Aproximación genómica a la calidad del fruto de calabacín ( cucurbita pepo): partenocarpia y metabolismo de azúcares
- Autores: Teresa Pomares-Viciana
- Directores de la Tesis: Pedro Gómez Jiménez de Cisneros (dir. tes.), Mercedes del Río Celestino (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jaime Prohens Tomás (presid.), Dirk Janssen (secret.), Carmen Fenoll (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Agricultura Protegida por la Universidad de Almería
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
El calabacín (Cucurbita pepo) es una de las especies hortofrutícolas de mayor importancia a nivel mundial. Esta especie presenta una alta variabilidad en la forma del fruto llegando a establecerse ocho morfotipos comestibles en función de la morfología del fruto, siendo el morfotipo zucchini el de mayor importancia económica principalmente por el consumo de sus frutos en estado inmaduro. El morfotipo zucchini se caracteriza por presentar frutos uniformemente cilíndricos de color verde oscuro, por lo que cualquier alteración de estos parámetros influye directamente en la calidad del fruto determinada principalmente por la apariencia y el sabor. En las variedades actuales, la forma correcta del fruto depende principalmente de una correcta fertilización que actualmente, se induce mediante la aplicación de hormonas sintéticas en contra de la legislación vigente. Para evitar este problema, la partenocarpia, el crecimiento del fruto en ausencia de polinización/fertilización se ha convertido en un carácter de especial interés, hasta ahora poco estudiado en calabacín.
Esta tesis ha proporcionado el primer estudio morfológico y transcriptómico del desarrollo de fruto en calabacín con especial interés en el desarrollo del fruto partenocárpico.
La caracterización morfológica del desarrollo del fruto en calabacín ha permitido diferenciar dos fases, la fase de fertilización y la fase de crecimiento exponencial, determinando que ambas fases se observan en los frutos polinizados y partenocárpicos. Además, el estudio de la expresión de genes relacionados con la partenocarpia en esta especie, CpARF8, CpIAA9 y CpTIR1, en las distintas fases de desarrollo en los frutos polinizados y partenocárpicos ha permitido determinar su papel en la transición de ovario a fruto (Pomares- Viciana y col. 2017). Con el objetivo de analizar en profundidad los cambios que se producen durante esta transición para buscar genes clave en la formación del fruto, se ha llevado a cabo también un análisis de secuenciación masiva mediante RNA-seq, determinando que los genes implicados en el ciclo celular, la regulación de la transcripción, el metabolismo de carbohidratos y la coordinación hormonal son claves para el desarrollo del fruto. Son varios los genes que esta técnica ha proporcionado y que se postulan como candidatos para rastrear alelos que puedan proporcionar partenocarpia, como podría ser el gen GA20ox1. La sobreexpresión de este gen se observa durante el desarrollo de fruto en calabacín, como ya había sido observado previamente en frutos partenocárpicos de tomate.
Otros de las características que más influyen en la calidad del fruto, a parte de la forma y el color, es un alto contenido en carbohidratos. El estudio de las principales rutas del metabolismo de carbohidratos (Pomares-Viciana y col. In press) y el estudio del contenido de carbohidratos han determinado que existen diferencias durante el desarrollo del fruto polinizado y partenocárpico, por ello, la puesta a punto de la tecnología NIRS llevada a cabo en esta tesis permite el análisis cuantitativo y cualitativo de los niveles de los principales azúcares (glucosa, fructosa, sacarosa y almidón) que intervienen en la calidad del fruto (Pomares Viciana y col. 2018).
Summer squash is one of the most important horticultural species worldwide. This species has a high variability in fruit shape with eight edible morphotypes depending on fruit morphology, being zucchini morphotype the most economically important, mainly due to the consumption of its fruits in an immature stage. Fruit from zucchini morphotype is characterized by uniformly cylindrical shape with dark green skin. Any alteration of these characteristics directly affects to fruit quality which is determined mainly by appearance and taste. Correct fruit shape depends mainly on successful fertilization. This process is currently induced by application of synthetic hormones against legislation. To avoid this problem, parthenocarpy, fruit growth in the absence of pollination/fertilization has become in an important trait, poorly studied in zucchini.
This thesis has provided the first morphological and transcriptomic study of zucchini fruit development with special interest in parthenocarpic fruit development.
Morphological characterization of zucchini fruit development has allowed differentiating two phases, the fertilization phase and the exponential growth phase, determining that both phases are observed in the pollinated and parthenocarpic fruits. In addition, gene expression of CpARF8, CpIAA9 and CpTIR1, genes related to parthenocarpy in other species, has elucidated their role in the transition from ovary to fruit in pollinated and parthenocarpic fruits of zucchini (Pomares-Viciana et al. 2017). In order to analyze in depth changes that occur during this transition, RNA-seq analysis has also been carried to search key genes related to fruit development. It was determined that genes involved in cell cycle, regulation of transcription, carbohydrate metabolism and hormonal signalling participated in fruit development. This technique has provided several candidate genes to track parthenocarpy in this species, such as GA20ox1 gene. Over-expression of this gene was observed during zucchini fruit development as previously observed in tomato parthenocarpic fruits (Pomares-Viciana et al. In press).
Other important trait that influences fruit quality is high carbohydrate content. The study of the main routes of carbohydrate metabolism (Pomares-Viciana et al. In press) and the study of carbohydrate content have determined that there are differences during the development of the pollinated and parthenocarpic fruit, therefore, the technology NIRS development in this thesis allows the quantitative and qualitative analysis of levels of the main sugars (glucose, fructose, sucrose and starch) that determine fruit quality (Pomares Viciana et al. 2018).
