Repositorio
Institucional

Inostroza-Blancheteau, Claudio

de Oliveira Silva, Franklin Magnum

Duran, Fabiola

Solano, Jaime

Obata, Toshihiro

Machado, Mariana

Fernie, Alisdair R.

Reyes-Diaz, Marjorie

Nunes-Nesi, Adriano

Metabolic diversity in tuber tissues of native Chiloe potatoes and commercial cultivars of Solanum tuberosum ssp tuberosum L.

SPRINGER

METABOLOMICS

en

Introduction The native potatoes (Solanum tuberosum ssp. tuberosum L.) cultivated on Chiloe Island in southern Chile have great variability in terms of tuber shape, size, color and flavor. These traits have been preserved throughout generations due to the geographical position of Chiloe, as well as the different uses given by local farmers. Objectives The present study aimed to investigate the diversity of metabolites in skin and pulp tissues of eleven native accessions of potatoes from Chile, and evaluate the metabolite associations between tuber tissues. Methods For a deeper characterization of these accessions, we performed a comprehensive metabolic study in skin and pulp tissues of tubers, 3 months after harvesting. Specific targeted quantification of metabolites using 96 well microplates, and high-performance liquid chromatography combined with non-targeted metabolite profiling by gas chromatography time-offlight mass spectrometry were used in this study. Results We observed differential levels of antioxidant activity and phenolic compounds between skin and pulp compared to a common commercial cultivar (Desiree). In addition, we uncovered considerable metabolite variability between different tuber tissues and between native potatoes. Network correlation analysis revealed different metabolite associations among tuber tissues that indicate distinct associations between primary metabolite and anthocyanin levels, and antioxidant activity in skin and pulp tissues. Moreover, multivariate analysis lead to the grouping of native and commercial cultivars based on metabolites from both skin and pulp tissues. Conclusions As well as providing important information to potato producers and breeding programs on the levels of health relevant phytochemicals and other abundant metabolites such as starch, proteins and amino acids, this study highlights the associations of different metabolites in tuber skins and pulp, indicating the need for distinct strategies for metabolic engineering in these tissues. Furthermore, this study shows that native Chilean potato accessions have great potential as a natural source of phytochemicals.

Introducción Las papas nativas (Solanum tuberosum ssp. tuberosum L.) cultivadas en la Isla de Chiloé, en el sur de Chile, presentan una gran variabilidad en cuanto a forma, tamaño, color y sabor del tubérculo. Estas características se han conservado a lo largo de generaciones debido a la posición geográfica de Chiloé, así como a los diferentes usos que les dan los agricultores locales. Objetivos El presente estudio tuvo como objetivo investigar la diversidad de metabolitos en los tejidos de la piel y la pulpa de once accesiones nativas de papas de Chile, y evaluar las asociaciones de metabolitos entre los tejidos del tubérculo. Métodos Para una caracterización más profunda de estas accesiones, realizamos un estudio metabólico exhaustivo en los tejidos de la piel y la pulpa de los tubérculos, 3 meses después de la cosecha. En este estudio se utilizó la cuantificación específica dirigida de metabolitos utilizando microplacas de 96 pocillos y cromatografía líquida de alta resolución combinada con el perfil de metabolitos no dirigidos mediante espectrometría de masas con cromatografía de gases time-offlight. Resultados Observamos niveles diferenciales de actividad antioxidante y compuestos fenólicos entre la piel y la pulpa en comparación con un cultivar comercial común (Desiree). Además, descubrimos una considerable variabilidad de metabolitos entre diferentes tejidos de tubérculos y entre papas nativas. El análisis de correlación de red reveló diferentes asociaciones de metabolitos entre los tejidos de los tubérculos que indican asociaciones distintas entre los niveles de metabolitos primarios y antocianinas, y la actividad antioxidante en los tejidos de la piel y la pulpa. Es más, el análisis multivariado condujo a la agrupación de cultivares nativos y comerciales basados ​​en metabolitos de los tejidos de la piel y la pulpa. Conclusiones Además de proporcionar información importante a los productores de papa y a los programas de mejoramiento sobre los niveles de fitoquímicos relevantes para la salud y otros metabolitos abundantes como almidón, proteínas y aminoácidos, este estudio destaca las asociaciones de diferentes metabolitos en las pieles y la pulpa de los tubérculos, lo que indica la necesidad de estrategias distintas para la ingeniería metabólica en estos tejidos. Además, este estudio muestra que las accesiones de papa nativa chilena tienen un gran potencial como fuente natural de fitoquímicos.

Artículo original

Este trabajo fue apoyado por la Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) [número de subvención CBB - AUC-00018-16]. Las becas de investigación fueron otorgadas por el Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq) a ANN y la Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) [Número de subvención CBB-BPD-00019-16] a FMOS. ANN, MRD y CIB también agradecen el apoyo del Ministerio de Educación de Chile (MEC-CONICYT, Beca PAI80160036). Los autores desean agradecer a NUBIOMOL-UFV por brindar las instalaciones para el análisis de este trabajo, y a Michael Handford (Universidad de Chile) por el apoyo lingüístico.

This work was supported by Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) [grant number CBB - AUC-00018-16]. Research fellowships were granted by Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq) to ANN and Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) [Grant Number CBB-BPD- 00019-16] to FMOS. ANN, MRD and CIB also acknowledge the support from the Chilean Ministerio de Educacion (MEC-CONICYT, Grant PAI80160036). The authors wish to thank the NUBIOMOL-UFV for providing the facilities for the analysis of this work, and Michael Handford (Universidad de Chile) for language support.

10.1007/s11306-018-1428-7

pdf

Genetic variation

Native potatoes

Exotic germplasms

Metabolite profiling

Variación genética

papas nativas

Germoplasmas exóticos

Perfil de metabolitos

Endocrinology & Metabolism

Genetic variation

Native potatoes

Exotic germplasms

Metabolite profiling

Variación genética

papas nativas

Germoplasmas exóticos

Perfil de metabolitos

Agricultura

Fitomejoramiento y protección vegetal

Bioquímica

version publicada

hibrida

restringido

restringido

WOS:000446497300002

Metabolic diversity in tuber tissues of native Chiloe potatoes and commercial cultivars of Solanum tuberosum ssp tuberosum L.

Artículo original

SPRINGER

METABOLOMICS

Endocrinología y Metabolismo

1573-3882

en

FAPEMIG CBB - AUC-00018-16#CNPq CBB-BPD- 00019-16#ANID MEC-CONICYT PAI80160036

This work was supported by Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) [grant number CBB - AUC-00018-16]. Research fellowships were granted by Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq) to ANN and Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) [Grant Number CBB-BPD- 00019-16] to FMOS. ANN, MRD and CIB also acknowledge the support from the Chilean Ministerio de Educacion (MEC-CONICYT, Grant PAI80160036). The authors wish to thank the NUBIOMOL-UFV for providing the facilities for the analysis of this work, and Michael Handford (Universidad de Chile) for language support.

pdf

576

585