Analysis of ascorbic acid content variation in tomato fruit and role of light environment

Les fruits et légumes constituent la principale source de vitamine C dans l’alimentation humaine, mais leur concentration en vitamine C varie fortement en fonction de la saison et des conditions de culture. Au cours de cette thèse, nous avons testé successivement différentes hypothèses afin de mettre en évidence le rôle de la lumière dans ces variations, en prenant comme modèle le fruit de tomate. Nous avons supposé i) un effet direct du rayonnement intercepté par les fruits sur le métabolisme de la vitamine C (synthèse, recyclage, dégradation), ou ii) un effet du rayonnement sur les feuilles augmentant le transport de molécules (sucres, vitamine C, …) favorisant l’accumulation de vitamine C dans le fruit. Nos résultats ont souligné la complexité de la régulation de la teneur en vitamine C dans les fruits par la lumière, qui dépend principalement du microclimat radiatif du fruit et dans une moindre mesure du rayonnement intercepté par les feuilles, en interaction avec le stade de développement du fruit. L’étude de la relation sucres/vitamine C dans les fruits a montré que les sucres n’étaient pas limitants pour la synthèse de vitamine C. L’impact du rayonnement sur le métabolisme de la vitamine C a été étudié, en interaction avec la température, sur fruits détachés. Le rayonnement augmente les teneurs en vitamine C des fruits pour les températures inférieures ou égales à 23°C en liaison avec l’augmentation des expressions des gènes de la voie de biosynthèse et des activités des enzymes de recyclage, particulièrement à 12°C. À forte température (31°C), la lumière ne modifie pas la teneur en vitamine C du fruit malgré l’augmentation de l’expression de certains gènes de la voie de synthèse, mais on observe une diminution du recyclage de la vitamine C (DHAR) et une augmentation d’un produit de dégradation de la vitamine C (thréonate). Les données recueillies ont permis d’initier un modèle d’accumulation de la vitamine C au cours du développement du fruit qui dans le futur prendra en compte les facteurs de l’environnementFruits and vegetables are the major source of vitamin C in human diet; however, their vitamin C content varies with environmental conditions and agricultural practices. In this work, we successively tested different hypotheses concerning light impact on these variations, using tomato fruit as model. We hypothesized that i) light reaching fruit could have a direct impact on vitamin C metabolism (synthesis, recycling and degradation) or that ii) light reaching leaves could increase the transport of molecules triggering vitamin C accumulation in fruit (sugars, vitamin C…). Our results showed that vitamin C variations with light are complex and depend mostly on light reaching the fruit and to a lesser extent on light reaching leaves,according to fruit developmental stage. The study of vitamin C/sugars relationship in fruit showed that sugars were not determinant in explaining variations in vitamin C. Light impact on vitamin C metabolism were studied, in interaction with temperature, on off-vine fruit ripening. Light increased fruit vitamin C content for temperature lower or equal to 23°C byincreasing transcripts of vitamin C biosynthetic pathway and activity of vitamin C recycling enzyme, particularly at low temperature (12°C). At high temperature (31°C), light did not increase fruit vitamin C content but it decreased DHAR activity and increased threonate content likely produced from vitamin C degradation. The data obtained were used to initiate the building of a model describing vitamin C content during fruit development that will integrate environmental factors in the futur