Sphingolipid distribution, content and gene expression during olive-fruit development and ripening

Abstract

Los esfingolípidos vegetales participan en la construcción de la matriz de las membranas celulares y en las vías de señalización de los procesos fisiológicos y las respuestas ambientales. Sin embargo, se desconoce la información relativa a su papel en el desarrollo y la maduración de los frutos, un proceso específico de las plantas. El presente estudio trata de determinar si los esfingolípidos participan en el desarrollo y la maduración del fruto carnoso en una especie de cultivo oleaginoso como el olivo (Olea europaea L. cv. Picual) y, en caso afirmativo, de qué manera. Aquí, en las membranas plasmáticas de los protoplastos vivos, usamos la fluorescencia para examinar varias manchas lipofílicas específicas en las regiones enriquecidas con esfingolípidos e investigamos la composición de las bases de cadena larga de los esfingolípidos (LCB), así como los patrones de expresión de los genes relacionados con los esfingolípidos, OeSPT, OeSPHK, OeACER, y OeGlcCerase, durante el desarrollo y la maduración del fruto del olivo. Los resultados demuestran el aumento del contenido de esfingolípidos y el tráfico de vesículas en los protoplastos de la fruta del olivo al comienzo de la maduración. Además, la concentración de LCB [t18:1(8Z), t18:1 (8E), t18:0, d18:2 (4E/8Z), d18:2 (4E/8E), d18:1(4E), y 1,4-anhidrot18: 1(8E)] aumenta durante el desarrollo del fruto hasta alcanzar un máximo al inicio de la maduración, aunque estas especies moleculares disminuyeron durante la maduración del fruto. Por otra parte, la OeSPT, la OeSPHK y la OeGlcCerase se expresaron de manera diferente durante el desarrollo y la maduración del fruto, mientras que la expresión del gen OeACER se detectó sólo en la etapa de madurez completa. Los resultados proporcionan datos novedosos sobre la distribución de los esfingolípidos, el contenido y la biosíntesis/transcripción de los genes de rotación durante la maduración del fruto carnoso, lo que indica que todos ellos están muy regulados en cuanto al desarrollo.

Plant sphingolipids are involved in the building of the matrix of cell membranes and in signaling pathways of physiological processes and environmental responses. However, information regarding their role in fruit development and ripening, a plant-specific process, is unknown. The present study seeks to determine whether and, if so, how sphingolipids are involved in fleshy-fruit development and ripening in an oil-crop species such as olive (Olea europaea L. cv. Picual). Here, in the plasma-membranes of live protoplasts, we used fluorescence to examine various specific lipophilic stains in sphingolipid-enriched regions and investigated the composition of the sphingolipid longchain bases (LCBs) as well as the expression patterns of sphingolipid-related genes, OeSPT, OeSPHK, OeACER, and OeGlcCerase, during olive-fruit development and ripening. The results demonstrate increased sphingolipid content and vesicle trafficking in olive-fruit protoplasts at the onset of ripening. Moreover, the concentration of LCB [t18:1(8Z), t18:1 (8E), t18:0, d18:2 (4E/8Z), d18:2 (4E/8E), d18:1(4E), and 1,4-anhydrot18: 1(8E)] increases during fruit development to reach a maximum at the onset of ripening, although these molecular species decreased during fruit ripening. On the other hand, OeSPT, OeSPHK, and OeGlcCerase were expressed differentially during fruit development and ripening, whereas OeACER gene expression was detected only at the fully ripe stage. The results provide novel data about sphingolipid distribution, content, and biosynthesis/turnover gene transcripts during fleshy-fruit ripening, indicating that all are highly regulated in a developmental manner.