Integrative analysis of the methylome and transcriptome of tomato fruit (<i>Solanum lycopersicum</i> L.) induced by postharvest handling
Creators
- 1. Columbia University
- 2. Kasetsart University
- 3. Clemson University
Description
Abstract Tomato fruit ripening is triggered by the demethylation of key genes, which alters their transcriptional levels thereby initiating and propagating a cascade of physiological events. What is unknown is how these processes are altered when fruit are ripened using postharvest practices to extend shelf-life, as these practices often reduce fruit quality. To address this, postharvest handling-induced changes in the fruit DNA methylome and transcriptome, and how they correlate with ripening speed, and ripening indicators such as ethylene, abscisic acid, and carotenoids, were assessed. This study comprehensively connected changes in physiological events with dynamic molecular changes. Ripening fruit that reached 'Turning' (T) after dark storage at 20°C, 12.5°C, or 5°C chilling (followed by 20°C rewarming) were compared to fresh-harvest fruit 'FHT'. Fruit stored at 12.5°C had the biggest epigenetic marks and alterations in gene expression, exceeding changes induced by postharvest chilling. Fruit physiological and chronological age were uncoupled at 12.5°C, as the time-to-ripening was the longest. Fruit ripening to Turning at 12.5°C was not climacteric; there was no respiratory or ethylene burst, rather, fruit were high in abscisic acid. Clear differentiation between postharvest-ripened and 'FHT' was evident in the methylome and transcriptome. Higher expression of photosynthetic genes and chlorophyll levels in 'FHT' fruit pointed to light as influencing the molecular changes in fruit ripening. Finally, correlative analyses of the -omics data putatively identified genes regulated by DNA methylation. Collectively, these data improve our interpretation of how tomato fruit ripening patterns are altered by postharvest practices, and long-term are expected to help improve fruit quality.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يتم تحفيز نضج ثمار الطماطم عن طريق إزالة الميثيل من الجينات الرئيسية، مما يغير مستويات النسخ الخاصة بها وبالتالي بدء ونشر سلسلة من الأحداث الفسيولوجية. ما هو غير معروف هو كيف يتم تغيير هذه العمليات عندما تنضج الفاكهة باستخدام ممارسات ما بعد الحصاد لإطالة العمر الافتراضي، لأن هذه الممارسات غالباً ما تقلل من جودة الفاكهة. ولمعالجة ذلك، تم تقييم التغيرات الناجمة عن مناولة ما بعد الحصاد في ميثيلوم الحمض النووي للفاكهة والترانسكريبتوم، وكيفية ارتباطها بسرعة النضج، ومؤشرات النضج مثل الإيثيلين وحمض الأبسيسيك والكاروتينات. ربطت هذه الدراسة بشكل شامل التغيرات في الأحداث الفسيولوجية مع التغيرات الجزيئية الديناميكية. تمت مقارنة الفاكهة الناضجة التي وصلت إلى "الدوران" (T) بعد التخزين المظلم عند 20 درجة مئوية أو 12.5 درجة مئوية أو 5 درجات مئوية من التبريد (متبوعة بإعادة التدفئة 20 درجة مئوية) بالفاكهة الطازجة للحصاد "FHT". تحتوي الفاكهة المخزنة عند 12.5 درجة مئوية على أكبر العلامات اللاجينية والتغيرات في التعبير الجيني، متجاوزة التغييرات الناجمة عن تقشعر لها الأبدان بعد الحصاد. تم فصل العمر الفسيولوجي والزمني للفاكهة عند 12.5 درجة مئوية، حيث كان وقت النضج هو الأطول. لم يكن نضج الفاكهة إلى الانعطاف عند 12.5 درجة مئوية أمرًا حرجًا ؛ لم يكن هناك انفجار في الجهاز التنفسي أو الإيثيلين، بل كانت الفاكهة غنية بحمض الأبسيسيك. كان التمييز الواضح بين نضج ما بعد الحصاد و "FHT" واضحًا في الميثيلوم والنسخة. أشار التعبير العالي عن جينات التمثيل الضوئي ومستويات الكلوروفيل في فاكهة "FHT" إلى الضوء على أنه يؤثر على التغيرات الجزيئية في نضج الفاكهة. أخيرًا، حددت التحليلات المترابطة لبيانات الأوميكس الجينات التي ينظمها مثيلة الحمض النووي. بشكل جماعي، تعمل هذه البيانات على تحسين تفسيرنا لكيفية تغيير أنماط نضج ثمار الطماطم من خلال ممارسات ما بعد الحصاد، ومن المتوقع أن تساعد على المدى الطويل في تحسين جودة الفاكهة.Translated Description (French)
Résumé La maturation des fruits de la tomate est déclenchée par la déméthylation des gènes clés, qui modifie leurs niveaux transcriptionnels, initiant et propageant ainsi une cascade d'événements physiologiques. Ce qui est inconnu, c'est la façon dont ces processus sont modifiés lorsque les fruits mûrissent en utilisant des pratiques post-récolte pour prolonger la durée de conservation, car ces pratiques réduisent souvent la qualité des fruits. Pour y remédier, les changements induits par la manipulation après récolte dans le méthylome et le transcriptome de l'ADN du fruit, et leur corrélation avec la vitesse de maturation, et les indicateurs de maturation tels que l'éthylène, l'acide abscissique et les caroténoïdes, ont été évalués. Cette étude a relié de manière exhaustive les changements dans les événements physiologiques aux changements moléculaires dynamiques. Les fruits mûrs qui ont atteint la température de « retournement » (T) après un stockage à l'obscurité à 20 °C, 12,5 °C ou 5 °C (suivi d'un réchauffage à 20 °C) ont été comparés aux fruits frais « FHT ». Les fruits stockés à 12,5 °C présentaient les plus grandes marques épigénétiques et altérations de l'expression des gènes, dépassant les changements induits par le refroidissement post-récolte. L'âge physiologique et chronologique des fruits était découplé à 12,5°C, le temps de maturation étant le plus long. La maturation des fruits à 12,5 ° C n'était pas climatique ; il n'y avait pas d'éclatement respiratoire ou d'éthylène, les fruits étaient plutôt riches en acide abscissique. Une différenciation claire entre le produit mûri après la récolte et le « FHT » était évidente dans le méthylome et le transcriptome. Une expression plus élevée des gènes photosynthétiques et des niveaux de chlorophylle dans les fruits « FHT » indiquait que la lumière influençait les changements moléculaires dans la maturation des fruits. Enfin, des analyses corrélatives des données -omiques ont permis d'identifier des gènes régulés par la méthylation de l'ADN. Collectivement, ces données améliorent notre interprétation de la façon dont les modèles de maturation des fruits de tomate sont modifiés par les pratiques post-récolte, et à long terme devraient aider à améliorer la qualité des fruits.Translated Description (Spanish)
Resumen La maduración del fruto del tomate se desencadena por la desmetilación de genes clave, que altera sus niveles transcripcionales iniciando y propagando así una cascada de eventos fisiológicos. Lo que se desconoce es cómo se alteran estos procesos cuando la fruta madura utilizando prácticas de poscosecha para extender la vida útil, ya que estas prácticas a menudo reducen la calidad de la fruta. Para abordar esto, se evaluaron los cambios inducidos por el manejo poscosecha en el metiloma y el transcriptoma del ADN de la fruta, y cómo se correlacionan con la velocidad de maduración, y los indicadores de maduración como el etileno, el ácido abscísico y los carotenoides. Este estudio conectó exhaustivamente los cambios en los eventos fisiológicos con los cambios moleculares dinámicos. La fruta madura que alcanzó el 'Turning' (T) después del almacenamiento a oscuras a 20 ° C, 12.5 ° C o 5 ° C de enfriamiento (seguido de un recalentamiento de 20 ° C) se comparó con la fruta de cosecha fresca 'FHT'. La fruta almacenada a 12,5 °C tuvo las mayores marcas epigenéticas y alteraciones en la expresión génica, superando los cambios inducidos por el enfriamiento posterior a la cosecha. La edad fisiológica y cronológica de la fruta se desacopló a 12,5 °C, ya que el tiempo de maduración fue el más largo. La maduración de la fruta a Turning a 12.5°C no fue climatérica; no hubo estallido respiratorio ni de etileno, más bien, la fruta fue alta en ácido abscísico. La diferenciación clara entre madurado después de la cosecha y 'FHT' fue evidente en el metiloma y el transcriptoma. La mayor expresión de genes fotosintéticos y los niveles de clorofila en la fruta 'FHT' apuntaron a que la luz influye en los cambios moleculares en la maduración de la fruta. Finalmente, los análisis correlativos de los datos -ómicos identificaron supuestos genes regulados por la metilación del ADN. En conjunto, estos datos mejoran nuestra interpretación de cómo las prácticas de poscosecha alteran los patrones de maduración de la fruta del tomate, y se espera que a largo plazo ayuden a mejorar la calidad de la fruta.Files
uhae095.pdf.pdf
Files
(93 Bytes)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحليل التكاملي للميثيلوم والنسخة من ثمار الطماطم (<i>Solanum lycopersicum</i> L.) الناجم عن معالجة ما بعد الحصاد
- Translated title (French)
- Analyse intégrative du méthylome et du transcriptome du fruit de la tomate (<i>Solanum lycopersicum</i> L.) induite par la manipulation post-récolte
- Translated title (Spanish)
- Análisis integrador del metiloma y el transcriptoma del fruto del tomate (<i>Solanum lycopersicum</i> L.) inducido por la manipulación poscosecha
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4394710257
- DOI
- 10.1093/hr/uhae095
References
- https://openalex.org/W1160451219
- https://openalex.org/W1507933520
- https://openalex.org/W1827817154
- https://openalex.org/W1924837203
- https://openalex.org/W1966327575
- https://openalex.org/W1975397962
- https://openalex.org/W1976243327
- https://openalex.org/W1985053359
- https://openalex.org/W1986059208
- https://openalex.org/W1995045651
- https://openalex.org/W1999348612
- https://openalex.org/W2005622747
- https://openalex.org/W2007384860
- https://openalex.org/W2008610626
- https://openalex.org/W2028323094
- https://openalex.org/W2034662568
- https://openalex.org/W2035574054
- https://openalex.org/W2060880575
- https://openalex.org/W2065482731
- https://openalex.org/W2086145154
- https://openalex.org/W2093530613
- https://openalex.org/W2096963672
- https://openalex.org/W2107060225
- https://openalex.org/W2107664427
- https://openalex.org/W2108330064
- https://openalex.org/W2114104545
- https://openalex.org/W2124057830
- https://openalex.org/W2124217462
- https://openalex.org/W2125581934
- https://openalex.org/W2131271579
- https://openalex.org/W2131374955
- https://openalex.org/W2135450926
- https://openalex.org/W2137859930
- https://openalex.org/W2138207763
- https://openalex.org/W2139031759
- https://openalex.org/W2139043094
- https://openalex.org/W2143596593
- https://openalex.org/W2150194502
- https://openalex.org/W2158019017
- https://openalex.org/W2158217645
- https://openalex.org/W2159675211
- https://openalex.org/W2163412260
- https://openalex.org/W2169456326
- https://openalex.org/W2187701511
- https://openalex.org/W2191562211
- https://openalex.org/W2249395427
- https://openalex.org/W2291514284
- https://openalex.org/W2294433464
- https://openalex.org/W2324944132
- https://openalex.org/W2336153618
- https://openalex.org/W2367138125
- https://openalex.org/W2518556481
- https://openalex.org/W2522174161
- https://openalex.org/W2537354999
- https://openalex.org/W2567778049
- https://openalex.org/W2611138580
- https://openalex.org/W2615325500
- https://openalex.org/W2736245098
- https://openalex.org/W2753918340
- https://openalex.org/W2767144945
- https://openalex.org/W2768716204
- https://openalex.org/W2792833979
- https://openalex.org/W2800482471
- https://openalex.org/W2806089857
- https://openalex.org/W2886716236
- https://openalex.org/W2887785412
- https://openalex.org/W2920653055
- https://openalex.org/W2936651842
- https://openalex.org/W2944805902
- https://openalex.org/W2945622433
- https://openalex.org/W2962243672
- https://openalex.org/W2966141234
- https://openalex.org/W2966866763
- https://openalex.org/W2991948087
- https://openalex.org/W2997242922
- https://openalex.org/W3001257095
- https://openalex.org/W3004470602
- https://openalex.org/W3007891502
- https://openalex.org/W3039313222
- https://openalex.org/W3093976836
- https://openalex.org/W3116568928
- https://openalex.org/W3127104885
- https://openalex.org/W3138982737
- https://openalex.org/W3142564817
- https://openalex.org/W3161976045
- https://openalex.org/W3164758323
- https://openalex.org/W3173459399
- https://openalex.org/W3176710253
- https://openalex.org/W3189034854
- https://openalex.org/W3201561927
- https://openalex.org/W3212703057
- https://openalex.org/W4205937031
- https://openalex.org/W4210592512
- https://openalex.org/W4210709805
- https://openalex.org/W4220831425
- https://openalex.org/W4238979957
- https://openalex.org/W4285248198
- https://openalex.org/W4286828153
- https://openalex.org/W4296330403
- https://openalex.org/W4296662503
- https://openalex.org/W4310782287
- https://openalex.org/W4315785757
- https://openalex.org/W4318206500
- https://openalex.org/W4319761203
- https://openalex.org/W4361245491
- https://openalex.org/W4381616864
- https://openalex.org/W4385726786
- https://openalex.org/W4385916695
- https://openalex.org/W4387440008