Effect of preharvest sun exposure on the acquisition of thermotolerance of mango (Mangifera indica L. ) : impact on their physiological response postharvest heat treatment
Effet de l'ensoleillement en pré récolte sur l'acquisition d'une thermotolérance des mangues (Mangifera indica L. ) : impact sur leur réponse physiologique aux traitements à la chaleur en après récolte
Résumé
Mango has a strong economic potential in international export markets. However, it is a host to fruit flies and needs to be disinfested first. Commercially applied heat treatments for mango disinfestation use treatment times and temperatures that can cause external and internal damage to mango tissues. In this context, the application of a preliminary moderate stress constitutes a thermal conditioning allowing the mango to acquire thermotolerance through the implementation of biochemical mechanisms to protect its cells and thus be able to endure higher temperatures. That is why, in order to reduce the damage that can be caused by heat disinsectisation, thermal conditioning between 38 and 42 °C of the fruit is carried out after the harvest. Prior to this study, the hypothesis was formulated that the sunny pre-harvest conditions in New Caledonia during the mango production season could replace these conditioning conditions. In this way, the mangoes could acquire a thermotolerance in the relative field to optimize their behavior in post-harvest.
To verify this hypothesis, three fields of investigation are developed on several mango cultivars. The first consisted in verifying that the internal temperatures of the mangoes in pre-harvest were well within the temperature range of the thermal conditions achieved in post-harvest. The second aimed to evaluate the response of mangoes to treatment in immersion in hot water at 55°C for 50 min, depending on their exposure to sunlight. Finally, the third aimed to confirm that two biochemical protection mechanisms are in place during these pre-harvest conditions: HSP17.4 heat shock proteins and an antioxidant defense system by the
total polyphenols, anthocyanins and carotenoids.
In pre-harvest conditions, the mangoes on the tree have, according to a diurnal cycle, internal temperatures, which can substitute those of the fruit hardening treatments, but with limits. In fact, many factors inherent to the cultivar, such as size, height, color and stage of ripeness, as well as the orientation, intensity and type of radiation from the sun, can modify the temperature of the fruit and thus affect its eventual acquired thermotolerance. However, although it is likely on the color spot of mangoes exposed to the sun, this acquired thermotolerance has not always been sufficient to improve the response of mangoes subjected to particularly severe heat treatments. A ranking of the tolerance of different cultivars to heat treatment was carried out, confirming the preponderance of cultivar factors and cultivar x exposure interaction in the physiological response of mangoes to this type of treatment. However, the presence of HSP17.4 and antioxidants confirm that protective mechanisms are well established by sunlight during pre-harvest and are present in mango tissues at the time of heat treatment. They are most important in mango tissues, especially on the mango color stain, which is most directly subjected to theoxidative and thermal stress of sunlight. Levels of HSP17.4 and, to a lesser extent, those of total polyphenols, anthocyanins and carotenoids vary during the day and are higher at night suggesting a persistence of these mechanisms in the absence of stress for both repair of cellular damage or anticipation of future stress.
In this complex biological system, global transcriptomic, proteomic and metabolomic approaches with dissociation under controlled conditions of oxidative and thermal stresses could be considered.
La mangue a un fort potentiel économique sur les marchés d’exportation internationaux. Elle est cependant un hôte des mouches des fruits et elle nécessite d’être désinsectisée auparavant. Les traitements à la chaleur appliqués commercialement pour la désinsectisation des mangues utilisent des durées de traitement et des températures qui peuvent engendrer des dégâts externes et internes dans les tissus des mangues. Dans ce contexte, l’application d’un stress modéré préliminaire constitue un conditionnement thermique permettant à la mangue d’acquérir une thermotolérance par la mise en place de mécanismes biochimiques de protection de ses cellules et ainsi d’être capable d’endurer des
températures plus élevées. C’est pourquoi, afin de réduire les dégâts pouvant être occasionnés par la désinsectisation à la chaleur, des conditionnements thermiques entre 38 et 42 °C des fruits sont réalisés après la récolte. Au préalable de cette étude, l’hypothèse que les conditions d’ensoleillement en pré récolte de Nouvelle-Calédonie pendant la saison de production des mangues pourraient se substituer à ces conditionnements a été formulée. De cette façon, les mangues pourraient acquérir au champ relative une thermotolérance pour optimiser leur comportement en après récolte.
Pour vérifier cette hypothèse, trois domaines d’investigations sont développés sur plusieurs cultivars de mangues. Le premier a consisté à vérifier que les températures internes des mangues en pré récolte se situaient bien dans l’intervalle de températures des conditions thermiques réalisés en après récolte. Le second a visé à évaluer la réponse des mangues au traitement en immersion dans de l’eau chaude à 55 °C pendant 50 min, selon leur exposition au soleil. Enfin, le troisième, a eu pour but de confirmer que deux mécanismes de protections biochimiques sont mis en place pendant ces conditions de pré récolte : les protéines de choc thermiques HSP17.4 et un système de défense antioxydant par les
polyphénols, anthocyanes et caroténoïdes totaux.
En conditions de pré récolte, les mangues sur l’arbre ont, selon un cycle diurne, des températures internes, qui permettent de se substituer à celles des traitements d’endurcissement des fruits mais avec toutefois des limites. En effet, de nombreux facteurs inhérents au cultivar, tels que la taille, la hauteur, la couleur ainsi que le stade de maturité mais aussi l’orientation, l’intensité et le type de radiations du soleil peuvent modifier la température des fruits et ainsi affecter leur éventuelle thermotolérance acquise. Cependant, bien qu’elle soit probable sur la tache de couleur des mangues exposées au soleil, cette thermotolérance acquise n’a pas toujours été suffisante pour améliorer la réponse des mangues soumises à des traitements à la chaleur, particulièrement sévères. Un classement de la tolérance des différents cultivars au traitement à la chaleur a pu être réalisé confirmant ainsi la prépondérance des facteurs ‘cultivar’ et de l’interaction ‘cultivar x exposition’ dans la réponse physiologique des mangues à ce type de traitement. Pourtant, la présence de HSP17.4 et d’antioxydants confirment que des mécanismes de protection sont bien mis en place par l’ensoleillement en pré récolte et sont présents dans les tissus des mangues au moment du traitement à la chaleur. Ils sont plus importants dans les tissus des mangues, et plus particulièrement sur la tache de couleur des mangues, les plus directement soumis aux stress oxydatif et thermique de l’ensoleillement. Les niveaux de HSP17.4 et dans une moindre mesure, ceux des polyphénols, anthocyanes et caroténoïdes totaux varient au cours de la journée et sont plus importants la nuit suggérant une persistance de ces mécanismes en absence de stress à la fois pour la réparation des dégâts cellulaires ou pour une anticipation de stress à venir.
Dans ce système biologique complexe, des approches globales transcriptomique, protéomique et métabolomique avec une dissociation en conditions contrôlées des stress oxydatifs et thermiques pourraient être envisagées.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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