Off-the-Vine Ripening of Tomato Fruit Causes Alteration in the Primary Metabolite Composition

The influence of postharvest fruit ripening in the composition of metabolites, transcripts and enzymes in tomato (Solanum lycopersicum L.) is poorly understood. The goal of this work was to study the changes in the metabolite composition of the tomato fruit ripened off-the-vine using the cultivar Micro-Tom as model system. Proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) was used for analysis of the metabolic profile of tomato fruits ripened on- and off-the-vine. Significant differences under both ripening conditions were observed principally in the contents of fructose, glucose, aspartate and glutamate. Transcript levels and enzyme activities of 　-amino butyrate transaminase (EC 2.6.1.19) and glutamate decarboxylase (EC 4.1.1.15) showed differences in fruits ripened under these two conditions. These data indicate that the contents of metabolites involved in primary metabolism, and conferring the palatable properties of fruits, are altered when fruits are ripened off-the-vine.Fil: Sorrequieta, Augusto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Abriata, Luciano Andres. Swiss Federal Institute Of Technology Zurich. Departament Informatik. Modeling And Simulation Research Group; SuizaFil: Boggio, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Valle, Estela Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentin

Contrasting metabolic profiles of tasty Andean varieties of tomato fruit in comparison with commercial ones

BACKGROUND The fruits of most commercial tomato cultivars (Solanum lycopersicum L.) are deficient in flavour. In contrast, traditional ‘criollo’ tomato varieties are appreciated for fruit of excellent organoleptic quality. Small farmers from the Andean valleys in Argentina have maintained their own tomato varieties, which were selected mainly for flavour. This work aims to correlate the chemical composition of the fruit with the sensory attributes of eight heirloom tomato varieties. The long‐term goal is to identify potential candidate genes capable of altering the chemicals involved in flavour. RESULTS A sensory analysis was conducted and the metabolomics of fruit were determined. The data revealed that defined tomato aroma and sourness correlated with citrate and several volatile organic compounds (VOC), such as α‐terpineol, p‐menth‐1‐en‐9‐al, linalool and 3,6‐dimethyl‐2,3,3a,4,5,7a‐hexahydrobenzofuran (DMHEX), a novel volatile recently identified in tomato. Two sensory attributes – sweetness and a not‐acidic taste – correlated with the characteristic tomato taste, and also with fructose, glucose, and two VOCs, benzaldehyde, and 2‐methyl‐2‐octen‐4‐one. CONCLUSIONS These data provide new evidence of the complex chemical combination that induced the flavour and aroma of the good‐tasting ‘criollo’ tomato fruit. That is, the compounds that correlated with defined tomato aroma and acidic taste did not correlate with sweetness, or with characteristic tomato taste.Instituto de BiotecnologíaFil: D'Angelo, Matilde. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Zanor, María I. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Sance, María. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Cortina, Pablo Ramiro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Boggio, Silvana B. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Asprelli, Pablo. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Carrari, Fernando. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Universidade de São Paulo. Departamento de Botânica. Instituto de Biociências; BrasilFil: Santiago, Ana N. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Asis, Ramón. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; ArgentinaFil: Peralta, Iris Edith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de Zonas Aridas; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Valle, Estela M. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Tomato cv. 'Micro-Tom' as a model system to study postharvest chilling tolerance

Storage at low temperature is a common practice to extend the market life of many vegetables. Among other horticultural crops, tomato fruit suffers chilling injury when it is storage under refrigerated conditions. Much effort has been made to understand the mechanisms of generation of this physiologic disturbance, but many aspects need to be clarified yet. Tomato (. Solanum lycopersicum) cv. "Micro-Tom" is a miniature tomato plant with various properties that make it useful as a model system in plant biology. In this work, the potential of tomato cv. "Micro-Tom" fruit as a model to study chilling injury was investigated. The effect of postharvest chilling was compared on cvs. "Micro-Tom" and "Minitomato", another variety with fruit of similar size. Green mature fruits cvs. "Micro-Tom" and "Minitomato" were harvested and stored during 4 weeks at 4. �C. It was observed that tomato cv. "Micro-Tom" fruit was clearly tolerant to chilling while tomato cv. "Minitomato" fruit developed severe chilling injury symptoms and avoided ripening. Harvest and chilling altered the length of time between the different ripening stages, the development of red full color and smell. Also, it was shown that harvesting fruits by visual appreciation is a rapid and useful method for distinguishing the different ripening stages during tomato cv. "Micro-Tom" fruit ripening. These results showed that tomato cv. "Micro-Tom" fruit was able to counteract the strain resulting from the imposed chilling stress. Altogether these data indicate that tomato cv. "Micro-Tom" fruit is a good model to study the mechanism of postharvest chilling response and tolerance in tomato.Fil: Gonzalez, Carla. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Re, Martin Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Sossi, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Valle, Estela Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Boggio, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentin

Small heat shock proteins and the postharvest chilling tolerance of tomato fruit

Plants have the largest number of small heat shock proteins (sHsps) (15–42 kDa) among eukaryotes, but little is known about their function in vivo. They accumulate in response to different stresses, and specific sHsps are also expressed during developmental processes such as seed development, germination, and ripening. The presence of organelle-specific sHsps appears to be unique to plants. The sHsps expression is regulated by heat stress transcription factors (Hsfs). In this work, it was explored the role of sHsps in the chilling injury of tomato fruit. The level of transcripts and proteins of cytoplasmic and organellar sHsps was monitored in fruit during ripening and after cold storage (4 weeks at 4°C). Expression of HsfA1, HsfA2, HsfA3, and HsfB1 was also examined. Two cultivars of tomato (Solanum lycopersicum) contrasting in chilling tolerance were assayed: Micro-Tom (chilling-tolerant) and Minitomato (chilling-sensitive). Results showed that sHsps were induced during ripening in fruit from both cultivars. However, sHsps were induced in Micro-Tom fruit but not in Minitomato fruit after storage at a low temperature. In particular, sHsp 17.4-CII and sHsp23.8-M transcripts strongly accumulated in Micro-Tom fruit and HsfA3 transcript diminished after cold storage. These data suggest that sHsps may be involved in the protection mechanisms against chilling stress and substantiate the hypothesis that sHsps may participate in the mechanism of tomato genotype chilling tolerance.Fil: Re, Martin Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Gonzalez, Carla. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Escobar, Mariela Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Sossi, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Valle, Estela Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Boggio, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentin

Chilling tolerance of Micro-Tom fruit involves changes in the primary metabolite levels and in the stress response

Prevention of post-harvest fruit losses is important to increase food availability. In the case of tomato, postharvest storage at low temperature and the subsequent handling and distribution of fruit is limited by chilling injury, a physiological disorder that causes failure to normally ripen and increased decay disease. Micro-Tom fruit, a dwarf tomato variety, is relatively tolerant to cold storage (4 °C for 4 weeks). To understand the tolerance mechanism of Micro-Tom fruit at the molecular level, its transcriptome and metabolome were evaluated before, after chilling storage, and shortly after transferring the fruit to ambient temperature to focus on the critical early events accounting chilling tolerance. Changes in gene expression and metabolic profiles indicate metabolic adaptation (fermentation, amino acid mobilization and photosynthesis recovery after cold storage) and induction of defense mechanisms (biotic and abiotic stress, and redox metabolism) that can be related with Micro-Tom tolerance to postharvest chilling injury. The current research extends the understanding of the mechanisms involved in chilling tolerance and provides tools for developing new technologies and varieties.Fil: Gonzalez, Carla. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Zanor, María Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Re, Martin Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Otaiza González, Santiago Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Asis, Ramón. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Valle, Estela Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Boggio, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentin

Fruit metabolic and transcriptional programs differentiate among Andean tomato (Solanum lycopersicum L.) accessions

Traditional landraces or “criollo” tomatoes (Solanum lycopersicum L.) from Andean areas of Argentina, selected for their fruit quality, were analysed in this study. We explored the metabolome and transcriptome of the ripe fruit in nine landrace accessions representing the seven genetic groups and compared them to the mature fruit of the wild progenitor Solanum pimpinellifolium. The content of branched- (isoleucine and valine) and aromatic (phenylalanine and tryptophan) amino acids, citrate and sugars were significantly different in the fruit of several “criollo” tomatoes compared to S. pimpinellifolium. The transcriptomic profile of the ripe fruit showed several genes significantly and highly regulated in all varieties compared to S. pimpinellifolium, like genes encoding histones and mitochondrial proteins. Additionally, network analysis including transcripts and metabolites identified major hubs with the largest number of connections such as constitutive photomorphogenic protein 1 (a RING finger-type ubiquitin E3 ligase), five Zn finger transcription factors, ascorbate peroxidase, acetolactate synthase, and sucrose non-fermenting 1 kinase. Co-expression analysis of these genes revealed a potential function in acquiring tomato fruit quality during domestication.EEA La ConsultaFil: D'Angelo, Matilde. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universitat Autónoma de Barcelona. Animal and Food Science Department. Animal Nutrition and Welfare Service; EspañaFil: Zanor, María Inés. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Burgos, Estanislao. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina.Fil: Asprelli, Pablo. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria La Consulta; ArgentinaFil: Boggio, Silvana Beatriz. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Carrari, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina.Fil: Peralta, Iris Edith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de Zonas Aridas; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Valle, Estela M. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Metabolic analyses of interspecific tomato recombinant inbred lines for fruit quality improvement

Elucidating the determinants of tomato nutritional value and fruit quality to introduce improved varieties on the international market represents a major challenge for crop biotechnology. Different strategies can be undertaken to exploit the natural variability of Solanum to re-incorporate lost allelic diversity into commercial varieties. One of them is the characterization of selected germplasm for breeding programs. To achieve this goal, 18 RILs (S. lycopersicum × S. pimpinellifolium) were comprehensively phenotyped for fruit polar metabolites and quality associated traits. Metabolites were quantified by GC–MS and 1H NMR. Integrative analyses by neuronal clustering and network construction revealed that fruit properties are strongly associated with the metabolites aspartate, serine, glutamate and 2-oxoglutarate. Shelf life and firmness appeared to be linked to malate content. By a comparative analysis of the whole data set, ten RILs presented higher number of traits with positive effect than the S. lycopersicum × S. pimpinellifolium hybrid. Thus, these lines can be proposed as promising candidates for breeding programs aimed to improve fruit quality.Fil: Lopez, Mariana Gabriela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Zanor, María Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Pratta, Guillermo Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; ArgentinaFil: Stegmayer, Georgina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional; ArgentinaFil: Boggio, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Conte, Mariana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bermudez Salazar, Luisa Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; ArgentinaFil: Coluccio Leskow, Carla. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Rodríguez, Gustavo Rubén. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Picardi, Liliana Amelia. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; ArgentinaFil: Zorzoli, Roxana. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; ArgentinaFil: Fernie, Alisdair R.. Max Planck Institute For Molecular Plant Physiology; AlemaniaFil: Milone, Diego Humberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas. Departamento de Informática. Laboratorio de Investigaciones en Señales e Inteligencia Computacional; ArgentinaFil: Asis, Ramón. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Valle, Estela Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Carrari, Fernando Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Biotecnología; Argentin