Exogenous Ethylene Promotes Peel Color Transformation by Regulating the Degradation of Chlorophyll and Synthesis of Anthocyanin in Postharvest Mango Fruit

Resumo

Devido à localização geográfica e aos fatores climáticos, o armazenamento e a preservação pós-colheita de frutas e hortaliças tropicais ainda enfrentam grandes desafios. O ethephon (ETH) é amplamente utilizado como doador de etileno para alcançar a cor e o sabor comercial de frutos climatéricos. No entanto, o efeito do ETH na coloração dos frutos é afetado por muitos fatores, como espécie frutífera, hormônios vegetais e condições de armazenamento. Neste estudo, a principal variedade de manga “Guifei” de Hainan, China, foi utilizada para estudar os efeitos de diferentes concentrações de ETH no amadurecimento e na coloração dos frutos durante o armazenamento a 25 °C. Os resultados mostraram que o tratamento pós-colheita com ETH (300, 500 e 900 mg·L⁻¹) aumentou as atividades de ACS e ACO, estimulou a liberação de etileno endógeno e acelerou o amolecimento e a transformação da cor dos frutos. Em comparação com o controle, o tratamento com ETH não apenas acelerou a decomposição da clorofila, com maiores atividades de Chlase e MDCase, mas também induziu a síntese de carotenoides e antocianinas, com maiores atividades de PAL, CHI, DFR e UFGT. Além disso, as mudanças nas atividades de DFR e UFGT coincidiram com o aumento da concentração de ETH. A análise de correlação mostrou que a produção de etileno endógeno induzida por ETH foi significativamente negativamente correlacionada com a firmeza e o teor de clorofila, enquanto positivamente correlacionada com o teor de MDA e o teor de antocianinas. Este estudo sugere que o efeito positivo do ETH na transformação da cor da manga “Guifei” é dependente da concentração dentro de uma faixa de concentração. A antocianina é o principal pigmento para a formação do vermelho da manga “Guifei”, e DFR e UFGT podem desempenhar papéis críticos na síntese de antocianinas. O ETH promoveu a coloração vermelha ao promover a liberação de etileno endógeno e aumentar as atividades das enzimas de síntese de antocianinas.

Abstract

Due to geographical location and climatic factors, postharvest storage and preservation of tropical fruits and vegetables are still facing huge challenges. Ethephon (ETH) is widely used as an ethylene donor to achieve the commercial color and flavor of climacteric fruits. However, the effect of ETH on fruit coloration was affected by many factors, such as fruit species, plant hormones, and storage conditions. In this study, the main mango variety “Guifei” in Hainan, China, was used to study the effects of different concentrations of ETH on fruit ripening and coloration during storage at 25°C. Results showed that postharvest treatment with ETH (300, 500, and 900 mg·L−1) enhanced the activities of ACS and ACO, stimulated the release of endogenous ethylene, and accelerated fruit softening and color transformation. Compared with control, ETH treatment not only accelerated the breakdown of chlorophyll with higher activities of Chlase and MDCase but also induced the synthesis of carotenoid and anthocyanin with higher activities of PAL, CHI, DFR, and UFGT. Moreover, the changes in DFR and UFGT activities coincided with the increase in ETH concentration. Further, correlation analysis showed that the production of endogenous ethylene induced by ETH was significantly negatively correlated with firmness and chlorophyll content, whereas positively correlated with MDA content and anthocyanin content. This study suggests that the positive effect of ETH on “Guifei” mango color transformation is concentration-dependent within a certain concentration range. Anthocyanin is the main pigment for the red formation of “Guifei” mango, and DFR and UFGT may play critical roles in anthocyanin synthesis. ETH promoted the red coloration by promoting the release of endogenous ethylene and enhancing the activities of anthocyanin synthesis enzymes.