Comportamento pós-colheita das características químicas, bioquímicas e físicas de frutos de tomateiros heterozigotos nos locos alcobaça e ripening inhibitort

Post-harvest behaviour of chemical, biochemical and physical aspects of tomato fruits heterozygous in alcobaça and ripening inhibitor loci

AGRONOMIA

Comportamento pós-colheita das características químicas, bioquímicas e físicas de frutos de tomateiros heterozigotos nos locos alcobaça e ripening inhibitort

Post-harvest behaviour of chemical, biochemical and physical aspects of tomato fruits heterozygous in alcobaça and ripening inhibitor loci

Alcides Militão dos Santos Junior^I; Wilson Roberto Maluf^II; Marcos Ventura Faria^III; Luiz Carlos de Oliveira Lima^IV; Karina Pereira de Campos^V; Herbert Cavalcante de Lima^VI; Francisca Marta M. C. de Araújo^VI;

^I Doutorando em Agronomia/Fitotecnia - UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS/UFLA, Caixa Postal 37 - 37.200-000 - Lavras, MG.

^II PhD., Professor Titular do Departamento de Agricultura/UFLA. [e-mail]

^III Doutorando em Agronomia - DBI/UFLA.

^IV Professor do Departamento de Ciência dos Alimentos/UFLA.

^V Mestrando em Agronomia - DAG/UFLA.

^VI Doutorando - DCA/UFLA.

RESUMO

Os alelos mutantes alc e rin retardam o processo de amadurecimento do tomate (Lycopersicon esculentum Mill.), interferindo principalmente na síntese de pigmentos carotenóides e na firmeza dos frutos. Com este trabalho, objetivou-se avaliar e comparar os efeitos dos alelos mutantes alc e rin, em heterozigose (alc⁺/alc e rin⁺/rin) sobre características químicas, bioquímicas e físicas de frutos de tomateiro em três estádios de maturação. Os alelos alc e rin em heterozigose não exerceram influência marcante sobre o teor de sólidos solúveis totais dos frutos nos estádios de maturação apropriados para o consumo. O genótipo rin⁺/rinatuou mais intensamente no sentido de reduzir os teores de licopeno e, conseqüentemente, promover maior deficiência na coloração vermelha dos frutos quando comparado ao efeito do genótipo alc⁺/alc. Nos frutos maduros, a atividade da enzima pectinametilesterase sofreu maior redução pela ação do genótipo rin⁺/rin. O genótipo alc⁺/alc foi mais eficiente em reduzir a atividade da poligalacturonase. No estádio breaker, não houve influência dos alelos em heterozigose sobre os teores de celulose, hemicelulose e pectina dos frutos. No estádio intermediário, o genótipo rin⁺/rin promoveu redução na fração hemicelulose. No estádio maduro, o alelo rin em heterozigose promoveu redução significativa nos teores de celulose e pectina do material da parede celular.

Termos para indexação: Tomate, mutantes de amadurecimento, conservação pós-colheita, Lycopersicon esculentum.

ABSTRACT

The ripening mutants alc and rin delay tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) ripening and affect synthesis of carotenoids pigments and fruit firmness. This paper reports on the comparative effects of heterozygous alc and rin genotipes (alc⁺/alc and rin⁺/rin) on chemical, biochemical and physical aspects of tomato fruit during three ripening stages. Neither alc⁺/alc nor rin⁺/rin influenced total solids contents in the intermediary or fully ripe stages. The genotype rin⁺/rin brought about a more marked reduction in lycopene than alc⁺/alc, relative to the normal genotype. In mature fruit, pectinmethylesterase activity was more markedly by rin⁺/rin, whereas alc⁺/alc was more effective in reducing polygalacturose activity. In the breaker stage, neither mutant affected cellulose, hemicellulose or pectin contents. In the intermediary stage hemicellulose was reduced by rin⁺/rin and, in mature stage, rin⁺/rin reduced cell wall cellulose and pectin fractions. Both alc⁺/alc and rin⁺/rin can be efficiently deployed in breeding long shelf life tomato hybrids.

Index terms: Tomato, ripening mutants, post harvest shelf life, Lycopersicon esculentum.

INTRODUÇÃO

O tomate (Lycopersicon esculentum Mill)é classificado como fruto climatérico e está entre os produtos agrícolas recordistas em perdas, em razão da sua elevada perecibilidade. O complexo processo de maturação dos frutos é controlado geneticamente e coordenado por uma série de alterações fisiológicas e bioquímicas que afetam principalmente o sabor, odor, cor e textura (Lurie et al., 1996), que tornam o fruto aceitável para o consumo. O amadurecimento caracteriza-se por uma seqüência de alterações sincronizadas e evidenciadas por mudanças na taxa respiratória, produção de etileno, síntese de carotenóides, desenvolvimento de "flavor", alteração na textura (Lobo, 1981), degradação da clorofila, produção de açúcares, alteração no metabolismo de ácidos orgânicos e amidos, aumento na atividade de enzimas pectolíticas, maturação das sementes (Tigchelaar et al., 1978), que ocorrem em um período relativamente curto.

Algumas pesquisas visam a melhorar as características químicas, tais como, sólidos solúveis totais (SST), acidez total titulável (ATT) e pH dos frutos. As variações no teor de sólidos solúveis totais entre os frutos de diferentes genótipos são atribuídas a diversos fatores, entre os quais a capacidade do fruto de importar assimilados fotossintéticos. Aproximadamente metade da matéria seca dos tomates é constituída por açúcares redutores, cerca de 25% ácidos orgânicos e aminoácidos, lipídeos e minerais e o restante, sólidos insolúveis em álcool. Desse modo, avalia-se a importância dos açucares e ácidos orgânicos como constituintes principais tanto da matéria seca total como dos sólidos solúveis totais em tomates (Young et al., 1993).

A aparência do fruto, baseada principalmente na coloração, é um atributo de qualidade que afeta diretamente a sua aceitação comercial (Gómez et al., 1998). A coloração externa do tomate é resultado da pigmentação da polpa e da casca e a cor é condicionada não só pela quantidade total de carotenóides, mas também pela relação licopeno/betacaroteno, a qual é importante na coloração final, variando com o grau de maturação. Os genes alc e rin interferem diretamente na síntese de pigmentos carotenóides (Lobo, 1981). Em homozigose, esses mutantes afetam drasticamente a síntese de licopeno (Kopeliovitch et al., 1979; Lobo, 1981) e betacaroteno (Araújo, 1997), não permitindo que os frutos desenvolvam coloração aceitável; entretanto, em heterozigose (alc⁺/alc e rin⁺/rin), atuam no sentido de prolongar a firmeza sem que a coloração se torne um fator limitante.

A redução da textura é resultado da atividade de enzimas hidrolíticas de parede celular que interferem na integridade dos tecidos sob ação da pectinametilesterase (PME) e poligalacturonase (PG) (Vilas Boas, 1998). Os alelos mutantes alc e rin, situados em locos distintos no genoma do tomateiro, inibem o processo natural de maturação dos frutos, interferindo principalmente na firmeza devido à redução da atividade de enzimas hidrolíticas de parede celular, desacelerando o processo de amolecimento dos frutos (Filgueiras, 1996). O nível e a atividade dessas enzimas podem ser reduzidos mesmo quando esses mutantes estão em heterozigose (alc⁺/alc ou rin⁺/rin), proporcionando frutos com melhor textura, embora essa resposta seja em função do background genético (Araújo, 1997).

Objetivou-se com a execução deste trabalho quantificar e comparar os efeitos relativos dos alelos mutantes alc e rin, em heterozigose (alc⁺/alc e rin⁺/rin), em genótipos híbridos quase isogênicos de tomateiro sobre características químicas, bioquímicas e físicas dos frutos de tomateiro em três estádios de maturação.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi instalado e conduzido na Estação de Pesquisa da HortiAgro Sementes Ltda, no município de Ijaci-MG, e no laboratório de Fisiologia Pós-Colheita do Departamento de Ciência dos Alimentos da Universidade Federal de Lavras, no ano de 2001. O germoplasma utilizado faz parte do programa de melhoramento genético do tomateiro da HortiAgro Sementes Ltda.

Foram avaliados frutos de 4 híbridos de tomateiro longa-vida, sendo um o híbrido comercial Carmen F1, heterozigoto para o loco rin (alc⁺/alc⁺, rin⁺/rin) e três híbridos experimentais quase isogênicos com background híbrido (Floradade x Tropic) que diferem entre si nos locos rin e alc: (1) F1 (Floradade x Tropic), normal nos locos alc e rin (alc⁺/alc⁺, rin⁺/rin⁺); (2) F1 (TOM-610 x Floradade), heterozigoto para o loco alc (alc⁺/alc, rin⁺/rin+) e (3) F1 (TOM-619 x Floradade), heterozigoto para o loco rin (alc⁺/alc⁺, rin⁺/rin). O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com duas repetições, em esquema fatorial 4 x 3, correspondendo aos 4 genótipos e 3 estádios de maturação [breaker (início de manchas de coloração vermelha na região da cicatriz estilar), intermediário (40 a 60% da área da superfície com coloração vermelha) e maduro (acima de 80% da área da superfície com coloração vermelha)]. As unidades experimentais foram constituídas por amostras compostas de cinco frutos, colhidos em cada um dos 3 estádios de maturação.

Características avaliadas

Sólidos solúveis totais: determinados com refratômetro digital ATAGO PR-1000 e expressos em graus brix, segundo AOAC (1992);

Acidez total titulável: realizada por titulação, filtrado com NaOH 0,1M, segundo Instituto Adolfo Lutz (1985);

pH: determinado por potenciometria, em potenciômetro Digimed modelo DMpH-2.

Clorofila total: determinada conforme Bruinsma (1963);

Pigmentos carotenóides (licopeno e betacaroteno): determinados conforme Nagata & Yamashita (1992).

Textura dos frutos: determinada com penetrômetro Mc-Cormick com ponta de 7,94 mm de diâmetro. As medidas foram realizadas após remoção do pericarpo da região equatorial, em três pontos em cada fruto, evitando-se as paredes radiais internas. As leituras expressas em N.m-2.

Enzimas poligalacturonase e pectinametilesterase: foram quantificadas utilizando-se a metodologia de Goren & Mosnseline (1969), citados por Araújo (1997) e expressas em unidades por grama de peso fresco.

O material da parede celular dos frutos foi extraído do tecido mesocárpico como descrito por Mitcham & McDonald (1992), com poucas modificações e, a partir daí, foram avaliadas as seguintes características:

Celulose e hemicelulose: a concentração de açúcares neutros nessas frações foi determinada pelo método de antrona, segundo Dische (1962), sendo os resultados expressos em porcentagem na parede celular;

Pectina: O teor de ácidos urônicos foi dosado pelo método do carbazol (Bitter & Muir, 1962) e os resultados, expressos em porcentagem de pectina no material da parede celular.

Contrastes entre os três híbridos quase isogênicos definirão os efeitos das constituições genotípicas alc⁺/alc, rin⁺/rin relativamente ao genótipo normal para as características avaliadas. O contraste entre a testemunha comercial Carmen F1 (alc⁺/alc⁺ rin⁺/rin) e os demais tratamentos quantificará o comportamento desses últimos relativamente ao primeiro. O contraste entre Carmen F1 e o híbrido experimental de genótipo rin⁺/rin definirá o efeito dos diferentes backgrounds genéticos numa mesma constituição genotípica no loco rin (rin⁺/rin).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os teores de sólidos solúveis totais (SST) dos frutos dos híbridos heterozigotos nos locos alc ou rin não foram alterados significativamente quando comparados com os frutos do híbrido isogênico normal, independentemente do estádio de maturação (Tabela 1). No estádio intermediário, para acidez total titulável (ATT), as estimativas dos contrastes (Híbrido experimental normal vs Híbrido experimental alc⁺/alc) e (Híbrido experimental normal vs Híbrido experimental rin⁺/rin) foram positivas e significativas (Tabela 1), inferindo-se que mutantes alc e rin em heterozigose promoveram redução na acidez titulável total (ATT) dos frutos em relação ao genótipo normal.

Entretanto, não se observaram diferenças para os mesmos contrastes quando os frutos encontraram-se nos estádios breaker e maduro. No estádio maduro, o contraste [Carmen F1 (rin⁺/rin) vs Híbrido experimental rin⁺/rin] para a porcentagem de ATT foi positivo e significativo, indicando um possível efeito do background genético sobre essa característica (Tabela 1). As estimativas do contraste (Híbrido experimental alc⁺/alc vs Híbrido experimental rin⁺/rin) para a variável pH foram negativas e significativas tanto no estádio breaker quanto no estádio intermediário de maturação, demonstrando que o loco alc⁺/alc promoveu redução do pH dos frutos, quando comparado com o loco rin⁺/rin. Entretanto, o pH não foi afetado por esses dois locos no estádio maduro.

O alelo mutante alc em heterozigose promoveu redução significativa nos teores de licopeno e betacaroteno em frutos maduros (Tabela 2), conforme acusou a estimativa do contraste (Híbrido experimental normal vs Híbrido experimental alc⁺/alc). Já o mutante rin, em heterozigose, promoveu redução no teor de licopeno dos frutos, nos três estádios de maturação avaliados. As estimativas do contraste (Híbrido experimental alc⁺/alc vs Híbrido experimental rin⁺/rin) foram positivas e significativas nos três estádios de maturação avaliados (Tabela 2), demonstrando que o genótipo rin⁺/rin apresentou efeito mais drástico sobre a redução da síntese de licopeno nos frutos quando comparado ao efeito do genótipo alc⁺/alc; no entanto, o teor de betacaroteno nos frutos maduros rin⁺/rin foi significativamente superior ao teor encontrado nos frutos alc⁺/alc.

O contraste [Carmen F1 (rin⁺/rin) vs Híbrido experimental rin⁺/rin] (Tabela 2), nos três estádios de maturação avaliados, apresentou estimativas positivas e significativas para o teor de licopeno, significando que o background genético do híbrido Carmen F1 é favorável para obtenção de frutos com maior teor de licopeno e, conseqüentemente, com coloração vermelha mais intensa quando maduros em relação ao background do híbrido experimental (Floradade x Tropic). Da mesma forma, nos estádios intermediário e maduro, o teor de betacaroteno foi favorecido pelo background do híbrido Carmen F1. As diferenças no teor de betacaroteno entre frutos maduros alc⁺/alc e rin⁺/rin são inferiores, no entanto, as que podem ser obtidas pela modificação do background genotípico, conforme demonstra o contraste ‘Carmen F1 vs híbridos experimentais rin⁺/rin’ (Tabela 2).

Quanto aos teores de clorofila, nos estádios intermediário e maduro, o alelo alc em heterozigose promoveu redução mais rápida do teor de clorofila dos frutos (Tabela 2).

Os pigmentos licopeno, betacaroteno e clorofila foram influenciados pelo estádio de maturação dos frutos. À medida que os frutos atingiram estádios mais avançados de maturação, o teor de clorofila foi reduzido, ao passo que os teores de licopeno e betacaroteno sofreram aumento. Os frutos maduros provenientes dos híbridos experimentais normais (alc⁺/alc⁺, rin⁺/rin⁺) apresentaram teores de licopeno e betacaroteno mais elevados, quando comparados com frutos oriundos dos híbridos experimentais quase isogênicos heterozigotos para o loco alc ou rin, confirmando o efeito desses mutantes na redução de pigmentos carotenóides. O loco rin⁺/rinatuou mais intensamente no sentido de reduzir os teores de carotenóides e, conseqüentemente, promoveu maior deficiência na coloração vermelha dos frutos, quando comparado ao efeito do loco alc⁺/alc.

Os alelos mutantes alc e rin em heterozigose não influenciaram a textura dos frutos em nenhum dos estádios de maturação, quando comparados ao genótipo normal (Tabela 3). Entretanto, nos estádios breaker e intermediário, as estimativas do contraste [Carmen F1 (rin⁺/rin) vs Híbrido experimental rin⁺/rin], para a textura, mostram que o background genético do híbrido Carmen F1 leva à obtenção de frutos mais firmes, quando comparados ao background dos híbridos experimentais. O genótipo alc⁺/alc atuou no sentido de reduzir a atividade da enzima poligalacturonase dos frutos nos três estádios de maturação considerados. Constatou-se, também, redução na atividade da enzima pectinametilesterase no estádio maduro devido ao genótipo alc⁺/alc⁺. Com relação à enzima poligalacturonase, confirmou-se também o efeito do genótipo rin⁺/rin na redução da sua atividade.

Em frutos maduros, o genótipo rin⁺/rin também foi responsável pela redução na atividade da pectinametilesterase. A atividade dessa enzima pode também ser função da ação de outros locos gênicos: as estimativas do contraste [Carmen F1(rin⁺/rin)vs Híbrido experimental rin⁺/rin] indicaram que o background do híbrido comercial Carmen F1, quando comparado ao do híbrido experimental (Floradade x Tropic), foi responsável por maior atividade enzimática da poligalacturonase. no estádio intermediário. A característica de longo período de conservação em pós-colheita atribuída a Carmen F1 é, pois, função tanto do genótipo rin⁺/rin quanto de um background genético favorável.

A análise de contrastes não-ortogonais envolvendo os carboidratos da parede celular (Tabela 4) indica que para o estádio breaker não houve influência dos genes em heterozigose para as características celulose, hemicelulose e pectina. No estádio intermediário, o genótipo rin⁺/rin promoveu redução na fração hemicelulose, quando comparado com o seu isogênico normal. Pode-se inferir sobre algum efeito do background sobre essa característica, uma vez que o híbrido experimental heterozigoto no loco rin apresentou redução significativa na fração hemicelulose, quando comparado com o híbrido comercial Carmen F1, no estádio intermediário de maturação.

No estádio maduro, o genótipo rin⁺/rin promoveu redução significativa nos teores de celulose e pectina do material da parede celular, quando comparado ao genótipo normal; verificou-se também efeito do background sobre essas duas características, uma vez que as estimativas dos contrastes [Carmen F1 (rin⁺/rin) vs Híbrido experimental rin⁺/rin] foram positivas e significativas. Isso é indicativo de que o background híbrido experimental TOM-610 x Floradade é favorável à obtenção de frutos maduros com menor teor de celulose e pectina, quando comparado com o background do híbrido Carmen F1, o que sugere a ocorrência no primeiro de uma maior perda e possível desestruturação de parede celular, muito embora a redução nos níveis dessas variáveis não tenha resultado em significativa redução na textura dos frutos no estádio maduro. Para a fração pectina, o uso do loco rin⁺/rinmostrou-se desfavorável quando comparado ao loco alc⁺/alc, conforme pode ser constatado pela estimativa do contraste (Híbrido experimental alc⁺/alcvs Híbrido experimental rin⁺/rin). No estádio maduro, o híbrido experimental de genótipo rin⁺/rin apresentou menores níveis de celulose e pectina na parede celular, não influenciando o componente hemicelulose. Com esse comportamento, infere-se que o alelo rin⁺/rin favoreceu maior despolimerização e solubilização de parede celular, o que levou a uma perda líquida dos componentes celulose e pectina. Essa perda possivelmente está associada a maior atividade de enzimas hidrolases e liases de parede celular. Entretanto, nesse caso, o nível de perda dos componentes de parede celular não influenciou o fator textura de frutos maduros, pois não se verificou diferença significativa entre genótipos nessas condições.

CONCLUSÕES

Nenhum dos efeitos desfavoráveis de alc⁺/alc ou rin⁺/rin foram de magnitude suficientemente grande de modo a impedir a utilização desses alelos no melhoramento, uma vez que esses efeitos podem ser compensados pelo background genético utilizado. Ambos os mutantes (rin e alc) têm potencial para serem usados, em heterozigose, no desenvolvimento de cultivares de tomate, com melhor conservação de frutos em pós-colheita.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  25 Fev 2011
• Data do Fascículo
  Ago 2003