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Título

Evaluation of agronomical and biochemical traits and mapping QTLs controlling fruit quality traits in peach [Prunus persica (L.) Batsch] progenies

Autor Abidi, Walid
DirectorGogorcena Aoiz, Yolanda ; Moreno Sánchez, María Ángeles
Palabras clave Prunus persica
antioxidant capacity
flavonoids
total phenolics
total phenolics
vitamin C
volatiles compounds
QTL
MQM mapping
SNP array
chilling injury
postharvest disorders
Fecha de publicación jun-2012
EditorCSIC - Estación Experimental de Aula Dei (EEAD)
Universidad de Zaragoza
Citación Tesis doctorales EEAD
Serie TD-2012-7
Resumen[ES] La calidad del fruto es un criterio de selección muy amplio en las rosáceas, y los caracteres agronómicos y bioquímicos son componentes importantes de la calidad nutricional del fruto. Los polifenoles, entre otros compuestos bioactivos, son micronutrientes abundantes en nuestra dieta y fundamentales en la prevención de enfermedades degenerativas y cardiovasculares. En el melocotón, los compuestos fenólicos son una fuente importante de antioxidantes con influencia en la calidad nutricional de la fruta. En este estudio, se analizaron caracteres agronómicos y bioquímicos en una población F1 de nectarina (75 genotipos) derivada del cruzamiento ‘Venus’ × ‘Big Top’ y en una población F1 de melocotonero (130 genotipos) derivada del cruzamiento ‘Babygold 9’ x ‘VAC-9510’. Los resultados obtenidos mostraron una alta variabilidad entre genotipos para todos los caracteres analizados. Los valores promedio para los diferentes parámetros de calidad evaluados estaban dentro del rango obtenido en los dos parentales y algunos de ellos mostraron una variación continua típica de caracteres cuantitativos.
Por otra parte, se observaron correlaciones positivas entre los sólidos solubles totales (SSC) y la firmeza del fruto, de gran importancia desde el punto de vista comercial para la selección de genotipos con alto contenido en SSC y menos susceptibles a los daños mecánicos. Los fenoles totales y los flavonoides mostraron también correlaciones positivas con la capacidad antioxidante (RAC), demostrando que estos compuestos bioactivos tienen un papel predominante en la RAC de la fruta. El estudio permitió destacar ocho genotipos en la población ‘Venus’ x ‘Big Top’ y otros seis genotipos en la población ‘Babygold 9’ x ‘VAC-9510’ con mayor contenido en fenoles totales, flavonoides y capacidad antioxidante. Los compuestos volátiles (COVs) como responsables del aroma desempeñan un papel significativo en la percepción del aroma de la fruta e influyen en la calidad del melocotón. En la población ‘Venus’ x ‘Big Top’ se han estudiado las características de los COVs utilizando el análisis de la Cromatografía de Gases acoplada a la Espectrometría de Masas (HS-SPME-GC-MS). Se identificaron setenta y siete compuestos, incluyendo ácidos, aldehídos, alcoholes, compuestos C6, esteres, cetonas, lactonas y terpenos. La composición en volátiles totales fue relativamente consistente en las muestras analizadas, pero el contenido relativo de los mismos varió significativamente entre genotipos. El análisis de componentes principales de los principales volátiles identificó genotipos que destacaron por su alto contenido en los compuestos más representativos del aroma del melocotón (lactonas, esteres y terpenos). La metodología utilizada confirmó la presencia de dos volátiles (4-Methyl-5-penta-1,3-dienyltetrahydrofuran-2-one y 2,4 heptadienal) descritos recientemente en melocotón.
Uno de los problemas más importantes en el manejo postcosecha en melocotonero, son los daños por frío (DF) porque afectan negativamente a su comercialización. Para identificar genotipos con baja susceptibilidad a los DF, se ha evaluado la población ‘Babygold 9’ x ‘VAC-9510’ durante dos años consecutivos. Se determinaron la harinosidad, granulosidad, pardeamiento, pigmentación roja de la pulpa y falta de sabor. Esta población presentó variabilidad para todos los síntomas evaluados, aumentando la severidad de los mismos con la mayor duración del almacenaje. Después de dos semanas en cámara, los principales síntomas observados fueron el enrojecimiento y la harinosidad, pero con menor severidad que en otras progenies de melocotonero. Tras cuatro semanas de almacenaje, el principal síntoma de DF fue el pardeamiento. Las correlaciones observadas entre los compuestos antioxidantes y los síntomas de DF indican la importancia y la influencia de los mismos en el mayor desarrollo de los daños. Estos efectos deben ser tenidos en consideración en los programas de selección de variedades, ya que además de buscar un mayor contenido en compuestos bioactivos, las nuevas variedades deben mostrar baja susceptibilidad a los daños por frío. Finalmente, con el fin de conocer el control genético de caracteres que regulan el contenido en compuestos bioquímicos y por tanto implicados en la calidad organoléptica del fruto en melocotonero, se realizó un mapa genético con marcadores SNPs y SSRs en la población ‘Venus’ x ‘Big Top’. El análisis de QTLs identificó en el grupo de ligamiento 4 (GL4) regiones significativas para los parámetros de sólidos solubles totales, vitamina C, fenoles totales, flavonoides y capacidad antioxidante del fruto. Los QTLs encontrados, excepto para vitamina C, fueron consistentes al menos en dos de los cuatro años de estudio, por lo que se deduce que el control genético del contenido en antioxidantes es relativamente independiente del medio. Estos resultados tienen gran interés desde el punto de vista práctico porque serán la base para aplicar la selección asistida por marcadores en la mejora de la calidad del fruto en poblaciones de melocotonero.
[EN] Fruit quality is a very broad selection criterion in the Rosaceae family, and agronomic and biochemical traits are important components of the nutritional quality. Polyphenols, among other bioactive compounds, are abundant micronutrients in our diet and fundamental traits in the prevention of degenerative and cardiovascular diseases. In peach, phenolic compounds are a major source of antioxidants to influence the nutritional quality of the fruit. In this study, biochemical and agronomic traits were analyzed in a F1 population of nectarine (75 genotypes) derived from the cross ‘Venus’ x ‘Big Top’ and a peach-F1 population (130 genotypes) derived from the cross ‘Babygold 9’ x ‘VAC-9510’. The results showed a high variability among genotypes for all traits analyzed. The average values for the different quality parameters were within the range observed in the two parents and some of them showed a continuous variation typical of quantitative traits. Furthermore, positive correlations were observed between total soluble solids (SSC) and firmness of the fruit, of great importance from the commercial point of view for the selection of genotypes with high content of SSC and less susceptible to mechanical damage. Total phenols and flavonoids also showed positive correlations with antioxidant capacity (RAC), demonstrating that these bioactive compounds have a predominant role in the RAC of the fruit. The study allowed to highlight eight genotypes in the population ‘Venus’ x ‘Big Top’ and six genotypes in the population ‘Babygold 9’ x ‘VAC-9510’ with higher content of total phenolics, flavonoids and RAC.
Volatile compounds (VOCs) as responsible for the aroma play a significant role in the perception of fruit flavor and influence the quality of the peach. In the population ‘Venus’ x ‘Big Top’, the characteristics of VOCs analysis were studied using gas chromatography coupled to mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS). Seventy seven compounds were identified, including acids, aldehydes, alcohols, C6 compounds, esters, ketones, lactones and terpenes. The total volatile composition was relatively consistent in the samples analyzed, but the relative amount varied significantly among genotypes. The principal component analysis (PCA) of the major VOCs identified genotypes with high content of volatiles typical of the aroma of peach (lactones, esters and terpenes). The methodology confirmed the presence of two volatiles (4-Methyl-5-penta-1, 3-dienyltetrahydrofuran-2-one and 2.4 heptadienal) recently described in peach.
In the peach industry, one of the most important problems in the postharvest handling is chilling injury (CI) because it adversely affects the market. To identify genotypes with low susceptibility to CI, the population ‘Babygold 9’ x ‘VAC-9510’ was evaluated for two consecutive years. Major symptoms of CI were determined, such as mealiness, graininess, browning, red pigmentation (bleeding) and loss of flavor. This population showed variability for all symptoms evaluated, increasing the severity of them with a longer duration of storage (2 or 4 weeks at 5 ºC). After 2 weeks of storage, the main symptoms observed were bleeding and mealiness, but less severely expressed than on other peach progenies. After 4 weeks of storage, the main symptom of CI was flesh browning. The correlations observed between the antioxidant compounds and symptoms of CI indicate the importance and influence of these bioactive compounds in the further development of the damage. These effects must be taken into consideration in breeding programs to select new varieties with high content of bioactive compounds and low susceptibility to chilling injury.
Finally, in order to understand the genetic control of characters covering the content in biochemical compounds and, therefore, involved in the organoleptic quality of fruit in peach, a genetic map with SSR and SNPs markers was carried out in the population ‘Venus’ x ‘Big Top’. Analysis of QTLs identified significant regions for SSC, vitamin C, total phenolics and flavonoids contents, and RAC on linkage group 4 (GL4). The QTLs found, except for vitamin C, were consistent in at least two of the four years of study, demonstrating that the genetic control of antioxidant content is relatively independent of the growing conditions. These results are of great interest from the practical point of view since it will be the basis for implementing marker-assisted selection for fruit quality in peach breeding programs.
Descripción 175 Pags, Figs., Tabls., Bibliogr.
URI http://hdl.handle.net/10261/77610
Aparece en las colecciones: (EEAD) Tesis
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