainda não explorou em pleno.