El desarrollo del fruto abarca una serie de cambios físicos, bioquímicos y fisiológicos influenciados tanto por la programación genética como por factores ambientales.
por la Universidad Agrícola de NanJing
Los patrones de crecimiento de frutas como las uvas son generalmente consistentes dentro de la misma especie, pero pueden variar debido a la genética y las condiciones ambientales.
El crecimiento de la uva generalmente se rastrea utilizando escalas fenológicas, como los sistemas Eichhorn y Lorenz (EL) y BBCH, que categorizan varias etapas de desarrollo desde el cuajado hasta la madurez en función de rasgos observables o parámetros mensurables. A pesar de estas escalas, determinar las etapas de desarrollo exactas puede resultar difícil debido a influencias como el clima y el genotipo.
Los avances recientes en la secuenciación de próxima generación ofrecen posibilidades para mejorar estos sistemas de clasificación utilizando datos de expresión genética. El desafío actual radica en integrar con éxito esta información molecular en los sistemas de clasificación actuales.
En marzo de 2023, Horticulture Research publicó un artículo de investigación titulado ” Una escala de fenología molecular del desarrollo de las bayas de uva “.
Para comprender el desarrollo molecular de las bayas de vid, los investigadores utilizaron un conjunto de datos de secuenciación de ARN de 219 muestras de Fasoli y el equipo de investigación. Estas muestras abarcaron el ciclo completo de desarrollo de las bayas de vid Cabernet Sauvignon (CS) y Pinot noir (PN), recolectadas en intervalos de 7 a 10 días durante tres años.
El análisis reveló que el inicio de la maduración, influenciado por variaciones anuales, se produjo antes en 2013 y 2014 en comparación con 2012. Esto fue especialmente pronunciado en la variedad PN, que generalmente madura antes que la CS. Mediante la implementación de técnicas estadísticas y de extracción de datos, el conjunto de datos se refinó desde sus 29.971 genes iniciales hasta un conjunto central de 10.129 genes que demostraron consistentemente la expresión genética durante el desarrollo de las bayas .
Este conjunto básico se evaluó con otros conjuntos de datos para su validación. A partir de esto, los investigadores construyeron una Escala de Fenología Molecular (MPhS) empleando el Análisis de Componentes Principales en los datos de expresión génica estandarizados y suavizados . Esta escala presentaba una dispersión tridimensional de puntos, donde cada punto se correlacionaba con una condición experimental específica. Luego, estos puntos se mapearon en una curva de Bézier, con 30 marcas distribuidas uniformemente.
Cuando las muestras de las series CS y PN de tres años se proyectaron en el MPhS, la mayoría se alineó cronológicamente, validando la eficacia del conjunto de genes central en el seguimiento del desarrollo de las bayas.
Los investigadores exploraron más a fondo las funciones de los genes asociados con la progresión de la etapa de 20 a 30 MPhS para profundizar en la biología subyacente de las etapas de maduración tardías de MPhS. Varios factores de transcripción y genes implicados en el metabolismo y transporte de ADN/ARN se encontraron en los 20 principales genes correlacionados positivamente, mientras que los genes que responden a la estimulación hormonal, la transducción de señales y los factores de transcripción se encontraron en los 20 principales genes correlacionados negativamente.
Al evaluar la relación entre MPhS y el tiempo, los investigadores descubrieron que la progresión del transcriptoma en 2012 fue más lenta que en otros años para ambas variedades de uva.
Además, un análisis de la relación entre temperatura y fenología sugirió que las variaciones intrínsecas del desarrollo del fruto no estaban directamente influenciadas por los cambios de temperatura estacionales. La eficacia del MPhS se validó aún más proyectando sobre él otros transcriptomas de bayas de vid. Esto demostró la capacidad de la escala para recalibrar estudios que previamente estaban organizados en función del tiempo, ofreciendo una representación más precisa de los estados fenológicos de las bayas.
Para mejorar la usabilidad del MPhS, el estudio concluyó identificando un conjunto básico reducido de genes que podrían mapear de manera eficiente muestras transcriptómicas de bayas en el MPhS.
Este enfoque tiene potencial para aplicaciones futuras en la alineación de muestras de fruta de series temporales, ofreciendo un sistema refinado para estudiar la maduración de la fruta y abordando desafíos como el impacto del cambio climático en el desarrollo de la uva.
Más información: Giovanni Battista Tornielli et al, Una escala de fenología molecular del desarrollo de las bayas de uva, Horticulture Research (2023). DOI: 10.1093/hora/uhad048
