Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Soares, Flávio João Magalhães
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/45582
Resumo: Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas
id RCAP_0e89a0336242cf09e89919d06a27efc2
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/45582
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berriesDissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em PlantasAfter detachment from the plant and until cell death, fruits remain metabolically active, resulting in compositional modifications. For certain food products, postharvest controlled stresses are applied to induce desired physical or chemical changes. In the case of grapes, a gradual dehydration process is normally utilized for raisin production and also for the production of special wines. Postharvest dehydration, in general, causes changes in texture, color, taste and nutritional value of food due to the high temperatures and long drying times required in the process. However, very limited information is so far available on the molecular modifications that are triggered during postharvest dehydration-induced compositional and phonological changes as well as on and their regulatory mechanisms. Thus, to better understand the molecular responses and metabolic changes during grape berry postharvest dehydration, we applied an industry-mimicking slow dehydration process for eleven days at 50ºC to intact berry clusters. A set of molecular, cellular and biochemical analyses were performed to assess if postharvest dehydration had a significant impact in grape berry cellular metabolism. Dried grape berries lost almost 40% of weight in water and transcriptional analyses by real time qPCR showed that several aquaporin genes (VvPIP2;1, VvTIP1;2 and VvSIP1) were strongly up regulated during the applied treatment. Transcriptional analysis also revealed that postharvest dehydration provoked an improvement in sugar transport capacity from berry apoplast into cells as suggested by the severe increase in transcripts of sugar transporters (VvHT1, VvSWEET11, VvSWEET15, VvTMT1). As the concentration of glucose, fructose and sucrose was barely changed, post-phloem transport stimulation in berry cells could account for that occurrence. Moreover, transcriptional and biochemical enzyme activity analyses also suggested that dehydrated grape berries subjected to postharvest dehydration had substantially enhanced polyol biosynthesis capacity, as corroborated by significant sorbitol concentrations detected only in dehydrated grapes. Postharvest dehydration also affected the metabolism of organic acids in grape berries, by inducing transcriptional and biochemical activity modifications in malate dehydrogenases and malic enzymes that lead to organic acid (malate and tartrate) degradation as demonstrated by HPLC analysis. Real time qPCR analyses in key targets of the secondary metabolism (VvSTS1, VvCHS1, VvPAL1 and VvFLS1) suggested a general up-regulation of secondary pathways. However, a higher magnitude overexpression of the peroxiredoxin VvPRX31, associated with phenolics/anthocyanins degradation, could have simultaneously been responsible for the observed decrease in the concentration of total phenolics concentration in dehydrated berries. Taken together, all these molecular changes show that postharvest dehydration clearly impacts a wide range of metabolic pathways and molecular mechanisms of primary and secondary metabolism of grape berry cells.Após a colheita e até ocorrer morte celular, os frutos permanecem metabolicamente ativos, resultando em modificações na sua composição. Para certos produtos alimentares após a sua colheita, é utilizado um processo controlado de desidratação para induzir alterações físicas e químicas desejadas. No caso das uvas, um processo gradual de desidratação é normalmente utilizado para produção de uvas passas e para a produção de vinhos especiais e fortificados. Processos de desidratação do fruto, no global, causam alterações na textura, cor, sabor e valor nutricional dos alimentos devido a altas temperaturas e longa duração do processo. No entanto, existe escassa informação sobre as alterações metabólicas e mecanismos moleculares envolvidos na resposta a este processo. Assim, com a finalidade de perceber melhor o metabolismo de uvas já colhidas, aplicamos um processo lento de desidratação similar ao utilizado industrialmente e colocamos cachos de uvas expostos a 50ºC durante onze dias. Varias técnicas de análise molecular e bioquímica foram utilizadas para averiguar os efeitos que tratamentos de desidratação após a colheita da uva, afetam provocam no seu metabolismo. As uvas passas perderam cerca de 40% do seu peso em água e análises transcricionais por real time qPCR mostraram que a expressão de vários genes que codificam aquaporinas (VvPIP2;1, VvTIP1;2 e VvSIP1) foi estimulada. Análises transcricionais realizadas por real-time qPCR, revelaram que a desidratação provocou um aumento da capacidade de transporte de açúcares do apoplasto do bago para as células, demonstrado pelo aumento dos transcritos de transportadores de açúcares (VvHT1, VvSWEET11, VvSWEET15, VvTMT1). No entanto, as concentrações de glucose, frutose e sacarose permaneceram praticamente inalteradas. As uvas desidratadas apresentaram também uma síntese de polióis aumentada, comprovada pela significativa concentração de sorbitol quantificada em uvas desidratadas. Também foi visível que o metabolismo dos ácidos nas uvas foi afetado, existindo alterações transcricionais e bioquímicas em enzimas-chave que levaram a uma degradação e consequente menor concentração dos ácidos orgânicos principais (malato e tartarato), de acordo com quantificações por HPLC. Análises por real time qPCR a alguns genes chave do metabolismo secundário (VvSTS1, VvCHS1, VvPAL1 e VvFLS1) sugerem uma estimulação de várias vias de metabolismo secundário. No entanto uma sobreexpressão de maior magnitude do gene VvPRX31, que codifica uma peroxiredoxina, associada a degradação de fenólicos/antocianinas, poderá ter tido um papel na diminuição drástica da quantidade de fenólicos totais nas uvas passas. Em suma, todas estas alterações metabólicas demonstram que o processo de desidratação após colheita tem um forte impacto em várias vias metabólicas e mecanismos moleculares envolvidos no metabolismo primário e secundário das células do bago de uva.Conde, Artur Jorge da SilvaGerós, H.Universidade do MinhoSoares, Flávio João Magalhães2016-12-202016-12-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/45582eng201619431info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-10-07T01:20:23Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/45582Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:51:47.252448Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
title Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
spellingShingle Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
Soares, Flávio João Magalhães
title_short Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
title_full Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
title_fullStr Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
title_full_unstemmed Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
title_sort Metabolic changes during postharvest dehydration process in grape (Vitis vinifera L.) berries
author Soares, Flávio João Magalhães
author_facet Soares, Flávio João Magalhães
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Conde, Artur Jorge da Silva
Gerós, H.
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Soares, Flávio João Magalhães
description Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas
publishDate 2016
dc.date.none.fl_str_mv 2016-12-20
2016-12-20T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1822/45582
url https://hdl.handle.net/1822/45582
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 201619431
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132291493003264

Registros relacionados