o cromossomo

Horticulture Research volume 8, Número do artigo: 129 (2021) Citar este artigo

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A estévia (Stevia rebaudiana Bertoni) é bem conhecida por seus glicosídeos de esteviol (SGs) muito doces, que consistem em um esqueleto de esteviol diterpenoide tetracíclico comum e uma glicona variável. Os glicosídeos de esteviol são 150 a 300 vezes mais doces que a sacarose e são usados ​​como adoçantes naturais sem calorias. No entanto, os compostos mais promissores são biosintetizados em pequenas quantidades. Com base no sequenciamento Illumina, PacBio e Hi-C, construímos um conjunto cromossômico de Stevia cobrindo 1416 Mb com um valor contig N50 de 616,85 kb e um valor scaffold N50 de 106,55 Mb. Mais de quatro quintos do genoma da estévia consistiam em elementos repetitivos. Anotamos 44.143 genes codificadores de proteínas de alta confiança no genoma de alta qualidade. A análise da evolução do genoma sugeriu que a estévia e o girassol divergiram ~ 29,4 milhões de anos atrás (Mya), logo após o evento de duplicação do genoma inteiro (WGD) (WGD-2, ~ 32,1 Mya) que ocorreu em seu ancestral comum. A análise genômica comparativa revelou que os genes expandidos na estévia foram enriquecidos principalmente para a biossíntese de metabólitos especializados, especialmente a biossíntese de esqueletos terpenoides, e para posterior oxidação e glicosilação desses compostos. Além disso, identificamos todos os genes candidatos envolvidos na biossíntese de SG. Coletivamente, nossas descobertas atuais sobre o genoma de referência da estévia serão muito úteis para dissecar a história evolutiva da estévia e para descobrir novos genes que contribuem para a biossíntese de SG e outras características agronômicas importantes em futuros programas de melhoramento.

Dietas com alto teor de açúcar são conhecidas por causar graves problemas de saúde, como obesidade e diabetes1. Alguns países cobraram impostos sobre o açúcar para reduzir o consumo de açúcares com alto teor calórico, uma estratégia recomendada para reduzir o consumo de açúcar, incentivando a substituição por adoçantes sem calorias2. Os glicosídeos de esteviol, extraídos das folhas da estévia, não contêm calorias e possuem uma doçura natural desejável3. Stevia rebaudiana (2n = 22) é uma erva doce nativa do Paraguai, e seu extrato de folha tem sido usado como adoçante natural por séculos na América do Sul4. Além da doçura, os dois componentes abundantes dos SGs, esteviosídeo e rebaudiosídeo A (Reb A), também podem fornecer benefícios terapêuticos para diabetes tipo 2, pois esses compostos podem aumentar diretamente a secreção de insulina ao potencializar a atividade do canal TRPM5 em modelos animais5,6. A estévia é amplamente cultivada na Ásia, América do Norte e Europa para seu uso como adoçante natural e na medicina tradicional.

O gênero Stevia pertence à tribo Eupatorieae dentro da família Asteraceae. Dentre as ~230 espécies do gênero Stevia, S. rebaudiana é a única que contém SGs3,7. SGs têm um núcleo principal de esteviol diterpenóide (aglicona) decorado com diferentes padrões de glicosilação nas posições C-13 e C-193,8. Esses glicosídeos diterpenóides ocorrem quase exclusivamente nas folhas de estévia, representando até ~20% do peso seco9,10. Stevioside e Reb A são os dois componentes principais dos SGs, seguidos por Reb C, Reb F, dulcoside A, Reb D e Reb M. Experimentos de rotulagem revelaram que a espinha dorsal dos SGs é biossintetizada a partir de unidades isoprenóides de 5 carbonos, que são predominantemente derivados da via do fosfato de metileritritol (MEP)11. As vias biossintéticas de SG e ácido giberélico (GA) compartilham quatro etapas, e o último substrato comum desses dois diterpenóides do tipo labdano é o ácido ent-caurenóico12,13,14. Na via de biossíntese de SG, a hidroxilase do ácido ent-caurenóico (ent-KAH) catalisa a 13-hidroxilação do ácido ent-caurenóico para formar o ácido ent-13-hidroxicaurenóico (esteviol), que serve como espinha dorsal para todos os SGs14,15. Em seguida, uma série de processos de glicosilação da aglicona (esteviol) catalisada por um conjunto de glicosiltransferases dependentes de UDP (UGTs) citosólicas leva à produção de diversos tipos de SGs. A glicose é a principal fração de açúcar em todos os SGs, enquanto a ramnose e a xilose estão presentes em apenas alguns SGs, como Reb C e dulcoside A3.