Estudo genômico comparativo em Theobroma amazonicos: Identificação de genes associados à qualidade dos frutos em T. grandiflorum, T. cacao E T. umbraticum

Abstract

O cupuaçuzeiro (Theobroma grandiflorum), membro da família Malvaceae, é uma das espécies mais populares da Amazônia brasileira. A polpa dos frutos do cupuaçu é muito apreciada para o preparo de sucos, doces, licores, geleias, sorvetes e outros produtos alimentícios. As sementes são utilizadas na fabricação de chocolate em pó, tabletes (cupulate) e na indústria de cosméticos. Apesar dos produtores da fruta aproveitarem cada vez mais de seus recursos, incentivando uma cadeia produtiva na região Amazônica, a cultura do cupuaçu ainda é pouco explorada e seus produtos são pouco conhecidos em abrangência nacional. Em adição, diversas doenças afetam a cultura, dentre elas a vassoura-de-bruxa, ocasionada pelo fungo Moniliophthora perniciosa e a monilíase, causada pelo fungo Moniliophthora roreri, causando grandes perdas de produtividade. Nesse sentido, programas de melhoramento já alcançaram genótipos resistentes e mais produtivos, porém a base molecular de resistência a estes patógenos, bem como a exploração de genes relacionados a qualidade dos frutos ainda são incipientes. Por exemplo, embora o cupuaçu pertença ao mesmo gênero do cacaueiro (Theobroma cacao), espécie da qual se obtém o chocolate, e que foi amplamente estudada sob o ponto de vista molecular, genômico e funcional no decorrer da última década, o cupuaçu ainda carece de estudos aprofundados que explorem sua base molecular e genômica, sendo esses conhecimentos fundamentais para subsidiar estratégias de melhoramento genético mais eficientes e direcionadas para a qualidade dos frutos e valorização de características agronômicas e industriais. O cacaueiro, por outro lado, é amplamente cultivado e sua importância econômica global está atrelada à produção de cacau, fundamental para a indústria do chocolate. Os esforços científicos no estudo do Theobroma cacao resultaram no sequenciamento completo de seu genoma, revelando uma riqueza de informações sobre genes relacionados à qualidade do fruto, resistência a doenças, e processos de maturação, o que tem fornecido uma base sólida para o melhoramento genético dessa espécie. Isso torna o cupuaçu um excelente candidato para estudos moleculares e de genômica comparativa, principalmente frente à sua espécie congênere, o cacaueiro. Além dessas espécies, outro membro relevante da família Malvaceae é Theobroma umbraticum, uma espécie menos conhecida e que, assim como o cupuaçu e o cacau, tem potencial para estudos comparativos. Theobroma umbraticum também pertence à subfamília Byttnerioideae, e seus frutos compartilham características semelhantes com T. cacao, embora a espécie seja subutilizada e pouco explorada em termos econômicos e científicos. A análise comparativa entre Theobroma grandiflorum, Theobroma cacao e Theobroma umbraticum pode contribuir para a compreensão da evolução e diversificação dos genes responsáveis por características importantes referentes a qualidade de frutos, podendo oferecer novas informações para a conservação e exploração sustentável da biodiversidade amazônica.

The cupuaçu tree (Theobroma grandiflorum), a member of the Malvaceae family, is one of the most popular species in the Brazilian Amazon. The pulp of cupuaçu fruits is highly valued for the preparation of juices, sweets, liqueurs, jams, ice creams, and other food products. The seeds are used to produce cocoa powder, chocolate bars (cupulate), and in the cosmetics industry. Despite the increasing utilization of its resources by fruit producers, encouraging a productive chain in the Amazon region, the cultivation of cupuaçu remains underexplored, and its products are little known on a national scale. In addition, various diseases affect the crop, including witches’ broom, caused by the fungus Moniliophthora perniciosa, and moniliasis, caused by the fungus Moniliophthora roreri, leading to significant productivity losses. In this context, breeding programs have already achieved more resistant and productive genotypes. However, the molecular basis of resistance to these pathogens, as well as the exploration of genes related to fruit quality, remains in its infancy. For example, although cupuaçu belongs to the same genus as cacao (Theobroma cacao), a species from which chocolate is derived and which has been extensively studied from molecular, genomic, and functional perspectives over the past decade, cupuaçu still lacks in-depth studies exploring its moleculares and genomic bases. Such knowledge is crucial for supporting more efficient genetic improvement strategies aimed at enhancing fruit quality and valuing agronomic and industrial traits. Cacao, on the other hand, is widely cultivated, and its globais economic importance is tied to cocoa production, which is fundamental to the chocolate industry. Scientific efforts in studying Theobroma cacao have resulted in the complete sequencing of its genome, revealing a wealth of information on genes related to fruit quality, disease resistance, and ripening processes, providing a solid foundation for the genetic improvement of this species. This makes cupuaçu an excellent candidate for molecular and comparative genomic studies, particularly in relation to its congener, cacao. In addition to these species, another notable member of the Malvaceae family is Theobroma umbraticum, a lesser-known species that, like cupuaçu and cacao, has potential for comparative studies. Theobroma umbraticum also belongs to the subfamily Byttnerioideae, and its fruits share similar characteristics with T. cacao, although the species is underutilized and remains economically and scientifically underexplored. Comparative analyses of Theobroma grandiflorum, Theobroma cacao, and Theobroma umbraticum could contribute to understanding the evolution and diversification of genes responsible for important traits related to fruit quality, offering new insights for the conservation and sustainable use of Amazonian biodiversity.