Controle genético do desenvolvimento da extensão da bainha do feixe em tomateiro (Solanum lycopersicum L.) e seu papel nas respostas à seca

Abstract

A seca é um dos principais fatores limitantes da produtividade agrícola, afetando processos fisiológicos essenciais das plantas. Nesse contexto, estruturas foliares como as extensões da bainha do feixe (BSEs) podem modular a resposta ao déficit hídrico ao influenciar a arquitetura hidráulica da folha. Este estudo teve como objetivo investigar o papel das BSEs nas respostas anatômicas, fisiológicas e metabólicas ao estresse hídrico em tomateiro (Solanum lycopersicum L.), bem como analisar a interação entre os genes OBSCURAVENOSA (OBV) e AUXIN RESPONSE FACTOR 4 (ARF4) no desenvolvimento foliar. Para isso, foram utilizados os genótipos Micro-Tom (MT) e o mutante obv, cultivados sob controle, déficit hídrico e reidratação, em delineamento fatorial. Foram avaliados parâmetros morfológicos, anatômicos, fisiológicos, metabólicos e de expressão gênica, além da caracterização de populações segregantes. Os resultados demonstraram que o mutante obv apresentou alterações morfoanatômicas foliares, como maior espessura do mesofilo e modificações na densidade vascular e estomática, associadas a estratégias distintas de uso da água sob estresse hídrico. Também foram observadas alterações fisiológicas e metabólicas indicativas de maior eficiência no uso de recursos e maior tolerância à seca em comparação ao genótipo MT. A investigação da interação entre os genes OBV e ARF4 concentrou-se na padronização de estratégias de genotipagem para identificação de duplos mutantes homozigotos, permanecendo como perspectiva futura a avaliação de seus efeitos sobre as BSEs. Dessa forma, os resultados indicam que a ausência de BSEs pode conferir vantagens adaptativas sob limitação hídrica, contribuindo para a compreensão dos mecanismos envolvidos na tolerância à seca em tomateiro. Palavras-chave: estresse; morfologia; folhas; tolerância.

Drought is one of the main factors limiting agricultural productivity, affecting essential physiological processes in plants. In this context, leaf structures such as bundle sheath extensions (BSEs) can modulate the response to water deficit by influencing the leaf’s hydraulic architecture. The objective of this study was to investigate the role of BSEs in anatomical, physiological, and metabolic responses to water stress in tomato (Solanum lycopersicum L.), as well as to analyze the interaction between the OBSCURAVENOSA (OBV) and AUXIN RESPONSE FACTOR 4 (ARF4) genes in leaf development. To this end, the Micro-Tom (MT) genotype and the obv mutant were used, grown under controlled conditions, water deficit, and rehydration in a factorial design. Morphological, anatomical, physiological, metabolic, and gene expression parameters were evaluated, in addition to the characterization of segregating populations. The results demonstrated that the obv mutant exhibited leaf morphoanatomical changes, such as increased mesophyll thickness and modifications in vascular and stomatal density, associated with distinct water-use strategies under water stress. Physiological and metabolic changes indicative of greater resource-use efficiency and higher drought tolerance were also observed compared to the MT genotype.The investigation of the interaction between the OBV and ARF4 genes focused on standardizing genotyping strategies for identifying homozygous double mutants, with the evaluation of their effects on BSE remaining a future prospect. Thus, the results indicate that the absence of BSEs may confer adaptive advantages under water stress, contributing to the understanding of the mechanisms involved in drought tolerance in tomato plants. Keywords: stress; morphology; leaves; tolerance.