Η επίδραση του τραυματισμού και της μηχανικής καταπόνησης στον μηχανισμό ωρίμανσης των καρπών ακτινιδιάς
Authors: Πολυχρονιάδου Χρυσάνθη 
Published: February 2023

Ο τραυματισμός των καρπών της ακτινιδιάς αποτελεί συχνό φαινόμενο κατά τη συγκομιδή και τη μετασυλλεκτική τους διαχείριση με αποτέλεσμα να επηρεάζεται άμεσα η διαδικασία της ωρίμανσής τους. Αυτό έχει ως συνέπεια να υποβαθμίζεται η ποιότητα των καρπών γεγονός που επιφέρει σημαντικές οικονομικές απώλειες. Η γνώση αναφορικά με το ρόλο των μηχανικών καταπονήσεων στο μεταβολισμό των ακτινιδίων και οι μηχανισμοί που τους διέπουν είναι περιορισμένη. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε η μετασυλλεκτική επίδραση του τραυματισμού σε καρπούς ακτινιδιάς ποικιλίας ‘Hayward’ χρησιμοποιώντας αναλύσεις των φυσιολογικών χαρακτηριστικών και μοριακές τεχνικές υψηλής απόδοσης, όπως μεταβολομική και τρανσκριπτομική. Χρησιμοποιήθηκαν δυο πειραματικές προσεγγίσεις, ήτοι «τεχνητός τραυματισμός» και «δύναμη συμπίεσης» που αντικατοπτρίζουν δυο διαφορετικούς τύπους τραυματισμού/μηχανικής καταπόνησης. Κατά τον τεχνητό τραυματισμό, εισήχθη βελόνα σε βάθος ενός εκατοστού και μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά ωρίμανσης για την χρονική περίοδο των 8 ημερών ωρίμανσης των καρπών σε θερμοκρασία δωματίου (0oC). Παρατηρήθηκε επαγωγή της ωρίμανσης στους τραυματισμένους καρπούς που αποτυπώθηκε με μεταβολές στη συνεκτικότητα, την αναπνευστική δραστηριότητα και την παραγωγή του αιθυλενίου. Επιπλέον, η χρώση του ασβεστίου (Ca2+) με χρήση δείκτη φθορισμού Fluo-3 AM εντόπισε χωρικά το Ca2+ στην περιοχή του τεχνητού τραυματισμού μετά από 8 ημέρες ωρίμανσης. Επιπρόσθετα, η μεταβολομική ανάλυση έδειξε ότι πολλά σάκχαρα, συμπεριλαμβανομένης της φρουκτόζης, της γλυκόζης και της σακχαρόζης, καθώς και οργανικά οξέα όπως το κιτρικό, και το γαλακτουρονικό οξύ αυξήθηκαν κατά τον τραυματισμό. Μέσω της μαζικής ανάλυσης της γονιδιακής έκφρασης των τραυματισμένων ακτινιδίων διαπιστώθηκε η αυξημένη έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στην αμυντική απόκριση, τη σύνδεση ιόντων ασβεστίου, τον κύκλο του κιτρικού οξέος, τα σάκχαρα, το δευτερογενή μεταβολισμό, τον μεταβολισμό των λιπιδίων, την αποικοδόμηση της πηκτίνης και τη βιοσύνθεση και διαμεταγώγηση του αιθυλενίου και της αυξίνης. Αντίθετα, γονίδια που σχετίζονται με τις υδατοπορίνες, παρουσίασαν μειωμένη έκφραση στους τραυματισμένους καρπούς. Κατά τη μηχανική συμπίεση, εφαρμόσθηκε δύναμη 15 kg, κατά τη συγκομιδή των καρπών καθώς και μετά από τη βραχεία (14 ημέρες) ή τη μακρά (3 μήνες) ψυχρή συντήρησή τους (0℃). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και αυτός ο τύπος τραυματισμού προκάλεσε επαγωγή της ωρίμανσης. Επιπλέον, η σήμανση φθοριζόντων αντισωμάτων, που σχετίζονται με το κυτταρικό τοίχωμα, έδειξε ότι οι πρωτεΐνες αραβινογαλακτάνης και οι ξυλογλυκάνες μεταβλήθηκαν λόγω της συμπίεσης, ενώ η δράση της πηκτινομεθυλεστεράσης μειώθηκε μετά από μακρά ψυχρή συντήρηση. Επιπλέον, ενδοκυτταρικά σήματα ασβεστίου ανιχνεύθηκαν κοντά στις περιοχές συμπίεσης των ακτινιδίων αμέσως μετά τη μηχανική επεξεργασία. Αρκετοί πρωτογενείς μεταβολίτες παρουσίασαν μικρή διαφοροποίηση ενώ η τρανσκριπτομική ανάλυση ανέδειξε πολυάριθμα γονίδια, που εμπλέκονται σε βασικές λειτουργίες όπως στο μεταβολισμό των σακχάρων, τον κύκλο του κιτρικού οξέος, το κυτταρικό τοίχωμα, το αιθυλένιο και τις φυτο-ορμόνες, και επηρεάστηκαν από μηχανική καταπόνηση στο περικάρπιο και ιδιαίτερα στον πλακούντα. Επιπλέον, εντοπίσθηκαν πιθανοί μεταγραφικοί παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των bZIP53, WRKY40 και GATA17, που εμπλέκονται στην καταπόνηση κατά τη συμπίεση. Η μέτα-ανάλυση του συνόλου των μεταγραφικών δεδομένων για τον ιστό του περικαρπίου, ανέδειξε την ύπαρξη πολλών κοινώς εκφραζόμενων γονιδίων και μεταγραφικών παραγόντων σε συνθήκες τραυματισμού/μηχανικής καταπόνησης. Συνολικά, τα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής παρέχουν έναν πρώτο χαρακτηρισμό των μεταβολών που εμπλέκονται στον τραυματισμό των καρπών ακτινιδιάς και παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για τη μοριακή βάση της μηχανικής καταπόνησης στους καρπούς ακτινιδιάς.