Effect of applications of 1-MCP and ethylene on the ripening and degreening process of banana fruits cv. Barranquillo

The banana cv. Barranquillo (Musa acuminata, AAA, 'Gros Michel') is a highly desired fruit because of its productive potential and organoleptic quality but various aspects of the ripening process are unknown. The objective of this research was to evaluate the effect of applications of 1-MCP and ethylene on the ripening and degreening process. Two experiments were carried out at room temperature with fruits harvested at commercial maturity. The first four treatments evaluated maturation: control, ethylene, 1-MCP, and 1-MCP + ethylene. In the second experiment, different concentrations of ethylene based on ethephon (0, 100, 500 and 1000 µL L-1) were evaluated. The fruits treated with 1-MCP decreased the ripening process, and 1-MCP was a good alternative for conserving the fruits; the ethylene had opposite results. The color index of the skin, weight loss, firmness, total soluble solids, and maturity ratio had changes associated with the presence of ethylene. In the second experiment, the ethylene applications between 100 and 500 µL L-1 sufficiently stimulated degreening but accelerated the ripening process.

El banano cv. Barranquillo (Musa acuminata, AAA, 'Gros Michel') es un fruto muy apetecido por su potencial productivo y calidad organoléptica, pero se desconocen varios aspectos del proceso de maduración. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la aplicación de 1-MCP y etileno en la maduración y en el proceso de desverdizado. Se realizaron dos experimentos a temperatura ambiente y con frutos cosechados en madurez comercial; en el primero, se evaluaron cuatro tratamientos, para entender la regulación de la maduración, estos fueron: testigo, etileno, 1-MCP y 1-MCP+etileno. En el segundo experimento, se evaluaron diferentes concentraciones de etileno, a base de etefon (0, 100, 500 y 1000 µL L-1). Los frutos tratados con 1- MCP presentaron una disminución en el proceso de maduración, por tanto, el 1-MCP, se convierte en una buena alternativa de conservación, mientras que con etileno, el proceso fue opuesto. Se evidenció que el índice de color de la epidermis, la pérdida de peso, la firmeza, los sólidos solubles totales y la relación de madurez se consideran cambios asociados a la presencia de etileno. En el segundo experimento se encontró que, aplicaciones de etileno entre 100 y 500µL L-1, se consideran suficientes para estimular el desverdizado, pero aceleran el proceso de maduración.

Phenological and physicochemical changes during fruit development in two peach cultivars in the high tropics / Cambios fenológicos y fisicoquímicos durante el desarrollo del fruto en dos cultivares de duraznero en trópico alto

ABSTRACT Several aspects of the development of the peach fruit under tropical conditions are unknown, this information allows agronomic practices to be carried out with technical criteria. Therefore, the objective was to determine the different changes and phenological changes of peach fruit depending on the Growing Degree Days (GDD) in the varieties 'Dorado' and 'Rubidoux', grown in the Colombian high tropics. This study randomly selected 51 trees and 100 flowers per plant that were in full flowering for sampling every 15 days until harvest to determine physical variables such as firmness, color index of the epidermis and pulp, and chemical properties such as soluble solids, titratable acidity, and respiratory rate. From full bloom to harvest, the Dorado and Rubidoux varieties took 1081.8 GDD (153 days) and 1667.1 GDD (205 days) respectively. The firmness increased in the two cultivars during phase 1 of development, then decreased until harvest. The color index of the epidermis and pulp increased during ripening, indicating yellow tones in the two varieties. The soluble solids increased continuously, with final values of 15.9 ± 0.9 and 15.5 ± 0.3 °Brix. The acidity increased during phase 2 and then decreased during ripening. The respiratory rate decreased between phase 1 and 3, with an increase in phase 2, which is related to the lignification of the endocarp in the two cultivars. These results contribute to the understanding of the development of the two peach cultivars under tropical conditions.

RESUMEN Se desconocen varios aspectos del desarrollo del fruto de duraznero en condiciones tropicales, información que permite realizar labores agronómicas con criterio técnico, por tanto, el objetivo fue determinar los diferentes cambios fisicoquímicos y fenológicos del fruto de durazno, en función del tiempo térmico, de las variedades 'Dorado' y 'Rubidoux', cultivados en zonas de trópico alto colombiano. Se seleccionaron al azar 51 árboles y 100 flores/planta, en estado de plena floración. Cada 15 días y hasta la cosecha, se hicieron mediciones de la firmeza, el índice de color de epidermis y pulpa, los sólidos solubles, la acidez titulable y la tasa respiratoria. De plena floración a cosecha, las variedades Dorado y Rubidoux tardaron 1081,8 GDC (153 días) y 1667,1 GDC (205 días), respectivamente. La firmeza presentó un incremento en los dos cultivares durante la fase 1 de desarrollo, luego disminuyó hasta la cosecha. El índice de color de epidermis y pulpa aumentó durante la maduración, con tonalidades amarillas, en las dos variedades. Los sólidos solubles incrementaron de forma continua y en los dos cultivares, con valores finales de 15,9 ± 0,9 y 15,5 ± 0,3 °Brix. La acidez mostró un incremento durante la fase 2 y luego disminuyó durante la maduración. La tasa respiratoria decreció entre la fase 1 y 3, con un incremento en la fase 2, relacionado con la lignificación del endocarpio, en los dos cultivares. Estos resultados contribuyen al entendimiento del desarrollo de los dos cultivares de durazno, bajo condiciones tropicales.

Stress and defense responses in plant secondary metabolites production

In the growth condition(s) of plants, numerous secondary metabolites (SMs) are produced by them to serve variety of cellular functions essential for physiological processes, and recent increasing evidences have implicated stress and defense response signaling in their production. The type and concentration(s) of secondary molecule(s) produced by a plant are determined by the species, genotype, physiology, developmental stage and environmental factors during growth. This suggests the physiological adaptive responses employed by various plant taxonomic groups in coping with the stress and defensive stimuli. The past recent decades had witnessed renewed interest to study abiotic factors that influence secondary metabolism during in vitro and in vivo growth of plants. Application of molecular biology tools and techniques are facilitating understanding the signaling processes and pathways involved in the SMs production at subcellular, cellular, organ and whole plant systems during in vivo and in vitro growth, with application in metabolic engineering of biosynthetic pathways intermediates.

A influência da biodiversidade no entorno do cultivo sobre a expressão de protéinas de bananas produzidas no Vale do Ribeira / Influence of biodiversity surrounding the banana crop on protein expression of banana fruits produced on Vale do Ribeira, Brazil

As interações entre as plantas cultivadas e os outros organismos do agroecossistema podem afetar as características dos alimentos, trazendo implicações que abrangem desde as condições socioeconômicas dos produtores até a qualidade nutricional e sensorial dos produtos agrícolas. No caso de agroecossistemas equilibrados, a conservação da biodiversidade na propriedade contribui para diminuir a dependência de insumos externos, principalmente para o controle de pragas e doenças. Nesse sentido a produção de bananas no Vale do Ribeira constitui um mosaico de agroecossistemas, que pressionam os maiores e mais conservados remanescentes florestais de Mata Atlântica. A banana é um fruto climatérico típico, que mostrou grande potencial para o presente estudo, primeiro por ter boa parte de seus processos bioquímicos parcialmente elucidados, segundo, por apresentar seu genoma sequenciado e, terceiro, por ser um cultivo que permeia as áreas de Mata Atlântica do Vale do Ribeira. A perspectiva de análise do Proteoma label-free do fruto foi escolhida por sua ampla capacidade de compreensão de respostas biológicas, especialmente em delineamentos experimentais inéditos como esse, onde não é possível fazer grandes especulações acerca da resposta esperada. Dessa forma, inserido a um projeto de objetivo mais amplo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da biodiversidade atlântica no entorno do agroecossistema sobre a expressão de proteínas das bananas, considerando os aspectos físico-químicos, fisiológicos e bioquímicos, de modo a estimar as vias metabólicas influenciadas por esta condição ambiental. O projeto foi desenvolvido a partir da comparação de duas áreas comerciais de bananicultura que possuem idade e tratos culturais idênticos, sendo que a única diferença é que uma delas encontra-se cercada exclusivamente pelo monocultivo de bananeiras (parcela Controle) e a outra possui 60% do perímetro adjacente a um fragmento de Mata Atlântica (parcela Biodiversidade). Foi utilizada uma estratégia holística, contemplando diversos fatores do ambiente (fertilidade do solo e aspectos climáticos), da fisiologia da bananeira (diagnose foliar e infestação por doenças) e da banana (aspectos de qualidade, comportamento pós-colheita e proteoma da polpa). Os resultados mostram que as plantas da parcela biodiversidade apresentaram menor Índice de Severidade de Sigatoka Negra e produziram frutos com maior vida verde. Em relação ao Proteoma, as vias do Ciclo do ácido cítrico, do Metabolismo do piruvato e da Alanina, aspartato e glutamato foram as mais alteradas entre os frutos das duas parcelas, sinalizando uma maior tendência na síntese de ácidos graxos nos frutos da parcela Biodiversidade, que parece ter sido desviada para a síntese de aminoácidos nos frutos da parcela Controle. Algumas evidências reunidas sugerem que a presença da biodiversidade da Mata Atlântica no entorno do agroecossistema favorece o restabelecimento da homeostase vegetal, trazendo efeitos benéficos para o cultivo e para o fruto

Food quality is affected by crop and other agroecosystem organism interaction. These are a broad and diverse field of study, with unclear central issues, implying since socioeconomic condition of the producer, up to food quality, in terms of nutritional and sensorial issues. In this sense, banana production on Vale do Ribeira represents an agroecosystem mosaic, among the hugest and most conserved remaining Atlantic forest. Banana is a climacteric fruit with great potential for this study, firstly because its biochemical processes has been partially clarified, secondly, because its genome is already sequenced and, finally, because its cultivation area is surrounded by Atlantic forest areas from Vale do Ribeira. Proteomic label-free has been chosen, because of its great capability to understand biological response, especially in unprecedented experimental approaches, in which expectations cannot be done. Thereby, inserted on a broader project, the aim of this work was to evaluate the influence of Atlantic forest biodiversity surrounding the agroecosystem on protein expression of banana fruit, considering physic-chemical, physiological and biochemical aspects, in order to highlight metabolic pathways influenced by this environmental condition. The development of this project is based on the comparison of two banana commercial plots, with similar age and cultural practices, being the only difference between plots the presence of an Atlantic forest remanant on 60% of the Biodiversity plot, while the Control plot is exclusively surrounded by banana crop. It has been adopted an holistic approach, including several environmental factors (soil fertility and climatic factors), crop physiology factors (foliar diagnosis and disease severity) and banana fruit (quality attributes, post-harvest behavior and pulp proteome). Results revealed a reduction on disease severity and a longer fruit greenlife, which represents the time available to transport and marketing, for plants of the Biodiversity plot. The Proteome has shown alterations on metabolic pathways, as Citric acid cycle, Piruvate metabolism and Alanine, aspartate and glutamate metabolism, suggesting a greater tendency on fatty acid biosynthesis on fruits from Biodiversity plots, whereas fruits from Control plot seems to enhance amino acid biosynthesis. Some evidence suggest that the Atlantic forest surrounding the agroecosystem can be helpful to plant homeostasis, with benefits to the crop and fruit

Photosynthetic performance and leaf water potential of gulupa (Passiflora edulis Sims, Passifloraceae) in the reproductive phase in three locations in the colombian andes / Desempeño fotosintético y potencial hídrico foliar de gulupa (Passiflora edulis Sims, Passifloraceae) en estado reproductivo en tres localidades de los Andes colombianos

Gulupa, Passiflora edulis Sims (Passifloraceae), is an important fruit due to its organoleptic and nutritional characteristics and its demand in the international market; however, very few studies have been conducted for studying its Ecophysiology. Until now, this crop has spread throughout the country through empirical knowledge without data that indicate the zones that are more suitable for its cultivation. For this reason, gas exchange, chlorophyll fluorescence (photosystem II operating efficiency and maximum quantum efficiency of photosystem II photochemistry) and leaf water potential were measured in three different locations of Cundinamarca department (Chia [2610 m a.s.l., 14 °C], Granada [2230 m a.s.l., 15 °C] and Tena [2090 m a.s.l., 17 °C]), whose climatic conditions were monitored with meteorological stations to evaluate the physiologic performance in each location related to the environmental factors. The results indicate that, even though the photosynthetic capacity was similar and high in Granada and Tena, the water status of the plant, the stomatal control of water loss and recovery of photosystems during the night were more efficient in Granada (p < 0.05). In Tena, the small differences between day and night temperature, humidity, and vapor pressure deficit (VPD) would limited the night water recovery in the plants. Meanwhile, in Chia, the increase of VPD during the day and the low temperatures would decreased the water potential both during the day and during the night, as well as the recovery of photosystem II. Therefore, in conclusion the climatic conditions similar to Granada, which are 18/13 °C day/night, a VPD close to 0.5 KPa, and radiation that did not exceed 1000 μmol photons/m²s favored the good physiological performance of gulupa.

La gulupa, Passiflora edulis Sims (Passifloraceae) es un frutal importante debido a sus características organolépticas, nutricionales y su demanda en el mercado internacional; sin embargo, existen muy pocos estudios relacionados con su ecofisiología. Hasta el momento, el cultivo se ha extendido a través del país por medio de conocimiento empírico sin tener datos que sustenten las zonas más apropiadas para su cultivo. Por esta razón, en el presente estudio se midió el intercambio de gases, la fluorescencia de la clorofila (factor de eficiencia del fotosistema II y eficiencia cuántica fotoquímica máxima del fotosistema II) y el potencial hídrico foliar en tres localidades diferentes del departamento de Cundinamarca (Chía [2610 m s.n.m., 14 °C], Granada [2230 m s.n.m., 15 °C] y Tena [2090 m s.n.m., 17 °C]), cuyas condiciones climáticas fueron monitoreadas con estaciones meteorológicas para evaluar el desempeño fisiológico en cada localidad y relacionarlo con los factores ambientales. Los resultados indican que aunque la capacidad fotosintética fue alta y similar en Granada y Tena, el estado hídrico de la planta, el control estomático de la pérdida de agua y la recuperación de los fotosistemas durante la noche fueron más eficientes en Granada (p < 0,05). En Tena, la estrecha diferencia entre los valores día/noche de temperatura, humedad y déficit de presión de vapor (DPV) limitarían la recuperación hídrica de la planta, mientras que en Chía el aumento de DPV en el día, y las bajas temperaturas disminuirían el potencial hídrico, tanto durante el día como durante la noche, así como la recuperación del fotosistema II. Por tanto, en conclusión, condiciones climáticas cercanas a las de Granada; 18/13 °C día/noche, DPV de 0,5 KPa, y una radiación que no exceda los 1000 μmol fotones/ m²s favorecen el buen desempeño de la planta.

Chemical composition fluctuations in roots of Plumbago scandens L. in relation to floral development

Plumbago scandens L. is a Brazilian tropical/subtropical species that occurs along the coast. Chemically it is mainly represented by naphthoquinones, flavonoids, terpenoids and steroids. The aim of the present work is to study quantitative changes in the root metabolic production of Plumbago scandens during different physiologic developmental stages relative to floration. The results indicated the presence of four substances in the extracts: plumbagin, epi-isoshinanolone, palmitic acid and sitosterol, independent on developmental stage. The naphthoquinone plumbagin has always showed to be the major component of all extracts. Naphthoquinones exhibited their highest content during floration, while the content of the two others components decreased during this stage, revealing an inverse profile. The chemical composition changed depending on the plant requirements.

Plumbago scandens L. é uma espécie brasileira tropical/subtropical que ocorre ao longo da costa. Quimicamente, é principalmente representada por naftoquinonas, flavonóides, terpenóides e esteróides. objetivo do presente trabalho é estudar mudanças quantitativas da produção metabólica nas raízes de Plumbago scandens durante diferentes estágios de desenvolvimento fisiológico, relativos à floração. Os resultados indicaram a presença de quatro substâncias nos extratos: plumbagina, epi-isoshinanolona, ácido palmítico e sitosterol, independente do estágio de desenvolvimento. A naftoquinona plumbagina tem sempre mostrado ser o componente majoritário de todos os extratos. Naftoquinonas exibiram seus maiores conteúdos durante a floração, enquanto o conteúdo dos dois outros componentes decresceu durante este estágio, revelando um perfil inverso. A composição química modificou dependendo das necessidades da planta.

Desfolha em videiras americanas e viníferas na fase de pré-maturação dos frutos / Defoliation of american and vinifera grapevines in the pre ripening of fruits

Foram avaliadas possíveis interferências que a localização da folha removida mediante desfolha em videira apresenta sobre o rendimento e qualidade dos frutos. As cultivares 'Niagara Branca' e 'Concord', ambas Vitis labrusca, e 'Cabernet Sauvignon' e 'Merlot', ambas Vitis vinifera, foram utilizadas em sistema de condução em espaldeira, na safra 2006/2007. O experimento foi conduzido em delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições e quatro plantas por parcela, sendo testados 4 tratamentos: T1 (testemunha - sem desfolha), T2 (retirada das folhas localizadas opostas aos cachos), T3 (retirada das folhas do sarmento localizadas abaixo dos cachos) e T4 (retirada das folhas do sarmento localizadas abaixo e opostas aos cachos). As cultivares da espécie Vitis labrusca receberam um tratamento adicional T5, constando na retirada das folhas acima dos cachos. A aplicação dos tratamentos foi realizada na fase de mudança de cor das bagas para as cultivares 'Concord', 'Merlot' e 'Cabernet Sauvignon' e início do amolecimento das bagas para a cultivar 'Niagara Branca'. Avaliaram-se, após a colheita, a produção por planta, a massa dos cachos, os teores de sólidos solúveis (SS), a acidez titulável, (AT) e o pH dos frutos. Observou-se que a desfolha até a altura do cacho não influenciou na quantidade e na qualidade dos frutos. Porém, quando a desfolha foi realizada acima dos cachos, ocorreu um atraso na maturação das uvas americanas. Essa condição implica não ser necessária a desfolha seletiva até a altura dos cachos nas videiras estudadas, quando realizada na fase início de amadurecimento dos frutos.

This study aimed to evaluate the interference that the location of the leaf removed by defolation in grapevine has on fruits quality and yield. Such experiment was performed using Niagara Branca and Concord, both Vitis labrusca, and Cabernet Sauvignon e Merlot, both Vitis vinifera, trained in a unilateral cordon system during the 2006/2007 harvesting. The experiment was disposed in a randomized block design, with four replications and four plants per plot. The following treatments were tested: T1 (no defoliation), T2 (removal of leaves located in the opposite side of the grapes), T3 (removal of leaves located under the grapes) and T4 (removal of leaves located under and in the opposite side of the grapes). The Vitis labrusca received an additional treatment (T5) consisting of leaves removed above the grapes. These treatments were applied during the change of berries color for Concord, Cabernet Sauvignon and Merlot grapes and in the beginning of berries softening for Niagara Branca grape. After the harvesting, the grapevine production, cluster weight, total soluble solids, total titratable acidity and pH were evaluated. It was observed that the defoliation until the grapes height did not influence the quantity and quality of grapes. However, when the defoliation was carried out above the clusters, there was a delay in the maturation of american grapes. This condition shows that is not necessary a selective desfolation until the clusters height on grapevines, when it is realized during the initial fruit ripening phase.

Incremento no desenvolvimento do porta-enxerto de pessegueiro "Aldrighi" por fungos micorrízicos arbusculares autóctones / Development increase of 'Aldrighi' peach rootstocks by indigenous arbuscular mycorrhizal fungi

Objetivou-se, neste trabalho, avaliar a influência de três espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) isolados de pomares de pessegueiro sobre o crescimento vegetativo, nutrição mineral e substâncias de reserva em plantas do porta-enxerto de pessegueiro cv. Aldrighi [Prunus persica (L.) Batsch]. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com dez plantas por parcela e quatro repetições. As plantas inoculadas com Glomus etunicatum apresentaram maior altura, diâmetro, área foliar, biomassa fresca e seca, nutrição mineral e substâncias de reserva da parte aérea, enquanto as inoculadas com Glomus clarum induziram um crescimento intermediário, superior àquelas inoculadas com Gigaspora margarita, que apresentaram resultados semelhantes às plantas não inoculadas. O desempenho foi relacionado com as taxas de colonização que nas plantas inoculadas com Glomus etunicatum e Glomus clarum foram de 92% e 77% respectivamente, enquanto Gigaspora margarita colonizou somente 30% das raízes.

This work aimed to evaluate the influence of three arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) species on the vegetative growth, mineral nutrition and carbohidrate contents on peach rootstocks cv. Aldrighi [Prunus persica (L.) Batsch]. The experimental desingwas the one of randomized blocks, with ten plants per plots and four repetitions. Plants inoculated with Glomus etunicatum presented larger stem height, stem diameter, foliar area, fresh and dry shoot biomass, leaf mineral nutrition and carbohidrate contents,while those inoculated with Glomus clarum induced an intermediate growth, higher to those inoculated with Gigaspora margarita that presented results similar to the non inoculated plants. Plant growth performance was related to colonization taxes, which were, respectively, 92%, 77% and 30% to Glomus etunicatum, Glomus clarum and Gigaspora margarita inoculated plants.