Variation of Fruit Quality Traits in Apricot as Sources for Nutraceutical Breeding

Abstract

[ES] Actualmente, hay un progresivo interés por una dieta equilibrada y saludable, rica en frutas y verduras con un efecto positivo en la salud y, particularmente, con alto contenido en antioxidantes. Paralelamente existe una demanda, por parte del consumidor, de fruta de alta calidad que tenga un sabor equilibrado y que recuerde a las variedades tradicionales. Todo ello ha propiciado que los programas de mejora genética también tengan como objetivo la mejora de la calidad de la fruta, tanto en propiedades fisicoquímicas del fruto como de su perfil nutricional. Desde este punto de vista, el albaricoque es un fruto muy completo ya que es una fuente extraordinaria de fibra, vitaminas, compuestos fenólicos y ácidos orgánicos. Sus propiedades hacen posible su consumo tanto en fresco o como procesado, lo que es aprovechado por las industrias agroalimentaria, farmacéutica y cosmética para la elaboración de una amplia variedad de productos. En el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA) se está llevando a cabo un programa de mejora para la obtención de nuevas variedades de albaricoquero que, además de solucionar factores que afectan directamente a la producción, como son la autocompatibilidad o resistencia a Sharka, también tiene por objetivo la mejora de la calidad de la fruta. Como primer paso en todo programa de mejora, en este trabajo se han identificado fuentes de variación entre la colección de accesiones del banco de germoplasma del IVIA, quedando detallada la composición del perfil para los principales azúcares, ácidos orgánicos, compuestos fenólicos y de vitamina C. Además, se ha identificado una mayor concentración de compuestos en la piel del fruto que en su pulpa, lo que hace de este tejido una fuente de compuestos de interés para la industria. Por otro lado, para un mejor conocimiento del control genético del metabolismo de azúcares, se estudió la expresión de los genes clave implicados en esta ruta (SUS, SPS y FK), relacionados con QTLs previamente descritos en materia de sólidos solubles. Además, también se reforzó el estudio con el correspondiente análisis filogenético entre diferentes especies, observándose el grado de conservación entre las mismas y confirmándose el alto grado de sintenia en el género Prunus. Con relación a los compuestos fenólicos, se ha analizado la expresión de genes implicados en puntos críticos de la ruta metabólica (DRF, PAL y FLS). Nuestros resultados revelaron que las variedades más rojizas se asocian a una mayor expresión de ParDFR y ParPAL2, así como también que las diferencias de expresión entre parálogos podría deberse a la presencia de un BOXCOREDLPAL, relacionado también con los genes implicados en la síntesis de antocianinas (ParDFR, ParFLS2 y ParPAL2). Paralelamente, también se estudió el efecto genético que ejerce sobre su descendencia la variedad 'Goldrich', uno de los principales genitores empleados en el programa de mejora para la introgresión de la resistencia a Sharka, concluyendo que favorece la concentración de neoclorogénico y clorogénico, así como en la expresión génica de ParPAL1.

[CA] Actualment, hi ha un progressiu interés per una dieta equilibrada i saludable, rica en fruites i verdures amb un efecte positiu en la salut i, particularment, amb alt contingut en antioxidants. Paral·lelament existeix una demanda, per part del consumidor, de fruita d'alta qualitat que tinga un sabor equilibrat i que recorde a les varietats tradicionals. Tot això, ha propiciat que els programes de millora genètica també tinguen com a objectiu la millora de la qualitat de la fruita, tant en propietats fisicoquímiques del fruit com del seu perfil nutricional. Des d'aquest punt de vista, l'albercoc és un fruit molt complet ja que és una font extraordinària de fibra, vitamines, compostos fenòlics i àcids orgànics. Les seues propietats fan possible el seu consum tant en fresc com processat, sent també aprofitat per les indústries agroalimentària, farmacèutica i cosmètica per a l'elaboració d'una àmplia varietat de productes. A l'Institut Valencià d'Investigacions Agràries (IVIA) s'està duent a terme un programa de millora per a l'obtenció de noves varietats d'albercoquer que, a més de solucionar factors que afecten directament la producció, com són l'autocompatibilitat o resistència a Sharka, també té per objectiu la millora de la qualitat de la fruita. Com a primer pas en qualsevol programa de millora, en aquest treball s'han identificat fonts de variació entre la col·lecció d'accessions del banc de germoplasma de l'IVIA, quedant detallada la composició del perfil per als principals sucres, àcids orgànics, compostos fenòlics i de vitamina C. A més, s'ha identificat una major concentració de compostos en la pell del fruit que en la seua polpa, convertint aquest teixit en una font de compostos d'interés per a la indústria. D'altra banda, per a un millor coneixement del control genètic del metabolisme de sucres, es va estudiar l'expressió dels gens clau implicats en aquesta ruta (SUS, SPS i FK), relacionats amb QTLs prèviament descrits en matèria de sòlids solubles. A més, també es va reforçar l'estudi amb la corresponent anàlisi filogenètica entre diferents espècies, observant-se el grau de conservació entre les mateixes i confirmant-se l'alt grau de sintenia al gènere Prunus. En relació amb els compostos fenòlics, s'ha analitzat l'expressió de gens implicats en punts crítics de la ruta metabòlica (DRF, PAL i FLS). Els nostres resultats van revelar que les varietats més vermelles s'associen a una major expressió de ParDFR i ParPAL2, així com també que les diferències d'expressió entre paràlogs podria deure's a la presència d'un BOXCOREDLPAL, relacionat també amb els gens implicats en la síntesi de antocianines (ParDFR, ParFLS2 i ParPAL2). Paral·lelament, també es va estudiar l'efecte genètic que exerceix sobre la seua descendència la varietat 'Goldrich', un dels principals genitors empleats al programa de millora per a la introgressió de la resistència a Sharka, concloent que afavoreix la concentració de neoclorogènic i clorogènic, així com en l'expressió gènica de ParPAL1.

[EN] Nowadays, there is a growing interest in a balanced and healthy diet, rich in fruit and vegetables with a positive effect on health and, particularly, with high antioxidant content. Simultaneously exists a consumer demand for high quality fruit with a balanced flavour and reminiscent of traditional varieties. As a result, breeding programmes are also aimed at improving the quality of the fruit, both in terms of the physicochemical properties of the fruit and its nutritional profile. From this point of view, the apricot is a complete fruit as far it is an extraordinary source of fibre, vitamins, phenolic compounds, and organic acids. Apricot properties make it possible to consume fruits both fresh and processed, which is exploited by the agri-food, pharmaceutical and cosmetic industries for the production of a wide variety of products. At the Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA) a breeding program is carrying out to obtain new apricot varieties but also to solve factors that directly affect production, such as self-compatibility or resistance to Sharka, but also is aimed to improve fruit quality. As the first step in any breeding program, this work has identified sources of variation among the collection of accessions in the IVIA's apricot collection, detailing the composition profiles for the main sugars, organic acids, phenolic compounds, and vitamin C. In addition, a higher concentration of compounds has been identified in the peel than in the flesh, which makes this tissue a source of compounds of interest for the industry. On the other hand, for a better knowledge of the genetic control of sugar metabolism, the expression of the key genes involved in this pathway (SUS, SPS and FK), related to QTLs previously described in soluble solids, was studied. In addition, the study was also supported with the corresponding phylogenetic analysis among different species, revealing the level of conservation among them and confirming the high level of synteny in the genus Prunus. Regarding phenolic compounds, the expression of genes involved in critical points of the metabolic pathway (DRF, PAL and FLS) was analysed. Our results revealed that the red-blushed accessions are associated with a higher expression of ParDFR and ParPAL2, and the expression differences among paralogues could be due to the presence of a BOXCOREDLPAL, also related to genes involved in anthocyanin biosynthesis (ParDFR, ParFLS2 and ParPAL2). Simultaneously, the genetic effect in the offspring of 'Goldrich', one of the main genitors used at the breeding program for the introgression of Sharka resistance, was also studied. Results revealed that it improves the concentration of neochlorogenic and chlorogenic acids, as well as the genetic expression of ParPAL1.