Ethylene and auxin: new insights into the hormonal regulation of tomato fruit ripening

Autor: Gomes, Bruna Lima
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Druh dokumentu: Tese de Doutorado
Popis: Our knowledge of the factors mediating ethylene-dependent and -independent ripening of climacteric fruit remains limited. Besides the known importance of ethylene roles, auxin has also been emerged as crucial to regulating ripening. Furthermore, the crosstalk between ethylene and auxin in tomato fruit ripening still awaits clarification. ERFs (Ethylene Responsive Factors) are transcription factors belonging to a large family acting downstream on ethylene signaling that direclty regulate ripening-related metabolisms, but their specific roles are still lacking. We present here a comprehensive expression profiling of tomato ERFs in wild-type and tomato ripening-impaired tomato mutants (Nr, rin and nor) indicating that out of the 77 ERFs present in the tomato genome, 27 show enhanced expression at the onset of ripening, while 28 display a ripening-associated decrease in expression, suggesting that different ERFs may have contrasting roles in fruit ripening. Members of subclass E, ERF.E1, ERF.E2 and ERF.E4, show dramatic down-regulation in the ripening mutants suggesting their expression might be instrumental to fruit ripening. The study illustrates the high complexity of the regulatory network interconnecting RIN and ERFs and identifies subclass E members as the most active ERFs in ethylene- and RIN/NOR-dependent ripening. Additionally, with the aim to shed more light into ethylene and auxin interplay, hormonal treatments were applied to tomato fruits and several ripening aspects were then evaluated such as the volatile profile. Overall, results elicited that auxin delay the onset of ripening further showing epistatic effects over the influence of ethylene. Several ripening-related genes, including components of the ethylene signaling, were affected by auxin suggesting potential crosstalk points between the two hormones. Moreover, ethylene appears as potentially part of the auxin regulation through inducing its conjugation. The modulation of hormone levels in tomato fruit throughout ripening can be useful to help designing approaches that both improve fruit quality and extend shelf life.
O conhecimento acerca dos fatores dependentes e independentes de etileno que regulam o amadurecimento de frutos climatéricos é ainda limitado. Além da importância conhecida do etileno, a auxina também tem sido apontada como crucial para o controle do amadurecimento. Mais ainda, há poucos estudos envolvendo o crosstalk entre etileno e auxina em frutos de tomateiro. ERFs (Ethylene Responsive Factors) são fatores de transcrição que atuam nos últimos níveis da via de sinalização de etileno, regulando diretamente metabolismos associados ao amadurecimento. Contudo, seus papéis específicos ainda são desconhecidos. O presente estudo revela o perfil detalhado de expressão de ERFs em tomate selvagem e nos mutantes cujo amadurecimento é comprometido (Nr, rin e nor) indicando que dos 77 ERFs presentes no genoma, 27 apresentam aumento de expressão no início do amadurecimento, enquanto 28 apresentam redução, sugerindo que diferentes ERFs possivelmente têm papéis distintos na regulação do amadurecimento. Membros da subclasse E, ERF.E1, ERF.E2 e ERF.E4, apresentam drástica redução de expressão nos mutantes Nr, rin e nor apontando que tais fatores devem atuar fortemente no amadurecimento. O estudo ilustra também a complexidade das vias de regulação envolvendo RIN e ERFs e ainda aponta os membros da subslasse E como os mais ativos ERFs atuando nas vias etileno-dependentes e RIN/NOR-dependentes. Indo além, com o objetivo de se aprofundar no crosstalk entre etileno e auxina, tratamentos hormonais foram aplicados em frutos de tomateiro e diversos parâmetros do amadurecimento foram avaliados. De uma maneira geral, a auxina retarda o amadurecimento e ainda parece sobrepor os efeitos indutórios do etileno. Genes relacionados ao amadurecimento, incluindo genes relacionados à via de sinalização de etileno, foram afetados pela auxina sugerindo potenciais pontos de crosstalk entre os dois hormônios. O etileno ainda parece regular o metabolismo de auxina no fruto via indução de conjugação pela ativação de GH3s. Compreender o papel dos hormônios no controle da maturação é essencial para o desenvolvimento de tecnologias que visam melhorar a qualidade pós-colheita de frutos.
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