TOMATO FLESHY FRUIT QUALITY IMPROVEMENT: CHARACTERIZATION OF GENES AND GENOMIC REGIONS ASSOCIATED TO SPECIALIZED METABOLISM IN TOMATO FLESHY FRUIT

[EN] Until recently, the genetic improvement of tomato (Solanum lycopersicum) was focused in agronomic traits, such as yield and biotic or abiotic stresses; therefore the interest in tomato fruit quality is relatively new. The tomato fruit surface can be considered both an agronomic trait as well as a quality trait, because it has an effect on consumer impression in terms of color and glossiness but also it underlies the resistance/sensitivity to cracking or water loss with consequences on fruit manipulation (e.g. transport and processing). The cuticle is deposited over the cell wall surrounding the epidermal cells and it is the first barrier in the plant-environment interface. The cuticle composition includes two main groups of metabolites: cuticular waxes and cutin. Other metabolites can be founded into the cuticle matrix, as triterpenoids and flavonoids. Those minor cuticular components are involved in the correct functionality of the cuticle. Understanding cuticle biosynthesis and genetic regulation requires the development of fast and simple analytical methodologies to study those specialized metabolites using large populations (e.g. mutant collections or introgression lines), together with the identification of genes and genomic regions responsible of their production. This thesis aims to contribute to our understanding of the molecular programs underlying tomato fruit quality by providing: i) a general protocol to profile cuticular waxes in different species, including tomato; ii) a QTL map for cuticular composition (i.e. cuticular waxes and cutin monomers) using the Solanum pennellii introgression line population; iii) a detailed protocol of the reverse genetic tool so-called Fruit-VIGS to assist in the study of gene function in tomato fruit; and iv) a thorough characterization of the first null allele for the transcription factor SlMYB12 (i.e. Slmyb12-pf) in tomato fruit which provides new insights into the regulation of the flavonoid biosynthetic pathway in the fruit peel by high resolution mass spectrometry and RNA-Seq approaches. [ES] Hasta hace poco, la mejora genetica del cultivo del tomate (Solanum lycopersicum) habia estado centrada principalmente en caracteres agronomicos, como la productividad y la resistencia a estreses, tanto bioticos como abioticos. Asi, el interes en la calidad del fruto de tomate es relativamente reciente. La superficie del fruto del tomate puede considerarse tanto un caracter agronomico como de calidad, pues influye en la primera impresion de los consumidores en terminos de color y brillo, asi como tambien en los procesos de resistencia o sensibilidad a la rotura ('cracking') o a la perdida de agua. Estos factores determinan el aspecto del fruto y condicionan atributos relacionados con su manipulacion (transporte y procesado). La cuticula se deposita sobre la pared celular de las celulas epidermicas y es la primera barrera que interacciona con el ambiente. Esta constituida por dos grandes tipos de metabolitos: las ceras cuticulares y la cutina. Otros metabolitos pueden aparecer embebidos en la matriz cuticular, como es el caso de los triterpenoides y los flavonoides. Estos metabolitos contribuyen a la correcta funcionalidad de la cuticula. La compresion de la biosintesis y regulacion genica de la cuticula requiere del desarrollo de metodologias de analisis sencillas y rapidas para el estudio de estos metabolitos especializados en grandes poblaciones (colecciones de mutantes o lineas de introgresion), asi como para la identificacion de genes y regiones genicas responsables de la produccion y acumulacion de dichos compuestos, pudiendo ser muy utiles para implementar programas de mejora de la calidad del tomate. El objetivo de esta tesis es contribuir a la comprension sobre los programas moleculares subyacentes a la calidad del fruto de tomate, proporcionando: i) un protocolo general de analisis del contenido de ceras cuticulares en diferentes especies, incluyendo el tomate; ii) un mapa de QTL de la composicion cuticular (incluyendo ceras y monomeros de cutina) obtenido con la poblacion de lineas de introgresion de Solanum pennellii; iii) un protocolo detallado de uso de la herramienta de genetica reversa Fruit-VIGS con el que realizar estudios de funciones genicas en fruto de tomate; y iv) una minuciosa caracterizacion de un nuevo alelo nulo del factor de transcripcion SlMYB12 (Slmyb12-pf) en fruto de tomate, proporcionando nueva informacion sobre la regulacion de la ruta biosintetica de los flavonoides en la piel del fruto, utilizando espectrometria de masas de alta resolucion y de nuevas tecnologias de secuenciacion. [CAT] Fins fa poc de temps, la millora genetica de la tomata (Solanum lycopersicum) anava dirigida fonamentalment als caracters de tipus agronomic, com la productivitat i la tolerancia a estressos biotics o abiotics, resultant que l'interes per la qualitat dels fruits es relativament nou. La superficie de la tomata pot ser considerada tant com un caracter agronomic com un de qualitat, ja que es l'aspecte de la superficie del fruit el que confereix al consumidor la primera impressio de color, brillantor, pero es tambe la pell del fruit la responsable de la diferent susceptibilitat del fruit a desenvolupar clevills o que el fruit sofrisca mes o menys perdues d'aigua, tot tenint importants consequencies en la manipulacio (i.e. transport i processament del fruit). La cuticula es dipositada per sobre de la paret cel·lular que envolta la capa de cel·lules epidermiques i constitueix la primera barrera en la interfase planta-medi ambient. La composicio de la cuticula presenta dos grups principals de metabolits: les ceres i la cutina. Tambe es poden trobar altres metabolits els triterpenoids i el flavonoids. Aquests darrers components cuticulars menors son implicats en el correcte funcionament de la cuticula. Per tal de comprendre la biosintesi i la regulacio genetica de la cuticula cal desenvolupar tecnologies analitiques senzilles i rapides que permeten estudiar aquests metabolits especialitzats en poblacions grans de plantes (i.e. Col·leccions de mutants o de linies d'introgressio), a mes de la identificacio de gens i regions genomiques que son responsables de la seua produccio. Aquesta tesi te com a objectiu contribuir a millorar la nostra comprensio dels programes moleculars que afecten determinats aspectes de la qualitat de la tomata mitjancant els seguents objectius: i) proporcionar un protocol general per obtenir perfils de ceres cuticulars en diferents especies, inclosa la tomata; ii) obtenir un mapa de QTL per a la composicio cuticular (i.e. ceres cuticulars i monomers de cutina) mitjancant la utilitzacio de la poblacio de linies d'introgressio de Solanum pennelli; iii) descriure amb detall el protocol d'una eina de revers genetica denominada Fruit-VIGS que resulta molt adequada per estudiar funcio genica a la tomata; y iv) fer una caracteritzacio exhaustiva del primer al·lel nul del factor de transcripcio SlMYB12 (ie. Slmyb12-pf) en tomata la qual proporciona informacio nova sobre la regulacio de la ruta de biosintesi de flavonoides en la pell de la tomata mitjancant espectrometria de masses d'alta resolucio i RNAseq.