Vermelho ou amarelo : o que está por trás da cor dos frutos de Psidium cattleyanum? : da expressão gênica ao perfil de antocianinas

Abstract

Psidium cattleyanum, popularmente conhecido por araçá, é uma espécie vegetal frutífera nativa da Mata Atlântica que compõe tanto a alimentação de espécies da fauna quanto da população brasileira, que usa seus frutos para consumo in natura ou produção de geleias, sorvetes e sucos. Dois morfotipos de araçá podem ser encontrados, um que apresenta frutos amarelos e outro que apresenta frutos vermelhos. Além da diferença de coloração de frutos, outras diferenças podem ser observadas entre os morfotipos, como a composição de óleos essenciais, o formato de suas folhas e perfil de antocianinas, o que suscita dúvidas quanto a uma possível separação dos morfotipos em duas espécies distintas. Antocianinas são pigmentos vegetais associados a colorações que variam entre vermelho, roxo e azul. Além da coloração, as antocianinas estão associadas a fatores evolutivos e proteção da célula vegetal contra uma ampla gama de estresses, tanto bióticos quanto abióticos, porém são escassos os estudos que relacionam o acúmulo destes pigmentos à adaptação ambiental. O estudo das bases moleculares da rota de biossíntese de antocianinas, em especial do gene antocianidina sintase, responsável por dar cor à molécula de antocianina, e a compreensão de seu funcionamento podem lançar luz sobre questões evolutivas, taxonômicas e bioquímicas atribuídas à adaptação do araçá, e de outras espécies, a ambientes diversos. O objetivo deste trabalho foi, portanto, analisar molecularmente o gene antocianidina sintase (ANS) e o perfil de antocianinas apresentado pelos morfotipos amarelo e vermelho através de uma abordagem genômica, transcriptômica e bioquímica comparativa, a fim de elucidar questões concernentes a delimitação de espécies e compreensão de influências na plasticidade fenotípica e adaptação ambiental de Psidium cattleyanum. O gene ANS possui uma cópia única tanto no genoma do morfotipo amarelo quanto do vermelho, porém a expressão do gene difere entre eles. A proteína ANS apresenta o domínio funcional predito 2-OGD, e apresenta alta taxa de conservação ao longo da história evolutiva. Também verificou-se que o morfotipo vermelho apresenta regulação positiva do gene ANS, o que explica o acúmulo de antocianinas e, consequentemente, sua coloração, enquanto o amarelo apresenta baixos níveis de expressão do gene.

Psidium cattleyanum, popularly known as araçá, is a fruit-bearing species native to the Atlantic Forest, and forms part of the diet of both wildlife species and the brazilian population, who use its fruits for direct consumption or for the production of jams, ice creams, and juices. Two morphotypes of araçá can be found: one with yellow fruits and another with red fruits. In addition to the color difference, other differences can be observed between the morphotypes, such as the composition of essential oils, leaf shape, and anthocyanin profile, which raises questions about the potential classification of these morphotypes as two distinct species. Anthocyanins are plant pigments responsible for colors ranging from red to purple and blue. Beyond coloration, anthocyanins are linked to evolutionary factors and the protection of plant cells against a wide range of stresses, both biotic and abiotic. However, few studies have related the accumulation of these pigments to environmental adaptation. The study of the molecular bases of the anthocyanin biosynthesis pathway, particularly the anthocyanidin synthase gene, responsible for catalyzing a key step in the formation of anthocyanins, which determine color, and understanding its function can shed light on evolutionary, taxonomic, and biochemical questions related to the adaptation of araçá and other species to diverse environments. Therefore, the objective of this study was to molecularly analyze the anthocyanidin synthase (ANS) gene and the anthocyanin profile presented by the yellow and red morphotypes through a genomic, transcriptomic, and comparative biochemical approach, aiming to elucidate issues regarding species delimitation and to understand the influences on phenotypic plasticity and environmental adaptation of Psidium cattleyanum. A single copy of the ANS gene is present in the genomes of both yellow and red morphotypes, but its expression differs between them. The ANS protein contains the predicted functional domain 2-OGD and has a high conservation rate throughout evolutionary history. It was also found that the red morphotype shows positive regulation of the ANS gene, which explains the accumulation of anthocyanins and, consequently, its coloration, while the yellow morphotype exhibits lower gene expression levels.