UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CAMPUS DE CURITIBANOS
CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS ANDERSON CARLOS FINGER
INTERAÇÕES GENÉTICAS DOS MUTANTES jointless1 E single flower truss NO CONTROLE DO FLORESCIMENTO E NO DESENVOLVIMENTO DA INFLORESCÊNCIA E FRUTO DO TOMATEIRO (Solanum lycopersicum L. cv.
MICRO – TOM)
Curitibanos 2019
ANDERSON CARLOS FINGER
INTERAÇÕES GENÉTICAS DOS MUTANTES jointless1 E single flower truss NO CONTROLE DO FLORESCIMENTO E NO DESENVOLVIMENTO DA INFLORESCÊNCIA E FRUTO DO TOMATEIRO (Solanum lycopersicum L. cv.
MICRO – TOM)
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação em Agronomia do Centro de Ciências Rurais, da Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito para obtenção do Título de Bacharel em Agronomia. Orientador: Prof. Dr. Ivan Sestari
Curitibanos 2019
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, pelo exemplo de vida e determinação, e por sempre me incentivarem ao longo da caminhada.
AGRADECIMENTOS Meus sinceros agradecimentos,
À Deus, pela concessão da vida e por todas as bênçãos concedidas a cada novo dia. Aos meus familiares, em especial meus pais, Artêmio Inácio Finger e Leonida Stroher Finger, e a minha irmã Andréia Regina Finger, pelo apoio, confiança, e exemplo a ser seguido de dedicação, caráter, honestidade e determinação, possibilitando-me de ter traçado este caminho e chegado até aqui.
Aos meus avôs (in memoriam) e avós, pelo exemplo de vida e por sempre estiverem ao meu lado.
À minha companheira Rosane Haupt, por todo apoio prestado.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Ivan Sestari, pelo convite de participar do grupo de pesquisa, por todo auxílio e orientação na elaboração e execução deste trabalho, por todos os ensinamentos e contribuições, agradeço imensamente.
Aos meus amigos, Jorge Luiz Locatelli, João Vitor Berner Pereira, João Pedro de Almeida Benevides e Liandra Harine Kulika pela amizade, companheirismo e auxílio durante todo período de graduação.
Ao grupo de pesquisa, por todo apoio e ajuda prestada para a execução deste trabalho. À Universidade Federal de Santa Catarina e a todos os docentes e técnicos que contribuíram para minha formação acadêmica.
RESUMO
O tomate surgiu há muito tempo como uma planta modelo para o estudo de processos ligados ao desenvolvimento em espécies de floração autônoma. Para investigar as interações genéticas dos mutantes jointless1 (j1) e single flower truss (sft) na regulação do florescimento e no desenvolvimento da inflorescência e fruto do tomateiro, mutantes simples e duplos foram produzidos e o fenótipo caracterizado no background determinado (sp) da cv. Micro-Tom (MT). O mutante j1 mostrou um florescimento ligeiramente atrasado em relação a MT. j1 produziu inflorescências que revertem progressivamente para o crescimento vegetativo após a produção de cerca de 4 flores, as quais não exibem zona de abscisão no pedicelo. No mutante sft, o florescimento foi mais tardio que em j1 e as inflorescências foram reduzidas a uma ou algumas flores que também reverteram para o crescimento vegetativo. A interação genética dos mutantes j1 e sft foi aditiva e resultou no duplo mutante j1:sft exibindo apenas flores solitárias com pelo menos uma sépala semelhante a uma folha e a ausência da zona de abscisão do pedicelo. Além disso, a análise fenotípica mostrou que o tempo de florescimento da primeira inflorescência do duplo mutante j1:sft foi tão atrasado quanto ao observado em plantas de ambos os mutantes individuais, sugerindo efeito sinérgico de j1 e sft para esta característica. Interações sinérgicas em j1:sft também foram observadas no tempo necessário para a visualização macroscópica da primeira flor, presença de brotações laterais e altura da planta. Notavelmente, a interação de ambos os loci defectivos parece suprimir o fenótipo determinado do duplo mutante. Coletivamente, nossos resultados sugerem que a funcionalidade e a interação dos genes J1 e SFT no meristema são necessárias para promover a transição normal para o florescimento e a formação de uma inflorescência no tomateiro.
Palavras-chave: Transição do florescimento. Arquitetura da inflorescência. Duplo mutante. Epistasia. Micro-Tom.
ABSTRACT
Tomato has emerged since a long time as a model plant for the study of developmental processes in autonomously flowering species. To investigate the genetic interactions of jointless1 (j1) and single flower truss (sft) mutants in flowering regulation, inflorescence and fruit development in tomato, single and double mutants were produced and the phenotype characterized in a determinate (sp) Micro-Tom background. The j1 mutant showed slightly later flowering than the wild type. It produces inflorescences that progressively revert to vegetative growth after production of around 4 flowers, which lack pedicel abscission zone. In the sft mutant, the flowering was later than in j1 and the inflorescences were reduced to one or a few flowers that also revert to vegetative growth. Genetic interaction of j1 and sft mutants was addictive and resulted in the double mutant j1:sft displaying only solitary flowers with at least one leaf-like sepal and the absence of pedicel abscission zone. In addition, phenotypic analysis showed that flowering time of the double mutant j1:sft first inflorescence was as delayed as in plants of both single mutants, suggesting synergistic effect of j1 and sft mutations in this trait. Synergistic interactions in j1:sft were also observed in the time from transplanting to macroscopic appearance of the first flower, presence of lateral branches and plant height. Double mutant analysis also revealed that sft was epistatic to j1 in traits such as fruit diameter, mean weight and seed mass. Remarkably, the interaction of both defective loci seems to suppress the determinate phenotype in the double mutant. Collectively, our results suggest that the functionality and interaction of J1 and SFT genes in the meristem are required to promote normal transition to flowering and formation of an inflorescence in tomato.
Keywords: Flowering transition. Inflorescence architecture. Double mutant. Epistasis. Micro-Tom.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Representações esquemáticas da arquitetura do broto vegetativo e das estruturas reprodutivas do tomateiro tipo selvagem e de mutantes alterados no crescimento simpodial. 17 Figura 2 - Arquitetura da inflorescência do tomateiro tipo selvagem e dos mutantes fa e s.
... 20
Figura 3 - Representação esquemática da arquitetura do broto vegetativo e das estruturas reprodutivas do tomateiro tipo selvagem e de mutantes alterados no tempo de florescimento. 22 Figura 4 - Estrutura reprodutiva do tomateiro tipo selvagem e dos mutantes sft, uf, mc, bl e j. 24 Figura 5 - Caracterização fenotípica de j1, sft e do duplo mutante j1:sft. ... 30
Figura 6 - Tempo de florescimento do segmento inicial dos mutantes j1, sft, j1:sft e da cv. MT. ... 32
Figura 7 - Número de flores produzidas na 1ª estrutura reprodutiva... 32
Figura 8 - Caracterização da estrutura reprodutiva dos genótipos. ... 35
Figura 9 - Caracterização do crescimento e ramificação lateral dos genótipos. ... 36
Figura 10 - Desenvolvimento do fruto. ... 37
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Descrição dos mutantes que foram utilizados neste trabalho. ... 26 Tabela 2 - Interações genéticas observadas no duplo mutante j1:sft. ... 38
LISTA DE SIGLAS an - anantha
bl – blind cv - cultivar
F1 - primeiros descendentes da geração parental F2 - resultado da autofecundação da geração F1 fa - falsiflora FT - flowering locus T j – jointless ln– número de folhas ls - lateral supressor mc - macrocalyx MT - Micro-Tom NPK - nitrogênio/fósforo/potássio s – compound inflorescence sft - single flower truss sp – self-pruning uf - uniflora
V2 - estádio vegetativo em que a planta apresenta a segunda folha verdadeira desenvolvida wt – tomateiro tipo selvagem
LISTA DE SÍMBOLOS % - porcentagem mL - mililitro g - grama cm - centímetro mm - milímetro
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO... 14 1.1 JUSTIFICATIVA ... 15 1.2 OBJETIVOS ... 16 1.2.1 Objetivo Geral... 16 1.2.2 Objetivos Específicos ... 16 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 17
2.1 CONTROLE GENÉTICO DA ARQUITETURA DA PLANTA DE TOMATEIRO ... 17
2.2 CONTROLE GENÉTICO DA ARQUITETURA DA INFLORESCÊNCIA DO TOMATEIRO ... 19
2.3 CONTROLE GENÉTICO DO FLORESCIMENTO ... 21
2.4 CONTROLE GENÉTICO DAS ESTRUTURAS REPRODUTIVAS ... 24
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 26
3.1 MATERIAL VEGETAL E CONDIÇÕES DE CULTIVO ... 26
3.2 PARÂMETROS AVALIADOS ... 27
3.2.1 Análise do florescimento ... 27
3.2.2 Caracterização de parâmetros associados ao desenvolvimento vegetativo e reprodutivo... 27
3.3 ANÁLISE DOS DADOS ... 28
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 29
4.1 TEMPO DE FLORESCIMENTO ... 31
4.2 ARQUITETURA DA INFLORESCÊNCIA ... 33
4.3 ARQUITETURA DA PLANTA ... 35
4.4 DESENVOLVIMENTO DO FRUTO E DAS SEMENTES ... 36
5 CONCLUSÃO ... 40
1. INTRODUÇÃO
A transição do desenvolvimento vegetativo para o reprodutivo representa uma etapa de extrema importância durante o ciclo de vida das plantas superiores, em função deste ser um dos principais determinantes de seu sucesso reprodutivo (POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016). Tal processo é desencadeado por uma série de mudanças que ocorrem no programa de desenvolvimento do meristema apical, o qual, num dado momento, torna-se apto a iniciar o desenvolvimento de flores, ao invés de folhas (MOLINERO-ROSALES, et al., 2004).
A duração da fase vegetativa e o início do desenvolvimento reprodutivo são vigorosamente controlados tanto por sinais endógenos, quanto por sinais ambientais. Tais sinais asseguram que o processo de desenvolvimento reprodutivo seja iniciado somente quando uma série de condições ligadas ao desenvolvimento e ao ambiente sejam favoráveis (LIFSCHITZ; ESHED, 2006).
Em algumas espécies utilizadas como modelo vegetal, como Arabidopsis thaliana, diversos estudos genéticos e moleculares realizados proveram a descrição de uma série de mecanismos que estão envolvidos no controle da floração. Entretanto, o controle genético do processo de florescimento no tomateiro ainda é pouco compreendido (QUINET et al., 2006b; POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016).
O tomateiro (Solanum lycopersicum L.), ao contrário do modelo vegetal Arabidopsis thaliana que apresenta hábito de crescimento monopodial e é uma planta de dia longo, possui padrão de desenvolvimento simpodial e apresenta floração autônoma. Nesta espécie, o caule principal, também denominado de segmento inicial, é finalizado por uma inflorescência, depois de formar um número variável de folhas, dependendo do background genético. Entretanto, imediatamente inicia-se a formação de um novo broto vegetativo, denominado de segmento simpodial. Este é formado a partir de uma gema (meristema simpodial) localizada na axila da última folha, a qual está inserida logo abaixo da inflorescência final (QUINET et al., 2006a; POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016).
O primeiro segmento simpodial formado na planta cresce vigorosamente e posteriormente adquire dominância apical, deslocando a inflorescência para baixo e para os lados. Em sequência, são formados indefinidamente repetidos segmentos simpodiais a cada nova inflorescência, os quais normalmente consistem de três folhas nodais e de uma inflorescência terminal. Desta forma, a arquitetura do tomateiro é resultado da alternância dos estágios vegetativos e reprodutivos que ocorrem ao longo das brotações primárias e simpodiais, sendo tais alternâncias determinadas pela ação de genes específicos (FERREIRA, 2008;
POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016).
Conforme destacado anteriormente, o conhecimento a respeito do controle genético do florescimento em tomateiro ainda é fragmentado, quando comparado a outros modelos genéticos (QUINET; KINET, 2007; LIPPMAN et al., 2008; LOZANO et al., 2009; THOUET et al., 2012). Todavia, diferentes mutantes já identificados, a exemplo do falsiflora (fa), uniflora (uf), jointless (j), macrocalyx (mc) e single flower trus (sft) revelaram serem alterados tanto no desenvolvimento das estruturas reprodutivas, quanto na transição e no tempo de florescimento (DIELEN et al., 2004, MOLINERO-ROSALES et al., 2004; SZYMKOWIAK; IRISH, 2006; QUINET; KINET, 2007; YUSTE-LISBONA et al., 2016).
Estudos comparativos entre estes genes que afetam o desenvolvimento das estruturas reprodutivas e o tempo de florescimento no tomateiro muitas vezes tornam-se difíceis de serem realizados, em função dos alelos parentais mutados se encontrarem disponíveis apenas em diferentes cultivares (QUINET et al., 2006a). Consequentemente, tem sido relatado frequentemente que a mistura de diferentes backgrounds genéticos altera diretamente o fenótipo e a interpretação da interação genética em caracteres observados em análises de duplos ou triplos mutantes (QUINET et al., 2006b, THOUET, et al., 2012; POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016).
Para contribuir com a elucidação das potenciais interações genéticas entre os mutantes jointless1 (j1) e single flower truss (sft) na regulação do florescimento e do desenvolvimento da inflorescência e do fruto do tomateiro, mutantes simples e duplos foram produzidos e o fenótipo caracterizado no background determinado da cv. Micro-Tom.
1.1 JUSTIFICATIVA
Embora os genes SFT e J1 já terem tido sua identidade revelada e seus efeitos descritos anteriormente, o estudo das interações entre estes alelos mutados tem sido dificultada, em razão dos alelos parentais mutados normalmente encontrarem-se em diferentes cultivares. No presente trabalho, contornamos este problema fazendo uso de linhagens quase isogênicas a cv. Micro-Tom, carregando os alelos mutados j1 e sft. Esta abordagem favoreceu a obtenção do duplo mutante j1:sft e o estudo comparativo deste com os mutantes simples. Adicionalmente, permitiu investigar, sem efeito adicional de ruído genético, as interações genéticas entre j1 e sft e seus impactos em caracteres ligados ao desenvolvimento vegetativo e reprodutivo do tomateiro.
1.2 OBJETIVOS 1.2.1 Objetivo Geral
Investigar as interações genéticas entre os mutantes jointless1 e single flower truss na regulação do florescimento e no desenvolvimento da inflorescência e fruto do tomateiro. 1.2.2 Objetivos Específicos
Obtenção do duplo mutante j1:sft no background determinado (sp) da cv. Micro Tom. Caracterização de interações genéticas em caracteres fenotípicos no duplo mutante. Caracterização do impacto de j1, sft e do duplo mutante no desenvolvimento do fruto.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 CONTROLE GENÉTICO DA ARQUITETURA DA PLANTA DE TOMATEIRO O tomateiro apresenta um padrão de desenvolvimento simpodial (Figura 1), no qual após a produção de um número limitado de folhas, o crescimento do segmento inicial é finalizado pelo início da formação da primeira inflorescência, a qual é deslocada da sua posição terminal pelo crescimento ativo de um broto vegetativo, denominado de segmento ou unidade simpodial, formado a partir da gema axilar da última folha iniciada. O número de folhas produzidas antes da conversão do segmento inicial em uma estrutura reprodutiva (flor ou inflorescência) é determinado pelo genótipo, podendo variar de seis a doze (QUINET; KINET, 2007; POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016).
Figura 1. Representação esquemática da arquitetura do broto vegetativo e das estruturas reprodutivas do tomateiro tipo selvagem (wt) e de mutantes alterados no crescimento simpodial (sp, sft, bl e ls).
Fonte: adaptado de Lozano et al., 2009.
O segmento simpodial dá continuidade ao crescimento da planta, apresentando este um desenvolvimento vigoroso, pois estende-se até ocupar uma posição acima da inflorescência, forçando a mesma a desenvolver-se lateralmente, em função da dominância apical adquirida pelo segmento. Este segmento simpodial produz algumas folhas e uma segunda inflorescência, a qual é novamente deslocada lateralmente, por consequência do crescimento ativo de um novo broto axilar. Repetidos segmentos simpodiais são gerados indefinidamente, sendo estes, compostos geralmente por três folhas nodais e uma inflorescência (QUINET; KINET, 2007; BUSCH, 2009).
O segmento inicial da planta constitui a porção do caule produzida pelo meristema apical vegetativo, antes da formação da primeira inflorescência. As porções adicionais do caule, localizadas entre as inflorescências, são os segmentos simpodiais, os quais são formados a partir de meristemas axilares (simpodiais) precocemente ativados (QUINET; KINET, 2007).
Portanto, a arquitetura da planta de tomateiro é formada por uma alternância regular entre as fases vegetativa e reprodutiva, ao longo do desenvolvimento das brotações primárias e simpodiais. Esta arquitetura é uma das características agronômicas de maior importância para a cultura, em função de apresentar significativo impacto sobre o seu desempenho agronômico. Entretanto, até o momento poucos genes responsáveis pela regulação da iniciação dos meristemas axilares foram identificados (BUSCH, 2009; POYATOS-PERTÍÑEZ et al., 2016). Segundo Quinet e Kinet (2007), o processo de ativação dos meristemas axilares e simpodiais não é regulado da mesma maneira para os dois tipos de meristemas, pois a mutação do gene lateral supressor (ls) no tomateiro inibe o crescimento axilar do segmento inicial, fazendo com que a planta mutante apresente quase que completa ausência de iniciação de meristemas axilares durante a fase vegetativa, porém, não impede o crescimento simpodial da planta, conforme pode ser observado na Figura 1. Portanto, tal gene é um dos principais envolvidos com a regulação do desenvolvimento simpodial do tomateiro, sendo responsável por codificar um membro da família de proteínas com domínio VHIID (BUSCH, 2009).
BLIND representa outro importante gene de iniciação de meristemas axilares no tomateiro, o qual codifica um fator de transcrição do tipo MYB, da classe R2R3. A análise do mutante blind (bl) revelou que a mutação ocasiona graves defeitos nas ramificações (Figura 1), sendo que na fase vegetativa, 40 a 90 % dos fitômeros não apresentam iniciação de meristemas axilares, enquanto que plantas do tipo selvagem possuem meristemas axilares em quase que 100 % dos fitômeros vegetativos. Além disso, este gene também regula a arquitetura da inflorescência, sendo reduzido drasticamente o número de flores por inflorescência, ocasionando frequentes fussões entre as flores, e além disso, atrasando levemente o tempo de florescimento (QUINET et al., 2006; BUSCH, 2009).
O gene SELF-PRUNING (SP) também participa da regulação do desenvolvimento simpodial do tomateiro, controlando a regularidade da alternância entre as fases vegetativa e reprodutiva ao longo do crescimento simpodial. Tal gene é homólogo aos genes TERMINAL FLOWER1 e CENTRORADIALIS, os quais controlam a arquitetura da inflorescência em Arabidopsis thaliana e Antirrhinum majus, respectivamente (PNUELI et al., 1998; QUINET; KINET, 2007).
No tomateiro, o gene SP está localizado no cromossomo 6 e codifica um fator de transcrição do tipo CETS (CENTRORADIALIS/TERMINAL FLOWER 1/SELF-PRUNING), atuando como repressor do florescimento. A mutação recessiva (sp) condiciona à planta um hábito de crescimento determinado, enquanto que o alelo selvagem é dominante (Sp) e confere crescimento indeterminado às plantas. Além disso, a mutação ocasiona ainda uma redução drástica no número e no comprimento das unidades simpodiais, além de fazer com que a planta mutante apresente uma redução gradual no número de folhas formadas entre as inflorescências, até que a fase vegetativa seja finalizada completamente com a produção de duas inflorescências sucessivas, conforme pode ser observado na Figura 1 (PNUELI et al., 1998; QUINET; KINET, 2007).
Outro gene que pertence à mesma família gênica que SP, é o SINGLE FLOWER TRUSS (SFT), o qual é responsável por codificar o principal componente do florígeno, condicionando uma floração tardia e uma alteração no crescimento simpodial do mutante (Figura 1). Portanto, análises fenotípicas hipotetizam que o balanço entre estes dois genes (SP e SFT) é um dos responsáveis pela regulação da transição da fase vegetativa para reprodutiva no tomateiro, tanto para o meristema inicial, quanto para os meristemas simpodiais (LIFSCHITZ; ESHED, 2006).
2.2 CONTROLE GENÉTICO DA ARQUITETURA DA INFLORESCÊNCIA DO
TOMATEIRO
Durante o processo de transição floral, o meristema apical da planta intumesce e após uma divisão, origina um meristema floral e junto deste é formado um meristema de inflorescência. Este meristema de inflorescência bifurca repetidamente para a produção de cada nova flor, até a completa formação da inflorescência, conforme pode ser observado na Figura 2A. Além disso, o meristema da inflorescência gera o segundo meristema floral, a partir do qual é iniciado novamente outro meristema de inflorescência lateral, e assim por diante. As sucessivas bifurcações de cada meristema de inflorescência são perpendiculares, fazendo com que as flores fiquem organizadas na inflorescência em forma de ziguezague (QUINET; KINET, 2007).
Após o estabelecimento do meristema floral, são produzidos os órgãos primordiais da flor nos quatro verticilos florais. O resultado final deste processo é uma flor contendo de cinco a seis sépalas, alternadas por um número similar de pétalas, contendo ainda um número similar
de estames que formam um cone ao redor do pistilo, o qual geralmente é composto por dois ou três carpelos fundidos (QUINET; KINET, 2007).
Figura 2. Arquitetura da inflorescência do tomateiro tipo selvagem (A) e dos mutantes falsiflora (B) e compound inflorescence (C).
Fonte: Quinet et al., 2006b; Lozano et al., 2009.
Um dos genes envolvidos com a arquitetura da inflorescência, que atua sobre o meristema da mesma, é o COMPOUND INFLORESCENCE, o qual induz a planta mutante a produzir uma inflorescência altamente ramificada, composta por até duzentas flores, ao contrário das inflorescências simples produzidas pela grande maioria das cultivares, as quais possuem entre cinco e dez flores (QUINET; KINET, 2007).
A mutação do gene compound inflorescence (s) faz com que na primeira divisão do meristema apical, sejam gerados dois grupos de células em divisão, os quais se dividem novamente em duas partes, produzindo um meristema floral e um grupo de células meristemáticas. Este processo é frequentemente repetido durante a formação da inflorescência, resultando em uma extensa ramificação da mesma (Figura 2C) (QUINET; KINET, 2007).
As duas sucessivas divisões do meristema apical da planta observadas no mutante s, também ocorrem nos mutantes falsiflora (fa) e anantha (an), entretanto, estes são incapazes de gerar flores, conforme pode ser observado na Figura 2B (QUINET; KINET, 2007). O gene FALSIFLORA (FA) regula a identidade meristemática e o período de floração no tomateiro. A planta mutante apresenta um considerável atraso no tempo de floração e um fenótipo de inflorescência foliar, devido a formação de folhas e de brotos vegetativos no lugar de flores. Tais alterações indicam que FA seja ortólogo ao gene LEAFY, o qual é responsável por promover a floração e por determinar a identidade do meristema floral em Arabidopsis (MOLINERO-ROSALES et al., 1999).
Uma característica observada nestes mutantes que afetam a arquitetura da inflorescência é que os meristemas da inflorescência não são estabelecidos exclusivamente para originar uma flor, pois podem ser transformados em meristemas vegetativos, o que também pode ocorrer por influência das condições ambientais, principalmente em relação a temperatura. Portanto, o destino de um meristema de inflorescência depende de influências externas ou internas (QUINET; KINET, 2007).
2.3 CONTROLE GENÉTICO DO FLORESCIMENTO
A fase de desenvolvimento vegetativo da maior parte dos cultivares de tomateiro é relativamente curta, devido a transição floral do segmento inicial ocorrer três semanas após a expansão dos cotilédones, ou seja, quando a terceira folha ainda está em crescimento (QUINET; KINET, 2007).
O tempo de floração do segmento inicial é determinado a partir do número de folhas que foram produzidas antes da conversão do broto do meristema apical numa estrutura reprodutiva, sendo este bastante estável sob diferentes condições ambientais. Portanto, a primeira estrutura reprodutiva diferencia-se após o início de seis a doze folhas, dependendo do material genético (QUINET; KINET, 2007).
Atualmente, vários genes que estão envolvidos com o controle do tempo de florescimento no tomateiro já foram identificados, entretanto, nehuma via foi claramente especificada. Dentre os genes identificados, encontram-se FALSIFLORA (FA), UNIFLORA (UF), SINGLE FLOWER TRUSS (SFT), JOINTLESS (J) e BLIND (BL), os quais poderiam atuar como componentes de uma via de promoção autônoma do florescimento (PNUELI, et al., 1998; MAO et al., 2000; DIELEN et al., 2004; MOLINERO-ROSALES et al., 2004; QUINET; KINET, 2007).
O gene FA está localizado no cromossomo 3 do tomateiro regula a identidade meristemática e o período de floração no tomateiro. Tal mutação condiciona à planta a um considerável atraso no tempo de floração (Figura 3) e um fenótipo de inflorescência foliar, como já descrito anteriormente. Estas alterações indicam que tal gene seja ortólogo de LEAFY, o qual é responsável por promover a floração e por determinar a identidade do meristema floral em Arabidopsis (MOLINERO-ROSALES et al., 1999).
Assim como FA, o gene UN também regula o tempo de florescimento e a identidade do meristema da inflorescência do tomateiro. Tal gene está localizado no cromossomo 9, é defectivo para um fator de transcrição do tipo bHLH (basic helix-loop-helix) e é responsável
por promover a floração, além de dar início à formação dos órgãos da inflorescência após a geração da primeira flor. A planta mutante apresenta um considerável atraso no florescimento (Figura 3) e um fenótipo marcado pela formação de flores solitárias. Além disso, possui como característica marcante a produção de brotos laterais vigorosos, os quais são formados a partir dos nós que correspondem aos que são iniciadas as primeiras estruturas reprodutivas nos materiais selvagens (DIELEN et al., 2004; QUINET; KINET, 2007).
Figura 3. Representação esquemática da arquitetura do broto vegetativo e das estruturas reprodutivas do tomateiro tipo selvagem (wt) e de mutantes alterados no tempo de florescimento* (uf, sft, fa, j e bl).
* tempo de florescimento representado pelo número de folhas produzidas abaixo da 1ª estrutura reprodutiva (Ln).
Fonte: adaptado de Lozano et al., 2009.
Outro gene envolvido com o processo de floração é SFT, o qual está localizado no cromossomo 3 e codifica um fator de transcrição do tipo CETS que atua como indutor do florescimento no tomateiro, em razão de direcionar a gema do meristema apical do segmento inicial para o desenvolvimento reprodutivo. Além disso, está envolvido na regulação da identidade do meristema floral, com o número e com a identidade dos órgãos florais. Tal gene é ortólogo ao gene FLOWERING LOCUS T, o qual é essencial para o desenvolvimento das inflorescências em Arabidopsis, além de ser considerado como um sinal móvel regulador da promoção floral, o qual é desencadeado pelo “florígeno” (MOLINERO-ROSALES et al., 2004; LIFSCHITZ; ESHED, 2006; LIFSCHITZ et al., 2006; FERREIRA, 2008).
A mutação single flower truss (sft) faz com que a planta apresente uma baixa indução ao florescimento, atrasando consideravelmente a floração, em função da formação de inflorescências altamente indeterminadas, conforme pode ser observado na Figura 3. Além do mais, a mutação confere à planta um número reduzido de inflorescências e de flores por
inflorescências, assim como, reverte a porção final da inflorescência num broto vegetativo, após a produção de uma ou duas flores. Entretanto, a morfologia da estrutura reprodutiva é muito variável neste mutante, em função de ser afetada consideravelmente pelas condições ambientais e pelo background genético (MOLINERO-ROSALES et al., 2004; QUINET et al., 2006a; FERREIRA, 2008).
O gene J1 está localizado no cromossomo 11 do tomateiro e é responsável por codificar uma proteína que pertence ao grupo de fatores de transcrição do tipo MADS-box, os quais são responsáveis pelo controle de vários aspectos do desenvolvimento vegetal. O efeito desta mutação sobre o tempo de floração não é muito significativo, sendo levemente atrasado (Figura 3), entretanto, o principal impacto desta mutação é a ausência de formação da zona de abscisão do pedicelo, fazendo com que os frutos fiquem fortemente retidos à planta, mesmo estando maduros (MAO et al., 2000).
A mutação jointless1 (j1) ocasiona frequentemente na planta a reverção dos meristemas de inflorescência ao crescimento vegetativo, após a formação de duas ou três flores, impondo um fenótipo de inflorescência folhosa. Em função destas alterações, sugere-se que este gene seja ortólogo ao SHORT VEGETATIVE PHASE e AGAMOUS-LIKE 24, os quais estão relacionados com a manutenção da identidade do meristema da inflorescência em Arabidopsis (MAO et al., 2000; QUINET et al., 2006b).
Com a finalidade de investigar melhor o controle fisiológico da floração no tomateiro, estudos genéticos e moleculares envolvendo a produção de mutantes duplos e triplos, a partir de combinações de mutantes simples, mostraram que tanto a arquitetura da inflorescência, quanto o processo de transição floral, são regulados por interações genéticas complexas (QUINET; KINET, 2007).
Segundo Poyatos-pertíñez et al. (2016), a arquitetura da inflorescência é regulada pela cooperação entre os genes J, SFT e MACROCALYX (MC), pois ambos os genes evitam a mudança precoce do meristema da inflorescência após o início da morfogênese da mesma. Segundo Pnueli et al. (1998), a identidade meristemática da inflorescência é controlada pela interação entre os genes FA e SP.
Entretanto, desvendar os mecanismos genéticos envolvidos com a regulação do tempo de floração do tomateiro é extremamente difícil, em função das características peculiares e desafiadoras da espécie, como o hábito de crescimento simpodial, e devido a transição floral não ocorrer da mesma maneira nos segmentos iniciais e simpodiais (QUINET; KINET, 2007).
2.4 CONTROLE GENÉTICO DAS ESTRUTURAS REPRODUTIVAS
Os genes que estão envolvidos com a regulação da morfogênese da estrutura reprodutiva do tomateiro podem ser divididos em três categorias, sendo a primeira os genes que determinam e/ou mantém a identidade do meristema de inflorescência. A segunda categoria engloba os genes que determinam a identidade do meristema floral e por fim, a terceira categoria, comprendendo os genes que determinam a identidade dos órgãos florais. Entretanto, muitos dos genes envolvidos com as duas primeiras categorias também afetam o tempo de floração (QUINET; KINET, 2007).
Além de estar relacionado com o controle do tempo de floração, os genes SFT e UF, também controlam a identidade do meristema da inflorescência, conforme pode ser observado na Figura 4B e 4C. Enquanto que no mutante uniflora a morfologia da estrutura reprodutiva é altamente estável sob diferentes condições ambientais, em single flower truss tal estrutura é significativamente variável (QUINET et al. 2006a).
Figura 4. Estrutura reprodutiva do tomateiro tipo selvagem (A) e dos mutantes sft, uf, mc, bl e j. Crescimento exagerado de pelo menos umas das sépalas em sft (B), flores solitárias produzidas por uf (C), conversão homeótica das sépalas em estruturas semelhantes a folhas em mc (D), modificação da inflorescência em bl, em função da redução no número de flores (E), e ausência da formação da zona de abscisão do pedicelo em j (F).
Fonte: Quinet et al., 2006b; Szymkowiak; Irish, 2006; Lozano et al., 2009; Yuste-lisbona et al., 2016.
A B C D
Além de SFT, os genes J, MC e BL também estão envolvidos com a manutenção da identidade da inflorescência, pois estes evitam a terminação precoce da inflorescência, em função de anteciparem a reversão da inflorescência para um desenvolvimento vegetativo (QUINET; KINET, 2007).
Assim como J, o gene MC também codifica um fator de transcrição do tipo MADS-box em tomateiro, sendo ortólogo ao gene APETALA1, de Arabidopsis. O gene MC regula o desenvolvimento dos órgãos florais e a determinação da inflorescência, tornando-a altamente indeterminada, em função da reversão do meristema da inflorescência para o desenvolvimento vegetativo, após a formação de um número reduzido de flores. Além disso, tal gene também regula o desenvolvimento das sépalas, em função de ocasionar a conversão homeótica das sépalas em estruturas semelhantes a folhas (Figura 4D) (VREBALOV et al., 2002).
Segundo Lifschitz e Eshed (2006), na regulação da morfogênese da estrutura
reprodutiva, UF é epistático ao SFT, SP, BL e J. Na regulação do tipo de estrutura reprodutiva,
o gene UF também é epistático a SFT, porém, na regulação do tempo de floração SFT é epistático a UF.
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 MATERIAL VEGETAL E CONDIÇÕES DE CULTIVO
As sementes da cultivar Micro-Tom (MT) de tomateiro (Solanum lycopersicum) e dos mutantes jointless1 (j1) e single flower truss (sft) foram gentilmente cedidas pelo Dr. Lázaro Peres (Laboratório de Controle Hormonal do Desenvolvimento Vegetal da ESALQ-USP). Os genótipos foram introgredidos no background genético determinado (self-pruning) da cv. MT e estão detalhados na Tabela 1.
Para a obtenção do duplo mutante (j1:sft), os respectivos mutantes homozigotos simples foram cruzados originando uma geração (F1), a qual é heterozigota para ambas as mutações. Essas plantas foram autofecundadas e originaram uma população segregante F2, na qual, o duplo mutante j1/j1:sft/sft foi encontrado na frequência aproximada de 1:15 plantas (seguindo a segregação mendeliana de 9:3:3:1). Para seleção do duplo mutante, buscou-se o fenótipo de cada uma das mutações em questão (Tabela 1) em uma única planta. Uma vez identificadas, as plantas do duplo mutante foram autofecundadas para obtenção de sementes homozigotas.
Tabela 1. Descrição dos mutantes que foram utilizados neste trabalho.
Mutação Cromossomo Descrição/Função gênica Referência
jointless1 (j1) 11
Completa supressão da formação da zona de abscisão do pedicelo. Defectivo para um fator de transcrição do tipo MADS-box.
Butler (1936); Mao et al. (2000).
single flower truss (sft) 3
Defectivo para um gene homólogo a FT de Arabidopsis. A proteína SFT é um indutor móvel do florescimento, sendo um dos componentes do chamado florígeno. Lifschitz et al. (2006); Quinet et al. (2006a).
As plantas foram cultivadas em casa de vegetação, localizada no Campus de Curitibanos, da Universidade Federal de Santa Catarina. A semeadura de cada genótipo foi realizada em vasos de 250 mL, contendo substrato comercial e vermiculita expandida na proporção de 1:1. O transplantio foi realizado no estádio vegetativo V2, ou seja, quando as plantas apresentaram o primeiro par de folhas verdadeiras. As plantas foram cultivadas em vasos individuais, com capacidade de 300 mL, contendo substrato comercial e vermiculita na proporção de 1:2, sendo para cada litro de substrato, adicionado 4 g de calcário e 1 g de fertilizante NPK 10-10-10.
A irrigação antes do transplantio foi realizada manualmente, conforme a necessidade das plântulas. Após o transplantio, os vasos foram expostos sobre um filme plástico, sobre o qual foi mantido uma lâmina de água de 2 a 3 cm, através de reposições periódicas, ao longo de todo o ciclo de desenvolvimento das plantas. O controle de pragas e doenças foi realizado conforme a necessidade, utilizando-se os produtos recomendados.
3.2 PARÂMETROS AVALIADOS 3.2.1 Análise do florescimento
Foram utilizados dois critérios para acessar as respostas ligadas ao florescimento: o número de dias da semeadura até o aparecimento macroscópico da primeira inflorescência e o número de folhas produzidas abaixo da primeira inflorescência.
3.2.2 Caracterização de parâmetros associados ao desenvolvimento vegetativo e reprodutivo
A altura do caule principal e o número de brotações laterais foram avaliadas aos 100 dias após o transplantio. Neste momento também foi computado o número de inflorescências produzidas por planta, o número de folhas por inflorescência, o número de flores e de frutos fixados por inflorescência. Para averiguar alguma possível influência da interação entre j1 e sft no desenvolvimento e no tempo de amadurecimento dos frutos, foi determinado o número de dias da antese até o estádio vermelho maduro. Em cada genótipo, determinou-se a massa média, e o diâmetro distal e radial de 20 frutos representativos. Além disso, foram determinados o número de sementes produzidas por fruto e a massa de 1000 sementes.
3.3 ANÁLISE DOS DADOS
As análises foram realizadas no programa estatístico Statistix (versão 8.0). O experimento foi conduzido no delineamento inteiramente casualizado, composto por quatro tratamentos, sendo: a cultivar Micro-Tom (utilizada como controle), as linhagens parentais (j1 e sft) e o duplo mutante (j1:sft). Cada tratamento contou com quatro repetições, cada qual foi composta por cinco plantas. Os resultados obtidos foram submetidos a análise de variância e apresentado como média ± desvio padrão. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5 % de probabilidade de erro.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O fenótipo das plantas dos diferentes genótipos estudados pode ser observado no comparativo que apresenta o estádio de desenvolvimento das plantas no florescimento (Figura 5A), aos 46 dias após a semeadura e na frutificação (Figura 5B), após decorridos 95 dias da semeadura. Além disso, como caracterização da estrutura reprodutiva dos mutantes simples e do duplo mutante, pode ser observado na Figura 5C a ausência de formação da zona de abscisão do pedicelo, característica intrínseca a j1, e na Figura 5D a flor solitária produzida pelo mutante sft.
Por fim, na Figura 5E pode ser observado o efeito da interação aditiva dos genes sft e j1 sobre a arquitetura da inflorescência no duplo mutante, confirmada pela produção exclusiva de flores solitárias, ausência de formação da zona de abscisão do pedicelo e pela formação de pelo menos uma das sépalas da flor em forma de folha.
4.1 TEMPO DE FLORESCIMENTO
Após a produção de 5,15±0,15 folhas, o tomateiro selvagem (cv. Micro-Tom) iniciou a formação da primeira inflorescência, enquanto que em j1, tal evento fisiológico ocorreu após a formação de 6,44±0,20 folhas, mostrando este um ligeiro atraso no florescimento do segmento inicial, em comparação com o controle (Figura 6A). Em sft, o atraso no tempo de floração foi mais considerável, visto que o mesmo iniciou o desenvolvimento da primeira estrutura reprodutiva após a produção de 10 folhas, entretanto, no duplo mutante esta primeira estrutura reprodutiva foi iniciada após a produção de 12,26±0,10 folhas, mostrando assim um retardo no início do florescimento do segmento inicial muito mais significativo.
Além do número de folhas iniciadas antes do florescimento, o início do florescimento também foi avaliado através do número de dias decorridos da semeadura até o aparecimento macroscópico da 1ª estrutura reprodutiva (Figura 6B), sendo que em j1, tal evento ocorreu após 33,30±0,48 dias da semeadura, mostrando um leve atraso em comparação com o controle (31,00±0,36). Um atraso mais considerável pôde ser observado em sft, visto que o aparecimento macroscópico da 1ª estrutura reprodutiva ocorreu após decorridos 35 dias da semeadura. No duplo mutante, o aparecimento da 1ª estrutura reprodutiva ocorreu somente após decorridos 40,13±0,18 dias, comprovando novamente este significativo atraso no início do florescimento do segmento inicial, em comparação com os demais genótipos estudados.
Estes resultados apontam que os genes sft e em menor escala j1, estão envolvidos com o controle do tempo de floração no tomateiro, possuindo um efeito sinérgico sobre o mesmo, corroborando com Quinet et al. (2006a), os quais sugerem que sft e j1 são promotores constitutivos do florescimento, e que sft e em menor grau j1, poderiam atuar como componentes reguladores de uma via de promoção autônoma do florescimento no tomateiro, ou seja, uma via controlada por sinais endógenos, sem influência dos sinais ambientais.
Entretanto, segundo Thouet et al. (2012) sft possui efeito epistático sobre j1 no controle do início do florescimento, visto que no estudo realizado por estes autores, o número de folhas produzidas abaixo da 1ª estrutura reprodutiva no duplo mutante não se diferiu estatisticamente do mutante sft, contrariando completamente os resultados obtidos neste estudo. Porém, esta divergência pode ser explicada pelo background genético dos genótipos utilizados, visto que enquanto Thouet et al., (2012) utilizaram diferentes backgrounds para os genótipos avaliados, neste estudo todos os materiais se encontravam dentro de um mesmo background genético (cv. Micro-Tom). Portanto, esta divergência de resultados para um mesmo material (j1:sft) mostra a importância da utilização de um mesmo background genético em estudos comparativos.
Figura 6. Tempo de florescimento do segmento inicial dos mutantes j1, sft, do duplo mutante j1:sft e da cv. MT. Tempo de florescimento determinado pelo número de folhas iniciadas antes do florescimento (A) e pelo número de dias decorridos da semeadura até o aparecimento macroscópico da 1ª estrutura reprodutiva (B). As barras representam a média ± desvio padrão (n=20). Valores seguidos por uma mesma letra não se diferem estatisticamente (p <0,05).
Fonte: Autor (2019).
A primeira inflorescência desenvolvida em j1 produziu 3,56±0,12 flores (Figura 7), número este muito inferior às 7,10±0,37 flores formadas na 1ª estrutura reprodutiva do controle. Entretanto, a primeira estrutura reprodutiva gerada por sft apresentou somente uma flor solitária, característica esta que foi fielmente transmitida ao duplo mutante, e que no mesmo foi repetida nas sucessivas estruturas reprodutivas produzidas. Portanto, pode-se afirmar com tais resultados que sobre tal característica o gene sft apresenta efeito epistático sobre j1.
Figura 7. Número de flores produzidas na 1ª estrutura reprodutiva. As barras representam a média ± desvio padrão (n=20). Valores seguidos por uma mesma letra não se diferem estatisticamente (p <0,05). Fonte: Autor (2019). D C B A 0 2 4 6 8 10 12 14 MT j1 sft j1/sft nº de f ol ha s Genótipo
A
D C B A 0 10 20 30 40 50 MT j1 sft j1/sft nº de di as GenótipoB
A B C C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 MT j1 sft j1/sft nº de f lo re s Genótipo4.2 ARQUITETURA DA INFLORESCÊNCIA
O número de inflorescências produzidas por planta (Figura 8A) foi significativamente maior em j1 (16,70±0,96), em comparação com o controle (5,85±0,22) e com os demais genótipos estudados. O mutante sft e o duplo mutante não se diferiram estatisticamente, visto que produziram em média 8,60±0,59 e 10,59±0,21 inflorescências por planta, respectivamente.
O elevado número de inflorescências produzidas por planta em j1 ocorreu em função da frequente reversão desta estrutura reprodutiva em crescimento vegetativo, resultando num menor número de flores produzidas por inflorescência (3,95±0,10), em comparação com o controle (6,46±0,17), conforme pode ser observado na Figura 8B. Assim como no controle, a redução do número de inflorescências produzidas por planta em sft foi compensado pela geração de um maior número de flores por inflorescência (6,93±0,34), entretanto, tal característica não foi observada no duplo mutante, visto que o mesmo produziu sucessivas flores solitárias no lugar de inflorescências.
O maior número de flores produzidas por inflorescência não repercutiu num maior número de frutos fixados por inflorescência (Figura 8C), visto que o controle fixou 3,39±0,16 frutos e sft 2,64±0,18. Esta redução no número de frutos fixados por inflorescência em sft ocorreu pelo maior abortamento de flores observado em tal mutante. O mutante j1 fixou 1,45±0,07 frutos por inflorescência, enquanto que o duplo mutante apresentou 0,64±0,03 frutos fixados nas flores solitárias produzidas.
Em função da frequente reversão da inflorescência em crescimento vegetativo observada em j1 e em sft, tais mutantes apresentaram um fenótipo de inflorescência folhosa, visto que produziram 1,20±0,12 e 2,60±0,16 folhas por inflorescência, respectivamente (Figura 8D). Entretanto, no duplo mutante tal característica não foi observada, visto que no lugar de inflorescências o mesmo produziu sucessivas flores solitárias.
A presença de apenas flores solitárias com ausência da zona de abscisão do pedicelo do fruto no duplo mutante demonstra o efeito aditivo de ambos alelos na formação desta nova estrutura. Em sft apenas as duas primeiras estruturas reprodutivas consistem de flores isoladas. Subsequentemente as inflorescências formadas revertem para o crescimento vegetativo após a emissão de duas a três flores na inflorescência, similar ao aspecto observado nas inflorescências terminais de j1.
Observou-se que o crescimento de pelo menos uma das sépalas da flor foi intensificado no duplo mutante, quando comparado ao da flor solitária do parental sft. É importante destacar, novamente, que em sft tal característica pode ser observada exclusivamente nas flores solitárias
produzidas nas primeiras duas estruturas reprodutivas emitidas pela planta. Este alargamento exagerado das sépalas foi relatado anteriormente por Thouet et al. (2012). Segundo esse estudo, tal característica se repete em até mais do que uma das sépalas da flor, e sugere que tal anomalia ocorre no momento da transição floral, após o meristema apical iniciar um meristema floral. Nesta ocasião, um meristema vegetativo ocupa a posição do meristema lateral da inflorescência. Segundo Quinet et al. (2006a) após o intumescimento do meristema apical, este pode dar origem a um meristema de inflorescência, o qual posteriormente origina o meristema floral, entretanto, em sft, o meristema apical após intumescer pode ser transformado diretamente num meristema floral, o que explica a produção de flores solitárias e de inflorescências numa mesma planta. Com isso, em função das sucessivas flores solitárias produzidas no lugar das inflorescências no duplo mutante, sugere-se que cada meristema apical após o intumescimento foi transformado diretamente num meristema floral, ao invés de originar primeiramente um meristema de inflorescência.
Em função de sft e j1 apresentarem efeitos muito semelhantes sobre a arquitetura da inflorescência, como a reversão da mesma para o crescimento vegetativo, Thouet et al. (2012) sugeriram que tais genes podem apresentar suas funções sobrepostas na planta.
Figura 8. Caracterização da estrutura reprodutiva dos genótipos. Número de inflorescência produzidas por planta (A), número de flores geradas por inflorescência (B), número de frutos fixados por inflorescência (C) e número de folhas na inflorescência (D). As barras representam a média ± desvio padrão (n=20). Valores seguidos por uma mesma letra não se diferem estatisticamente (p <0,05).
Fonte: Autor (2019).
4.3 ARQUITETURA DA PLANTA
Além de influenciarem a formação da inflorescência, j1 e sft também afetaram significativamente o desenvolvimento vegetativo, visto que as plantas apresentaram 17,94±0,33 cm e 30,35±0,79 cm de altura, respectivamente, enquanto que no controle as mesmas possuíam 11,50±0,36 cm (Figura 9A). Entretanto, a altura da planta foi drasticamente modificada no duplo mutante (43,80±0,99), sugerindo que sobre esta característica sft e j1 apresentam uma interação sinérgica.
Esta interação sinérgica também foi observada sobre o número de brotações laterais formadas por planta (Figura 9B), visto que enquanto j1 e sft emitiram 0,50±0,15 e 0,35±0,13 brotações laterais, respectivamente, o duplo mutante produziu em média 1,79±0,16 brotações laterais por planta.
C A B B 0 5 10 15 20 MT j1 sft j1/sft nº de in fl or es cê nc ia s Genótipo
A
A B A C 0 2 4 6 8 MT j1 sft j1/sft nº de f lo re s/ in fl or es cê nc ia GenótipoB
A C B D 0 1 2 3 4 MT j1 sft j1/sft nº de f rut os /i nf lo re sc ên ci a GenótipoC
C B A C 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 MT j1 sft j1/sft nº de f ol ha s/ in fl or es cê nc ia GenótipoD
O efeito dos alelos mutados j1 e sft sobre a formação de brotações laterais, até o presente momento ainda não havia sido avaliado, entretanto, já se encontram descritos na literatura mutantes de tomateiro que afetam consideravelmente tal característica, como lateral supressor, no qual a formação de meristemas laterais é quase que completamente bloqueado ao longo do desenvolvimento vegetativo (SCHMITZ et al., 2002).
Segundo Schmitz et al. (2002), os mutantes blind e torosa também apresentam uma considerável alteração na formação de todos os tipos de meristemas, visto que durante o desenvolvimento vegetativo, somente são formados meristemas axilares em poucas gemas foliares, reduzindo drasticamente a formação de brotações laterais. Somado a redução das brotações laterais, blind e torosa também apresentam uma redução na inflorescência, a qual consiste de uma ou poucas flores, característica esta observada exclusivamente no duplo mutante (j1:sft), o qual produziu somente flores solitárias.
Figura 9. Caracterização do crescimento e ramificação lateral dos genótipos. Altura (A) e número de brotações laterais emitidas nos genótipos (B). As barras representam a média ± desvio padrão (n=20). Valores seguidos por uma mesma letra não se diferem estatisticamente (p <0,05).
Fonte: Autor (2019).
4.4 DESENVOLVIMENTO DO FRUTO E DAS SEMENTES
O tempo de amadurecimento do fruto ligado a planta mãe não foi afetado, uma vez que o número de dias da antese até o fruto atingir o estádio vermelho maduro, tanto nos mutantes simples quanto no duplo mutante não diferiu de MT (Figura 10A). Apesar do número de frutos fixados por estrutura reprodutiva ter sido maior em sft, em relação ao duplo mutante e até mesmo em relação a j1, tanto sft quanto o duplo produziram frutos de maior massa e
D C B A 0 10 20 30 40 50 MT j1 sft j1/sft A lt ur a (c m ) Genótipo
A
B B B A 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 MT j1 sft j1/sft nº de b ro ta çõ es l at er ai s GenótipoB
diâmetro (Figura 10B e 10C). Embora a priori não exista, até o presente momento, uma explicação plausível para tal efeito observado, verifica-se uma interação epistática de sft sobre essas duas características fenotípicas avaliadas no fruto do duplo mutante.
Figura 10. Desenvolvimento do fruto representado pelo número de dias da antese até o estádio vermelho-maduro (A), massa média dos frutos (B) e diâmetro distal e radial de frutos representativos (C). As barras representam a média ± desvio padrão (n=20). Valores seguidos por uma mesma letra (em C, letras maiúscula e minúscula comparam diâmetro distal ou radial entre diferentes genótipos, respectivamente) não se diferem estatisticamente (p <0,05).
Fonte: Autor (2019).
A análise do duplo mutante ainda revelou que, apesar de não ser significativo, há um decréscimo perceptível no número de sementes produzidas por fruto (Figura 11A). Curiosamente, parece haver um efeito de compensação do número de sementes do duplo por uma maior massa de sementes em relação ao mutante j1 e ao MT (Figura 11B). Conforme podemos observar, a massa de 1000 sementes computada no duplo mutante sugere que este caráter também está sob interação epistática de sft.
A A A A 35 37 39 41 43 45 MT j1 sft j1/sft nº de di as Genótipo
A
B B A A 0 2 4 6 8 10 12 MT j1 sft j1/sft M as sa (g) GenótipoB
B b B b A a A a 0 10 20 30 MT j1 sft j1/sft D iâ m et ro (m m ) GenótipoC
Figura 11. Número de sementes produzidas por fruto (A) e massa de 1000 sementes (B). As barras representam a média ± desvio padrão (n=20). Valores seguidos por uma mesma letra não se diferem estatisticamente (p <0,05).
Fonte: Autor (2019).
Coletivamente os dados obtidos com este trabalho, além de comprovar interações já descritas, também revelam novas interações genéticas entre os mutantes j1 e sft, as quais afetam diretamente a arquitetura da planta, o florescimento, o desenvolvimento da estrutura reprodutiva e de caracteres associados ao fruto do tomateiro, conforme pode ser observado na Tabela 2.
Tabela 2. Interações genéticas observadas no duplo mutante j1:sft.
Caraterística Interação
Altura Sinérgica
Brotações laterais Sinérgica
Tempo de florescimento Sinérgica
Arquitetura da inflorescência1 Aditiva
Número de flores na 1ª estrutura reprodutiva sft epistático
Massa do fruto sft epistático
Massa das sementes sft epistático
1 j1:sft produz apenas flores solitárias com ausência de zona de abscisão do pedicelo e com pelo menos uma sépala com aspecto de folha.
Fonte: Autor (2019).
Estudos complementares a este estão sendo realizados pelo nosso grupo com intuito de explorar outras combinações de alelos que reconhecidamente afetam a indução floral e o
A A A A 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 MT j1 sft j1/sft nº de s em en te s Genótipo
A
B C A A 0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 MT j1 sft j1/sft M as sa (g) GenótipoB
desenvolvimento da inflorescência no tomateiro. Não obstante novos estudos também serão necessários para explicar o significado biológico de algumas dessas interações genéticas em particular. Isso favorecerá uma maior compreensão a respeito dos processos acima listados.
5 CONCLUSÃO
A interação de ambos os loci defectivos suprime o fenótipo determinado do duplo mutante.
A funcionalidade e interação de J1 e SFT no meristema é necessária para promover a transição normal do florescimento e a formação de uma inflorescência no tomateiro.
Não há influência de j1, sft e de sua interação no amadurecimento do fruto. O incremento na massa do fruto e de sementes em j1:sft sugere epistasia de sft para tais caracteres.
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