Characterising the cross-talk between low oxygen and ethylene responses in red delicious apples

As the second-largest producer in Europe, the apple (Malus domestica, of the Rosaceae family) is one of the most widely grown fruit crops in Italy. A large portion of the country's apple production arrives from the north, particularly from the South Tyrol and Trentino regions. Fruit that has been harvested is still alive and can react to abiotic stressors. Fruit post-harvest changes cannot be completely stopped; however, they can be slowed down, extending shelf life. With a greater understanding of plant physiology, low oxygen storage, which is affordable and appropriate for organic agriculture, can avoid post-harvest apple loss. Fruit from Stark Red Delicious cv. apples was preserved in hypoxic (0.4% and 0.8% of oxygen) settings for up to 6 months in order to examine regulatory mechanisms and hypoxia-related processes. As a result, the precise moment before fruits exhibit a stress response, such as those resulting in interior browning, may be determined. Exogenous ethylene treatment was also used to test the hypothesis that low oxygen stress would impair the ethylene response. ADH and PDC, which are involved in fermentative metabolism, ACO, a gene associated to ethylene production and ERS1, a gene involved in ethylene signaling, all displayed unique transcriptional regulation in the control, 0.4%, and 0.8% samples. These signs suggest that exposure to hypoxia affects the ripening process and respiration activity. A deeper insight of the regulatory processes in response to various oxygen conditions can be gained by comparing different samples (control, 0.4%, and 0.8%) using RNA-seq, however more research is required to learn more about the identification of differentially expressed genes. The research could result in the rapid and widespread adoption of low oxygen storage techniques for post-harvest apple preservation as well as the extension of these techniques to other climacteric fruits like peaches and kiwis. Keywords: Hypoxia, Apple storage, Gene transcription, Metabolism

Secondo produttore europeo, il melo (Malus domestica, della famiglia delle Rosacee) è una delle colture frutticole più diffuse in Italia. Gran parte della produzione di mele del Paese arriva dal nord, in particolare dall'Alto Adige e dal Trentino. La frutta che è stata raccolta è ancora viva e può reagire a fattori di stress abiotici. I cambiamenti post-raccolta dei frutti non possono essere completamente fermati; tuttavia, possono essere rallentati, prolungando la durata di conservazione. Con una maggiore comprensione della fisiologia delle piante, un basso accumulo di ossigeno, conveniente e appropriato per l'agricoltura biologica, può evitare la perdita di mele dopo il raccolto. Frutto della Stark Red Delicious cv. le mele sono state conservate in ambienti ipossici (0,4% e 0,8% di ossigeno) per un massimo di 6 mesi al fine di esaminare i meccanismi regolatori e i processi correlati all'ipossia. Di conseguenza, è possibile determinare il momento preciso prima che i frutti mostrino una risposta allo stress, come quelli che provocano l'imbrunimento interno. Il trattamento con etilene esogeno è stato utilizzato anche per testare l'ipotesi che un basso stress da ossigeno avrebbe compromesso la risposta dell'etilene. ADH e PDC, che sono coinvolti nel metabolismo fermentativo, ACO, un gene associato alla produzione di etilene e ERS1, un gene coinvolto nella segnalazione dell'etilene, hanno tutti mostrato una regolazione trascrizionale unica nei campioni di controllo, 0,4% e 0,8%. Questi segni suggeriscono che l'esposizione all'ipossia influisce sul processo di maturazione e sull'attività respiratoria. È possibile ottenere una visione più approfondita dei processi regolatori in risposta a varie condizioni di ossigeno confrontando diversi campioni (controllo, 0,4% e 0,8%) utilizzando RNA-seq, tuttavia sono necessarie ulteriori ricerche per saperne di più sull'identificazione dei geni espressi in modo differenziato. La ricerca potrebbe portare all'adozione rapida e diffusa di tecniche di stoccaggio a basso contenuto di ossigeno per la conservazione post-raccolta delle mele, nonché all'estensione di queste tecniche ad altri frutti climaterici come pesche e kiwi. Parole chiave: ipossia, conservazione della mela, trascrizione genica, metabolismo