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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/1091
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Title: Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em frutos de espécies de Solanum (seção Lycopersicon) : caracterização via Cromatografia Líquida de Alta Resolução (CLAE) e análise filogenética do gene codificador da enzima Licopeno-β-ciclase
Authors: Morais, Ana Heloneida de Araújo
Orientador(es):: Monte, Damares de Castro
Boiteux, Maria Esther de Noronha Fonseca
Almeida, Elionor Rita Pereira
Assunto:: Variabilidade
Carotenóides
Tomate
Alimentos funcionais
Issue Date: 15-Jan-2009
Citation: MORAIS, Ana Heloneida de Araújo. Diversidade de Carotenóides Antioxidantes em frutos de espécies de Solanum (seção Lycopersicon): caracterização via Cromatografia Líquida de Alta Resolução (CLAE) e análise filogenética do gene codificador da enzima Licopeno-β-ciclase. 2007. 131 f. Tese (Doutorado em Biologia Molecular)-Universidade de Brasília, Brasília, 2007.
Abstract: 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.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2007.
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