Gene expression and bioavailability of carotenoids in lettuce (Lactuca sativa)

Foram avaliados níveis de transcrição de dezessete genes envolvidos na via de biossíntese de carotenoides durante o desenvolvimento de folhas novas e velhas de seis genótipos de alface contrastantes para intensidade de verde nas folhas. Diferenças significativas na concentração de carotenoides foram identificadas entre cultivares e entre folhas velhas e novas. O acúmulo de β-caroteno aumentou ao longo do desenvolvimento das plantas entre o tamanho de muda até 40 dias após a semeadura e diminuiu quando o tamanho comercial foi atingido. Contrariamente, os níveis de luteína não variaram ao longo do desenvolvimento. As análises de correlação identificaram genes da via, os quais os níveis de expressão poderiam ser utilizados como marcadores para a predição das concentrações finais de clorofila, luteína e β-caroteno no tamanho comercial de plantas de alface. Nesse sentido, GGPPS, PSY1 e LCY-β1 foram significativos na predição da concentração de carotenoides em plantas comerciais de alface, enquanto os níveis de expressão de CRTISO e LCY-β2 no tamanho comercial foram correlacionados com o acúmulo de carotenoides nessa fase. Esses resultados sugerem genes candidatos a marcadores para seleção de plantas de alface com altos níveis de clorofila total, luteína e β-caroteno e fornecem ainda uma projeção para estudos de atividade funcional da síntese e elevação dos teores de carotenoides em vegetais folhosos. Na segunda parte, foram avaliadas a bioacessibilidade e a biodisponibilidade de luteína e β-caroteno presentes nas folhas novas e velhas dos mesmos genótipos utilizados na primeira parte em tamanho comercial, utilizando um modelo de digestão in vitro, seguido do isolamento da fração micelar e quantificação das porcentagens de carotenoides absorvidos por células de adenocarcinoma intestinal humano. Os resultados indicaram que diferenças na concentração inicial de carotenoides não são proporcionais à absorção e transporte pelo intestino humano. A destruição da matriz alimentar dos genótipos de alface por meio de cocção resultou em perdas na concentração de carotenoides transferidos para a fase líquida da digestão, mas essas perdas foram compensadas por um aumento de oito vezes na absorção dos carotenoides pelas células comparando com os resultados de folhas frescas digeridas sem tratamento térmico. A menos que a matrix alimentar seja rompida, a absorção de carotenoides presente em alface biofortificado ocorre em taxas muito baixas, similares às de genótipos com baixa concentração de carotenoides. Esses resultados sugerem que o melhoramento genético para biofortificação deve estar relacionado com esforços para aumentar a biodisponibilidade dos carotenoides acumulados na matriz alimentar.Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitotecnia, área de concentração em Produção Vegetal, para obtenção do título de Doutor