Activation of alternative oxidase ensures carbon supply for ethylene and carotenoid biosynthesis during tomato fruit ripening
Visualitza/Obre
Autor/a
Data de publicació
2025-10-16ISSN
0032-0889
Resum
Tomato (Solanum lycopersicum) is a climacteric fruit displaying a respiration peak at the onset of ripening accompanied by increased synthesis of ethylene and carotenoid pigments. Chromoplast and mitochondrial respiration participate at different stages of fruit ripening, but their in vivo regulation and function remain unclear. We determined the in vivo activities of the mitochondrial alternative oxidase (AOX) and cytochrome oxidase pathways and quantified the levels of respiratory- and ripening-related gene
transcripts, primary metabolites and carotenoids in ripening tomato fruits with or without functional chromorespiration.
Furthermore, we carried out physiological, molecular, and metabolic analyses of CRISPR–Cas9 mutants defective in AOX1a, the main AOX isoform upregulated during tomato fruit ripening. We confirmed that plastid terminal oxidase-dependent chromorespiration is only relevant at late stages of ripening and found that in vivo AOX activity significantly increased at the breaker stage, becoming the main contributor to climacteric respiration when ripening initiates. This activation did not correlate with gene expression but was likely due to increased levels of AOX activators such as pyruvate (a metabolic precursor of carotenoids), 2-oxoglutarate, and succinate. A strong alteration of ripening-related metabolites was observed in aox1a mutant fruits, highlighting a key role of the AOX pathway at the onset of ripening. Our data suggest that increased supply of tricarboxylic acid cycle intermediates at the climacteric stage allosterically enhances AOX activity, thus allowing the reoxidation of NAD(P)H to ensure carbon supply for triggering ethylene and carotenoid biosynthesis.
Tipus de document
Article
Versió del document
Versió publicada
Llengua
Anglès
Matèries (CDU)
633 - Cultius i produccions
Pàgines
15
Publicat per
Oxford University Press
Publicat a
Plant Physiology
Número de l'acord de la subvenció
MICINN/Programa Estatal de generación del conocimiento y fortalecimiento científico y tecnológico del sistema I+D+I y Programa Estatal de I+D+I orientada a los retos de la sociedad/PID2020-115810GB-I00/ES/MECANISMOS MOLECULARES DE LA BIOGENESIS DE CROMOPLASTOS/
MICIU/Programa Estatal de generación del conocimiento y fortalecimiento científico y tecnológico del sistema I+D+I y Programa Estatal de I+D+I orientada a los retos de la sociedad/PID2020-120229RA-I00/ES/HACIA UNA INGENIERIA DEL METABOLISMO MITOCONDRIAL PARA LA MEJORA DE LA PRODUCTIVIDAD Y CALIDAD DE FRUTOS DE CULTIVOS HORTICOLAS BAJO CONDICIONES DE CAMBIO CLIMATICO/TOMICROP
MICIU/Programa para la Investigación y el Desarrollo Experimental/PID2024-163099NB-I00/ES/ARROJANDO LUZ SOBRE LA RESPIRACIÓN MITOCONDRIAL EN LA MADURACIÓN DE FRUTOS Y SU VÍNCULO CON METABOLITOS BENEFICIOSOS PARA LA SALUD/MITORIPEN
MICINN/Programa Estatal para impulsar la investigación científico-técnica y su transferencia/RED2022-134577-T/ES/Red Española de Carotinoides/CaRed
FEDER/ / /ES/ /
EC/COST/CA22157/EU/Reproductive Enhancement of CROP resilience to extreme climate/RECROP
MICINN/Programa Estatal de I+D+I orientada a los retos de la sociedad/PCI2021-121941/ES/USE OF TOMATO LINES TOLERANT TO PROXIMITY SHADE TO INCREASE YIELD AND QUALITY IN INTERCROPPING AGROSYSTEMS/UToPIQ
MICINN/Programa Estatal de generación del conocimiento y fortalecimiento científico y tecnológico del sistema I+D+I y Programa Estatal de I+D+I orientada a los retos de la sociedad/RED2022-134072-T/ES/Integración de la Señalización Redox en el Desarrollo y la Adaptación de las Plantas a Estrés Medioambiental/RedoxPlant
MICIU/Programa Estatal de generación del conocimiento y fortalecimiento científico y tecnológico del sistema I+D+I/CEX2019-000902-S/ES/ /
MICIU/Programa Estatal de promoción del talento y su empleabilidad en I+D+I/ RYC2019-028030-I/ES/ /
Programa
Genòmica i Biotecnologia
Citació recomanada
Aquesta citació s'ha generat automàticament.
Aquest element apareix en la col·lecció o col·leccions següent(s)
- ARTICLES CIENTÍFICS [3448]
Excepte que s'indiqui una altra cosa, la llicència de l'ítem es descriu com http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/


