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Fruits 67 (2011) 49-64
DOI: 10.1051/fruits/2011066

Review

Biochemical factors contributing to tomato fruit sugar content: a review

Facteurs biochimiques contribuant à la teneur en sucre des fruits de tomate : une revue

Factores bioquímicos que contribuyen al contenido de azúcar de los frutos de tomate: un repaso

Diane M. Becklesa1, Nyan Honga1, Liliana Stamovaa2 and Kietsuda Luengwilaia1a3

a1: Dep. Plant Sci., Univ. Calif., One Shields Ave., Davis, CA 95616, USA. dmbeckles@ucdavis.edu ,

a2: 1632 Santa Rosa St., Davis, CA 95616, USA

a3: Current address: Dep. Hortic., Fac. Agric. Kamphaeng Saen, Kasetsart Univ., Kamphaeng Saen Campus Kamphaeng Saen Nakhon Pathom, 73140, Thailand

Abstract

Introduction. Consumers and processors value tomatoes with high fruit sugar content; however, most breeding and cultural practices negatively impact this trait. Wild tomato species can accumulate two- to three-fold more fruit sugar than cultivars and are proving to be valuable both as a source of high-sugar loci to broaden the genetic base of currently produced cultivars, and as research material to understand this trait. Synthesis. While cutting-edge genomic approaches have taught us much about fruit phenotypes, it is still important to assess fruit enzyme activities and metabolic fluxes in lines with contrasting fruit sugar accumulation. These metabolic functions are closest to the ripe fruit sugar trait. In this review, we focus our attention on the biochemical pathways, especially starch biosynthesis, that may influence tomato fruit sugars. We try where possible to put this information into a physiological context because together they influence yield. We compare and contrast sugar metabolism in cultivars and wild tomato species and identify factors that may influence differences in their fruit size. Conclusion. Although difficult, we show that it is possible to develop fruit with high horticultural yield and use the breeding line ‘Solara’ as an example. In addition, we suggest avenues of further investigation to understand the regulation and control of fruit carbohydrate content.

Résumé

Introduction. Les consommateurs et les industriels apprécient les tomates avec un fort taux en sucres, mais la plupart des pratiques culturales et d’amélioration ont un impact négatif sur ce caractère. Les espèces de tomate sauvage peuvent accumuler 2 ou 3 fois plus de sucres dans le fruit que des cultivars et elles s’avèrent précieuses à la fois comme une source de loci à haute teneur en sucres pour élargir la base génétique des cultivars actuellement produits, et comme matériel de recherche pour comprendre ce caractère. Synthèse. Alors que les approches génomiques de pointe nous ont appris beaucoup sur le phénotype des fruits, il reste important d’évaluer l’activité des enzymes de fruits et les flux métaboliques dans des lignées présentant des situations contrastées d’accumulation de sucres dans les fruits. Ces fonctions métaboliques sont les plus proches du caractère de teneur en sucres dans le fruit mûr. Dans cette synthèse, nous nous sommes focalisés sur les voies biochimiques, en particulier sur la biosynthèse de l’amidon qui peut influencer les sucres dans le fruit des tomates. Nous essayons autant que possible de mettre cette information dans un contexte physiologique car, ensemble, ils influencent le rendement. Nous comparons et mettons en contraste le métabolisme des sucres dans les cultivars et les espèces sauvages de tomate et nous identifions les facteurs qui peuvent influencer des différences de taille des fruits. Conclusion. Bien que cela soit difficile, nous montrons qu’il est possible de produire des fruits présentant un rendement horticole élevé et nous utilisons la lignée sélectionnée “ Solara ” comme exemple. En outre, nous suggérons des pistes de recherches supplémentaires pour comprendre la régulation et le contrôle du contenu en glucides des fruits.

Resumen

Introducción. Los consumidores e industriales aprecian los tomates con un fuerte índice de azúcares, pero la mayoría de las prácticas relativas al cultivo y de mejora tienen un impacto negativo sobre este rasgo característico. Las especies de tomate salvaje pueden acumular 2 ó 3 veces más azúcares en el fruto que los cultivares, y resultan ser apreciadas como fuente de loci de alto contenido en azúcares para aumentar la base genética de los cultivares actualmente producidos y como material de investigación para comprender dicho rasgo característico. Síntesis. A pesar de que los acercamientos genómicos punteros nos hayan enseñado mucho sobre el fenotipo de los frutos, sigue siendo importante evaluar la actividad de las encimas de los frutos, así como los flujos metabólicos en líneas que presenten situaciones contrastadas de acumulación de azúcares en los frutos. Dichas funciones metabólicas son las que más se acercan al rasgo característico del contenido de azúcares en el fruto maduro. En esta síntesis, nos centramos en las vías bioquímicas, particularmente en la biosíntesis del almidón, que puede influenciar los azúcares en el fruto del tomate. Intentamos, en la medida de lo posible, situar esta información en un contexto fisiológico, ya que, conjuntamente, influencian el rendimiento. Comparamos y contrastamos el metabolismo de los azúcares en los cultivares y en las especies salvajes de tomate, e identificamos los factores que pueden influenciar las diferencias en el tamaño de los frutos. Conclusión. A pesar de la dificultad, ilustramos la posibilidad de producir frutos que presenten un elevado rendimiento y utilizamos la línea seleccionada “ Solara ” como ejemplo. Además, sugerimos vías de investigación suplementarias para comprender la regulación y el control del contenido de glúcidos de los frutos.

(Received March 28 2011)

(Accepted June 7 2011)

(Online publication December 22 2011)

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