Metabolismo de los carbohidratos durante el desarrollo floral en los cítricos. Influencia en el cuajado

Abstract

[ES] La transición de flor a fruto en desarrollo está regulada por factores hormonales y nutricionales. La disponibilidad de carbohidratos es un factor clave para que el ovario, que actúa como sumidero, pueda llevar a cabo la división celular y alcanzar la tasa de crecimiento que le permita desarrollarse como fruto. En las especies frutales caducifolias, se acumulan carbohidratos durante el invierno tanto en la yema diferenciada (y por tanto en los órganos florales) como en la madera, para permitir la floración en primavera en ausencia de hojas. En las especies perennifolias como los cítricos, en las que la diferenciación floral ocurre durante la brotación, las reservas de carbohidratos se acumulan en hojas viejas y madera. Sin embargo, distintos autores han observado la acumulación de almidón en el ovario de la flor de cítricos en preantesis. Su origen y su función en el cuajado del ovario son desconocidos. En esta Tesina de Máster se plantea la siguiente hipótesis de trabajo: El almidón acumulado en el ovario de la flor durante su formación procede de su propia capacidad fotosintética y de la movilización de reservas. Su papel en el cuajado es relevante, manteniendo un nivel adecuado de glucosa que independiza temporalmente al ovario de las hojas jóvenes hasta que sean fotosintéticamente activas. Se ha estudiado el metabolismo de los carbohidratos (contenido de almidón, sacarosa y hexosas y expresión de los genes implicados en las reacciones de síntesis y catabolismo), en brotes con disponibilidad de carbohidratos reducida, mediante defoliación de hojas viejas y jóvenes, y su influencia en el cuajado inicial y la caída fisiológica. Los resultados obtenidos sugieren que la síntesis de almidón en el ovario de la flor de los cítricos en preantesis sucede tanto por la ruta de los órganos heterótrofos (por ser un órgano sumidero) como por la ruta de los órganos fijadores de carbono, y de modo independiente a la presencia de hojas en la rama. Además, se propone que el papel del almidón en la transición de ovario de flor a fruto en desarrollo es establecer un nivel umbral de glucosa que active el programa de desarrollo del ovario, independientemente de la presencia de hojas.

[EN] The transition from flower to developing fruit is regulated by both hormonal and nutritional factors. Carbohydrate availability is a key factor for the ovary to perform cell division, acting as a sink and thus attaining the growth rate that will allow it to develop as a fruit. In deciduous trees, carbohydrate reserves accumulate in winter both in differentiated and bark tissues allowing reproductive growth in absence of photosynthesizing leaves. In evergreen tree species, such as citrus, where floral differentiation occurs at budbreak, carbohydrate reserves accumulate in leaves and bark tissues. Although several authors have observed starch accumulation in the ovary of citrus previous to anthesis, its origin and role on fruit set remain unknown. In this MSc Thesis we propose the following hypothesis: In Citrus, starch accumulated in the ovary originates from its own photosynthetic ability as well as from carbohydrate reserves translocation. Its role on fruit set results of importance, maintaining a sufficient glucose level, which temporarily grants the independence of the ovary from the leaves until young leaves become photosynthetically active. Carbon metabolism (starch, sucrose and hexose contents as well as the expression of genes involved in their synthesis and catabolism) was studied in shoots from which carbohydrate availability was reduced by means of defoliation of old and young leaves. The influence of this treatment on fruit set and fruit drop was also recorded. Results suggest that the pre-anthesis starch synthesis in citrus ovaries takes place both through the heterotrophic pathway (as a sink organ) and through the autotrophic pathway (as a carbon assimilating organ), independently from the presence of leaves on the branch. A role of starch on the transition from ovary to developing fruitlet, establishing a glucose threshold value, which activates the ovary development program, independently from the presence of leaves, is proposed.