Localization of sphingolipid enriched plasma membrane regions and long-chain base composition during mature-fruit abscission in olive

Abstract

Se ha demostrado que los esfingolípidos, que se encuentran en las membranas de las células eucariotas, desempeñan funciones en diversos procesos en las células vegetales. Sin embargo, las funciones de estos lípidos en la abscisión de la fruta aún no se han determinado en las plantas. Se ha adoptado un enfoque de imagen bioquímica y microscopía de fluorescencia para investigar la acumulación y distribución de esfingolípidos durante la abscisión de la fruta madura en oliva (Olea europaea L. cv. Picual). Aquí, se realizó un análisis del contenido de lípidos en protoplastos vivos de la zona de abscisión de oliva (AZ) con tintes fluorescentes y análogos de lípidos, en particular dominios enriquecidos con esfingolípidos de membrana plasmática, y se investigó su dinámica en relación con el momento de la abscisión de fruta madura . En las células AZ de olivo, la proporción medida de lípidos polares y esfingolípidos aumentó, así como la endocitosis se estimuló durante la abscisión de la fruta madura. Del mismo modo, la abscisión de frutos maduros dio lugar a cambios cuantitativos y cualitativos en las bases de cadenas largas de esfingolípidos (LCB) en la AZ de oliva. El aumento total de LCB se debió esencialmente al aumento de LCB t18: 1 (8E), lo que sugiere que la hidroxilación C-4 y la desaturación de 8 con preferencia por la formación del isómero (E) fueron cuantitativamente los esfingolípidos más importantes en la AZ de oliva durante la abscisión. Sin embargo, nuestros resultados también mostraron una asociación específica entre la esfinganina LCB dihidroxilada (d18: 0) y la abscisión de fruta madura. Estos resultados indican una clara correlación entre la composición de los esfingolípidos y la abscisión de frutos maduros. Además, las mediciones de los niveles de esterol endógeno en la AZ de oliva revelaron que acumuló sitosterol y campesterol con una disminución concomitante de cicloartenol durante la abscisión. Además, subyacentes a la composición de esteroles distintos de AZ durante la abscisión, los genes para enzimas biosintéticas clave para la síntesis de esteroles, para 14a-demetilasa obtusifoliol (CYP51) y esterol metiltransferase2 (SMT2) C-24, fueron regulados al alza durante la extracción de fruta madura, En paralelo al aumento del contenido de sitosterol. Las diferencias encontradas en el contenido de lípidos de AZ y las relaciones establecidas entre la LCB y la composición de esteroles ofrecen nuevas perspectivas sobre la esfingolípidos y los esteroles en abscisión.

Sphingolipids, found in membranes of eukaryotic cells, have been demonstrated to carry out functions in various processes in plant cells. However, the roles of these lipids in fruit abscission remain to be determined in plants. Biochemical and fluorescence microscopy imaging approach has been adopted to investigate the accumulation and distribution of sphingolipids during mature-fruit abscission in olive (Olea europaea L. cv. Picual). Here, a lipid-content analysis in live protoplasts of the olive abscission zone (AZ) was made with fluorescent dyes and lipid analogs, particularly plasma membrane sphingolipid-enriched domains, and their dynamics were investigated in relation to the timing of mature-fruit abscission. In olive AZ cells, the measured proportion of both polar lipids and sphingolipids increased as well as endocytosis was stimulated during mature-fruit abscission. Likewise, mature-fruit abscission resulted in quantitative and qualitative changes in sphingolipid long-chain bases (LCBs) in the olive AZ. The total LCB increase was due essentially to the increase of t18:1(8E) LCBs, suggesting that C-4 hydroxylation and Δ8 desaturation with a preference for (E)-isomer formation were quantitatively the most important sphingolipids in olive AZ during abscission. However, our results also showed a specific association between the dihydroxylated LCB sphinganine (d18:0) and the mature-fruit abscission. These results indicate a clear correlation between the sphingolipid composition and mature-fruit abscission. Moreover, measurements of endogenous sterol levels in the olive AZ revealed that it accumulated sitosterol and campesterol with a concomitant decrease in cycloartenol during abscission. In addition, underlying the distinct sterol composition of AZ during abscission, genes for key biosynthetic enzymes for sterol synthesis, for obtusifoliol 14α-demethylase (CYP51) and C-24 sterol methyltransferase2 (SMT2), were up-regulated during mature-fruit abscission, in parallel to the increase in sitosterol content. The differences found in AZ lipid content and the relationships established between LCB and sterol composition, offer new insights about sphingolipids and sterols in abscission.