Ajuste da iluminação de plantas em cultivos fortalece camada protetora de frutos
Estudo descreve os mecanismos fisiológicos que usam a luz para estimular a formação da cutícula, camada de proteção que envolve frutos carnosos como o tomate e a maçã
Em frutos carnosos, como a maçã e o tomate, a cutícula é uma camada impermeável que serve de barreira à perda de água, protegendo contra fungos e bactérias e contribuindo com o brilho, a firmeza, a resistência e o maior tempo de prateleira. Pesquisadores do Instituto de Biociências (IB) da USP, por meio de experimentos com plantas de tomateiro, verificaram que as condições de iluminação durante o cultivo influenciam diretamente a espessura e a funcionalidade da cutícula.
O estudo descreve os mecanismos fisiológicos que conectam a captação de luz à regulação do desenvolvimento da cutícula, e foi publicado em artigo na revista científica Journal of Experimental Botany. Os resultados mostram que atributos de qualidade em frutos carnosos são influenciados pela qualidade luminosa, que pode ser alterada por meio de práticas simples, como podas, ajuste do espaçamento das plantas e o uso de plásticos ou telas que modulam a luz.
“Frutos carnosos são aqueles que, ao amadurecerem, apresentam uma parte interna suculenta e macia, como tomate, maçã, manga e uva. Em termos biológicos, têm como função principal proteger e favorecer a dispersão das sementes, geralmente ao atrair animais que consomem sua polpa”, explica ao Jornal da USP o professor Luciano Freschi, do IB. “Eles são extremamente importantes do ponto de vista econômico porque fazem parte da base da alimentação humana, fornecendo vitaminas, fibras, minerais e compostos antioxidantes essenciais à saúde, além de movimentarem cadeias produtivas que abrangem o cultivo, a colheita, o transporte, o processamento e a comercialização. Dentre eles, o tomate está entre os principais frutos produzidos e comercializados, movimentando bilhões de dólares em mercados internos e internacionais, incluindo o consumo in natura e o processamento industrial, em polpa, molho, extratos e conservas.”
De acordo com Freschi, a cutícula é uma camada protetora fina e impermeável que recobre a parte externa dos órgãos aéreos das plantas, incluindo folhas e frutos, sendo formada principalmente por cutina (um polímero lipídico) e ceras. “Nos frutos carnosos, a cutícula funciona como uma barreira física e química, que reduz a perda de água, protege contra a entrada de microrganismos, como fungos e bactérias, e ajuda a evitar danos mecânicos”, relata. “Além disso, ela influencia características importantes, como brilho, firmeza, resistência ao transporte e tempo de prateleira.”
Em frutos como o tomate e a maçã, a espessura e a composição da cutícula podem determinar a suscetibilidade a rachaduras, desidratação e infecções, impactando diretamente a qualidade e o valor comercial do produto, observa o professor. “Depois de colhidos, os frutos carnosos deixam de receber água e nutrientes da planta, e a taxa de desidratação passa a depender quase exclusivamente da integridade e das propriedades da cutícula”, ressalta. “Quando essa camada é espessa, contínua e rica em ceras, a transpiração é reduzida, preservando a massa, a firmeza e a aparência comercial. Por outro lado, cutículas mais finas ou com microfissuras facilitam a perda de água, levando ao murchamento, ao enrugamento da superfície e à redução do tempo de prateleira”, diz.
“Além disso, a cutícula atua como primeira linha de defesa contra fungos e outros microrganismos oportunistas que exploram rachaduras ou áreas fragilizadas para penetrar no tecido. Alterações estruturais que ocorrem durante o amadurecimento, como mudanças na composição de ceras e na reorganização da cutina, também podem afetar a resistência mecânica e a suscetibilidade a danos durante o transporte e o armazenamento”, enfatiza a pesquisadora de pós-doutorado, Bruna Orsi, uma das primeiras autoras do artigo. “Portanto, a qualidade e a integridade da cutícula são determinantes diretos das perdas pós-colheita no tomate e em outros frutos carnosos, influenciando a desidratação, a incidência de doenças, a resistência a danos físicos e, consequentemente, o valor econômico do fruto.”
Sinalização luminosa
Inicialmente, os pesquisadores cultivaram plantas de tomateiro sob condições de luz controlada, nas quais houve alteração na proporção entre luz vermelha e luz vermelho-distante, um sinal ambiental que indica a ocorrência e o nível de severidade do sombreamento sobre a lavoura, causado por plantas da mesma ou de outra espécies. “Esse sinal ambiental é percebido na planta principalmente por um grupo específico de fotorreceptores, denominados fitocromos”, relata Freschi.
“Nesse sentido, numa segunda etapa do trabalho, linhagens de tomateiro com modificações genéticas que alteram a atividade desses sensores, bem como como de outros componentes dessas cascatas de sinalização luminosa, foram cultivados sob condições naturais de iluminação, em casa de vegetação”, descreve o professor. “Os frutos maduros foram analisados quanto à espessura e à composição química da cutícula, por meio de métodos que medem a camada de cutina e de ceras depositada, a expressão dos genes envolvidos na biossíntese da cutícula e as respostas fisiológicas dos frutos, como perda de água e suscetibilidade a patógenos.”
Segundo Freschi, também foram realizados ensaios moleculares para entender como os diferentes componentes dessas cascatas de sinalização luminosa, incluindo os fotorreceptores e os fatores de transcrição, interagem no interior das células vegetais para controlar a expressão de genes que codificam proteínas envolvidas na formação da cutícula nos frutos de tomateiro. “Nossos resultados mostraram que a sinalização induzida pela luz vermelha, mediada pelos fitocromos, leva à formação de frutos com cutícula mais fina e menor deposição de ceras e de cutina. Como consequência, esses frutos apresentam maior murchamento e maior suscetibilidade a fungos patogênicos”, destaca.
“Enquanto as condições de luz plena estão associadas a uma proporção semelhante de luz vermelha e vermelho-distante, os ambientes sombreados apresentam um enriquecimento na faixa de luz vermelho-distante. Dessa forma, em termos práticos, ajustes na qualidade luminosa durante a produção de frutos carnosos podem ser uma estratégia viável para estimular o desenvolvimento de uma cutícula mais espessa”, aponta Bruna Orsi. “Essas condições podem ser alcançadas por práticas simples de manejo, como o controle da arquitetura da planta por meio de podas e do ajuste do espaçamento entre plantas. Em cultivos protegidos também é possível utilizar plásticos ou telas que modulam o espectro de luz, uma tecnologia já empregada para controlar o crescimento e o florescimento e que pode, potencialmente, impactar também características relacionadas à conservação do fruto.”
O professor Freschi comenta que, além do manejo agrícola, compreender as vias reguladas pelos fitocromos abre caminho para o desenvolvimento de linhagens mais adaptadas a diferentes condições luminosas. “No entanto, é importante ressaltar que a luz é essencial para o desenvolvimento das plantas e, nos frutos, desempenha papel fundamental no acúmulo de nutrientes. Em nosso estudo não observamos prejuízo no acúmulo de nutrientes importantes, mesmo com alterações na via luminosa”, afirma.
“É necessário compreender melhor em quais condições uma cutícula mais espessa é realmente vantajosa. Em frutos carnosos, ela oferece uma via sustentável para reduzir o uso de agrotóxicos contra fungos, diminuir as perdas pós-colheita e garantir que o alimento chegue com qualidade à mesa da população” – Luciano Freschi
“Já em folhas, estudos adicionais serão necessários para avaliar se os benefícios oriundos de uma barreira mais espessa, tais como a redução na perda de água e na infecção por fungos, não seriam contrabalanceados por impactos negativos em termos de gastos energéticos para a produção de uma cutícula mais espessas, em prejuízos na dissipação de calor ou outras consequências imprevistas”, conclui Freschi. “Esse equilíbrio entre proteção e troca com o ambiente ainda precisa ser mais bem explorado e tem potencial para contribuir significativamente para o uso mais racional dos recursos ambientais, permitindo a produção de frutos nutritivos e mais protegidos durante o armazenamento.”
A pesquisa contou com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O trabalho foi conduzido por uma equipe do Departamento de Botânica do IB que estuda as cascatas de sinalização responsáveis pela modulação do desenvolvimento e do metabolismo das plantas em resposta a sinais ambientais. A doutoranda Letícia Fernandes e a pesquisadora de pós-doutorado Bruna Orsi dividem a primeira autoria do trabalho, sendo responsáveis por conduzir a maior parte dos experimentos e por redigir o artigo, sob supervisão do professor Luciano Freschi. O estudo também contou com a participação de outros pesquisadores do IB, incluindo Juliene Moreira, de pós-doutorado, da mestranda Jessica Ueda, do aluno de Iniciação Científica Pedro Oliveira e dos professores Magdalena Rossi e Diego Demarco, além da colaboração do pesquisador Christophe Rothan do Instituto Nacional Francês de Pesquisa para a Agricultura, Alimentação e Meio Ambiente (Inrae).
O artigo Shedding light on cuticle formation: phytochrome B and downstream signaling events controlling cuticle deposition in tomato fruits, publicado na revista científica Journal of Experimental Botany, pode ser lido neste link.
Matéria: Julio Bernardes | Jornal da USP.