Regulació hormonal i redox de processos de senescència d'òrgans

Abstract

El malbaratament dels productes frescos suposa la pèrdua de fins a un 45% dels fruits i vegetals. El canvi global i el previst increment de la freqüència de fenòmens meteorològics extrems representaran una major pressió a la producció i la cadena logística des del camp fins al consumidor, especialment als països en desenvolupament on la cadena del fred no sempre es pot mantenir i les pèrdues poden representar una fracció encara major de la collita. La senescència post-collita i els estressos associats limiten la longevitat comercial, però també la qualitat organolèptica i valor nutricional dels vegetals i productes frescos. Una millor comprensió d'aquests processos crea oportunitats per a una millor gestió i per dirigir programes de millora. Després de la collita, l’exposició controlada a estressos abiòtics i/o aplicacions exògenes de fitohormones i reguladors del creixement pot millorar característiques nutricèutiques, organolèptiques i de longevitat comercial. En aquesta tesi s’han desenvolupat noves metodologies per combinar trets fisiològics, perfils hormonals i bioquímics, i eines transcriptòmiques per caracteritzar millor els processos de senescència d'òrgans. Permetent així el disseny d’estratègies biotecnològiques per millorar la qualitat i/o longevitat de productes frescos, tot descrivint els efectes subjacents d'aquesta manipulació en la fisiologia de la post-collita i la maduració de fruits. Els resultats suggereixen el potencial per manipular la senyalització per àcid abscísic (ABA) amb aplicacions d’ABA i/o pirabactina (pyrabactin) per millorar la qualitat post-collita de les verdures de fulla verda (Brassica oleracea var capitata) emmagatzemades a temperatura ambient (Capítol 3) i per millorar el contingut de vitamina C i E de fruits de gerdera (Rubus idaeus; Capítols 1 i 2); i l’estudi i caracterització de la senescència floral post-collita de flors insensibles a l’etilè (Lilium, Iris) i el potencial d’aplicacions de melatonina per millorar la longevitat post-collita de Lilium (Capítol 1, Apèndix 1). S’observà com els processos de senescència de fulles i flors, i de maduració de fruits, comparteixen característiques fisiològiques i de la seva regulació hormonal i redox, resultant l’ABA un important regulador d’aquests processos.

Food waste and loss represents 45% of fruits and vegetables production. Global change and the forecasted increase in the frequency of extreme weather events will further strain the production and the logistic chain from the field to the consumer, especially in the developing world where the cold chain cannot always be properly maintained. Post-harvest senescence and associated stresses limit longevity, but also the organoleptic quality and nutritional value of fresh products. Improved understanding of these processes creates options for better management and to inform breeding programs. After harvest, controlled exposure to abiotic stresses and/or exogenous phytohormones can enhance nutraceutical, organoleptic and commercial longevity traits. In this Thesis new methodologies to combine physiological features, hormonal and biochemical profiles, and transcriptomic tools have been developed to better characterise organ senescence processes. Thus, allowing the design of biotechnological strategies to improve the quality and/or longevity of fresh products, describing the underlying effects of this manipulation on post-harvest physiology and fruit maturation. The results suggest the potential to manipulate ABA signalling through ABA and/or pyrabactin applications to improve the post-harvest quality of green leafy vegetables (Brassica oleracea var capitata) stored at room temperature (Chapter 3) and to improve vitamin C and E content of raspberry fruits (Rubus idaeus; Chapters 1 and 2); and the characterization of the post-harvest senescence of ethylene-insensitive flowers (Lilium, Iris) and the potential of melatonin applications to improve Lilium post-harvest longevity (Chapter 1, Appendix 1). It was observed how the processes of leaf and flower senescence, and of fruit ripening, share physiological characteristics and its hormonal and redox regulation, resulting in ABA being an important regulator of these processes.