Validação e avaliações funcionais de genes associados a via de biossíntese da antocianina em sementes de amendoim

Abstract

A agricultura brasileira desempenha um papel crucial na produção global de alimentos, com culturas como o amendoim (Arachis hypogaea L.) ocupando posição proeminente tanto nacionalmente quanto internacionalmente. Nos últimos anos, apesar dos desafios socioambientais e econômicos, como as mudanças climáticas e disparidades regionais, o setor tem passado por transformações significativas com investimentos em infraestrutura, tecnologia e capital humano. O amendoim, da família Fabaceae, é cultivado amplamente no Brasil, especialmente no estado de São Paulo (em torno de 90% da produção nacional), destacando-se por ser uma fonte rica de óleo, proteína e nutrientes essenciais como vitaminas do complexo B e vitamina E. A qualidade das sementes de amendoim é crucial devido ao seu alto teor de óleo e à rápida deterioração. Em paralelo, o vigor das sementes, que se refere à capacidade de germinar rapidamente e produzir plântulas saudáveis, é uma característica crucial para a manutenção da produtividade. Estudos recentes identificaram uma relação entre a concentração de antocianinas e o vigor das sementes, sugerindo seu potencial como biomarcadores. Este projeto validou nove genes (AhCHS, AhCHI, AhFLS, AhLDOX, AhANR, AhMYB1, AhMYB2, AhMYB3, AhMYB4) associados à via de biossíntese de antocianinas, por meio de análises de RT-qPCR em diferentes estádios de desenvolvimento das sementes (R5 a R9), e em dois cultivares comerciais submetidos a estresse térmico com acúmulos diferentes de antocianinas. Adicionalmente, foram realizadas análises de bioinformática para caracterizar propriedades físico-químicas, motivos proteicos e relações filogenéticas das proteínas codificadas, utilizando bases de dados das sequências proteicas e ferramentas computacionais. Os resultados revelaram padrões distintos de expressão gênica entre os genes estruturais e reguladores, além de destacarem a conservação evolutiva de motivos funcionais. Os achados indicam que as antocianinas desempenham papel central na resposta ao estresse oxidativo e possuem potencial como biomarcadores de vigor das sementes. Este estudo reforça a relevância da integração de abordagens moleculares e bioinformáticas na biotecnologia vegetal e no melhoramento genético de culturas agrícolas, contribuindo para o desenvolvimento de cultivares mais resilientes e produtivos, alinhados às demandas de uma agricultura sustentável.

Brazilian agriculture plays a crucial role in global food production, with crops such as peanut (Arachis hypogaea L.) holding a prominent position both nationally and internationally. In recent years, despite socio-environmental and economic challenges, such as climate change and regional disparities, the sector has undergone significant transformations with investments in infrastructure, technology, and human capital. Peanuts, part of the Fabaceae family, are widely cultivated in Brazil, especially in the state of São Paulo (accounting for approximately 90% of national production), standing out as a rich source of oil, protein, and essential nutrients such as B-complex vitamins and vitamin E. The quality of peanut seeds is critical due to their high oil content and rapid deterioration. Simultaneously, seed vigor, referring to their ability to germinate quickly and produce healthy seedlings, is a key characteristic for maintaining productivity. Recent studies have identified a relationship between anthocyanin concentration and seed vigor, suggesting their potential as biomarkers. This project validated nine genes (AhCHS, AhCHI, AhFLS, AhLDOX, AhANR, AhMYB1, AhMYB2, AhMYB3, AhMYB4) associated with the anthocyanin biosynthesis pathway through RT-qPCR analyses conducted at different seed developmental stages (R5 to R9) and in two commercial cultivars subjected to heat stress with differing anthocyanin accumulation. Additionally, bioinformatics analyses were performed to characterize the physicochemical properties, protein motifs, and phylogenetic relationships of the encoded proteins, utilizing protein sequence databases and computational tools. The results revealed distinct gene expression patterns between structural and regulatory genes and highlighted the evolutionary conservation of functional motifs. The findings indicate that anthocyanins play a central role in oxidative stress responses and hold potential as biomarkers of seed vigor. This study reinforces the relevance of integrating molecular and bioinformatics approaches in plant biotechnology and crop genetic improvement, contributing to the development of more resilient and productive cultivars aligned with the demands of sustainable agriculture.