Shanmugam, Ashokraj;Hossain, Mohammad Rashed;Natarajan, Sathishkumar;Jung, Hee-Jeong;Song, Jae-Young;Kim, Hoy-Taek;Nou, Ill-Sup
Journal of Plant Biotechnology
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v.44
no.2
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pp.178-190
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2017
$Fragaria{\times}ananassa$, a strawberry evolved from hybridization between F. virginiana and F. chiloensis, is a globally cultivated and consumed fruit crop valued for its flavor and nutritional value. Flavor and quality of fruits are determined by factors such as sugars and organic acids present during fruit development. These characteristics are highly subjective in different genotypes and affected by various environmental factors. In this study, we analyzed contents of major sugar compounds including fructose, glucose and sucrose by HPLC analysis in four cultivars namely, Maehyang, Seolhyang, Festival and Sweet Charlie. We identified 55 genes related to fructose, glucose, sucrose and soluble sugar regulation whose expression were analyzed in four cultivars at three developmental stages of the fruit namely, green, white and ripened stages. Expression of these genes across these progressive fruit developmental stages varied among cultivars. Among the 55 genes, genes FaFru3, FaSuc11 and FaGlu8 revealed differential patterns of expression along developmental stages of the fruit in high and low sugar-containing genotypes, respectively and may be putative candidates for sugar content in strawberries. Expression of genes are discussed with regard to corresponding sugar content in these genotypes. Further analysis and application of these genes may be valuable in developing high sugar containing cultivars via marker-assisted breeding.
A severely wilting of strawberry caused by a Phytophthora sp. has occurred houses after planting in vinyl-houses field at Ssanglim and Anlim areas Kyungbuk in Korea from October in 1997. Phytophthora sp. isolated from diseased tissues of the crown of strawberry. Browning rot of inner crown and root resulted in wilt and eventual death of the plant. The causal fungus was identified as Phytophthora cactorum. Sporangia were ovoid, conspicuously papillate, caducous and measured 30.0~56.6$\times$23.8~35.2 (av. 39.3~29.9) ${\mu}{\textrm}{m}$. Sexuality of the fungus was homothallic. Oogonia were sperical and 23.3~32.3 (av. 29.0) ${\mu}{\textrm}{m}$ in size. Most ahteridia were paragynous and measured av. 10.2~12.2 ${\mu}{\textrm}{m}$. Cardinal temperature for growth at minimum, optium, maximum were recorded at 7, 20~25, and 32$^{\circ}C$, respectively. The fungus show strong pathogenicity to strawberry. This is the first report of strawberry caused by Phytophthora cactorum in Korea.
This study was investigated to establish a regeneration system of plant via adventitious bud formation from leaf explant cultures of strawberry (Fragaria ananassa Duch). Effects of plant growth regulators (2,4-D, BAP), agar sucrose and myo-inositol on adventitious bud formation were investigated. When the leaf explants were cultured on MS medium supplemented with 0.1 mg/L 2,4-D and 3 mg/L BAP, the adventitious bud formation was most promoted. The adventitious bud formation was not induced from leaf explants cultured on MS medium containing 2,4-D alone. Adventitious bud formation was enhanced to almost 3 times on medium with low level of agar concentration (0.4%) in comparison with those on the medium with high level of agar (1%), but almost of shoot was vitrificated on the medium. Therefore, the normal adventitious bud formation from leaf explants was most effective on the medium containing 0.05 mg/L 2,4-D,1 mg/L BAP, 0.8% agar, 30 g/L sucrose and 100 mg/L myo-inositol. Thus, the mass propagation of healthy strawberry could be established using leaf explants.
Strawberry (Fragaria ${\times}$ ananassa) is a globally-cultivated and popular fruit crop, prized for its flavor and nutritional value. Sweetness, a key determinant of fruit quality, depends on the sugar composition and concentration. We selected eight strawberry cultivars based on the fruit soluble solids content to represent high and low sugar content groups. The average soluble solid content was $13.6^{\circ}Brix$ (Okmae, Geumsil, Aram, and Maehyang) and $2.9^{\circ}Brix$ (Missionary, Camino Real, Portola, and Gilgyung53), for the high and low sugar content groups, respectively. Sucrose was the main sugar in the cultivars with high sugar content, whereas fructose was the main component in the low sugar content cultivars. Fruit starch concentration ranged from $3.247{\pm}0.056$ to $3.850{\pm}0.055g/100g$, with a 12% higher concentration in the high sugar content cultivars. Additionally, we identified 41 sugar metabolism-related genes in Fragaria ${\times}$ ananassa and analyzed the relationship between their transcripts and the sugar accumulation in fruit. FaGPT1, FaTMT1, FaHXK1, FaPHS1, FaINVA-3, and FacxINV2-1 were highly expressed in the high sugar content cultivars, while FapGlcT, FaTMT2-1, FaPHS2-1, FaSUSY1-1, and FaSUSY1-2 were highly expressed in the low sugar content cultivars. In general, a greater number of genes encoding sugar transporters or involved in sugar synthesis were highly expressed in the high sugar content cultivars. Contrarily, genes involved in sugar degradation were preferentially transcribed in the low sugar content cultivars. Although gene expression was not perfectly proportional to sugar content or concentration, our analysis of the genes involved in sugar metabolism and accumulation in strawberries provides a framework for further studies and for the subsequent engineering of sugar metabolism to enhance fruit quality.
Ditylenchus acris was isolated from diseased strawberry plants. Frequently, D. acris and Aphelenchoides fragariae occur together in a strawberry plant. Both species appeared very similar in the shape, length, swimming behavior and causing symptoms, and difficult to distinguish them by a stereomicroscope. But they were easily distinguished under a compound microscope especially by their tail shape, median bulb, vulva position, and bursa.
This study was conducted to investigate the effects of LEDs on the fruit qualities of two strawberry (Fragaria ${\times}$ ananassa Duch.) cultivars such as hardness, phytochemicals, and antioxidant activity using the strawberry fruits, which were harvested by 50% and 100% ripening levels of fruits grown under LEDs illuminated during 6 hours after sunset from November 2018 to January of the following year. In the hardness of strawberry fruit, when two strawberry cultivars were illuminated red LED light, in 50% ripening as well as 100% ripening fruit of both 'Daewang' and 'Seolhyang' cultivars were significantly higher compared to other treatments. Also, in the sugar content on 50% ripening fruit of two cultivars, the fruit of red LED light was significantly higher than in the other LEDs and control. On the other hand, in the acidity of 50% and 100% ripening levels of strawberry fruit, the fruit under control condition was higher in than that of LEDs. The phenolic compounds of strawberry fruit grown in control was much higher than that of strawberry treated with LEDs. However, the influence of LEDs on flavonoid and anthocyanin content of strawberry fruit did not affected. Changes in the phytochemicals contents of the strawberry tends to be affected depending on the maturity of fruit. Antioxidant activity such as DPPH and ABTS of were not different by maturity of fruit, and supplementation of LEDs during 6 hours at night. Therefore, we concluded that lighting of LEDs is effective for fruit quality in terms of sugar accumulation and fruit hardness.
Drought is a severe abiotic stress that affects global crop production. A drought model was created for 'Toyonoka' Fragaria ${\times}$ ananassa, and the effects of drought stress on contents of proline, sugars, and antioxidant enzyme activities were investigated. Strawberry transplants with identical growth were chosen for the experiments and the randomized design included four replications (10 plants per block). The experimental sets differed in the moisture level of the culture medium relative to the range of moisture content as follows: control, 70-85%; mild drought stress, 50-60%; moderate drought stress, 40-50%; and severe drought stress, 30-40%. Drought stress was imposed by limiting irrigation. Plants were sampled and physiological parameters w ere measured on 0, 2, 4, 6, 8, and 10 days after the commencement of droughts tress. The water potential of strawberry leaves decreased in the plants under mild, moderate, and severe stress during the course of the water stress treatment and exhibited a significant difference from the control. Strawberry leaves subjected to drought stress had higher accumulation of proline, sugars, and malondialdehyde, and higher activities of superoxide dismutase, peroxidase, and catalase than leaves of control plants. Malondialdehyde levels increased in parallel with the severity and duration of drought stress. By contrast, antioxidant enzyme activity displayed dynamic responses to drought stress, first increasing and subsequently decreasing as the severity and duration of drought stress increased. These results suggest that strawberry plants respond to drought stress by altering the activities of antioxidant enzymes and the levels of osmotically active metabolites. These biochemical response changes may confer adaptation to drought stress and improve the capacity of plants to withstand water-deficit conditions.
Plant regeneration via organogenesis from leaf and stipule explants of micropropagated shoots of strawberry (Fragaria $\times$ ananassa cv. Suhong) was achieved. Leaf and stipule explants were detached from shoot-tip cultured shoots and cultured on MS medium with various combinations of BA and NAA under light or dark condition. Shoot regeneration from leaf explant was observed after 3 weeks in culture and was good at the high ratio of BA and NAA among various combination treatments. The highest shoot regeneration frequency from leaf explants was obtained with 1.0 mg/L BA and 0.1 mg/L NAA, in which 31.1% shoot regeneration frequency(1.7 shoots per leaf explant) was yielded. In case of stipule explants, shoot regeneration was largely affected by plant growth regulators during incubation under dark condition for initial 4 weeks but not under continuous light condition. The combination treatment with 2.0 mg/L BA and 0.1 mg/L NAA showed the most excellent shoot regeneration from stipule explants, where 44.4% regeneration frequency(4.0 shoots per explants) obtained. Regenerated shoots were rooted on MS medium with 0.1 mg/L NAA after shoot elongation, and the plantlets regenerated were transferred to soil mixtures with vermiculite and perlite for acclimation.
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