O amadurecimento de frutos carnosos é um fenômeno controlado por uma complexa rede de hormônios e moléculas sinalizadoras, e o óxido nítrico (NO) tem sido apontado como um importante mediador desse processo. No entanto, ainda são pouco conhecidos os mecanismos moleculares associados à ação do NO nos frutos, bem como suas consequências nos eventos responsáveis por dar prosseguimento as mudanças de cor, sabor aroma e valor nutricional que ocorrem durante o amadurecimento. Por isso, neste trabalho, conduzimos uma detalhada caracterização do transcriptoma e metaboloma em frutos de tomateiro (Solanum lycopersicum), tratados com concentrações fisiologicamente relevantes de NO. Esse tratamento foi efetuado por meio do oferecimento de uma atmosfera enriquecida com NO, de fluxo contínuo e em normóxia, no estágio pré-climatérico de frutos destacados. Após o tratamento, os frutos exibiram um fenótipo de maturação atrasada, com a preservação da coloração esverdeada da região pedicelar em estágios mais avançados do amadurecimento. Essas mudanças ocorreram sem causar injúrias ou danos a aparência dos frutos tratados. Aproximadamente um terço dos transcritos detectados durante o madurecimento sofreu alteração em sua abundância em função do tratamento com NO, com relevante repressão de diversos genes reguladores do amadurecimento, o que acarretou na diminuição da produção e sensibilidade dos frutos ao etileno. Ensaios in vitro da atividade de enzimas-chaves do metabolismo antioxidante e análises dos níveis de peróxido de hidrogênio revelaram uma alteração significativa no metabolismo redox dos frutos tratados com NO. Esse desbalanço no estado redox dos frutos resultou, por sua vez, na intensificação do estresse nitro-oxidativo, o qual pôde ser verificado pelo aumento dos eventos de S-nitrosação e nitração de proteínas detectadas ao longo do amadurecimento. Foi observado também, interessantemente, o aumento da atividade da S-nitrosoglutationa redutase (GSNOR), enzima responsável por remover os estoques endógenos de S-nitrosoglutationa (GSNO), um dos principais metabólitos derivados do NO. Sofreram impacto, em simultâneo, a biossíntese de flavonoides e ascorbato, com incrementos de 60% e 25% nas suas concentrações, respectivamente. Esse incremento foi acompanhado, consistentemente, pelo aumento da abundância de transcritos de genes relacionados com a biossíntese dessas duas classes de compostos. Os carotenoides, por outro lado, apresentaram nos frutos tratados com NO apenas 70% da concentração encontrada no grupo controle, com a concomitante supressão dos transcritos de diversos genes relacionados com a biossíntese de licopeno, o principal carotenoide responsável pela cor vermelha do tomate. Por fim, os demais compostos relacionados com o sabor e aroma, tais como açucares, ácidos orgânicos, aminoácidos e compostos voláteis, sofreram apenas uma discreta alteração dos seus conteúdos. Em conjunto, nossos resultados indicam que o tratamento de NO, nos estágios iniciais do amadurecimento, foi capaz de promover o aumento da durabilidade do fruto, com alterações na composição antioxidante, e poucos impactos em atributos relacionados ao sabor e aroma do fruto.

The ripening of fleshy fruits is a phenomenon controlled by a complex network of hormones and signaling molecules, and nitric oxide (NO) has been recognized as an important mediator of this process. However, the molecular mechanisms behind NO action in fruits and their consequences on the events leading to ripening-associated changes in fruit color, flavor, aroma and nutritional value remain poorly elucidated. Therefore, in this work, we conducted a detailed characterization of the transcriptome and metabolome in NO-treated tomato (Solanum lycopersicum) fruits under physiologically relevant concentrations. The treatment was performed in a NO-enriched atmosphere under continuous flow and normoxia during the pre-climacteric stage of detached fruits. The NO-treated fruits exhibited a late-ripening phenotype, with the preservation of the greenish coloration of the pedicellar region at advanced stages of ripening. These changes occurred without causing injuries or damage to the external appearance of the fruits. Approximately one-third of the transcripts detected during ripening displayed alterations in their abundance in response to NO, with relevant repression of several genes encoding ripening master regulators. This resulted in repression in both the fruit production and sensitivity to ethylene. In vitro activity assays of key antioxidant enzymes and quantification of hydrogen peroxide content revealed significant changes in the redox metabolism of NO-treated fruits. Such imbalance in fruit redox status resulted, in turn, in nitro-oxidative stress, as evidenced by the higher frequency of S-nitrosation and nitration events in proteins. Interestingly, increased S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR) activity was also observed, which is the enzyme responsible for removing S-nitrosoglutathione (GSNO), one of the main metabolites derived from NO. Furthermore, flavonoids and ascorbate accumulation in NO-treated fruits presented an increase of 60% and 25%, respectively. Consistently, the abundance of gene transcripts related to flavonoid and ascorbate biosynthesis was also up-regulated. On the other hand, the carotenoid content in NO-treated fruits was only 70% of the concentration found in the untreated control group. In agreement, NO treatment repressed the transcript abundance of several genes related to lycopene biosynthesis, which is the main carotenoid responsible for giving the red color of tomato fruits. Finally, other compounds responsible for flavor and aroma, such as sugars, organic acids, amino acids and volatile compounds, were only marginally affected by the NO treatment. Together, our results indicated that the NO treatment at the early stages of ripening can prolong fruit shelflife, with significant impacts on the antioxidant composition and minimal changes in attributes associated with fruit flavor and aroma.