Caracterización fisiológica y molecular del proceso de abscisión del fruto maduro en olivo (Olea europaea L.)

Abstract

El conocimiento de los mecanismos implicados en la abscisión del fruto es esencial para desarrollar estrategias de control y mejora de la recolección de la cosecha o la pérdida indeseada de frutos. No obstante, los avances en los análisis moleculares sobre la abscisión de frutos carnosos han estado limitados por la falta de material genético experimental apropiado y por la pequeña cantidad de células de la zona de abscisión (ZA) disponibles en la especies modelos para estos análisis. En particular, la abscisión del fruto maduro (AFM) es un proceso fisiológico programado genéticamente y controlado mediante mecanismos que, contrariamente a la abscisión del fruto inmaduro, no han sido caracterizados completamente en ninguna especie de frutos carnosos. En el presente trabajo, se ha llevado un estudio fisiológico y molecular acerca del papel de las poliaminas (PAs) y el etileno (ET) en el proceso de la AFM en olivo, como modelo de estudio para la AFM en frutos carnosos. Este ha incluido estudios anatómicos de la zona de abscisión (ZA) y la regulación de metabolitos, actividades y transcritos del metabolismo de PA y ET en la ZA durante la AFM. De igual manera, se ha realizado un análisis transcripcional a gran escala del proceso de AFM mediante secuenciación 454 que nos ha permitido identificar genes candidatos y rutas asociadas con la activación de este proceso, constituyendo el primer análisis detallado disponible de la actividad transcripcional del proceso de la AFM en especies de frutos carnosos. La utilización conjunta de la caracterización fisiológica y molecular nos ha permitido proponer un modelo de control del proceso de la AFM que podría ser útil para mejorar el cultivo del olivo.

The knowledge of mechanisms involved in fruit abscission is essential for developing strategies to control and improve the yield or undesired loss of fruit. Nevertheless, the advances in the molecular analyses of fleshy-fruit abscission have been limited by the lack of suitable experimental genetic material and by the small amount of cells in the abscission zone (AZ) available in the model species for such analyses. In particular, mature-fruit abscission (MFA) is a programmed physiological process that is genetically programmed and controlled by mechanisms which, as opposed to immature fruit abscission, have not been characterized completely in any species bearing fleshy fruits. The present work uses a physiological and molecular approach to examine the role of polyamines (PAs) and ethylene (ET) in the process of MFA in olive, as a model for studying this type of abscission in fleshy fruits. This has included anatomical studies of the AZ and metabolite regulation, activities, and transcripts of the metabolism of PAs and ET in the AZ during MFA. Also, a tanscriptomic analysis of the AZ was made using 454 sequencing or pyrosequencing, which has enabled the identification of candidate genes and associated pathways with the induction of this process, constituting the first available detailed analysis of the transcriptional activity of the process of MFA in fleshy-fruited species. The joint use of physiological and molecular characterization has led to the proposal of a model for the control of the MFA process which could prove useful in improving olive yield.