L'un des principaux objectifs de la biologie des fruits est de comprendre les facteurs qui influencent la croissance et la qualité des fruits, dans le but ultime de les manipuler pour améliorer les caractéristiques des fruits. Formation n'est pas simple. Les fruits sont attaqués par des facteurs environnementaux changeants à mesure que les températures augmentent et que les agents pathogènes se propagent. Dans une revue en libre accès en Annals of Botany, Bertrand Beauvoit et collaborateurs notez également que l'évolution des goûts des consommateurs impose également des exigences distinctes aux sélectionneurs pour des cultures améliorées en fonction de facteurs tels que le goût et la durabilité.

Ils soutiennent que les biologistes devraient examiner métabolisme, les processus chimiques qui exécutent et construisent les cellules du fruit. Le métabolisme est un processus diversifié chez les plantes à fleurs, mais ils soutiennent que la plupart des différences sont dues à un métabolisme spécialisé et que le métabolisme primaire est similaire chez les plantes. Écrivant dans l'article, ils disent: "[C] les caractères tels que la douceur, l'acidité, la teneur en azote et les propriétés antioxydantes des fruits, ainsi que le rendement en fruits, sont le résultat d'une interaction complexe entre le transport, la compartimentation et la transformation des métabolites. .”

Diagramme du métabolisme
Représentation simplifiée du métabolisme primaire des fruits. Les principales voies et composés primaires impliqués dans la croissance et la qualité des fruits sont représentés. Le saccharose et les acides aminés représentent les principaux pools importés. Le saccharose est d'abord métabolisé via le métabolisme des sucres, qui produit de l'amidon et des précurseurs de composants de la paroi cellulaire, ainsi que l'ascorbate, un antioxydant majeur. Une grande fraction du saccharose et/ou des hexoses est stockée dans la vacuole. Les phosphates d'hexose, qui sont des intermédiaires du métabolisme du saccharose, sont dégradés par glycolyse pour libérer de l'énergie et donner des précurseurs du cycle TCA et du métabolisme des acides gras. Alternativement, les phosphates d'hexose sont métabolisés via la voie des pentoses phosphates, qui donne des précurseurs de nucléotides et de métabolites spécialisés. Le cycle TCA couplé à la respiration libère de l'énergie et fournit des précurseurs pour la synthèse des acides aminés. Les acides aminés importés, dont la glutamine, le glutamate, l'aspartate et l'asparagine sont souvent les formes dominantes, fournissent des squelettes d'azote et de carbone pour la synthèse d'autres acides aminés. Les principaux composés qui influencent principalement la qualité des fruits sont en gras. Abréviations : P, phosphate ; UDP, uridine diphosphate ; acétyl-CoA, acétyl-coenzyme A. Image Beauvoit et al. 2018. Cliquez pour agrandir.

Regarder les plantes au niveau cellulaire inverse le processus habituel d'amélioration des fruits. Les gens ont regardé le phénotype, l'expression physique des gènes, pour voir quels sont les traits les plus désirables d'un fruit et ont choisi les meilleurs fruits pour la reproduction. Si vous comprenez l'interaction entre les gènes, le métabolisme et le produit, il est alors possible de comprendre comment les traits que vous sélectionnez interagissent.

Beauvoit et ses collègues soutiennent également que cette compréhension pourrait aider à améliorer les approches de modélisation pour développer des fruits. Ils concluent : « Alors que les approches statistiques sont désormais largement utilisées dans la recherche sur les fruits pour modéliser des ensembles de données post-génomiques de grande dimension, les modèles mécanistes du métabolisme ne font que faire leur apparition. Il est presque certain qu'une fois que ces modèles mécanistes auront intégré les facteurs environnementaux, ils deviendront extrêmement utiles pour faire progresser nos connaissances sur le métabolisme des fruits. Cependant, l'expérimentation sur les cultures fruitières est généralement coûteuse et prend du temps, en particulier lorsque des fruits à croissance lente sont étudiés. En conséquence, anticiper au maximum les besoins futurs en matière de modélisation pourrait s'avérer très utile.