Inhibición de la inducción floral en los cítricos. Factores hormonales relacionados con la presencia del fruto

Abstract

[EN] Fruit trees undergo cycles of heavy fruit load (ON) in one year, followed by low fruit load (OFF) the following year, a phenomenon known as alternate bearing. It results a serious problem in the Citrus Industry. Alternate bearing is due to a decrease in flowering caused by the influence of the fruit after a heavy harvest. Martinez-­‐Fuentes et al. (2010) showed that fruit influence occurred if the fruit remained in the tree from November on, which coincides with the time when it reaches its maximum size and starts changing color. The fruit exerts its inhibitory effect by inhibiting flowering promoters’ genes (CiFT, CsAP1, CsLFY) and promoting the expression of inhibitors genes (CsTFL and FLC) in the leaves and buds (Muñoz-­‐Fambuena et al., 2011; 2012).However, the mechanism by which fruit load affects flowering induction during the following year (return bloom) is still unclear. Gibberellins (GAs) and abscisic acid (ABA) have been associated with flowering inhibition. In citrus, the exogenous application of GA3 reduces flowering (Guardiola et al., 1982) and the expression of CiFT (Muñoz-­‐Fambuena et al. 2012). In Arabidopsis, ABA has been related to flowering inhibition by promoting FLC expression. Additionally, both, ABA and GAs, are involved in the process of fruit color change. Therefore, this work considers the following hypothesis: the fruit inhibits flowering by exporting hormones that influence the expression of genes related in floral induction during fruit color change. Two experiments were carried out using 'Moncada' mandarin trees and 'Navelate' sweet orange. In the first experiment, the evolution of the diameter and color of the fruit, the chlorophylls and carotenoids content of the fruit, the expression of the CiFT and FLC genes in the leaves and GAs and ABA concentrations in fruit, leaves and buds was determined from September to February, in trees with and without fruits. In the second experiment, the effect of exogenous treatments of ABA and GA3 was studied in the expression of CiFT and FLC genes during the floral induction (November) and its effect was evaluated in the following spring bloom. The results confirm the influence of fruit on the expression of genes related to floral induction (CiFT and FLC) as well as on the bud sprouting and flowering distribution. ABA concentration’s increase in the fruit (during color change) coincided with a significant increase of ABA in leaves and buds, and FLC gene expression in leaves. Furthermore, off-­‐ trees showed the opposite trend, that is, a reduction in ABA concentration while FLC expression was reduced in the leaves. But the exogenous application of ABA in 'off' trees did not show a clear relationship with the expression of FLC, besides flowering and CiFT expression were not reduced significantly. The GAs of the 13-­‐hydroxylation pathway decreased on the fruit at the same time that was increased on the leaves, coinciding with the inhibition of expression of CiFT. The exogenous application of GA3 reduced significantly the expression of CiFT and flowering. The results suggest the fruit ABA and GAs export during color change but only a GAs-­‐relationship to the inhibition of flower induction in Citrus leaves

[ES] La producción alternante, años de gran producción seguidos de años de producción escasa o nula, es un serio problema en el cultivo de los Cítricos. Este fenómeno es debido a una disminución en la floración causada por la influencia del fruto tras una cosecha elevada. Martínez-­‐Fuentes et al. (2010) demostraron que esta influencia tenía lugar si el fruto permanecía en el árbol a partir del mes de noviembre, que coincide con el momento en el que alcanza su máximo tamaño e inicia el cambio de color. El fruto ejerce su efecto inhibitorio mediante la inhibición de los genes promotores de la floración (CiFT, CsAP1, CsLFY) y promoviendo la expresión de los genes inhibidores (CsTFL y FLC) en las hojas y las yemas (Muñoz-­‐Fambuena et al., 2011; 2012). Sin embargo, se desconoce la(s) señal(es) que produce el fruto para desencadenar ese efecto. Las hormonas que, mayoritariamente, se han relacionado con la floración son las giberelinas (GAs) y el ácido abscísico (ABA). En los cítricos, la aplicación exógena de GA3 reduce la floración (Guardiola et al., 1982) y reduce la expresión de CiFT (Muñoz-­‐Fambuena et al. 2012). En Arabidopsis, el ABA se ha relacionado con la inhibición de la floración dado que promueve la expresión del gen FLC. Además, tanto el ABA como las GAs están implicadas en el proceso del cambio de color del fruto. Por todo ello, en este trabajo se plantea la siguiente hipótesis: el fruto inhibe la floración en los cítricos, cuando inicia el cambio de color, mediante la exportación de hormonas que influyen en la expresión de los genes relacionados con la inducción floral. Se llevaron a cabo dos experimentos utilizando árboles de mandarino ‘Moncada’ y de naranjo dulce ‘Navelate’. En el primero, se determinó la evolución del diámetro y de color del fruto, del contenido en clorofilas y carotenoides del fruto, de la expresión de los genes CiFT y FLC en las hojas y de las concentraciones de GAs y ABA en frutos, hojas y yemas, desde septiembre a febrero, en árboles con y sin frutos. En el segundo, se estudió el efecto de tratamientos exógenos con ABA y GA3 durante el periodo de inducción floral (noviembre) en la expresión de los genes CiFT y FLC y se evaluó su efecto en la floración la primavera siguiente. Los resultados confirman la influencia del fruto en la expresión de los genes relacionados con la inducción floral (CiFT y FLC) así como en la cuantía de la brotación y distribución de la floración. El incremento de la concentración de ABA en el fruto (en el cambio de color) coincidió con un incremento significativo de ABA en hojas y yemas, y de la expresión del gen FLC en hojas. Además, en los árboles 'off' ocurrió lo contrario, esto es, una reducción de la concentración de ABA a la vez que se redujo la expresión de FLC en las hojas. Pero la aplicación exógena de ABA a árboles 'off' no mostró una relación clara con la expresión de FLC, ni redujo significativamente la floración y la expresión del gen CiFT. Las GAs de la ruta de la 13-­‐hidroxilación disminuyeron en el fruto a la vez que aumentaron en las hojas, coincidiendo con la inhibición de la expresión de CiFT. La aplicación exógena de GA3 redujo significativamente la expresión de CiFT y la floración. Los resultados sugieren el fruto exporta ABA y GAs durante el cambio de color pero solamente las GAs se relacionan con la inhibición de la inducción floral en las hojas