Characterization of Mg-dechelating substance in senescent and pre-senescent Arabidopsis thaliana leaves

The removal of Mg2+ is an important step in the chlorophyll degradation pathway and extracts from senescent and presenescent Arabidopsis thaliana leaves were analyzed for Mg-dechelatase activity, using chlorophyllin, an artificial derivative of the natural substrate, chlorophyllide. The optimum temperature and pH for this reaction were determined to be at approximately 50 °C and 7.2, respectively. Mg-dechelatase activity was enhanced by addition of EDTA and inhibited by MgCl2, HgCl2 and reduced glutathione, indicating phenomenons such as retroinhibition by reaction products and dependence on the redox state of the mixture. Size exclusion chromatography was performed on Arabidopsis leaf extracts, and Mg-dechelatase activity was found in the fraction corresponding to molecular mass of about 42 kDa, which indicates that the Mg-dechelating compound in Arabidopsis is considerably larger than in other systems. During dark-induced senescence, the activity increased over time until reaching a maximum at day 4, and then decreased. The addition of plant growth regulators indicated that the accumulation of Mg-dechelatase was activated by ethylene and delayed by 6-benzylaminopurine.Instituto de Fisiología Vegeta

Efecto del tratamiento postcosecha 1-MCP/CaCl₂ en la expresión de genes del metabolismo de la pared celular de frutilla

Debido a su textura delicada y velocidad elevada de ablandamiento, la frutilla, presenta una gran susceptibilidad al ataque por patógenos lo que reduce el tiempo de vida comercial de estos frutos. Por estos motivos, es de interés el desarrollo de tratamientos capaces de retrasar el desensamblaje de la pared celular, y el consecuente ablandamiento, durante la postcosecha de frutilla. En un trabajo previo realizado por nuestro grupo de investigación, se halló que frutos tratados con 1-metilciclopropeno (1-MCP) y con CaCl₂ y almacenados 10 días a 4 °C y 2 días a 20 °C, eran más firmes, presentaban un mayor contenido tanto de pectinas unidas por interacciones débiles e iónicas, así como de hemicelulosas en sus paredes celulares y eran más resistentes al ataque por Botrytis cinerea que los frutos controles. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto del tratamiento 1-MCP/CaCl₂ sobre la expresión de genes vinculados con el metabolismo de los polímeros constituyentes de la pared celular de frutilla. Para ello se utilizaron 400 frutos del cultivar Aroma cosechados en estadio de madurez comercial, los cuales se dividieron en 4 grupos: Control: 18 h aire, 20 °C + 30 min en agua, 25 °C; T1: 18 h aire, 20 °C + 30 min en CaCl₂ 1% p/v, 25 °C; T2: 18 h 1-MPC 1 ppm, 20 °C + 30 min en agua, 25 °C; y T3: 18 h 1-MCP 1 ppm, 20 °C + 30 min en CaCl₂ 1% p/v, 25 °C. Se tomaron muestras tanto inmediatamente después de los tratamientos (tiempo inicial, Ti) como luego de un almacenamiento de 10 días a 4 °C + 2 días a 20 °C (tiempo final, Tf). Mediante la técnica de PCR en Tiempo Real se midió la expresión de genes relevantes en el metabolismo de pectinas: poligalacturonasa (FaPG1) y pectin metilesterasa (FaPME1); y de hemicelulosas: xiloglucano endotransglicosilasa (FaXTH1) y xilosidasa (FaXyl1). Inmediatamente después de los tratamientos (Ti), se observó una expresión significativamente mayor de FaPME1 y una expresión significativamente menor de FaPG1 en los frutos T1, T2 y T3, respecto a los controles. Por otro lado, la expresión FaXTH1 fue significativamente mayor en frutos sometidos a los tratamientos individuales y combinado, respecto al control. Es de destacar que estos efectos fueron más marcados en frutos sometidos a los tratamientos con 1-MCP (T2) y combinado (T3). Respecto al gen FaXyl1 no se encontraron diferencias significativas en la expresión de mismo entre frutos tratados y controles. Estos resultados se encuentran estrechamente vinculados con el mayor contenido de pectinas de interacciones iónicas y débiles, así como de hemicelulosas registrados previamente.Trabajo publicado en Castagnini, Juan Manuel; Luz Marina Zapata; Liliana Mabel Gerard (eds.). Libro de Trabajos Completos I Congreso Argentino de Biología y Tecnología Poscosecha. IX Jornadas Argentinas de Biología y Tecnología Poscosecha. Paraná: Universidad Nacional de Entre Ríos, 2018.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Efecto del tratamiento postcosecha 1-MCP/CaCl₂ en la expresión de genes del metabolismo de la pared celular de frutilla

Debido a su textura delicada y velocidad elevada de ablandamiento, la frutilla, presenta una gran susceptibilidad al ataque por patógenos lo que reduce el tiempo de vida comercial de estos frutos. Por estos motivos, es de interés el desarrollo de tratamientos capaces de retrasar el desensamblaje de la pared celular, y el consecuente ablandamiento, durante la postcosecha de frutilla. En un trabajo previo realizado por nuestro grupo de investigación, se halló que frutos tratados con 1-metilciclopropeno (1-MCP) y con CaCl₂ y almacenados 10 días a 4 °C y 2 días a 20 °C, eran más firmes, presentaban un mayor contenido tanto de pectinas unidas por interacciones débiles e iónicas, así como de hemicelulosas en sus paredes celulares y eran más resistentes al ataque por Botrytis cinerea que los frutos controles. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto del tratamiento 1-MCP/CaCl₂ sobre la expresión de genes vinculados con el metabolismo de los polímeros constituyentes de la pared celular de frutilla. Para ello se utilizaron 400 frutos del cultivar Aroma cosechados en estadio de madurez comercial, los cuales se dividieron en 4 grupos: Control: 18 h aire, 20 °C + 30 min en agua, 25 °C; T1: 18 h aire, 20 °C + 30 min en CaCl₂ 1% p/v, 25 °C; T2: 18 h 1-MPC 1 ppm, 20 °C + 30 min en agua, 25 °C; y T3: 18 h 1-MCP 1 ppm, 20 °C + 30 min en CaCl₂ 1% p/v, 25 °C. Se tomaron muestras tanto inmediatamente después de los tratamientos (tiempo inicial, Ti) como luego de un almacenamiento de 10 días a 4 °C + 2 días a 20 °C (tiempo final, Tf). Mediante la técnica de PCR en Tiempo Real se midió la expresión de genes relevantes en el metabolismo de pectinas: poligalacturonasa (FaPG1) y pectin metilesterasa (FaPME1); y de hemicelulosas: xiloglucano endotransglicosilasa (FaXTH1) y xilosidasa (FaXyl1). Inmediatamente después de los tratamientos (Ti), se observó una expresión significativamente mayor de FaPME1 y una expresión significativamente menor de FaPG1 en los frutos T1, T2 y T3, respecto a los controles. Por otro lado, la expresión FaXTH1 fue significativamente mayor en frutos sometidos a los tratamientos individuales y combinado, respecto al control. Es de destacar que estos efectos fueron más marcados en frutos sometidos a los tratamientos con 1-MCP (T2) y combinado (T3). Respecto al gen FaXyl1 no se encontraron diferencias significativas en la expresión de mismo entre frutos tratados y controles. Estos resultados se encuentran estrechamente vinculados con el mayor contenido de pectinas de interacciones iónicas y débiles, así como de hemicelulosas registrados previamente.Trabajo publicado en Castagnini, Juan Manuel; Luz Marina Zapata; Liliana Mabel Gerard (eds.). Libro de Trabajos Completos I Congreso Argentino de Biología y Tecnología Poscosecha. IX Jornadas Argentinas de Biología y Tecnología Poscosecha. Paraná: Universidad Nacional de Entre Ríos, 2018.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Measurement of expansin activity and plant cell wall creep by using a commercial texture analyzer

Background: Expansins play an important role in cell wall metabolism and fruit softening. Determination of expansin activity is a challenging problem since it depends on measuring cell wall properties by using ad hoc extensometers, a fact that has strongly restricted its study. Then, the objective of the work was to adapt a methodology to measure cell wall creep and expansin activity using a commercial texture meter, equipped with miniature tensile grips and an ad hoc cuvette of easy construction. Results: It was possible to measure hypocotyls acid growth and expansin activity in a reliable and reproducible way, using a commercial texture meter, common equipment found in laboratories of food science or postharvest technology. Expansin activity was detected in protein extracts from cucumber hypocotyls, tomato and strawberry fruits, and statistical differences in expansin activity were found in both fruit models at different ripening stages. Conclusions: The possibility of measuring expansin activity following this adapted protocol with a commercial texture meter could contribute to ease and increase the analysis of expansin in different systems, leading to a better understanding of the properties of these proteins under different experimental conditions

La sobreexpresión del CBM de la expansina 1 de tomate modifica la firmeza y la susceptibilidad a Botrytis cinerea

La firmeza es uno de los principales determinantes de la calidad poscosecha y está determinada por la resistencia mecánica impuesta por la pared celular. Las expansinas (proteínas sin actividad hidrolítica conocida) están implicadas en el desmantelamiento, no hidrolítico, de las paredes celulares vegetales. Dichas proteínas poseen una organización modular compuesta por un dominio catalítico putativo y un módulo de unión a carbohidratos (CBM). El CBM actuaría anclando a la expansina a la superficie de la celulosa, mientras que el dominio catalítico putativo interactuaría con las hemicelulosas en la superficie de las microfibrillas provocando la ruptura de los enlaces no covalentes, principalmente puentes de hidrógeno, existentes entre la celulosa y las hemicelulosas de la matriz. En el presente trabajo, se sobreexpresó de manera constitutiva el CBM de la expansina 1 de tomate (CBM-SlEXPA1), en la pared celular de plantas de tomate, siendo ésta la primera vez que un CBM se sobreexpresa en un fruto destinado a controlar la degradación de la pared celular y el ablandamiento del fruto. Los frutos de las plantas transgénicas presentaron un aumento en el contenido de pared celular y un aumento del contenido de acidez titulable en estadios intermedios de madurez fisiológica. Asimismo, fueron menos susceptibles a la infección por B. cinerea, y el crecimiento "in vitro" del hongo en medios suplementados con residuos insolubles en alcohol de pared celular del pericarpio de los frutos transgénicos fue menor que los controles (WT y acigotas). Se concluye que la sobreexpresión de un CBM en la pared celular sería una estrategia factible de utilizar para aumentar la vida poscosecha de frutos carnosos, como lo es el tomate, sin alterar el crecimiento de la planta.Trabajo publicado en Castagnini, Juan Manuel; Luz Marina Zapata; Liliana Mabel Gerard (eds.). Libro de Trabajos Completos I Congreso Argentino de Biología y Tecnología Poscosecha. IX Jornadas Argentinas de Biología y Tecnología Poscosecha. Paraná: Universidad Nacional de Entre Ríos, 2018.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

La sobreexpresión del CBM de la expansina 1 de tomate modifica la firmeza y la susceptibilidad a Botrytis cinerea

La firmeza es uno de los principales determinantes de la calidad poscosecha y está determinada por la resistencia mecánica impuesta por la pared celular. Las expansinas (proteínas sin actividad hidrolítica conocida) están implicadas en el desmantelamiento, no hidrolítico, de las paredes celulares vegetales. Dichas proteínas poseen una organización modular compuesta por un dominio catalítico putativo y un módulo de unión a carbohidratos (CBM). El CBM actuaría anclando a la expansina a la superficie de la celulosa, mientras que el dominio catalítico putativo interactuaría con las hemicelulosas en la superficie de las microfibrillas provocando la ruptura de los enlaces no covalentes, principalmente puentes de hidrógeno, existentes entre la celulosa y las hemicelulosas de la matriz. En el presente trabajo, se sobreexpresó de manera constitutiva el CBM de la expansina 1 de tomate (CBM-SlEXPA1), en la pared celular de plantas de tomate, siendo ésta la primera vez que un CBM se sobreexpresa en un fruto destinado a controlar la degradación de la pared celular y el ablandamiento del fruto. Los frutos de las plantas transgénicas presentaron un aumento en el contenido de pared celular y un aumento del contenido de acidez titulable en estadios intermedios de madurez fisiológica. Asimismo, fueron menos susceptibles a la infección por B. cinerea, y el crecimiento "in vitro" del hongo en medios suplementados con residuos insolubles en alcohol de pared celular del pericarpio de los frutos transgénicos fue menor que los controles (WT y acigotas). Se concluye que la sobreexpresión de un CBM en la pared celular sería una estrategia factible de utilizar para aumentar la vida poscosecha de frutos carnosos, como lo es el tomate, sin alterar el crecimiento de la planta.Trabajo publicado en Castagnini, Juan Manuel; Luz Marina Zapata; Liliana Mabel Gerard (eds.). Libro de Trabajos Completos I Congreso Argentino de Biología y Tecnología Poscosecha. IX Jornadas Argentinas de Biología y Tecnología Poscosecha. Paraná: Universidad Nacional de Entre Ríos, 2018.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

La sobreexpresión del CBM de la expansina 1 de tomate modifica la firmeza y la susceptibilidad a Botrytis cinerea

La firmeza es uno de los principales determinantes de la calidad poscosecha y está determinada por la resistencia mecánica impuesta por la pared celular. Las expansinas (proteínas sin actividad hidrolítica conocida) están implicadas en el desmantelamiento, no hidrolítico, de las paredes celulares vegetales. Dichas proteínas poseen una organización modular compuesta por un dominio catalítico putativo y un módulo de unión a carbohidratos (CBM). El CBM actuaría anclando a la expansina a la superficie de la celulosa, mientras que el dominio catalítico putativo interactuaría con las hemicelulosas en la superficie de las microfibrillas provocando la ruptura de los enlaces no covalentes, principalmente puentes de hidrógeno, existentes entre la celulosa y las hemicelulosas de la matriz. En el presente trabajo, se sobreexpresó de manera constitutiva el CBM de la expansina 1 de tomate (CBM-SlEXPA1), en la pared celular de plantas de tomate, siendo ésta la primera vez que un CBM se sobreexpresa en un fruto destinado a controlar la degradación de la pared celular y el ablandamiento del fruto. Los frutos de las plantas transgénicas presentaron un aumento en el contenido de pared celular y un aumento del contenido de acidez titulable en estadios intermedios de madurez fisiológica. Asimismo, fueron menos susceptibles a la infección por B. cinerea, y el crecimiento "in vitro" del hongo en medios suplementados con residuos insolubles en alcohol de pared celular del pericarpio de los frutos transgénicos fue menor que los controles (WT y acigotas). Se concluye que la sobreexpresión de un CBM en la pared celular sería una estrategia factible de utilizar para aumentar la vida poscosecha de frutos carnosos, como lo es el tomate, sin alterar el crecimiento de la planta.Trabajo publicado en Castagnini, Juan Manuel; Luz Marina Zapata; Liliana Mabel Gerard (eds.). Libro de Trabajos Completos I Congreso Argentino de Biología y Tecnología Poscosecha. IX Jornadas Argentinas de Biología y Tecnología Poscosecha. Paraná: Universidad Nacional de Entre Ríos, 2018.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Validation of reference transcripts in strawberry (<i>Fragaria</i> spp.)

Contemporary methods to assay gene expression depend on a stable set of reference transcripts for accurate quantitation. A lack of well-tested reference genes slows progress in characterizing gene expression in high-value specialty crops. In this study, a set of strawberry (Fragaria spp.) constitutively expressed reference genes has been identified by merging digital gene expression data with expression profiling. Constitutive reference candidates were validated using quantitative PCR and hybridization. Several transcripts have been identified that show improved stability across tissues relative to traditional reference transcripts. Results are similar between commercial octoploid strawberry and the diploid model. Our findings also show that while some never-before-used references are appropriate for most applications, even the most stable reference transcripts require careful assessment across the diverse tissues and fruit developmental states before being adopted as controls.Facultad de Ciencias ExactasInstituto de Fisiología Vegeta

Ethylene is involved in strawberry fruit ripening in an organ-specific manner

The fruit of the strawberry Fragaria×ananassa has traditionally been classified as non-climacteric because its ripening process is not governed by ethylene. However, previous studies have reported the timely endogenous production of minor amounts of ethylene by the fruit as well as the differential expression of genes of the ethylene synthesis, reception, and signalling pathways during fruit development. Mining of the Fragaria vesca genome allowed for the identification of the two main ethylene biosynthetic genes, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) synthase and ACC oxidase. Their expression pattern during fruit ripening was found to be stage and organ (achene or receptacle) specific. Strawberry plants with altered sensitivity to ethylene could be employed to unravel the role of ethylene in the ripening process of the strawberry fruit. To this end, independent lines of transgenic strawberry plants were generated that overexpress the Arabidopsis etr1-1 mutant ethylene receptor, which is a dominant negative allele, causing diminished sensitivity to ethylene. Genes involved in ethylene perception as well as in its related downstream processes, such as flavonoid biosynthesis, pectin metabolism, and volatile biosynthesis, were differently expressed in two transgenic tissues, the achene and the receptacle. The different transcriptional responsiveness of the achene and the receptacle to ethylene was also revealed by the metabolic profiling of the primary metabolites in these two organs. The free amino acid content was higher in the transgenic lines compared with the control in the mature achene, while glucose and fructose, and citric and malic acids were at lower levels. In the receptacle, the most conspicuous change in the transgenic lines was the depletion of the tricarboxylic acid cycle intermediates at the white stage of development, most probably as a consequence of diminished respiration. The results are discussed in the context of the importance of ethylene during strawberry fruit ripening.Facultad de Ciencias ExactasInstituto de Fisiología Vegeta