RESUMO
Galactinol synthase (GolS) is a key enzyme in the biosynthetic pathway of raffinose family oligosaccharides (RFOs), which play roles in carbon storage, signal transduction, and osmoprotection. The present work assessed the evolutionary history of GolS genes across the Rosaceae using several bioinformatic tools. Apple (Malus × domestica) GolS genes were transcriptionally characterized during bud dormancy, in parallel with galactinol and raffinose measurements. Additionally, MdGolS2, a candidate to regulate seasonal galactinol and RFO content during apple bud dormancy, was functionally characterized in Arabidopsis. Evolutionary analyses revealed that whole genome duplications have driven GolS gene evolution and diversification in Rosaceae speciation. The strong purifying selection identified in duplicated GolS genes suggests that differential gene expression might define gene function better than protein structure. Interestingly, MdGolS2 was differentially expressed during bud dormancy, concomitantly with the highest galactinol and raffinose levels. One of the intrinsic adaptive features of bud dormancy is limited availability of free water; therefore, we generated transgenic Arabidopsis plants expressing MdGolS2. They showed higher galactinol and raffinose contents and increased tolerance to water deficit. Our results suggest that MdGolS2 is the major GolS responsible for RFO accumulation during apple dormancy, and these carbohydrates help to protect dormant buds against limited water supply.
Assuntos
Dissacarídeos/metabolismo , Galactosiltransferases/genética , Proteínas de Plantas/genética , Rafinose/metabolismo , Rosaceae/genética , Evolução Molecular , Flores/crescimento & desenvolvimento , Flores/metabolismo , Galactosiltransferases/metabolismo , Malus/enzimologia , Malus/genética , Malus/crescimento & desenvolvimento , Malus/metabolismo , Dormência de Plantas/fisiologia , Proteínas de Plantas/metabolismo , Rosaceae/enzimologia , Rosaceae/metabolismoRESUMO
ABSTRACT: Currently, using smaller trees is one of the most important trends in apple cultivation. It is expected that reduced size plants produce lower amount of fruit, but with high yield and yield efficiency. The aim of this study was to evaluate the yield efficiency (YE) of nine apple tree cultivars, grafted on two rootstocks, from the second to the seventh year after planting. The YE indexes oscillated from one to the other year, regardless of rootstock. Correlations between YE and yield per tree and between YE and trunk cross sectional area (TCSA) confirmed that efficiency can be increased by the production increment or by the plant's vigor reduction. The usefulness of cumulative YE (ƩYE) is highlighted to compare apple tree cultivars after the third year of production. The highest ƩYE indexes were observed for 'Royal Gala' and 'Baigent', on M-9 rootstock, and for 'Gala Real' and 'Maxi-Gala', on Marubakaido/M-9 rootstock.
RESUMO: A utilização de árvores de pequeno porte é uma das mais importantes tendências na cultura da macieira na atualidade. É esperado que plantas de tamanho reduzido produzam menor quantidade de frutos, mas exibam produtividade e eficiência produtiva elevadas. O objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência produtiva (EP) de nove cultivares de macieira, enxertadas sobre dois porta-enxertos, do segundo ao sétimo ano após o plantio. Os índices de EP oscilaram de um ano para outro, independentemente do porta-enxerto utilizado. As correlações entre EP e produção por planta e entre EP e a área da secção transversal do tronco (ATC) confirmam que a eficiência pode ser incrementada pelo aumento da produção ou pela redução do vigor da planta. É ressaltada a validade do uso da eficiência produtiva acumulada (EPA) para comparação de cultivares de macieira após o terceiro ano de produção. Os maiores índices de EPA foram determinados para 'Royal Gala' e 'Baigent', no porta-enxerto M-9, e para 'Gala Real' e 'Maxi-Gala', no porta-enxerto Marubakaido/M-9.
