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Type: TESE
Title: Metabolismo da sacarose em frutos de cafe
Title Alternative: Sucrose metabolism in coffee fruit
Author: Geromel, Clara
Advisor: Mazzafera, Paulo, 1961-
Abstract: Resumo: Sabendo-se que a produtividade da cultura de café está diretamente ligada a três fatores básicos de produção, climáticos, genéticos e fisiológicos, nesse estudo foram abordados alguns aspectos do metabolismo de carboidratos envolvidos no processo de enchimento dos frutos de café ao longo do seu desenvolvimento. A composição de carboidratos, principalmente de polissacarídeos do grão (endosperma) de café é conhecida, assim como a importância dos açúcares sobre a qualidade da bebida, porém a importação de sacarose a partir de folhas e seu desdobramento nos frutos ainda não são completamente esclarecidos. Os açúcares utilizados no metabolismo das sementes são de extrema importância, tendo como exemplo a regulação da relação fonte-dreno, além de controlar a expressão de genes que codificam algumas enzimas envolvidas no metabolismo de açúcares. O trabalho teve como principal objetivo estudar o metabolismo de sacarose nos frutos de café, ao longo do desenvolvimento. Análises histológicas e fornecimento de compostos marcados mostraram que não existem conexões vasculares entre os tecidos, pericarpo,perisperma e endosperma, mas vasos condutores que percorrem o funículo chegam até o perisperma, permitindo um descarregamento direto de fotoassimilados produzidos nas folhas e dele a transferência para o endosperma, além de receber fotoassimilados do pericarpo, pelo transporte de célula a célula. A fotossíntese no pericarpo diminui ao longo do desenvolvimento do fruto. Grãos de amido foram observados nos estados jovens do perisperma e à medida que surge o endosperma, esses grãos vão desaparecendo em regiões próximas ao tecido que está sendo formado. As enzimas e os teores de açúcares endógenos avaliados em tecidos separados ao longo da maturação do fruto apresentaram diferenças entre diferentes tratamentos da lavoura (¿pleno sol¿: condições normais de cultivo, sombreamento e carga reduzida). A sacarose sintase (SUS) apresentou valores de atividades bem maiores que das invertases ácidas (IAV). A sacarose fosfato sintase (SPS) acompanhou o acúmulo de sacarose no estádio inicial no pericarpo de frutos de café. Foi mostrada a existência de duas isoformas de SUS, codificadas por dos genes chamados CaSUS1 e CaSUS2 em C. arabica, que possivelmente desempenham diferentes funções metabólicas nos diferentes tecidos do fruto de café. Esses genes apresentam uma expressão diferencial, com CaSUS1 expressando-se nas fases jovens do desenvolvimento do perisperma e do endosperma; porém a expressão de CaSUS2 sobrepõe os picos de atividade SUS detectados e o acúmulo de sacarose nos estados finais de desenvolvimento do pericarpo e do endosperma. Isso sugere que a isoforma CaSUS1 está relacionada à degradação de sacarose, quando parece claro que a isoforma CaSUS2 está relacionada com a síntese desse açúcar. Foi mostrado que esses dois genes se expressam também in C. racemosa, pois as sondas CaSUS1 e CaSUS2 de C. arabica reconheceram transcritos (mRNA) no endosperma dessa espécie. Portanto, os genes CrSUS1 e CrSUS2 parecem codificar para isoformas de SUS que desempenham funções diferentes daquelas observadas em C. arábica; SUS1 parece estar relacionado com a síntese da sacarose. O sombreamento influenciou na duração do ciclo de desenvolvimento dos frutos, tornando-o mais longo que no pleno sol (respectivamente 260 e 231 dias após o florescimento) e alterando o acúmulo de sacarose nos frutos. Com base nesses resultados fica clara a complexidade do metabolismo de sacarose em frutos de café, visto que nem sempre as atividades enzimáticas seguem o mesmo padrão de acúmulo de açúcares e enzimas de degradação e ressíntese de sacarose atuam simultaneamente, assim como a transferência de açúcares entre os tecidos

Abstract: Since coffee culture productivity is straightly connected to three basic production factors: climate, genetics and physiology, herein some aspects of the carbohydrates metabolism involved in the process of coffee grains filling through its development were analyzed. It is known the carbohydrates composition, mainly the polysaccharides composition of the coffee grain (endosperm) as well as the importance of sugars in the beverage quality, nevertheless the sucrose import from the leaves and its sharing in the fruits are still to be completely clarified. The sugars utilized in the seeds metabolism are extremely important, such as in the regulation of the drain-source relation and in the expression control of genes that codify some enzymes involved in sugars metabolism. The main goal of this work was to study the sucrose metabolism in coffee fruits through their development. Histological analyses and marked compounds supply showed that there are no vascular connections among the tissues of the pericarp, perisperm and endosperm, but conduction vases that run through the funiculus get to the perisperm, enabling an unloading of photoassimilates produced in the leaves. From the perisperm, these assimilates are transferred to the endosperm; The pericarp photosynthesis diminishes through the fruit development. Starch grains were observed in juvenile stages of the perisperm and during the endosperm formation these grains start to disappear in regions close to the forming tissue. The enzymes and the endogenous sugar level evaluated in separated tissues through fruit maturation show some differences among distinct lavoura treatments (¿full sun¿: ordinary culture conditions, shadowing and reduced loading). The sucrose synthase (SUS) showed activity values much higher than the ones presented by the acid invertases (IAV). The sucrose phosphate synthase (SPS) followed the sucrose accumulation in the pericarp initial stage in coffee fruits. It was shown the existence of two isoforms of SUS codificated by genes called CaSUS1 e CaSUS2 in C. Arabica, that possibly play different metabolic roles in different tissues in coffee fruit. These genes show a differential expression, in which CaSUS1 is expressed in the juvenile stage of perisperm and endosperm development; however, CaSUS2 expression overlaps the detected activity peaks of SUS and the sucrose accumulation in the final stages of pericarp and endosperm development. This fact suggests that the CaSUS1 isoform is related to sucrose degradation while it seems clear that the CaSUS2 isoform is related to sucrose synthesis. Both genes were shown to be also expressed in C.racemosa since CaSUS1 and CaSUS2 C. arabica probes recognized transcripts (mRNA) in this species endosperm. Therefore, CrSUS1 and CrSUS2 genes seem to codify SUS isoforms that play different functions from the ones observed in C. arabica; SUS1 seems to be related to sucrose synthesis. The shadowing has influenced the fruits development cycle duration, turning it longer than in pleno sol (respectively, 260 and 231 days after flowering) and altering the sucrose accumulation in fruits. According to these results, it is clear how complex is the sucrose metabolism in coffee fruits, since it is not always that the same pattern of sugar accumulation is followed by the enzymatic activities and enzyme degradation and sucrose (re)synthesis act simultaneously as well as sugar transference among tissues
Subject: Sacarose sintase fosfato
Invertase
Sacarose
Café
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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