En el salón de actos de ARQ&IDE en el campus de Alfonso XIII de la Universidad Politécnica de Cartagena y a las 12 h del viernes 4 de Abril de 2014 procedió a la defensa de su tesis doctoral Noelia dos Santos Carrillo. El título de la misma ha sido “Caracterización de la calidad del fruto asociada al
carácter climatérico en líneas casi-isogénicas de melón" y se
ha realizado dentro del Programa de Doctorado "Técnicas
Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentario" y
bajo la dirección de los doctores D. Juan Pablo Fernández Trujillo y D. Antonio José
Monforte Gilabert.
Las Dras. María Belén Picó Sirvent y María Jesús Rodrigo Esteve actuaron como secretario y vocal del tribunal, respectivamente, presidiendo el tribunal el Dr. Pablo Salvador Fernández Escámez. La tesis recibió la máxima calificación de sobresaliente cum laude. En la fotografía algunas imágenes del acto al que no pudo asistir el codirector de la tesis al encontrarse fuera de España.
La tesis se ha realizado por compendio de artículos pero con su resumen, introducción, material y métodos y capítulos correspondientes a varias publicaciones (principalmente dos de ellas en revistas internacionales), así como una discusión general y sus conclusiones. El resumen de la tesis en castellano y en inglés aparece más abajo.
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| Momento de lectura previa por parte del tribunal |
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| Inicio de la exposición |
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| La Dra. Noelia dos Santos y Juan Pablo Fernández Trujillo tras la lectura de la tesis doctoral. |
Caracterización de la calidad del fruto asociada al
carácter climatérico
en líneas casi-isogénicas de melón.
Noelia dos Santos Carrillo
Resumen de la
tesis a publicar en TESEO próximamente.
El
fruto del melón (Cucumis melo L.) es muy apreciado por los consumidores
por su sabor dulce y aroma agradable siendo su cultivo es de gran importancia
en España y en particular en la Región de Murcia. C. melo L. se caracteriza
por su gran diversidad genética y de comportamiento fisiológico lo que lo convierte
en un modelo ideal para el estudio del metabolismo y la maduración en frutos
carnosos. El objetivo de esta tesis doctoral fue identificar los Quantitative
Trait Loci (QTLs) asociados a parámetros de calidad del melón y
caracterizar algunos de sus efectos, especialmente relacionados a la producción
de compuestos volátiles aromáticos y textura del fruto del melón. También se
estableció la relación entre el comportamiento fisiológico de los frutos y algunas
de sus características. Se utilizaron líneas casi-isogénicas o NILs de melón
con distinto comportamiento fisiológico y obtenidas del cruzamiento entres dos
parentales no climatéricos, el cultivar español ‘Piel de Sapo’ (PS) tipo
inodorus y la accesión exótica coreana tipo conomon PI 161375 ‘Shongwan Charmi’
(SC). Las NILs contenían una introgresión homocigótica casi única del parental
SC en el fondo genético del parental PS. Los análisis realizados en los frutos
de melón han permitido comparar las NILs con
respecto del parental PS y así detectar diferencias mediante diversas
técnicas estadísticas univariante y multivariante con el fin de poder identificar
QTLs de interés en el mapa genético del melón y localizar aromas
discriminantes. El comportamiento climatérico de la NIL 6M1 y del cultivar
‘Védrantais’ (leve y moderado, respectivamente) estuvo asociado a una mayor
producción de ésteres (acetato y no acetato) y compuestos derivados del azufre,
mostrando una dependencia al menos parcial del etileno para su síntesis. Aldehídos,
alcoholes y cetonas estuvieron asociados al comportamiento no climatérico del
control PS, cultivar ‘Nicolás’ y de las NILs SC10-2 y SC7-1, mostrado su
carácter etileno-independiente. Se han identificado QTLs asociados a la firmeza
de la pulpa y la producción aromas volátiles en NILs de melón con
introgresiones en los grupos de ligamiento III/VI (comportamiento climatérico)
o VII y X (comportamiento no climatérico). Un QTL (ff7.2) fue mapeado en
el LG VII asociado a la mayor firmeza de la pulpa de la NIL SC7-1 y relacionado
con el mayor contenido en componentes estructurales de la pared celular como
galactosa y residuo de α-celulosa. Otro QTL relacionado a una mayor degradación
de pectinas fue asociado a los QTLs del climaterio de la NIL SC3-5-1, mientras
que otro QTL relacionado con la introgresión que produce el climaterio
(localizada en el LG III) estuvo asociado a la producción de ésteres. Otros
treinta y dos QTLs; doce identificados en el LG VII y veinte en el LG X fueron
asociados a la producción de ciertos aromas volátiles sirviendo como
potenciales biomarcadores de mayor firmeza de la pulpa (especialmente aldehídos
producidos vía aminoacídica) y otras diferencias texturales (especialmente
relacionadas con la síntesis compuestos derivados del azufre y compuestos
derivados de la metionina) entre NILs de melón no climatéricas. Las NILs de
melón con distinto comportamiento fisiológico han resultado de alto interés
para dilucidar el carácter etileno-dependiente, etileno independiente o solo
parcialmente etileno dependiente de aromas volátiles y textura, así como la
interrelación entre dos de lo parámetros más importantes que definen la características
de este fruto y por ende a ampliar el conocimiento acerca del etileno y sus
efectos sobre la calidad global y parcial de la fruta en general y del melón en
particular.
Palabras clave: α-celulosa, ácidos urónicos, alcoholes, aldehídos, aminoácidos,
análisis de componentes principales, análisis de mínimos cuadrados parciales,
análisis multivariante, análisis de múltiples árboles de decisión o random
forest, análisis univariante, azúcares neutros, calidad del fruto, celulosa,
cetonas, climatérico, comportamiento fisiológico, compuestos aromáticos volátiles,
compuestos derivados del azufre, Cucumis melo L., ésteres acetato,
ésteres no acetato, etileno, firmeza de la pulpa, genotipo, grupo de
ligamiento, hemicelulosa, líneas de introgresión, líneas casi-isogénicas, maduración
del fruto, marcadores moleculares, no climatérico, pared celular, precursores
aromáticos, ‘Piel de Sapo’, Quantitative Trait Loci, rutas metabólicas, ‘Shongwan Charmi’, textura,
xiloglucanos.
ABSTRACT
Melon fruit (Cucumis melo L.) is highly appreciated by consumers for its sweet taste and pleasant aroma, being a crop of great importance in Spain and particularly in the Region of Murcia C. melo L. is characterized by its great genetic diversity and physiological behavior which makes it a ideal model for the study of metabolism and ripening in fleshy fruits. The aim of this thesis was identify Quantitative Trait Loci (QTLs) associated with melon quality parameters and characterize some of its effects, especially associated with the production of aromatic volatile compounds and texture of melon fruit. The relationship between the physiological behavior of the fruit and some of its characteristics is also established. Near-isogenic lines or NILs of melon with different physiological behavior and obtained by crossing of two non-climacteric parents, the Spanish cultivar inodorus type ‘Piel de Sapo’ (PS) and the Korean exotic accession PI 161375 conomon type ‘Shongwan Charmi’ (SC) were used. The NILs contained a homozygous introgression almost unique of parental SC in the genetic background of parental PS. The analyses realized in melon fruits has allowed comparing the NILs with the parental PS and so detect differences by means of several univariate and multivariate statistical techniques in order to identify QTLs of interest in the melon genetic map and locate discriminant aromas. The climacteric behavior of NIL 6M1 and cultivar ‘Védrantais’ (slight and moderate, respectively) was associated with increased production of esters (acetate and no acetate) and sulfur-derived compounds, showing at least a partial ethylene-dependence for their synthesis. Aldehydes, alcohols and ketones were associated with non-climacteric behavior of the control PS, cultivar ‘Nicolas’ and NILs SC10-2 and SC7-1, shown its ethylene-independentcharacter.QTLs associated with flesh firmness and aroma volatile production in melon NILs with introgressions in the linkage groups (LGs) III/VI (climacteric behavior) or VII and X (non-climacteric behavior) had been identified. A QTL (ff7.2) located in the LG VII associated with higher flesh firmness in NIL SC7-1 was mapped and related to the higher content of cell wall structural components, as galactose and α-cellulose residue. Another QTL associated with increased pectin degradation was associated to climacteric QTLs of the NIL SC3-5-1, whereas another QTL related to introgresión which produce
climacteric (located in LG III) was associated to esters production. Other thirty-two QTLs, twelve identified in the LG VII and twenty in the LG X were associated with the production of certain volatile aromas serving as potential biomarkers of higher flesh firmness (especially aldehydes produced via aminoacid) and other textural differences (especially related to synthesis of sulfur-derived compounds and compounds obtained via methionine) between non climacteric melon NILs. Melon NILs with different physiological behavior have been results of great interest to elucidate the ethylene-dependent, ethylene-independent or only partially ethylene-dependent character of aroma volatiles and texture, as well as the interrelation among two of the most important parameters that define the characteristics of this fruit, and therefore to increase the knowledge about the ethylene and its effects on global and partial fruit quality in general and melon in particular.
Keywords: α-cellulose, acetate esters, alcohols, aldehydes, aminoacids, aroma precursors, aromatic volatile compounds, cell wall, climacteric, Cucumis melo L., ethylene, flesh firmness, fruit quality, fruit ripening, genotype, hemicellulose, introgression lines, ketones, linkage group, metabolic pathways, molecular markers, multivariate analysis, near-isogenic lines, neutral sugars, non acetate esters, non-climacteric, partial least squares analysis, physiological behavior, ‘Piel de Sapo’, principal component analysis, Quantitative Trait Loci, random forest analysis,‘Shongwan Charmi’, sulfur-derived compounds, texture, univariate analysis, uronic acids, xyloglucans.
ABSTRACT
Melon fruit (Cucumis melo L.) is highly appreciated by consumers for its sweet taste and pleasant aroma, being a crop of great importance in Spain and particularly in the Region of Murcia C. melo L. is characterized by its great genetic diversity and physiological behavior which makes it a ideal model for the study of metabolism and ripening in fleshy fruits. The aim of this thesis was identify Quantitative Trait Loci (QTLs) associated with melon quality parameters and characterize some of its effects, especially associated with the production of aromatic volatile compounds and texture of melon fruit. The relationship between the physiological behavior of the fruit and some of its characteristics is also established. Near-isogenic lines or NILs of melon with different physiological behavior and obtained by crossing of two non-climacteric parents, the Spanish cultivar inodorus type ‘Piel de Sapo’ (PS) and the Korean exotic accession PI 161375 conomon type ‘Shongwan Charmi’ (SC) were used. The NILs contained a homozygous introgression almost unique of parental SC in the genetic background of parental PS. The analyses realized in melon fruits has allowed comparing the NILs with the parental PS and so detect differences by means of several univariate and multivariate statistical techniques in order to identify QTLs of interest in the melon genetic map and locate discriminant aromas. The climacteric behavior of NIL 6M1 and cultivar ‘Védrantais’ (slight and moderate, respectively) was associated with increased production of esters (acetate and no acetate) and sulfur-derived compounds, showing at least a partial ethylene-dependence for their synthesis. Aldehydes, alcohols and ketones were associated with non-climacteric behavior of the control PS, cultivar ‘Nicolas’ and NILs SC10-2 and SC7-1, shown its ethylene-independentcharacter.QTLs associated with flesh firmness and aroma volatile production in melon NILs with introgressions in the linkage groups (LGs) III/VI (climacteric behavior) or VII and X (non-climacteric behavior) had been identified. A QTL (ff7.2) located in the LG VII associated with higher flesh firmness in NIL SC7-1 was mapped and related to the higher content of cell wall structural components, as galactose and α-cellulose residue. Another QTL associated with increased pectin degradation was associated to climacteric QTLs of the NIL SC3-5-1, whereas another QTL related to introgresión which produce
climacteric (located in LG III) was associated to esters production. Other thirty-two QTLs, twelve identified in the LG VII and twenty in the LG X were associated with the production of certain volatile aromas serving as potential biomarkers of higher flesh firmness (especially aldehydes produced via aminoacid) and other textural differences (especially related to synthesis of sulfur-derived compounds and compounds obtained via methionine) between non climacteric melon NILs. Melon NILs with different physiological behavior have been results of great interest to elucidate the ethylene-dependent, ethylene-independent or only partially ethylene-dependent character of aroma volatiles and texture, as well as the interrelation among two of the most important parameters that define the characteristics of this fruit, and therefore to increase the knowledge about the ethylene and its effects on global and partial fruit quality in general and melon in particular.
Keywords: α-cellulose, acetate esters, alcohols, aldehydes, aminoacids, aroma precursors, aromatic volatile compounds, cell wall, climacteric, Cucumis melo L., ethylene, flesh firmness, fruit quality, fruit ripening, genotype, hemicellulose, introgression lines, ketones, linkage group, metabolic pathways, molecular markers, multivariate analysis, near-isogenic lines, neutral sugars, non acetate esters, non-climacteric, partial least squares analysis, physiological behavior, ‘Piel de Sapo’, principal component analysis, Quantitative Trait Loci, random forest analysis,‘Shongwan Charmi’, sulfur-derived compounds, texture, univariate analysis, uronic acids, xyloglucans.
