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Fruits 71 (2016) 269-274
DOI: 10.1051/fruits/2016022

Anthocyanin concentration and antioxidant activity in light-emitting diode (LED)-treated apples in a greenhouse environmental control system

Abstract

Introduction. Anthocyanins are a group of flavonoids, and their synthesis is influenced by external and internal factors such as light, temperature, phytohormones and sugar concentration. A high anthocyanin concentration, which is related to redder coloration, is one of the factors of high-quality fruit. The effects of LED irradiation on the anthocyanin concentration and enzymatic and antioxidant activities in apple skin were studied. Materials and methods. Nine 8-year-old ?Tsugaru? apple trees (Malus domestica Borkh.) grafted onto Malling26 (M.26 EMLA) rootstocks planted in 45-L plastic pots covered with polyvinyl film (90% transmittance) and grown in a greenhouse were used. The effects of red or blue light-emitting diode (LED) irradiation on anthocyanin accumulation, the expression of MdMYB10 and UDP-glucose-flavonoid 3- O -glucosyltransferase (MdUFGT) and superoxide anion radical (O ? 2 ) scavenging activity in the skin of ?Tsugaru? apples were investigated under early heating cultivation in a greenhouse. Results and discussion. The anthocyanin concentrations in red LEDtreated apples were increased compared with those of the blue LEDtreated apples and the untreated control at 130 days after full bloom (DAFB). The relative expression of MdMYB10 and MdUFGT genes at 130 DAFB was also highest in the skin of apples treated with red LED light. The skin of apple fruits treated with red or blue LED light showed significantly low EC ₅₀ values. Conclusion. These results suggest that red LED irradiation may be used in a controlled environment such as a greenhouse to increase the anthocyanin synthesis and antioxidant activity in apple skin.

Résumé

Introduction. Les anthocyanes sont un type de flavonoïdes dont la synthèse est influencée par des facteurs internes et externes tels que la lumière, la température, les phytohormones et la concentration en sucre. Une concentration en anthocyanes élevée, liée à la coloration rouge, est un des critères de grande qualité des fruits. Les effets de l?éclairage LED ont été étudiés sur la concentration en anthocyanes et sur les activités enzymatiques et anti-oxydantes dans la peau de la pomme. Matériel et méthodes. Neuf pommiers âgés de 8 ans (Malus domestica Borkh., cv. Tsugaru) greffés sur ?Malling 26? (M.26 EMLA) et plantés en pots de 45 L recouverts de film de vinyle (90 % de transmission) ont été cultivés en serre pour cette étude. Les effets d?un éclairage LED rouge ou bleu sur l?accumulation des anthocyanes, l?expression des enzymes MdMYB10 et UDP-glucose-flavonoïde 3-O-glucosyltransférase (MdUFGT), et l?activité de piégeage du radical superoxyde (EC ₅₀) dans la peau des pommes ?Tsugaru? ont été étudiés en culture sous serre au début de la période de chauffage. Résultats et discussion. Les concentrations en anthocyanes des pommes traitées aux LED rouges ont augmenté par rapport à celles des pommes LED traités bleus et du témoin non traité, à 130 jours après pleine floraison (DAFB). L?expression relative des gènes MdMYB10 et MdUFGT à 130 DAFB était également plus élevée dans la peau des pommes traitées aux LED rouges. La peau des pommes traitées aux LED rouges ou bleues a montré des valeurs significativement faibles de l?activité anti-oxydative (EC ₅₀). Conclusion. L?éclairage aux LED rouges pourrait être utilisé en environnement contrôlé, comme une serre pour augmenter la synthèse des anthocyanes et l?activité anti-oxydante de la peau de la pomme.

Keywords: Japan / apple / Malus domestica / light treatment / phenolics / secondary metabolism / fruit quality  

Mots clés: Japon / pomme / Malus domestica / traitement / lumineux / composés phénoliques / métabolites secondaires / qualité des fruits  

Corresponding author: s-kondo@faculty.chiba-u.jp

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