孤立したトマト（Solanum lycopersicum L）フルーツキューティクルの生体力学：キューティンマトリックスと多糖類の役割

基本的にはカチンマトリックス、ワックス、および加水分解性多糖類で構成される複雑な複合生体高分子であるクチクラ膜（CM）の機械的特性が以前に報告されています。ここでは、カチンと多糖類の生体力学的挙動と定量的寄与が、実験的な材料として成熟した緑と赤の熟したトマトの果物を使用して調査されています。ピリジン中の無水水素フッ化水素による分離CMの処理により、カチンマトリックスに付着または繁殖した多糖類の選択的除去が可能になりました。Cutinサンプルは、CMと比較して弾性弾性率と剛性の劇的な減少（最大92％）を示しました。これは、カチンマトリックスに組み込まれた多糖類が弾性率、剛性、およびキューティクル全体の線形弾性挙動の原因であることを明確に示しています。相互に、CMの粘弾性挙動（低弾性弾性率と高いひずみ値）をカチンに割り当てることができます。これらの結果は、成熟した緑と赤の熟したCMの両方に適用されました。温度と水分補給の程度とは無関係に、キューティンの弾性弾性率は、株が低い間、緑のサンプルよりも熟した方の方が常に有意に高かった。Cutinネットワーク内のフェノリックの量は、成熟した緑から赤い熟したカチンまでの剛性の増加を説明する主な候補です。CMから分離された多糖ファミリーは、ペクチン、ヘミセルロース、および植物細胞壁に関連する主なポリマーであるセルロースでした。3種類の多糖類は、成熟した緑と赤の熟したトマトからcmに類似した量で存在していました。X線回折やラマン分光法などの物理的手法は、多糖類繊維が主にランダムに配向されていることを示しました。観測されたCM生体力学的特性を説明できる超分子レベルでのトマトフルーツCMシナリオについて説明し、議論します。

The mechanical characteristics of the cuticular membrane (CM), a complex composite biopolymer basically composed of a cutin matrix, waxes, and hydrolysable polysaccharides, have been described previously. The biomechanical behaviour and quantitative contribution of cutin and polysaccharides have been investigated here using as experimental material mature green and red ripe tomato fruits. Treatment of isolated CM with anhydrous hydrogen fluoride in pyridine allowed the selective elimination of polysaccharides attached to or incrusted into the cutin matrix. Cutin samples showed a drastic decrease in elastic modulus and stiffness (up to 92%) compared with CM, which clearly indicates that polysaccharides incorporated into the cutin matrix are responsible for the elastic modulus, stiffness, and the linear elastic behaviour of the whole cuticle. Reciprocally, the viscoelastic behaviour of CM (low elastic modulus and high strain values) can be assigned to the cutin. These results applied both to mature green and red ripe CM. Cutin elastic modulus, independently of the degree of temperature and hydration, was always significantly higher for the ripe than for the green samples while strain was lower; the amount of phenolics in the cutin network are the main candidates to explain the increased rigidity from mature green to red ripe cutin. The polysaccharide families isolated from CM were pectin, hemicellulose, and cellulose, the main polymers associated with the plant cell wall. The three types of polysaccharides were present in similar amounts in CM from mature green and red ripe tomatoes. Physical techniques such as X-ray diffraction and Raman spectroscopy indicated that the polysaccharide fibres were mainly randomly oriented. A tomato fruit CM scenario at the supramolecular level that could explain the observed CM biomechanical properties is presented and discussed.