The molecular functions of auxin signaling in tomato (Solanum lycopersicum L.)

Abstract

The auxin is a phytohormone with intense participation in the growth and development process, as well as in crucial physiological processes to the plant establishment. Although its role in development control is already well established and has been extensively investigated, in our understanding, little or nothing is currently known about the impacts on the manipulation of the signaling levels of this hormone in the metabolic impact, as well as the link between auxin and photosynthetic and respiratory process both in leaves and fruit. In this vain, considering the metabolic importance in plant and the wide regulatory network of this system, in this thesis initially I present a review offering an important comparative complement of post-genomic strategies, such as the profile of the metabolites, providing information on the regulation of the metabolic network and thus allowing a more complete description of the cellular function of the plant. A comparative analysis was made by raising a question, if stable isotope mass spectrometry could replace radiolabelled approaches in metabolic studies? In addition, to better understand the functions of the modulation of auxin perception levels and how it conducts metabolic adjustments in different plant tissues, two experimental approaches were adopted for: (i) Characterize tomato plants with alterations in auxin signaling balance and their modulations in primary metabolism in tomato leaves and (ii) to analyze the role of auxin signaling in the ripening of tomato fruits. Briefly, the results indicate that auxin acts as an integrator of metabolism and adjustment and suggests that altered perceptions of this hormone affect the chloroplastic and mitochondrial metabolism in lighted leaves, suggesting a great participation of this phytohormone in the final productivity determination. Moreover, at the fruit level, auxin seems to control metabolic alterations very little, but controlling important steps in fruit maturation, controlling the metabolism of starch and sugars, providing new perspectives of integration between auxin and respiratory paths.

A auxina é um hormonio vegetal com intensa participação nos processos de crescimento e do desenvolvimento, bem como em processos fisiológicos cruciais para o estabelecimento das plantas. Embora o seu papel no controle do desvolvimento já é algo bem estabelcido e tem sido bastante investigado, em nosso conhecimento, pouco or nada atualmente é conhecido sobre os impactos na manipuação dos níveis da sinalização desse hormonio no impacto metabólico, bem como o link entre fotossintese e respiração em ambos frutos e folhas iluminadas. Nesse sentido, considerando a importâcia nos estudos metabólicos em plantas e a ampla rede regulatória desse sistema, nesta tese inicialmente, apresenta uma revisão oferecendo um complemento importante comparativo de estratégias pós-genômicas, como o perfil dos metabólitos, fornecendo informações sobre a regulação da rede metabólica e permitindo assim uma descrição mais completa da função celular da planta. Foi feito uma análise comparativa lançando uma pergunta se o uso de análises de espectrometrica de massa com isótopos estáveis substitur ferramentas de istótopos radioativos?. Adicionalmente, para compreender melhor as funções da modulação dos níveis de percepção da auxina e como ela conduz os ajustes metabólicos em diferentes tecidos vegetais, duas abordagens experimentais foram adotadas para: (i) caracterizar plantas de tomate com alterações no balanço de sinalização de auxina e suas modulações no mestabolism primario em folhas de tomate and (ii) analisar o papel da sinalização da auxina no amadurecimento dos frutos de tomate. Brevemente, os resultados indicam que a auxina atua como um integrador do crescimento e ajuste metabólico e sugere que alteradas percepções desse fitormonio afeta o metabolismo cloroplastidico e mitocondrial em folhas iluminadas, sugerindo uma grande participação desse homornio na determinação final da produtividade. Além do mais, a nível de fruto, a auxina parece controlar muito pouco as alterações metabolicas, porém controlando etapas importantes no amadurecimento dos frutos, controlando o metabolismo de amido e açucares, fornecendo novas perspecticas de integração entre auxina e vias respiratórias.