Φυσιολογική και μοριακή μελέτη της μετασσυλλεκτικής ωρίμασης των ακτινιδίων
Creators: name: Ροδοβίτου, Μαρία Γ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Ακτινίδιο
Μετασσυλλεκτική φυσιολογία
Μεταγραφωμική ανάλυση
Kiwifruit
Postharvest fruit physiology
Transcriptomics

description: Η καλλιέργεια της ακτινιδιάς (Actinidia spp.) αποτελεί μια δυναμική καλλιέργεια που χαρακτηρίζεται από μια αξιοσημείωτη αύξηση της ζήτησης τα τελευταία χρόνια, η οποία οφείλεται κυρίως στην παρουσία βιοδραστικών ενώσεων στον καρπό. Η αποσαφήνιση των καίριων γενετικών και μοριακών παραγόντων που διέπουν τη διαδικασία ωρίμανσης είναι πρωταρχικής σημασίας για τη διασφάλιση της διατήρησης της ποιότητας των καρπών σε όλη τη διάρκεια της συντήρησης και της διανομής τους. Η παρούσα μελέτη στοχεύει να αποκαλύψει ποιοτικά και μοριακά χαρακτηρίστηκα που μπορούν να χρησιμεύσουν ως ενδεικτικοί δείκτες για τον προσδιορισμό της συνεκτικότητας (σκληρότητας) των καρπών μετά την ψυχρή αποθήκευσή τους. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν καρποί από εκατό εμπορικούς οπωρώνες κατά τη διάρκεια δύο καλλιεργητικών ετών (2021, 2022). Οι επακόλουθες αναλύσεις περιλαμβάνουν την αξιολόγηση των φυσιολογικών χαρακτηριστικών των καρπών, συμπεριλαμβανομένης της σκληρότητας της σάρκας, της περιεκτικότητας σε διαλυτά στερεά συστατικά (ΔΣΣ), της ογκομετρούμενης οξύτητας (ΟΟ), του βάρους των καρπών, της απώλειας βάρους των καρπών μετά από 10 εβδομάδες ψυχρής αποθήκευσης και της περιεκτικότητας σε ξηρή ουσία (ΞΟ). Επιπλέον, προσδιορίστηκε το μεταβολικό αποτύπωμα των καρπών (πρωτογενής και δευτερογενής μεταβολίτες) για να αποκτηθούν γνώσεις σχετικά με τη βιοχημική τους σύνθεση και πώς αυτή επηρεάζει τη συνεκτικότητα της σάρκας. Μετά την περίοδο ψυχρής αποθήκευσης 10 εβδομάδων (που στο εξής θα αναφέρεται ως 10 εβδομάδες ψυχρής συντήρησης, 10ΕΨΣ), με βάση την τιμή της συνεκτικότητα σάρκας των καρπών των οπωρώνων της πρώτης καλλιεργητικής χρονιάς στο στάδιο αυτό, επιλέχθηκαν τρεις οπωρώνες με υψηλή συνεκτικότητα σάρκας (ΥΣ) και τρεις με χαμηλή συνεκτικότητα σάρκας (ΧΣ), όπου απομονώθηκε το ολικό τους RNA. Επιπρόσθετα, προσδιορίστηκε η περιεκτικότητα σε άμυλο και μακρο- και μικρο-θρεπτικά στους καρπούς. Παράλληλα, μετά την αλληλούχιση mRNA που πραγματοποιήθηκε στους επιλεγμένους οπωρώνες και την βιοπληροφορική ανάλυση των δεδομένων, επιλέχθηκαν να μελετηθούν τα επίπεδα έκφρασης 9 γονιδίων. Συγκεκριμένα των γονιδίων Actinidia30678, Actinidia20517, Actinidia22692, Actinidia17541, Actinidia25927, Actinidia02543, Actinidia11185, Actinidia26880, Actinidia22530, που κωδικοποιούν τις αφυδρογονάση της 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης (GPD), υδατοπορίνη PIP2-7 (AQPIP2.7), εστεράση της στριγγολακτόνης (SEDAD2), α-τουμπουλίνη (ΤubulinA), β-αμυλάση (BAM3.2), συνθάση της S-αδενοσυλομεθειονίνης (SAMS5), πολυγαλακτουρονάση (PGC), οξειδάση 4 του 1-αμυλοκυκλοπροπανίου 1- καρβοξυλικού οξέος (ACO4), και αναγωγάση της ισοφλαβόνης (IFRL4), αντίστοιχα. Τέλος, πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός της δράσης του ενζύμου της πηκτινομεθυλεστεράσης (PME) στο στάδιο της συγκομιδής. Στη συνέχεια, έγινε προσπάθεια να διαπιστωθεί η συσχέτιση μεταξύ των άνω χαρακτηριστικών με την σκληρότητα της σάρκας των καρπών στο στάδιο των 10ΕΨΣ στους έξι επιλεγμένους οπωρώνες (υψηλής και χαμηλής συνεκτικότητας σάρκας) μέσω της γραμμικής παλινδρόμησης. Χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις που προέκυψαν από την γραμμική παλινδρόμηση, έγινε πρόβλεψη της αναμενόμενης τιμής της σκληρότητας της σάρκας των καρπών και προσπάθεια ταξινόμησης των καρπών των υπολοίπων 94 οπωρώνων σε υψηλής και χαμηλής συνεκτικότητα σάρκας. Από τα χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία διαπιστώθηκε ότι το άμυλο, ο μεταβολίτης σουκρόζη και η ενεργότητα του ενζύμου PME φαίνεται να αποτελούν πιθανούς βιοδείκτες πρόβλεψης της συνεκτικότητα της σάρκας των καρπών.
description: The cultivation of kiwifruit (Actinidia spp.) is a dynamic crop characterized by a remarkable increase in demand in recent years, mainly due to the presence of bioactive compounds in the fruit. The elucidation of the key genetic and molecular factors governing the ripening process is of paramount importance to ensure the maintenance of fruit quality throughout cold storage and distribution. The present study aims to reveal physiological and molecular traits that can serve as indicative markers for determining the consistency (firmness) of kiwifruits after cold storage. To achieve this objective, fruits from one hundred commercial orchards were collected and analyzed during two growing years (2021, 2022). Subsequent analyses included evaluation of fruit physiological characteristics, including flesh firmness, soluble solids content (SSC), titratable acidity (TA), fruit weight, fruit weight loss after 10 weeks of cold storage, and dry matter (DM) content. In addition, the metabolic footprint of the fruits (primary and secondary metabolites) was determined to gain knowledge about their biochemical composition and how this affects the flesh firmness. Based on the flesh firmness values of fruit from the first-year orchards after a 10-week cold storage period, selected three orchards with high flesh firmness and three orchards with low flesh firmness. The starch and macro- and micro-nutrient content of the kiwifruits were then measured. Also, after RNA sequencing was performed in the selected orchards and following bioinformatic analysis of data, the expression levels of 9 genes were selected to study. These genes were Actinidia30678, Actinidia20517, Actinidia22692, Actinidia17541, Actinidia25927, Actinidia02543, Actinidia11185, Actinidia26880, Actinidia22530, encoding glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GPD), PIP2-7 aqueous porin (AQPIP2. 7), striagolactone esterase (SEDAD2), α-tubulin (TubulinA), β-amylase (BAM3.2), S-adenosylmethionine synthase (SAMS5), polygalacturonase (PGC), 1-amylcyclopropane 1-carboxylic acid oxidase 4 (ACO4), and isoflavone reductase (IFRL4), respectively. Finally, the activity of the enzyme pectinomethyl esterase (PME) was determined at the stage of harvest. Then, an attempt was made to establish the correlation between the above characteristics and fruit flesh firmness at the 10 weeks cold storage stage in the six selected orchards (high and low flesh firmness) through the generation of scatter plots. Using the equations derived from these scatter plots, a prediction of the expected value of fruit flesh firmness was made and an attempt was made to classify the fruits of the remaining 94 orchards into high and low flesh firmness. From the characteristics studied in this study it was found that starch content, sucrose and PME enzyme activity appear to be possible biomarkers for predicting fruit flesh firmness.