Efeito da temperatura sobre a regulação da síntese de ácidos graxos polinsaturados em soja

Abstract

A soja é uma leguminosa de grande importância socioeconômica por apresentar grandes quantidades de proteína e óleo em seu grão. O óleo de soja é o líder mundial dos óleos consumidos no mundo, no entanto apresenta alta porcentagem de ácidos graxos polinsaturados, nominalmente ácido linoléico (18:2) e ácido linolênico (18:3), responsáveis, em grande parte, pela baixa estabilidade oxidativa do óleo. Linhagens de soja com baixo teor de ácido linolênico já estão sendo obtidas, porém a variação no teor de ácidos graxos polinsaturados nessas linhagens, em razão da temperatura de crescimento e do desenvolvimento das plantas, é um sério problema que os programas de melhoramento estão enfrentando. No presente trabalho, foram utilizadas linhagens de soja quase-isogênicas que se contrastam com relação ao teor do ácido linolênico: CAC-1, variedade comercial com teor normal do ácido linolênico; e CC4, linhagem mutante com baixo teor desse ácido. Foram avaliados: teor do ácido linolênico, atividade das enzimas colinafosfotransferase e lisofosfatidilcolina aciltransferase e nível de regulação da colinafosfotransferase em sementes produzidas em duas condições de temperatura: 34/28 e 22/13 oC – dia/noite. Na análise da variação do teor do ácido linolênico, a linhagem mutante (CC4) apresentou-se mais estável diante das temperaturas de crescimento e desenvolvimento das plantas, ou seja, a variação do teor de ácido linolênico foi de apenas 3%, chegando a 5% na variedade comercial (CAC-1), apesar de ter ocorrido variação semelhante no teor de ácidos graxos polinsaturados, nos genótipos estudados. Com relação às enzimas que enriquecem o pool de acil-CoA citoplasmático com ácidos graxos polinsaturados, denominadas colinafosfotransferase e lisofosfatidilcolina aciltransferase, verificou-se que ambas são mais ativas quando as plantas de soja cresceram em baixa temperatura (22/13 oC – dia/noite). Isso indica a participação das duas enzimas no aumento do nível de ácidos graxos polinsaturados para a biossíntese do óleo, em condições de baixas temperaturas. A colinafosfotransferase é uma enzima-chave no metabolismo de lipídeos, uma vez que produz tanto os lipídeos estruturais de membrana quanto os de reserva. Portanto, pela sua importância na fisiologia da semente e pelo fato de ter sido detectado alta atividade em baixa temperatura, ficou evidente a necessidade de entender sua regulação. A análise de Northern blot evidenciou que seu controle não é em nível transcricional, não havendo diferença de acúmulo de transcritos da colinafosfotransferase quando mRNAs de sementes produzidas a 34/28 e 22/13 oC foram analisados.

Soybean, with its high protein and oil contents, is a legume crop of great social and economic importance. Worldwide, soybean oil occupies the top position among consumable oils, in spite of its high percentage of polyunsaturated fatty acids, mainly linoleic (18:2) and linolenic acid (18:3), which are, to a great extent, responsible for the low oxidative stability of the soybean oil. Soybean lines with low linolenic acid contents are currently being genetically breed, although the dependence of temperature of growth and plant development impose remarkable obstacles for breeding purposes. Two soybean lines were used in our study. CAC-1, a normal linolenic acid content variety (around 9 to 10%) and CC4 a near isogenic line with low content of this fatty acid (about 3%). In this work, fatty acid composition, choline phosphortransferase and lysophosphatidylcholine acyltransferase enzymes activities, and the regulation of the choline phosphotransferase in seeds produced under high and low temperature conditions (34/22 oC and 28/13 oC day/night) were investigated. With regard to linolenic acid content, CC4 line proved to be more stable when was grown under low temperature. However, similar variations pattern for fatty acid contents were observed among both lines. In relation to the enzymes choline phosphotransferase and lysophosphatidylcholine acyltransferase that enrich the acyl-CoA cytoplasmic pool with polyunsaturated fatty acids, higher activities of both were observed when the soybean plants were grown at low temperatures (22 oC/13 oC day/night). These results suggest that at low temperatures, the two enzymes are activated and both contribute to raise the polyunsaturated fatty acid level which are used in the biosynthesis of the oil fraction. The choline phosphotransferase is a key-enzyme in the lipid metabolism, since it catalyze the production of both membrane as well as storage lipids. The observation that this enzyme showed high activity at low temperatures led us to investigate the level of its regulation. The regulation of the enzyme activity does not seem to occur at the transcriptional level as shown by Northern blot analysis. There was no detectable difference in transcript accumulation in seeds grown at high (34/22 oC) as compared to low (28/13 oC) temperatures.