Published June 30, 2023
| Version v1
Publication
Open
Targeted system approach to ethylene biosynthesis and signaling of a heat tolerant tomato cultivar; the impact of growing season on fruit ripening
Creators
- 1. Vietnam National University of Agriculture
- 2. KU Leuven
- 3. Physiol (Belgium)
Description
Growing tomato in hot weather conditions is challenging for fruit production and yield. Tomato cv. Savior is a heat-tolerant cultivar which can be grown during both the Vietnamese winter (mild condition) and summer (hot condition) season. Understanding the mechanisms of ethylene biosynthesis and signaling are important for agriculture, as manipulation of these pathways can lead to improvements in crop yield, stress tolerance, and fruit ripening. The objective of this study was to investigate an overview of ethylene biosynthesis and signaling from target genes to proteins and metabolites and the impact of growing season on a heat tolerant tomato cultivar throughout fruit ripening and postharvest storage. This work also showed the feasibility of absolute protein quantification of ethylene biosynthesis enzymes. Summer fruit showed the delayed peak of ethylene production until the red ripe stage. The difference in postharvest ethylene production between winter and summer fruit appears to be regulated by the difference in accumulation of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) which depends on the putative up-regulation of SAM levels. The lack of differences in protein concentrations between winter and summer fruit indicate that heat stress did not alter the ethylene biosynthesis-related protein abundance in heat tolerant cultivar. The analysis results of enzymatic activity and proteomics showed that in both winter and summer fruit, the majority of ACO activity could be mainly contributed to the abundance of ACO5 and ACO6 isoforms, rather than ACO1. Likewise, ethylene signal transduction was largely controlled by the abundance of ethylene receptors ETR1, ETR3, ETR6, and ETR7 together with the constitute triple response regulator CTR1 for both winter and summer grown tomatoes. Altogether our results indicate that in the heat tolerant tomato cv. Savior, growing season mainly affects the ethylene biosynthesis pathway and leaves the signaling pathway relatively unaffected.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تمثل زراعة الطماطم في ظروف الطقس الحار تحديًا لإنتاج الفاكهة وإنتاجها. السيرة الذاتية للطماطم. المنقذ هو صنف يتحمل الحرارة ويمكن زراعته خلال فصل الشتاء الفيتنامي (حالة معتدلة) وموسم الصيف (حالة ساخنة). يعد فهم آليات التخليق الحيوي للإيثيلين والإشارات أمرًا مهمًا للزراعة، حيث يمكن أن يؤدي التلاعب بهذه المسارات إلى تحسينات في غلة المحاصيل وتحمل الإجهاد ونضج الفاكهة. كان الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في نظرة عامة على التخليق الحيوي للإيثيلين والإشارة من الجينات المستهدفة إلى البروتينات والأيضات وتأثير موسم النمو على صنف الطماطم الذي يتحمل الحرارة طوال فترة نضج الفاكهة وتخزينها بعد الحصاد. أظهر هذا العمل أيضًا جدوى القياس الكمي المطلق للبروتين لإنزيمات التخليق الحيوي للإيثيلين. أظهرت الفاكهة الصيفية الذروة المتأخرة لإنتاج الإيثيلين حتى المرحلة الحمراء الناضجة. يبدو أن الفرق في إنتاج الإيثيلين بعد الحصاد بين الفاكهة الشتوية والصيفية ينظمه الاختلاف في تراكم حمض 1 -أمينوسيكلوبروبان-1 -كربوكسيلي (ACC) الذي يعتمد على التنظيم المفترض لمستويات SAM. يشير نقص الاختلافات في تركيزات البروتين بين الفاكهة الشتوية والصيفية إلى أن الإجهاد الحراري لم يغير من وفرة البروتين المرتبط بالتخليق الحيوي للإيثيلين في الصنف المتسامح مع الحرارة. أظهرت نتائج تحليل النشاط الأنزيمي والبروتينات أنه في كل من الفاكهة الشتوية والصيفية، يمكن أن تساهم غالبية نشاط ACO بشكل أساسي في وفرة الأشكال المتماثلة لـ ACO5 و ACO6، بدلاً من ACO1. وبالمثل، تم التحكم في نقل إشارة الإيثيلين إلى حد كبير من خلال وفرة مستقبلات الإيثيلين ETR1 و ETR3 و ETR6 و ETR7 جنبًا إلى جنب مع منظم الاستجابة الثلاثي CTR1 لكل من الطماطم المزروعة في الشتاء والصيف. تشير نتائجنا إجمالاً إلى أنه في السيرة الذاتية للطماطم المقاومة للحرارة. أيها المنقذ، يؤثر موسم النمو بشكل أساسي على مسار التخليق الحيوي للإيثيلين ويترك مسار الإشارة غير متأثر نسبيًا.Translated Description (French)
La culture de la tomate par temps chaud est difficile pour la production et le rendement des fruits. Tomate cv. Savior est un cultivar tolérant à la chaleur qui peut être cultivé pendant l'hiver vietnamien (état doux) et l'été (état chaud). Comprendre les mécanismes de la biosynthèse et de la signalisation de l'éthylène est important pour l'agriculture, car la manipulation de ces voies peut améliorer le rendement des cultures, la tolérance au stress et la maturation des fruits. L'objectif de cette étude était d'étudier un aperçu de la biosynthèse de l'éthylène et de la signalisation des gènes cibles aux protéines et aux métabolites et l'impact de la saison de croissance sur un cultivar de tomate tolérant à la chaleur tout au long de la maturation des fruits et du stockage post-récolte. Ces travaux ont également montré la faisabilité de la quantification absolue des protéines des enzymes de biosynthèse de l'éthylène. Les fruits d'été ont montré le pic retardé de la production d'éthylène jusqu'au stade de maturité rouge. La différence de production d'éthylène après récolte entre les fruits d'hiver et d'été semble être régulée par la différence d'accumulation de l'acide 1-aminocyclopropane-1-carboxylique (ACC) qui dépend de la régulation positive putative des niveaux de SAM. L'absence de différences dans les concentrations de protéines entre les fruits d'hiver et d'été indique que le stress thermique n'a pas modifié l'abondance des protéines liées à la biosynthèse de l'éthylène chez les cultivars tolérants à la chaleur. Les résultats de l'analyse de l'activité enzymatique et de la protéomique ont montré que dans les fruits d'hiver et d'été, la majorité de l'activité de l'ACO pouvait principalement contribuer à l'abondance des isoformes de l'ACO5 et de l'ACO6, plutôt que de l'ACO1. De même, la transduction du signal d'éthylène a été largement contrôlée par l'abondance des récepteurs d'éthylène ETR1, ETR3, ETR6 et ETR7 ainsi que par le régulateur à triple réponse CTR1 pour les tomates cultivées en hiver et en été. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que dans la tomate tolérante à la chaleur, cv. Sauveur, la saison de croissance affecte principalement la voie de biosynthèse de l'éthylène et laisse la voie de signalisation relativement inchangée.Translated Description (Spanish)
Cultivar tomate en condiciones de clima cálido es un desafío para la producción y el rendimiento de la fruta. El tomate cv. Savior es un cultivar tolerante al calor que se puede cultivar tanto durante el invierno vietnamita (condición leve) como durante el verano (condición caliente). Comprender los mecanismos de biosíntesis y señalización de etileno es importante para la agricultura, ya que la manipulación de estas vías puede conducir a mejoras en el rendimiento de los cultivos, la tolerancia al estrés y la maduración de los frutos. El objetivo de este estudio fue investigar una visión general de la biosíntesis de etileno y la señalización de genes diana a proteínas y metabolitos y el impacto de la temporada de crecimiento en un cultivar de tomate tolerante al calor durante la maduración de la fruta y el almacenamiento posterior a la cosecha. Este trabajo también mostró la viabilidad de la cuantificación absoluta de proteínas de las enzimas de biosíntesis de etileno. La fruta de verano mostró el pico retrasado de la producción de etileno hasta la etapa de madurez roja. La diferencia en la producción de etileno poscosecha entre la fruta de invierno y la de verano parece estar regulada por la diferencia en la acumulación de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), que depende de la supuesta regulación positiva de los niveles de SAM. La falta de diferencias en las concentraciones de proteínas entre la fruta de invierno y la de verano indica que el estrés por calor no alteró la abundancia de proteínas relacionadas con la biosíntesis de etileno en el cultivar tolerante al calor. Los resultados del análisis de la actividad enzimática y la proteómica mostraron que tanto en la fruta de invierno como en la de verano, la mayoría de la actividad de ACO podría contribuir principalmente a la abundancia de las isoformas ACO5 y ACO6, en lugar de ACO1. Del mismo modo, la transducción de señales de etileno fue controlada en gran medida por la abundancia de receptores de etileno ETR1, ETR3, ETR6 y ETR7 junto con el regulador de triple respuesta constitutivo CTR1 para tomates cultivados tanto en invierno como en verano. En conjunto, nuestros resultados indican que en el tomate cv tolerante al calor Salvador, la temporada de crecimiento afecta principalmente a la vía de biosíntesis de etileno y deja la vía de señalización relativamente sin afectar.Files
pdf.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a8d2c4ed5521bea0c3ad2bc0b905df38
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج النظام المستهدف للتخليق الحيوي للإيثيلين والإشارة إلى صنف طماطم يتحمل الحرارة ؛ تأثير موسم النمو على نضج الفاكهة
- Translated title (French)
- Approche systémique ciblée de la biosynthèse de l'éthylène et signalisation d'un cultivar de tomate tolérant à la chaleur ; impact de la saison de croissance sur la maturation des fruits
- Translated title (Spanish)
- Enfoque de sistema dirigido a la biosíntesis de etileno y señalización de un cultivar de tomate tolerante al calor; el impacto de la temporada de crecimiento en la maduración de la fruta
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4382679574
- DOI
- 10.3389/fpls.2023.1195020
References
- https://openalex.org/W1827817154
- https://openalex.org/W1974595434
- https://openalex.org/W1977072193
- https://openalex.org/W1978914003
- https://openalex.org/W1991510457
- https://openalex.org/W1995237107
- https://openalex.org/W1995567833
- https://openalex.org/W1997783635
- https://openalex.org/W2007590944
- https://openalex.org/W2011491690
- https://openalex.org/W2029580858
- https://openalex.org/W2049536979
- https://openalex.org/W2075180922
- https://openalex.org/W2095027488
- https://openalex.org/W2096571645
- https://openalex.org/W2096963672
- https://openalex.org/W2101113920
- https://openalex.org/W2101453388
- https://openalex.org/W2102728145
- https://openalex.org/W2130081327
- https://openalex.org/W2139007438
- https://openalex.org/W2141332926
- https://openalex.org/W2151833429
- https://openalex.org/W2154833779
- https://openalex.org/W2155325684
- https://openalex.org/W2162871766
- https://openalex.org/W2165524101
- https://openalex.org/W2165589293
- https://openalex.org/W2167298549
- https://openalex.org/W2174475512
- https://openalex.org/W2423180124
- https://openalex.org/W2470642838
- https://openalex.org/W2730255373
- https://openalex.org/W2738372373
- https://openalex.org/W2790720060
- https://openalex.org/W2802360229
- https://openalex.org/W2887785412
- https://openalex.org/W2900250707
- https://openalex.org/W2946636330
- https://openalex.org/W2954143387
- https://openalex.org/W2983485410
- https://openalex.org/W3016454915
- https://openalex.org/W3018821242
- https://openalex.org/W3081973484
- https://openalex.org/W3121092945
- https://openalex.org/W3136918052
- https://openalex.org/W3158241085
- https://openalex.org/W4233484978
- https://openalex.org/W4243642973
- https://openalex.org/W4245643420
- https://openalex.org/W4250086635
- https://openalex.org/W4286492091
- https://openalex.org/W4376043815