フルーツシェーディングは、赤いグレープフルーツの皮の色、カロテンの蓄積、クロモプラストの分化を強化します

赤いグレープフルーツの特徴的な色は、柑橘類の珍しいカロチンであるリコピンによるものです。木の天蓋内で栽培された赤い「星ルビー」（SR）グレープフルーツは、より高い光強度にさらされたものよりも強い赤色を発症することが観察されています。SRの皮の色素沈着に対する光の効果を調査するために、果物を袋詰めしたり、正常な光周期条件にさらしたり、カロテノイドの変化、カロテノイド生合成遺伝子の発現、および皮の色素体超微細構造を分析しました。軽い回避は、クロロフィルの分解を促進し、カロテノイドの蓄積を誘発し、激しい色で果物をレンダリングしました。驚くべきことに、日陰の果物の皮のリコピンレベルは、光にさらされた果実よりも49倍高く、下流の代謝産物の濃度は著しく減少し、生合成経路のリコピン環化のボトルネックを示唆しています。逆説的に、覆われた果実のカロテノイドのこの増分は、ほとんど光によって上方制御されたカロテノゲン性遺伝子のmRNAレベルの変化に反映されていませんでした。さらに、覆われた果物はクロモプラスト分化に大きな変化を経験し、クロモプラストの発達に関連する遺伝子の相対的な発現が強化されました。プラスチドの超微細構造分析により、リコピン結晶とプラストグロブリの発生と同時に覆われた果物の剥離におけるクロモプラストへの葉緑体の加速が明らかになりました。この意味で、クロモプラストの加速された分化は、カロテノ生成遺伝子の転写レベルに大きな変化を伴うことなく、生合成能力とカロテノイドのシンクを提供する可能性があります。光信号は、生合成能力とシンク強度の両方に影響を与えることにより、分子および構造レベルでカロテノイドの蓄積を調節するようです。

The distinctive color of red grapefruits is due to lycopene, an unusual carotene in citrus. It has been observed that red 'Star Ruby' (SR) grapefruits grown inside the tree canopy develop a more intense red coloration than those exposed to higher light intensities. To investigate the effect of light on SR peel pigmentation, fruit were bagged or exposed to normal photoperiodic conditions, and changes in carotenoids, expression of carotenoid biosynthetic genes and plastid ultrastructure in the peel were analyzed. Light avoidance accelerated chlorophyll breakdown and induced carotenoid accumulation, rendering fruits with an intense coloration. Remarkably, lycopene levels in the peel of shaded fruits were 49-fold higher than in light-exposed fruit while concentrations of downstream metabolites were notably reduced, suggesting a bottleneck at the lycopene cyclization in the biosynthetic pathway. Paradoxically, this increment in carotenoids in covered fruit was not mirrored by changes in mRNA levels of carotenogenic genes, which were mostly up-regulated by light. In addition, covered fruits experienced profound changes in chromoplast differentiation, and the relative expression of genes related to chromoplast development was enhanced. Ultrastructural analysis of plastids revealed an acceleration of chloroplasts to chromoplast transition in the peel of covered fruits concomitantly with development of lycopene crystals and plastoglobuli. In this sense, an accelerated differentiation of chromoplasts may provide biosynthetic capacity and a sink for carotenoids without involving major changes in transcript levels of carotenogenic genes. Light signals seem to regulate carotenoid accumulation at the molecular and structural level by influencing both biosynthetic capacity and sink strength.