Fruit metabolic and transcriptional programs differentiate among Andean tomato (Solanum lycopersicum L.) accessions

Main conclusion: Andean tomatoes differed from the wild ancestor in the metabolic composition and the expression of genes related with mitochondrial functions, and environmental stresses, making them potentially suitable for breeding programmes. Abstract: Traditional landraces or “criollo” tomatoes (Solanum lycopersicum L.) from Andean areas of Argentina, selected for their fruit quality, were analysed in this study. We explored the metabolome and transcriptome of the ripe fruit in nine landrace accessions representing the seven genetic groups and compared them to the mature fruit of the wild progenitor Solanum pimpinellifolium. The content of branched- (isoleucine and valine) and aromatic (phenylalanine and tryptophan) amino acids, citrate and sugars were significantly different in the fruit of several “criollo” tomatoes compared to S. pimpinellifolium. The transcriptomic profile of the ripe fruit showed several genes significantly and highly regulated in all varieties compared to S. pimpinellifolium, like genes encoding histones and mitochondrial proteins. Additionally, network analysis including transcripts and metabolites identified major hubs with the largest number of connections such as constitutive photomorphogenic protein 1 (a RING finger-type ubiquitin E3 ligase), five Zn finger transcription factors, ascorbate peroxidase, acetolactate synthase, and sucrose non-fermenting 1 kinase. Co-expression analysis of these genes revealed a potential function in acquiring tomato fruit quality during domestication.

Fil: D angelo, Matilde. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina. Universitat Autònoma de Barcelona; España

Fil: Zanor, María Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina

Fil: Burgos, Estanislao. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina

Fil: Asprelli, Pablo Diego. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Boggio, Silvana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina

Fil: Carrari, Fernando Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina

Fil: Peralta, Iris Edith. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; Argentina

Fil: Valle, Estela Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina