Le brunissement interne de l’ananas (Ananas comosus. (L). M) induit par un traitement au froid en post-récolte : physiopathie, mise au point d’outils moléculaires, expression de gènes et activités enzymatiques impliquées dans le catabolisme protéique

par Astrid-Kim Raimbault

Thèse de doctorat en Sciences de l'Univers et Environnement

Sous la direction de Yasmine Zuily-Fodil.

Soutenue le 09-12-2011

à Paris Est, dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Paris-Est), en partenariat avec BIOEMCO - Biogéochimie et Ecologie des Milieux Continentaux (laboratoire) .

Le président du jury était Anis Limami.

Le jury était composé de Yasmine Zuily-Fodil, Maria Helena Cruz de Carvalho, Philippe Mora, Alain Soler.

Les rapporteurs étaient Françoise Corbineau, Huguette Sallanon.

mots clés

• Ananas comosus (L). M
• Froid post-récolte
• Expressions gèniques
• Activités enzymatiques
• Catabolisme protéique
• Ananas comosus
• Protéines -- Métabolisme
• Enzymes
• Cystéine-protéinases

Résumé

Le traitement au froid en post-récolte (TPR) des ananas (Ananas comosus. (L). M) destiné à ralentir la sénescence des fruits, induit « le brunissement interne de l'ananas » (BI). Afin d'étudier des gènes susceptibles de discriminer les variétés tolérantes, une comparaison entre des fruits frais ou soumis au TPR a été réalisée pour 4 variétés d'ananas différant par leur tolérance au BI. D'après les résultats, en réponse au TPR l'absence de symptômes de BI est associée à une « tolérance membranaire » et à une faible activité de la polyphenol oxydase. L'étude de l'activité de la phenylalanine ammonia-lyase et de l'ascorbate peroxidase a révélé que le froid induit une stimulation de l'activité de ces enzymes chez une variété sensible au BI. L'étude du catabolisme protéique a montré que la tolérance des fruits au BI était liée : à la sous-expression du gène d'une protéase à cystéine, et à une sur-expression de gènes codant une cystatine et une protéase à acide aspartique, dont l'ADNc a été caractérisé et cloné pour la première fois chez l'ananas. L'expression différentielle de ces gènes indique qu'ils pourraient être utilisés pour le criblage par PCR de variétés dans les programmes d'améliorations de l'ananas pour la résistance au BI

mots clés

• Ananas comosus (L). M
• Postharvest chilling stress
• Gene expressions
• Enzymatic activities
• Proteolysis

Titre traduit

Induced Blackheart under postharvest chilling stress in Pineapple (Ananas comosus. (L). M) : physiopathy, design of new tools,expression of genes and enzymatic activities involved in protein catabolism

Résumé

Pineapple fruits (Ananas comosus. (L). M) require postharvest chilling treatment (PCT) in order to extend the postharvest fruit quality during shipping exportation. However PCT induces an injury known as blackheart (BH), or fruit browning, which is characterized by the appearance of brown spots in the flesh. This work has focused on the study of the development of BH physiopathy in the context of postharvest treatment in 4 pineapple varieties differing in their resistance to BH. Results showed that BH was associated with high membrane tolerance, low activity of polyphenol oxidase and absence of the related isoforms. Under chilling stress, the activities of both phenylalanine ammonia-lyase and ascorbate peroxidase were enhanced in the BH susceptible variety. Various genes involved in protein catabolism under abiotic stress were also studied. BH resistance was shown to be linked to the down-regulation of a major cystein protease and to the up-regulation of cystatin, the natural inhibitor of cystein protease. An aspartic acid protease, isolated and sequenced for the first time in pineapple, was also studied. Opposed to cystein protease, the expression and activity of the aspartic acid protease was directly related to BH resistance. Taken together, the results gathered by this work suggest that these genes could provide useful molecular markers for PCR variety screening in breeding programs aimed at improving pineapple BH resistance