A diversidade das características morfológicas da quinoa e da composição metabólica das sementes

May 10, 2024

Dados científicos volume 9, número do artigo: 323 (2022) Citar este artigo

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Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) é uma cultura herbácea anual da família do amaranto (Amaranthaceae). É cada vez mais cultivado por seus grãos nutritivos, ricos em proteínas e aminoácidos essenciais, lipídios e minerais. A quinoa apresenta uma elevada tolerância a vários stresses abióticos, incluindo a seca e a salinidade, o que apoia o seu cultivo agrícola sob condições de alterações climáticas. O uso de grãos de quinoa é comprometido pelas saponinas antinutricionais, uma classe terpenóide de metabólitos secundários depositados no tegumento da semente; a sua remoção antes do consumo exige uma lavagem extensa, um processo económica e ambientalmente desfavorável; ou a sua acumulação pode ser reduzida através da reprodução. Neste estudo, analisamos os metabolomas das sementes, incluindo aminoácidos, ácidos graxos e saponinas, de 471 cultivares de quinoa, incluindo duas espécies relacionadas, por cromatografia líquida – espectrometria de massa. Além disso, determinamos um grande número de características agronômicas, incluindo biomassa, época de floração e rendimento de sementes. Os resultados revelaram uma diversidade considerável entre genótipos e fornecem uma base de conhecimento para futuro melhoramento ou edição do genoma da quinoa.

Medidas)

metabólitos

Tipo(s) de tecnologia

Espectrometria de massa LC-MS

A quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) está atraindo cada vez mais a atenção global devido ao seu alto valor nutricional de grãos, incluindo alto teor de proteínas, composição e quantidade de lipídios, bom equilíbrio de aminoácidos essenciais, bem como isoflavonas e interessantes propriedades funcionais antioxidantes1, 2,3. A quinoa foi domesticada pela primeira vez na bacia do Lago Titicaca há cerca de 7.000 anos, de onde se espalhou para outras regiões da América do Sul e do mundo4.

Um trunfo agrícola importante da quinoa é a sua notável capacidade de adaptação a diversas zonas agroecológicas, o que permite o crescimento em desertos quentes e secos e em áreas tropicais com até 88% de umidade relativa, de -8 °C a 40 °C5, e do nível do mar. para regiões montanhosas de 4.000 m de altura. Sua adaptabilidade a solos sódicos e alcalinos também é notável permitindo o cultivo de pH 4,5 a 9,06. A quinoa é uma cultura altamente tolerante à seca que se sai bem em regiões com precipitação anual inferior a 200 mm (7 e suas referências). É tolerante à alta salinidade e considerada uma halófita facultativa8,9,10. Em 2013, a Organização para a Alimentação e a Agricultura (FAO) declarou o “Ano Internacional da Quinoa” em reconhecimento à capacidade da cultura para ajudar a mitigar a fome e a desnutrição em países com insegurança alimentar e em reconhecimento aos esforços ancestrais do povo andino. preservar a quinoa como cultura (http://www.fao.org/quinoa-2013/en/).

Embora os grãos de quinoa tenham um valor nutricional excepcional, o tegumento da semente normalmente contém saponinas de sabor amargo e potencialmente antinutricionais11. Portanto, as sementes de quinoa requerem um processamento substancial (lavagem extensa com água) para remover as saponinas antes do consumo. A redução de saponinas tem sido um alvo de melhoramento e no futuro também poderá ser alcançada com métodos biotecnológicos, como a edição do genoma. As saponinas da quinoa ocorrem predominantemente na forma de glicosídeos triterpenóides12,13,14. A sua grande diversidade estrutural torna as análises não triviais15.

As funções biológicas das saponinas na quinoa ainda precisam ser investigadas. As saponinas podem desempenhar um papel na germinação das sementes e na dissuasão de aves ou infecções fúngicas (revisado em 16). As evidências indicam que não apenas a quantidade total de saponinas é regulada (por exemplo, pelo fator de transcrição bHLH CqTSARL1)17, mas também o perfil de saponinas17. No entanto, até o momento, foram determinados perfis de saponinas em sementes de apenas alguns genótipos de quinoa . Como algumas saponinas podem até ser benéficas para a saúde humana18, a diversidade na composição das saponinas representa um grande recurso para a criação de cultivares de quinoa novas e mais saudáveis.