Compostos fenólicos e capacidade antioxidante em frutos de tomateiros mutantes fotomorfogenéticos

Phenolic compounds and antioxidant capacity in fruits of photomorphogenic mutant tomato

Resumos

Compostos fenólicos e capacidade antioxidante são mecanismos de defesa das plantas aos danos do estresse oxidativo. Os compostos fenólicos são sintetizados pela via dos fenilpropanoides, cuja enzima chave, fenilalanina amônia liase, é influenciada pela luz e ação de fotorreceptores, como o fitocromo. O objetivo do presente trabalho é avaliar a concentração de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante de frutos de microtomateiro selvagem, cultivar "Micro-Tom" (MT), e seus mutantes fotomorfogenéticos high pigment 1 (hp1), super-responsivo a eventos mediados por luz e aurea (au), deficiente quantitativo em fitocromos. Vinte frutos maduros de cada genótipo (MT, hp1 e au) foram utilizados para as análises, realizadas em triplicata. Para quantificação dos compostos fenólicos totais, foi utilizado o método de Folin-Ciocalteu e a capacidade antioxidante foi realizada pelos métodos Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) e 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Os frutos do mutante hp1 apresentaram maiores conteúdos de compostos fenólicos totais e também maior capacidade antioxidante em relação à cultivar selvagem ("MT") e ao mutante au, o qual não diferiu significativamente da cultivar "MT".

áurea; fitocromo; hp1; Solanum lycopersicum L.

Phenolic compounds and antioxidant capacity are defense mechanisms of plants against the oxidative stress damage. Phenolic compounds are synthesized through the phenylpropanoid pathway, where the enzyme phenylalanine-ammonia-lyase plays a key role and it is influenced by light and photoreceptors such as phytochromes. The present research aims to evaluate the phenolic compounds content and antioxidant capacity of the wild "Micro-Tom" (MT) cultivar tomato fruits and its photomorphogenic mutant tomato plants high pigment 1 (hp1), super responsive to events mediated by light, and aurea (au), quantitative phytochrome deficient. Twenty mature fruits of each genotype ("MT", hp1, au) were used in triplicate for analyses. To quantify the total phenolic compounds the Folin-Ciocalteu method was used and the antioxidant capacity was analyzed by Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) methods. The hp1 mutant presented the highest total phenolic compounds content and higher antioxidant capacity than wild cultivar ("MT") and au mutant, which did not differ significantly from "MT" cultivar.

aurea; hp; phytochrome; Solanum lycopersicum L.

INTRODUÇÃO:

Substâncias antioxidantes são aquelas que, quando presentes em baixas concentrações, comparativamente ao conjunto daquelas presentes em um substrato oxidável, atrasam ou previnem de forma significativa a oxidação deste substrato. Do ponto de vista nutricional, antioxidantes alimentares, particularmente em vegetais, têm ganhado um grande interesse entre os consumidores e a comunidade científica, uma vez que estudos têm associado menor risco de desenvolvimento de doenças cardiovasculares e câncer ao consumo destes compostos (TEMPLE, 2000). Em tecidos vegetais, estas biomoléculas podem ser enzimas, vitaminas, carotenoides e compostos fenólicos (HALLIWELL & GUTTERIDGE, 1995).

Os compostos fenólicos constituem um grupo diverso de metabólitos secundários que apresentam atividade antioxidante, como flavonoides e taninos. Estes compostos constituem a classe mais abundante de metabólitos secundários nas plantas e compartilham uma origem em comum na via biossintética dos fenilpropanoides (GRACE & LOGAN, 2000).

O metabolismo dos fenilpropanoides tem a fenilalanina amônia-liase (PAL) como uma enzima chave, responsável por catalisar a conversão da fenilalanina em ácido transcinâmico, o primeiro passo para a biossíntese dos fenilpropanoides. A atividade da PAL parece ser extraordinariamente sensível ao estado fisiológico da planta. Dentre os fatores ambientais, as mudanças na atividade da PAL podem ocorrer por ação da luz. A atividade da PAL é estimulada pelo comprimento de onda do vermelho, e reprimida pelo comprimento de onda do vermelho distante (CAMM & TOWERS, 1973), resposta tipicamente mediada pelo fotorreceptor fitocromo e observada em tomate, arroz e milho (ZUCKER, 1972; GUO & WANG, 2009).

Fitocromos são fotorreceptores relacionados com a percepção qualitativa e quantitativa da luz pelas plantas, desencadeando diversas e complexas respostas fisiológicas. Descobertas recentes têm demonstrado que estas moléculas também estão relacionadas com uma gama de respostas ao estresse abiótico e biótico, devido ao seu papel na regulação da transcrição de genes específicos, influenciando mecanismos bioquímicos e moleculares de sinalização celular (CARVALHO et al., 2011). A elucidação dos processos fisiológicos dependentes dos fitocromos tem sido possível por meio de mutantes específicos, tanto para a biossíntese de fotorreceptores quanto para a via de transdução de sinal desencadeada por eles. Em tomateiros ( Solanum lycopersicum L.), o mutante aurea (au) apresenta deficiência quantitativa em todos os fitocromos (TERRY & KENDRICK, 1996), enquanto o mutante high pigment1 (hp1) é super-responsivo a eventos mediados por luz (KENDRICK et al., 1997).

O presente trabalho tem como objetivo avaliar o conteúdo de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante em frutos de microtomateiros mutantes fotomorfogenéticos au e hp1, bem como sua cultivar selvagem 'Micro-Tom' (MT).

MATERIAL E MÉTODOS:

Microtomateiros da cultivar selvagem 'Micro-Tom' (MT), usada como controle neste experimento, e mutantes fotomorfogenéticos au e hp1 foram cultivados em casa de vegetação entre setembro de 2012 a janeiro de 2013 no Instituto Federal Goiano, Ceres - GO, localizado a 15º 18' 30" S e 49º 35' 54" W. As plantas foram cultivadas em potes plásticos com capacidade de 1L de substrato, contendo terra escura comercial, suplementadas com 5g de NPK 4-14-8, regadas diariamente e submetidas a um fotoperíodo de 12 horas.

Ao atingirem o estágio de amadurecimento, os frutos de 20 plantas de cada genótipo (MT, au, hp1) foram colhidos e armazenados em freezer a -18°C. As análises foram realizadas posteriormente no Laboratório de Nutrição e Análise de Alimentos da Faculdade de Nutrição da Universidade Federal de Goiás.

Os frutos foram submetidos a um processador de alimentos doméstico e separados em amostras para liofilização e posterior análise de compostos fenólicos totais e capacidade antioxidante. As amostras foram submetidas a um liofilizador (Liotop, modelo L 101) por 72 horas a -55°C e pressão de 1000µmHg. O material liofilizado obtido foi triturado em micro-moinho analítico (IKA, modelo A11 basic) e o pó, armazenado em frascos de vidro com tampa em freezer a -18°C até o momento das análises.

Para a determinação de compostos fenólicos totais e da capacidade antioxidante, as amostras liofilizadas em pó foram extraídas com metanol 70%. Para isso, foram pesados 0,5g de cada amostra, em triplicata, e foi adicionado 20mL de metanol 70%. Agitou-se em placa de agitação magnética por 2h, filtrou-se em papel de filtro e transferiu-se o filtrado para balão volumétrico de 50mL, completando o volume com metanol 70%.

Para determinação de compostos fenólicos totais, foi utilizada a metodologia de SINGLETON & ROSSI (1965). Determinou-se a capacidade antioxidante pelo método Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) (BENZIE & STRAIN, 1996) e pelo método 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (BRAND-WILLIAMS et al., 1995).

O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado. Todas as análises foram realizadas em triplicata e os dados foram submetidos à análise de variância e separados em classes distintas, utilizando-se o teste de Tukey em nível de erro de 5%.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Os frutos do mutante hp1 apresentaram maior conteúdo de compostos fenólicos, comparativamente à cultivar selvagem 'MT' e ao mutante au (Figura 1). O mutante hp1 também deteve maior capacidade antioxidante, comparativamente à cultivar 'MT' e ao mutante au, tanto avaliada pelo método de redução de íon férrico, FRAP (BENZIE & STRAIN, 1996), quanto avaliada por método de sequestro de radicais livres, DPPH (BRAND-WILLIAMS et al., 1995) (Figura 1). Não foram observadas diferenças significativas entre a cultivar 'MT' e o mutante au tanto para conteúdo de compostos fenólicos quanto para capacidade antioxidante (Figura 1).

Figura 1
: Conteúdo de compostos fenólicos totais e capacidade antioxidante realizada pelos métodos FRAP e DPPH em frutos de tomateiros mutantes fotomorfogenéticos ('MT': 'Micro-Tom', au: aurea, hp1: high pigment 1). Dados médios de triplicata. Barras com mesma letra não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey a 5%.

O maior conteúdo de compostos fenólicos observado no mutante hp1, provavelmente tenha ocorrido em função da regulação positiva da luz sobre proteínas envolvidas na rota biossintética desses compostos. A mutação de hp1 interfere na via de transdução de sinais, conferindo uma hipersensibilidade das plantas aos eventos mediados por luz, tornando-as super-responsivas a este fator (KENDRICK et al., 1997), a qual é uma resposta mediada pelos fitocromos. Por sua vez, a via biossintética dos compostos fenólicos é regulada predominantemente pela enzima PAL (WEISSHAAR & JENKINS, 1998; CHANG et al., 2008; GHOLIZADEH & KOHNEHROUZ, 2010), a qual é uma enzima reconhecidamente regulada pelo padrão de radiação incidente na planta e, consequentemente, pelos fitocromos (SCHOPFER, 1977; GILIBERTO et al., 2005). Embora trabalhos anteriores já tenham comprovado que a regulação de proteínas da via biossintética dos compostos fenólicos seja regulada por padrões específicos de radiação, os resultados deste trabalho comprovam que a mutação na via de transdução de sinais em hp1, embora este não seja considerado um mutante quantitativo em fitocromos (KENDRICK et al., 1997), é responsável quanto à regulação da via biossintética dos compostos fenólicos.

É esperado que tomates do mutante hp1, devido a suas respostas consideradas exageradas à luz, tenham características fotodependentes parecidas aos frutos expostos ao sol durante seu crescimento ou aos frutos de plantas cultivadas a pleno sol, comparativamente às plantas cultivadas à sombra. Em uvas, houve aumento tanto para a atividade da PAL quanto para o conteúdo de compostos fenólicos, quando as plantas foram cultivadas a pleno sol (KLIEWER, 1977; ROUBELAKIS-ANGELAKIS & KLIEWER, 1986). Esse aumento também ocorreu quando foi analisado o conteúdo de compostos fenólicos em frutos de kiwi e maçã, expostos ao sol durante o seu crescimento, em relação àqueles expostos à sombra (MONTANARO et al., 2007; FENG et al., 2013). Estas observações corroboram as expectativas geradas e confirmadas neste trabalho para o conteúdo de compostos fenólicos em frutos do tomateiro mutante hp1.

O maior conteúdo de compostos fenólicos ou na capacidade antioxidante, tal qual observado para frutos do mutante hp1 neste trabalho, ocorre como forma de defesa de tecidos vegetais a condições que favoreçam o aumento de radicais livres oriundos do metabolismo celular, em organelas, como cloroplastos, mitocôndrias e peroxissomos (DEL RIO et al., 2006; NAVROT et al., 2007). Os radicais livres se acumulam especialmente em condições ambientais indutoras de estresse, como o excesso de luminosidade (APEL & HIRT, 2004; GILL & TUTEJA, 2010; WITUSZVNSKA & KARPINSKI, 2013), seca, salinidade, patógenos e poluentes atmosféricos (MITTLER, 2002; GILL & TUTEJA, 2010, SHARMA et al., 2012). Essa resposta diferenciada do mutante hp1, em detrimento dos demais genótipos, provavelmente tenha ocorrido devido a sua maior suscetibilidade a estresse, promovido por excesso de luminosidade, devido a sua característica comum de hipersensibilidade às respostas mediadas por luz (KENDRICK et al., 1997), seja pela necessidade de maior reparação de danos provocado pelo estresse ou seja de forma preventiva.

Em frutos do mutante aurea, observou-se um conteúdo de compostos fenólicos e capacidade antioxidante similar à cultivar 'MT' (Figura 1), apesar da mutação em aurea ser caracterizada por uma menor quantidade de fitocromos e pigmentos fotossintéticos na planta (MURAMOTO et al., 2005; TERRY & KENDRICK, 1996), condição que poderia levar à uma menor sensibilidade das plantas a reações desencadeadas por luz, o que não se traduziu em menor conteúdo de compostos fenólicos e capacidade antioxidante em seus frutos (Figura 1). O fato dos frutos do mutante aurea não possuir menor conteúdo de compostos fenólicos ou capacidade antioxidante em detrimento da deficiência de aparato fotorreceptor de suas plantas, quando comparado à cultivar selvagem 'MT', deve-se à possibilidade de essa mutação ser mais efetiva em provocar alterações em órgãos vegetativos ou ainda pode ter sido influenciado pelo fato de a planta mutante apresentar os efeitos de sua mutação de forma mais proeminente em seu estágio inicial de desenvolvimento, comparativamente à planta adulta (BECKER et al., 1992), estágio no qual ocorre a produção de frutos.

Maior conteúdo de compostos fenólicos, carotenoides e algumas vitaminas de potencial antioxidante e de interesse ao consumo humano, observados em folhas do mutante hp1 (JARRET et al., 1984), necessariamente não está associado a um aumento na atividade de enzimas antioxidantes de interesse fotoprotetor da planta como catalase e peroxidase, que tiveram menor atividade em folhas de hp1, quando comparado à cultivar selvagem, mesmo com aumento significativo no conteúdo de peróxido de hidrogênio observado neste mutante. Diferentemente do mutante aurea, que deteve maiores atividades destas enzimas antioxidativas, quando comparado ao mutante hp1, mesmo com conteúdo de peróxido de hidrogênio inferior ao mutante hp1 (MONTEIRO et al., 2012). Nesse sentido, pode-se inferir que, embora não tenham sido observadas, neste trabalho, alterações significativas no conteúdo de compostos fenólicos e capacidade antioxidante em frutos do mutante aurea, quando comparado aos da cultivar selvagem 'MT' (Figura 1), não se descarta a influência desta mutação sobre outros componentes do aparato antioxidativo não contemplados pelas análises efetuadas neste trabalho.

CONCLUSÃO:

O conteúdo de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante aumentam em tomates do mutante hp1, mas não são alterados em tomates do mutante aurea, quando comparados à cultivar selvagem 'MT'.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  10 Mar 2015
• Data do Fascículo
  Maio 2015

Histórico

• Recebido
  24 Jan 2014
• Aceito
  13 Out 2014