Μελέτη προ-συλλεκτικών και μετα-συλλεκτικών μεταχειρίσεων ασβεστίου που επηρεάζουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά καρπών κερασιάς (Prunus avium L.)
Authors: Μιχαηλίδης Μιχαήλ 
Published: September 2021

Tο ασβέστιο (Ca2+) διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη φυσιολογία και στη θρεπτική κατάσταση των καρπών, παρόλα αυτά η γνώση του μηχανισμού δράσης του παραμένει ελλιπής. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή η επίδραση του ασβεστίου στη φυσιολογία των καρπών κερασιάς διερευνήθηκε χρησιμοποιώντας τρεις πειραματικές προσεγγίσεις. Στην 1η πειραματική προσέγγιση, χαρακτηρίστηκε η ποιότητα των κερασιών ως απόκριση στο CaCl2, που εφαρμόστηκε με διαφυλλικό ψεκασμό ασβεστίου (Ca2+) ή / και με νερό υδρόψυξης (CaΥΨ), καρπών της ποικιλίας ‘Lapins’ κατά (α) τη συγκομιδή, και (β) μετά από την ψυχρή συντήρησή τους (20 ημέρες στους 0 °C) και την επακόλουθη διατήρησή τους για 2 ημέρες στους 20 °C (περίοδος διατήρησης). Τα δεδομένα έδειξαν ότι οι εφαρμογές ασβεστίου πριν και μετά τη συγκομιδή αύξησαν το συνολικό ασβέστιο και το δεσμευμένο στο κυτταρικό τοίχωμα ασβέστιο, αντίστοιχα. Η μεταχείριση με ασβέστιο μείωσε το σχίσιμο της επιδερμίδας του καρπού, ενώ η μεταχείριση Ca+CaΥΨ ανέστειλε το καφέ αποχρωματισμό του ποδίσκου. Τόσο η διάτρηση της επιδερμίδας όσο και η δύναμη αφαίρεσης του ποδίσκου επηρεάστηκαν από την εφαρμογή ασβεστίου. Επίσης, αρκετές χρωστικές και σχετικές με τα αντιοξειδωτικά παράμετροι επάγονται από τις μεταχειρίσεις με Ca2+. Μεταξύ των μεταχειρίσεων ασβεστίου διαπιστώθηκαν σημαντικές μεταβολές στους πρωτογενείς μεταβολίτες, συμπεριλαμβανομένων των σακχάρων (π.χ. γλυκόζη, φρουκτόζη), αλκοολών (π.χ., αραβιτόλη, σορβιτόλη), οξέων (π.χ., μηλικό οξύ, κινοϊκό οξύ) και αμινοξέων (π.χ., γλυσίνη, β-αλανίνη). Στη 2η πειραματική προσέγγιση μελετήθηκε η επίδραση των μεταχειρίσεων θερμότητας και ασβεστίου στον μεταβολισμό των κερασιών. Συγκεκριμένα, καρποί της ποικιλίας ‘Lapins’ υποβλήθηκαν σε μεταχείριση με θέρμανση ή/και με διαλύματα CaCl2 και ακολούθως εκτέθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου για διάστημα έως 4 ημερών (περίοδος γήρανσης). Οι μεμονωμένες μεταχειρίσεις καθώς και ο συνδυασμός θερμότητας και ασβεστίου καθυστέρησαν μερικώς τη γήρανση των καρπών, όπως αποδεικνύεται από τις αλλαγές στο χρώμα των κερασιών (σκούρο), τη δύναμη διάτρησης της επιδερμίδας και το ρυθμό αναπνοής. Η περιεκτικότητα των καρπών σε ασβέστιο αυξήθηκε ιδιαίτερα όταν η θερμική μεταχείριση συνδυάστηκε με την εφαρμογή ασβεστίου. Αρκετοί πρωτογενείς μεταβολίτες, όπως αμινοξέα, οξέα και αλκοόλες, μειώθηκαν εξαιτίας των δύο μεταχειρίσεων, ενώ πολλά σάκχαρα και δευτερογενείς μεταβολίτες αυξήθηκαν στη 1η ημέρα μετά την εφαρμογή ασβεστίου. Επίσης, σε καρπούς της θερμικής μεταχείρισης παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές διαφόρων δευτερογενών μεταβολιτών, όπως εσκουλετίνη, γλυκοζίδιο της πεονιδίνης και γαλακτοζίδιο της πεονιδίνης, ριβόζη, πυρογλουταμικό οξύ και ρουτινοσίδιο της ισοχαρμετίνης. Ο μεταβολισμός των καρπών που εκτέθηκαν σε ασβέστιο παρουσίασε επίσης σημαντικές διακυμάνσεις, ιδιαίτερα στα επίπεδα γαλακτόζης, γλυκερικού οξέος, ασπαρτικού οξέος, τρυπτοφάνης, ρουτίνης, φωσφορικού οξέος και του γλυκοζιδίου της πεονιδίνης. Η έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στον κύκλο των τρικαρβοξιλικών οξέων (MDH1, IDH1, OGDH, SUCLA2 & SDH1-1), στην αποικοδόμηση της πηκτίνης (ADPG1), στο δευτερογενή μεταβολισμό (SK1, 4CL1, HCT & BAN), στο μεταβολισμό των αμινοξέων (ALDH18A1, ALDH4A1, GS , GAD, GOT2, OPLAH, HSDH και SDS) καθώς και στο μεταβολισμό των σακχάρων (PDHA1 & DLAT) επηρεάστηκαν και από τις δύο μεταχειρίσεις. Εν τέλει, η συνολική ανάλυση των μεταβολικών μονοπατιών αποκάλυψε τη ρύθμιση που υφίστανται ο μεταβολισμός των κερασιών ως απόρροια της θερμικής μεταχείρισης και της εφαρμογής του ασβεστίου.Στη 3η πειραματική προσέγγιση, καρποί της εγχώριας ποικιλίας ‘Τσολακέικα’ ψεκάστηκαν διαφυλλικά στις 15, 27 και 37 ημέρες μετά την πλήρη άνθιση (ΗΜΠΑ) με διάλυμα 0,5 % CaCl2*2H2O. Τα φυσιολογικά χαρακτηριστικά καταγράφηκαν κατά την εφαρμογή των μεταχειρίσεων, ενώ δείγματα των καρπών συλλέχθηκαν (α) 2 ημέρες αργότερα (17, 29 και 39 ΗΜΠΑ) από την εφαρμογή του ασβεστίου και (β) στις 44 ΗΜΠΑ (ανάπτυξη πλήρους κόκκινου χρώματος καρπών) και (γ) στις 55 ΗΜΠΑ (εμπορική συγκομιδή καρπών). Επιπρόσθετα, προσδιορίστηκαν οι εκφράσεις των γονιδίων και των πρωτεϊνών που προκάλεσε το ασβέστιο στα αναπτυξιακά στάδια των καρπών μετά την εφαρμογή του (στις 44 και 55 ΗΜΠΑ). Η μεταχείριση με ασβέστιο είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση του ρυθμού αναπνοής και του δείκτη σχισίματος της επιδερμίδας κυρίως κατά τη συγκομιδή. Κατά τη διάρκεια των 5 αναπτυξιακών σταδίων των καρπών παρατηρήθηκε μεταβολή σε πληθώρα μεταβολιτών των κερασιών που μεταχειρίστηκαν με ασβέστιο, ενδεικτικά αυξήθηκαν οι μεταβολίτες μηλικό οξύ, γλυκόζη, κυστεΐνη, επικατεχίνη και νεοχλωρογενικό οξύ. Η έκφραση των γονιδίων και τα επίπεδα αρκετών πρωτεϊνών που εμπλέκονται στην οξειδωτική φωσφορυλίωση, την ενδοκυττάρωση, την επιδιόρθωση του DNA, την αντίδραση υπερευαισθησίας, τον μεταβολισμό των αμινοξέων και τη συσσώρευση σακχάρων επηρεάστηκαν από την εφαρμογή ασβεστίου.