Published April 20, 2021 | Version v1
Publication Open

Not just shrivelling: time-series profiling of the biochemical changes in Corvina (<i>Vitis vinifera</i> L.) berries subjected to post-harvest withering

  • 1. Addis Ababa University
  • 2. Ben-Gurion University of the Negev
  • 3. Australian National University
  • 4. University of Verona
  • 5. Fondazione Edmund Mach
  • 6. University of Trento

Description

The grape berry withering process is often seen as a means to concentrate the constituents of the berry via water removal, however, recent molecular studies have indicated that the reprogramming of biosynthetic pathways that impart the unique aroma and flavour of the final wine also occur. Metabolic analysis was performed using GC-MS and LC-MS on Corvina berry dehydrated for up to 108 days. The temporal pattern of metabolic changes and time-series relationship between various classes of metabolites were investigated on berries sampled at 23-time points. Principal component analysis of both GC-MS and LC-MS datasets revealed three distinct phases of post-harvest withering; early (day 0–28), mid (day 35–66) and late (day 69–108) stages. Stress-associated amino acids such as proline, serine, ethanolamine, and leucine accumulated significantly during the mid and late stages of the drying process while phosphorylated glucose and fructose, sucrose, kestose and resveratrol increased massively across time. Unlike most of the identified metabolites, low molecular weight flavanols exhibited a consistent pattern of decline during the withering period. Our network analysis revealed that increased metabolic network connectivity occurred during the middle stage of withering, thus reflecting more coordinated metabolite changes while reduced network connectivity at early and late stages indicates minimal metabolite perturbation during these stages. The current prolonged berry withering experiment revealed the timing of metabolite interconversions in the central metabolism and provided critical clues that link the concentration effect, protein degradation, and the onset of stress-like conditions in drying berries.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

غالبًا ما يُنظر إلى عملية ذبول توت العنب على أنها وسيلة لتركيز مكونات التوت عن طريق إزالة الماء، ومع ذلك، أشارت الدراسات الجزيئية الحديثة إلى أن إعادة برمجة مسارات التخليق الحيوي التي تضفي رائحة ونكهة فريدة من النبيذ النهائي تحدث أيضًا. تم إجراء التحليل الأيضي باستخدام GC - MS و LC - MS على توت كورفينا المجفف لمدة تصل إلى 108 أيام. تم فحص النمط الزمني للتغيرات الأيضية وعلاقة السلاسل الزمنية بين فئات مختلفة من المستقلبات على عينات التوت المأخوذة في 23 نقطة زمنية. كشف تحليل المكون الرئيسي لكل من مجموعات بيانات GC - MS و LC - MS عن ثلاث مراحل متميزة من الذبول بعد الحصاد ؛ المراحل المبكرة (اليوم 0–28)، والمتوسطة (اليوم 35–66) والمتأخرة (اليوم 69-108). تراكمت الأحماض الأمينية المرتبطة بالإجهاد مثل البرولين والسيرين والإيثانولامين والليوسين بشكل كبير خلال المراحل المتوسطة والمتأخرة من عملية التجفيف بينما زاد الجلوكوز والفركتوز والسكروز والكيستوز والريسفيراترول بشكل كبير بمرور الوقت. على عكس معظم المستقلبات المحددة، أظهر الفلافانول منخفض الوزن الجزيئي نمطًا ثابتًا من الانخفاض خلال فترة الذبول. كشف تحليل شبكتنا أن زيادة اتصال الشبكة الأيضية حدثت خلال المرحلة المتوسطة من الذبول، مما يعكس تغييرات الأيض الأكثر تنسيقًا بينما يشير انخفاض اتصال الشبكة في المراحل المبكرة والمتأخرة إلى الحد الأدنى من اضطراب الأيض خلال هذه المراحل. كشفت تجربة اضمحلال التوت المطول الحالية عن توقيت التحويل البيني للمستقلب في الأيض المركزي وقدمت أدلة حاسمة تربط تأثير التركيز وتحلل البروتين وبداية الظروف الشبيهة بالإجهاد في تجفيف التوت.

Translated Description (French)

Le processus de flétrissement des baies de raisin est souvent considéré comme un moyen de concentrer les constituants de la baie via l'élimination de l'eau, cependant, des études moléculaires récentes ont indiqué que la reprogrammation des voies de biosynthèse qui confèrent l'arôme et la saveur uniques du vin final se produit également. L'analyse métabolique a été réalisée en utilisant la GC-MS et la LC-MS sur des baies de Corvina déshydratées jusqu'à 108 jours. Le modèle temporel des changements métaboliques et la relation temporelle entre les différentes classes de métabolites ont été étudiés sur des baies échantillonnées à 23 points temporels. L'analyse en composantes principales des ensembles de données GC-MS et LC-MS a révélé trois phases distinctes de flétrissement post-récolte ; stades précoce (jour 0–28), moyen (jour 35–66) et tardif (jour 69-108). Les acides aminés associés au stress tels que la proline, la sérine, l'éthanolamine et la leucine se sont accumulés de manière significative au milieu et à la fin du processus de séchage, tandis que le glucose et le fructose phosphorylés, le saccharose, le kestose et le resvératrol ont augmenté massivement au fil du temps. Contrairement à la plupart des métabolites identifiés, les flavanols de faible poids moléculaire présentaient un modèle cohérent de déclin au cours de la période de flétrissement. Notre analyse du réseau a révélé qu'une connectivité accrue du réseau métabolique s'est produite au cours du stade moyen du flétrissement, reflétant ainsi des changements de métabolites plus coordonnés, tandis que la connectivité réduite du réseau aux stades précoce et tardif indique une perturbation minimale des métabolites au cours de ces stades. L'expérience actuelle de flétrissement prolongé des baies a révélé le moment des interconversions de métabolites dans le métabolisme central et a fourni des indices critiques qui relient l'effet de concentration, la dégradation des protéines et l'apparition de conditions de stress dans les baies séchées.

Translated Description (Spanish)

El proceso de marchitamiento de la baya de la uva a menudo se ve como un medio para concentrar los constituyentes de la baya a través de la eliminación de agua, sin embargo, estudios moleculares recientes han indicado que también se produce la reprogramación de las vías biosintéticas que imparten el aroma y el sabor únicos del vino final. El análisis metabólico se realizó utilizando GC-MS y LC-MS en la baya de Corvina deshidratada durante hasta 108 días. Se investigó el patrón temporal de cambios metabólicos y la relación de series temporales entre varias clases de metabolitos en bayas muestreadas en 23 puntos temporales. El análisis de los componentes principales de los conjuntos de datos de GC-MS y LC-MS reveló tres fases distintas de marchitamiento posterior a la cosecha; etapas temprana (día 0–28), media (día 35–66) y tardía (día 69–108). Los aminoácidos asociados al estrés, como prolina, serina, etanolamina y leucina, se acumularon significativamente durante las etapas media y tardía del proceso de secado, mientras que la glucosa y la fructosa fosforiladas, la sacarosa, la cestosa y el resveratrol aumentaron masivamente a lo largo del tiempo. A diferencia de la mayoría de los metabolitos identificados, los flavanoles de bajo peso molecular mostraron un patrón constante de disminución durante el periodo de marchitez. Nuestro análisis de red reveló que el aumento de la conectividad de la red metabólica ocurrió durante la etapa media de la marchitación, lo que refleja cambios de metabolitos más coordinados, mientras que la conectividad de red reducida en las etapas temprana y tardía indica una perturbación mínima del metabolito durante estas etapas. El experimento actual de marchitamiento prolongado de bayas reveló el momento de las interconversiones de metabolitos en el metabolismo central y proporcionó pistas críticas que vinculan el efecto de concentración, la degradación de proteínas y la aparición de condiciones similares al estrés en el secado de bayas.

Files

Degu_at_al_OenoOne_2021.pdf.pdf

Files (4.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:05261743572bf4f0a2de2068327f3693
4.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ليس فقط الذبول: توصيف السلاسل الزمنية للتغيرات البيوكيميائية في توت كورفينا (<i>Vitis vinifera</ i> L.) المعرض للذبول بعد الحصاد
Translated title (French)
Pas seulement le flétrissement : profilage chronologique des changements biochimiques dans les baies de Corvina (<i>Vitis vinifera</i> L.) soumises à un flétrissement après récolte
Translated title (Spanish)
No solo marchitamiento: perfilado de series temporales de los cambios bioquímicos en las bayas de Corvina (<i>Vitis vinifera</i> L.) sometidas a marchitamiento poscosecha

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3155016185
DOI
10.20870/oeno-one.2021.55.2.4588

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ethiopia

References

  • https://openalex.org/W1964557590
  • https://openalex.org/W1964787150
  • https://openalex.org/W1965363331
  • https://openalex.org/W1968056020
  • https://openalex.org/W1969740257
  • https://openalex.org/W1975949328
  • https://openalex.org/W1977222014
  • https://openalex.org/W1990879720
  • https://openalex.org/W2004258498
  • https://openalex.org/W2006317824
  • https://openalex.org/W2008951912
  • https://openalex.org/W2018625015
  • https://openalex.org/W2025025236
  • https://openalex.org/W2039970378
  • https://openalex.org/W2050162176
  • https://openalex.org/W2054211166
  • https://openalex.org/W2063906039
  • https://openalex.org/W2067809019
  • https://openalex.org/W2083053818
  • https://openalex.org/W2086701112
  • https://openalex.org/W2098087167
  • https://openalex.org/W2103552711
  • https://openalex.org/W2103792805
  • https://openalex.org/W2116334773
  • https://openalex.org/W2117367058
  • https://openalex.org/W2119706051
  • https://openalex.org/W2124217146
  • https://openalex.org/W2131617139
  • https://openalex.org/W2132915986
  • https://openalex.org/W2137228539
  • https://openalex.org/W2139907115
  • https://openalex.org/W2159675211
  • https://openalex.org/W2165162055
  • https://openalex.org/W2270684896
  • https://openalex.org/W229097380
  • https://openalex.org/W2304629471
  • https://openalex.org/W2328143702
  • https://openalex.org/W2402134917
  • https://openalex.org/W2409582633
  • https://openalex.org/W2467173529
  • https://openalex.org/W2467207560
  • https://openalex.org/W2491105530
  • https://openalex.org/W2494319477
  • https://openalex.org/W2525510440
  • https://openalex.org/W2529905489
  • https://openalex.org/W2535697194
  • https://openalex.org/W2576959612
  • https://openalex.org/W2582743722
  • https://openalex.org/W2725300099
  • https://openalex.org/W2726293822
  • https://openalex.org/W2767351617
  • https://openalex.org/W2790099875
  • https://openalex.org/W2808557886
  • https://openalex.org/W2887072710
  • https://openalex.org/W2916428771
  • https://openalex.org/W2920925003
  • https://openalex.org/W3004121954
  • https://openalex.org/W3015447341
  • https://openalex.org/W3023345388
  • https://openalex.org/W3023715470
  • https://openalex.org/W3135772509
  • https://openalex.org/W864242166