Perfiles metabólicos como herramienta para determinar rasgos de calidad en frutos de tomate 30º Congreso Argentino de Química. Buenos Aires, Octubre 2014.

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1 Perfiles metabólicos como herramienta para determinar rasgos de calidad en frutos de tomate 30º Congreso Argentino de Química. Buenos Aires, Octubre 2014 E. Marina Insani 1, Pablo Cortina 2, Ramón Asís 2, Iris Peralta 3, Pablo Asprelli 4, Mariana López 1, Mariana Conte 1, Ana Santiago 2 y Fernando Carrari 1 1 Instituto de Biotecnología, CICVyA, INTA; 2 Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba; 3 Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo; 4 EEA La Consulta, INTA. Bs As, Argentina. insani.ester@inta.gob.arinsani.ester@inta.gob.ar Introducción El tomate (S. lycopersicum) constituye un importante cultivo y una parte integral en la dieta humana. Su consumo está asociado a la prevención de enfermedades crónicas de alta prevalencia en la población. La producción de tomate en Argentina no ha logrado por el momento cumplir con los estándares exigidos por los consumidores debido en parte a la falta de conocimiento acerca de los factores que determinan la calidad de los frutos y a la reducida diversidad genética presente en los materiales cultivados a gran escala. La agricultura familiar ha preservado parte del acervo genético de la especie por herencia y tradición. Por ello, uno de los objetivos es contar con materiales locales de polinización abierta, empleando recursos genéticos tradicionales locales o variedades “criollas”. El rescate de estos cultivares permite preservar la diversidad de los recursos genéticos y re-valorizar su utilización para la producción. En este trabajo se presentan resultados que integran datos de perfiles metabólicos que incluyen 90 compuestos del metabolismo del carbono/nitrógeno (metabolismo primario –MePs-) e intermediarios del metabolismo secundario (47 volátiles – MeVs- de 101 analizados). Las cantidades relativas de estos compuestos y las relaciones entre ellos determinan, en última instancia, los caracteres nutricionales/sensoriales de los frutos maduros. El perfil metabólico presenta cambios que estarían relacionados a la forma del fruto. Los tipo perita, redondos y cherries presentan patrones que le son propios y permiten un relativo agrupamiento según su morfología Fig 1 A y B) Materiales y métodosResultados Conclusión Bibliografía Los perfiles metabólicos resultan una herramienta válida para la caracterización de recursos genéticos de tomate con potencialidad para ser usada en el mejoramiento genético. Los MePs, que son los más estables en el metabolismo, dominan la robustez en la clasificación de los cultivares. Lisec et al. (2006). Nature Protocols, 1:387-396. Luedemann et al. (2008). Bioinformatics, 24:732 Tikunov et al. (2005). Plant Physiol. 139: 1125. Se evaluaron 52 cultivares de tomate incluyendo las variedades “criollas” para consumo en fresco y para industria, testigos comerciales y dos genotipos de referencia (M82 –S. lycopersicum- y LA1589 –S. pimpinellifollium, especie silvestre-). Perfiles metabólicos: GC-TOF-MS con protocolo según Lisec et al., 2006. Procesamiento de datos con programa LECO ChromaTOF® con deconvolución espectral. La identificación y cuantificación relativa normalizada de los compuestos se realizó con el programa TagFinder 4.0 (Luedemann et al., 2008). Los espectros obtenidos fueron analizados por comparación con librerías de compuestos depositadas en la base de datos metabolómicos del Max Planck Institute, Alemania. La extracción de los metabolitos volátiles se realizó por medio de micro-extracción en fase sólida según Tikunov et al. (2005) y fueron analizados por GC-MS/Ion trap. Fig 1 (A) Gráfico de componentes principales con los datos de los 90 MePs para los 52 cultivares (B) Análisis de conglomerados con las mismas variables pero para 11 de los cultivares más contrastantes fenotípicamente. También se puede observar la clasificación por forma (C) Los cultivares tipo cherry se asocian con varios analitos de identidad desconocida y los tipo perita/industrial con aminoácidos o derivados de esta vía Fig 2. Variabilidad de concentración de los compuestos en los 52 cultivares (valor mínimo y máximo hallado) (A) ácidos orgánicos, (B) sacarosa, (C) aminoácidos, (D) analitos de identidad desconocida Los materiales analizados presentan amplia variabilidad en la concentración de compuestos lo cual representa una ventaja para la valorización de algunos cultivares (Fig 2). Los analitos de identidad desconocida son una fuente de información valiosa para continuar explorando dado que podrían estar asociados a diferencias en la calidad sensorial y/o nutricional de los frutos. (A)(B) (C)(D) (A) (B) Perita/industrial Redondo/ fresco Cherry CP1 (34%) CP2 (27%) (C) 4-amino-butanoico (GABA)L-glutamatoL-glutamina E4.1.1.15E6.3.1.2 Metabolismo del butanoato La vía metabólica del glutamato (Fig 3) parecería ser un punto de divergencia entre los materiales analizados, dado que tanto los contenidos de este aminoácido como los de GABA (reacción sustrato-producto mediada por la enzima glutamato decarboxilasa) resultaron altamente variables en la población analizada. A su vez, los MeVs derivados de esta vía (metabolismo del butanoato) también mostraron variaciones significativas (Fig 4 A y B) Fig 3. Sección de la ruta metabólica del ácido glutámico Fig 4. Análisis de correlación (Spearman) entre MePs y MeVs (r>0,8) (A) MeVs 3-metilbutanal y 3-metilbutanol en correlación positiva con el metabolismo de la glutamina (B) heptanal correlaciona negativamente con ese aminoácido. (A)(B)