Modificaciones de la pared celular durante el proceso de abscisión del fruto maduro en Olea europaea L.

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Modificaciones de la pared celular durante el proceso de abscisión del fruto maduro en Olea europaea L.

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Título: Modificaciones de la pared celular durante el proceso de abscisión del fruto maduro en Olea europaea L.
Autor: Parra Espejo, Rubén
Resumen: El conocimiento de los mecanismos implicados en la abscisión del fruto carnoso es esencial para desarrollar estrategias de control y mejora de la recolección de la cosecha o la pérdida indeseada de frutos. Sin embargo, los avances en los análisis moleculares sobre la abscisión de frutos carnosos son limitados. En olivo (Olea europaea L.), la abscisión del fruto es un problema agronómico importante aún no caracterizado completamente. El objetivo principal de este trabajo fue profundizar en el conocimiento de los mecanismos que controlan la abscisión natural del fruto en olivo. Los objetivos específicos del trabajo fueron: (1) determinar los cambios que se produce en la estructura de la pared celular en el proceso de abscisión, para ello se analizó principalmente las hemicelulosas, la celulosa, las pectinas, la calosa, las proteínas ricas en arabinogalactanos (AGPs) y las extensinas mediante su identificación y distribución a nivel subcelular, usando anticuerpos específicos contra epitopos de estos compuestos; y (2) profundizar en el control transcripcional de genes regulados durante la abscisión del fruto en olivo mediante un análisis transcriptómico comparativo de la zona de abscisión y pericarpo del fruto maduro en olivo. Los análisis de inmunolocalización realizados en este trabajo mostraron: 1) una acumulación de hemicelulosas ricas en xilano paralela a una disminución de xiloglucanos y mananos durante la abscisión, 2) un predominio de pectinas de bajo grado de esterificación y un descenso tanto de pectinas neutras ricas en galactosa y arabinosa como de pectinas ácidas esterificadas durante la abscisión, 3) una reducción de AGPs y EXTs durante la abscisión. Estos datos sugieren que las hemicelulosas ricas en xilano y las pectinas de bajo grado de esterificación podrían desempeñar funciones relevantes en la ZA durante la separación celular. Por otra parte, el análisis transcriptómico nos permitió generar 397457 de secuencias EST (199075 del pericarpo y 198382 de la zona de abscisión) y reveló que la zona de abscisión del fruto es enriquecida en genes de la ruta de señalización de auxinas, ruta biosintética y catabólica de la lignina, ruta biosintética de aminoácidos aromáticos, ruta biosintética de isoprenoides, desfosforilación de aminoácidos de proteínas, transporte de aminoácidos y fotosíntesis. Por el contrario, los transcritos enriquecidos en el pericarpo del fruto están implicados en el transporte de protones acoplado a la síntesis de ATP, la glicolisis y la organización de la pared celular. Además, se identificaron más de 150 genes que codificaron a factores de transcripción (37 inducidos en el pericarpo y 113 inducidos en la zona de abscisión), ocho de los cuales se confirmaron sus patrones de expresión usando qRT-PCR. Estos conocimientos permitirán estudiar el control transcripcional para regular las características beneficiosas de la abscisión del fruto en olivo, y comprender las señales hormonales y ambientales, la sincronización y la localización tisular de este proceso.Knowledge of the mechanisms involved in fleshy-fruit abscission is essential in order to develop control strategies for crop development and harvest and to avoid the undesired loss of the fruits. However, advances in the molecular analysis of fleshy-fruit abscission are limited. In olive (Olea europaea L.), the abscission of the fruit is a major agricultural problem still to be completely characterized. The main aim of the present work was to help explain the mechanisms that control natural olive-fruit abscission. For this the following steps were taken: (1) to determine the changes that occur in the cell-wall structure during abscission. For this, analyses were made primarily of hemicelluloses, cellulose, pectins, callose, proteins rich in arabinogalactans (AGPs) and extensins by their identification and subcellular distribution, using specific antibodies against epitopes of these compounds; and (2) examining in depth the transcriptional control of regulated genes during olive-fruit abscission, by a comparative transcriptomic analysis of the abscission zone and the pericarp of the ripe olive fruit. The immunolocalization analysis made in this work showed: i) an accumulation of xylan-rich hemicelluloses parallel with a reduction in xyloglucans and mannans during abscission; ii) a predominance of pectins with a low degree of esterification and a drop in both neutral pectins rich in galactose and arabinose as well as in esterified acidic pectins during abscission; iii) a reduction in AGPs and EXTs during abscission. These data suggest that hemicelluloses rich in xylan and pectins with a low degree of esterification could have important functions in the ZA during cell separation. On the other hand, transcriptomic analysis enabled us to generate 397457 EST sequences (199075 from the pericarp and 198382 from the abscission zone) and revealed that the abscission zone of the fruit is enriched in genes of the auxin-signalling pathway, biosynthetic and catabolic pathway of lignin, the biosynthetic pathway of aromatic amino acids, the biosynthetic route of isoprenoids, dephosphorylation of amino acids of proteins, transport of amino acids and photosynthesis. On the contrary, the transcripts enriched in the pericarp of the fruit are involved in the transport of protons coupled to ATP synthesis, glycolysis, and the organization of the cell wall. In addition, more than 150 genes that codified transcription factors (37 induced in the pericarp and 113 induced in the abscission zone) were identified, 8 of which had their expression patterns confirmed using qRT-PCR. These findings enabled the study of the transcriptional control to regulate the beneficial characteristics of the abscission of the olive fruit, and to understand the hormonal and environmental signals as well as the synchronization and tissue localization of this process.
URI: http://hdl.handle.net/10662/6184
Fecha: 2017-09-14


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