Hormonal bases of growth and yield in tomato (Solanum lycopersicum)

Abstract

Tomato hybrids exhibit superior phenotypic performance in both optimal and stressful conditions. This superiority is believed to result from the interaction between the genomes of the parents, altering the transcriptional pattern of genes associated with energy production, metabolic rates, stress responses and hormonal signaling, culminating with higher biomass production and increased yield. QTL analyses indicate that a large number of genes contribute to the heterotic phenotype. The understanding of the physiological bases of heterosis is of interest since it could be targeted by plant breeding programs which can increase yield traits of crops. However, the molecular and physiological mechanisms explaining heterosis are still poorly understood. Therefore, this work was conducted to analyze the hormonal balance of tomato hybrids and to identify the physiological changes that result in the strongest phenotypic and agronomic traits in hybrids plants. The results suggest that the optimization of auxin and ethylene concentrations results in structural changes in leaves and consequently in the photosynthetic assimilation rate, which led to more vigorous vegetative growth of the hybrid plants in to increased fruit production.

Híbridos de tomateiro exibem uma performance fenotípica superior à dos parentais, seja em condições ideais ou estressantes. Essa superioridade acredita-se resultar da interação entre o genoma dos parentais, alterando o padrão transcricional de genes associados à produção de energia, taxas metabólicas, respostas a estresses e sinalização hormonal, que culminam com maior produção de biomassa e produtividade dos híbridos. Análises de QTL apontam que um grande número de genes contribui para a formação do fenótipo heterótico. O entendimento das bases fisiológicas da heterose é de interesse para aumentar a produtividade de plantas cultivadas, contudo, os mecanismos moleculares e fisiológicos que explicam a heterose são ainda pobremente conhecidos. Diante disto, este trabalho propôs analisar o balanço hormonal de híbridos altamente produtivos de tomateiro e identificar quais as alterações fisiológicas e moleculares que resultam nas alterações fenotípicas e agronômicas observadas nestes híbridos. Os resultados encontrados sugerem que a otimização nas concentrações de auxina e etileno resultam em alterações estruturais nas folhas e em consequência na assimilação fotossintética, as quais suportam o crescimento mais vigoroso das plantas híbridas tanto na performance vegetativa quanto na produção de frutos.