Cytology, biochemistry and molecular changes during coffee fruit development

Abstract

In commercial coffee species (Coffea arabica and Coffea canephora), fruit development is a lengthy process, characterized by tissue changes and evolutions. For example, soon after fecundation and up to mid development, the fruit is mainly constituted of the pericarp and perisperm tissue. Thereafter, the perisperm gradually disappears and is progressively replaced by the endosperm (true seed). Initially present in a "liquid" state, the endosperm hardens as it ripens during the maturation phase, as a result of accumulation of storage proteins, sucrose and complex polysaccharides representing the main reserves of the seed. The last step of maturation is characterized by the dehydration of the endosperm and the color change of the pericarp. Important quantitative and qualitative changes accompany fruit growth, highlighting the importance of its study to better understand the final characteristics of coffee beans. Following a description of the coffee fruit tissues, this review presents some data concerning biochemical, enzymatic and gene expression variations observed during the coffee fruit development. The latter will also be analyzed in the light of recent data (electronic expression profiles) arising from the Brazilian Coffee Genome Project. Key words: Coffea spp, bean development, cell cycle, endosperm, EST, gene expression, pericarp, perisperm.Cytology, biochemistry and molecular changes during coffee fruit development: Em espécies comerciais de café (Coffea arabica e Coffea canephora), o desenvolvimento do fruto de café é um processo longo, caracterizado por mudanças e evoluções nos tecidos. Por exemplo, logo após a fecundação e até a metade do desenvolvimento, o fruto é principalmente constituído pelo pericarpo e perisperma. Em seguida, o perisperma gradualmente desaparece e é progressivamente substituído pelo endosperma (semente verdadeira). Inicialmente o endosperma apresenta-se no estado "líquido", o endosperma endurece durante a fase de maturação, como resultado do acúmulo gradual de proteínas de reserva, sacarose e polissacarídeos complexos representando as principais reservas da semente. O último passo da maturação é caracterizado pela desidratação do endosperma e pela mudança de cor do pericarpo. Importantes alterações quantitativas e qualitativas acompanham o crescimento do fruto, ilustrando a importância do seu estudo para melhor compreender as características finais das sementes de café. Seguindo a descrição dos tecidos do fruto de café, esta revisão apresenta alguns dados relativos às variações bioquímicas, enzimáticas e de expressão gênica durante o desenvolvimento do fruto. A expressão de genes será também analisada em função de dados recentes (perfil de expressão eletrônica) oriundos do Projeto Genoma Brasileiro Café. Palavras-chave: Coffea spp, ciclo celular, desenvolvimento da semente, endosperma, EST, expressão gênica, pericarpo, perisperma. INTRODUCTIONThe Coffea genus contains around 100 species (Charrier and Berthaud, 1985). Within these species, C. arabica (Arabica) and C. canephora (Rob...

Double sigmoidal models describing the growth of coffee berries

“…These results confirm the idea that coffee fruit growth has a double sigmoid growth pattern as commented by CASTRO &MARRACCINI (2006) andMORAIS et al (2008).…”

“…The second phenological year begins with flowering, in the resumption of the spring rainfall events followed by the appearance of the fruit between six and eight weeks after flowers fall. From this point, authors such as CASTRO &MARRACCINI (2006) andMORAIS et al (2008) classify the development of the fruit in five stages, namely: chumbinho, fast growth, slow growth, granulation and maturation.…”

“…Along these stages, accompanying the accumulated fresh mass of the fruit, a double sigmoid growth pattern is identified (CASTRO & MARRACCINI, 2006;LAVIOLA et al, 2007;MORAIS et al, 2008). But due to the difficulties involved in estimating the parameters of double sigmoid curves, these authors only characterized this pattern, without effectively modeling such growth and obtaining estimates for the parameters of a double sigmoid model.…”

Compostos bioativos e atividade antioxidante do café conilon submetido a diferentes graus de torra

“…[26][27][28] Na literatura foram encontrados poucos trabalhos acerca do café conilon (ou robusta) cultivado no Brasil. [29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39] Nenhum deles trata dos compostos bioativos desta variedade produzida no estado do Espírito Santo. Em continuidade aos nossos estudos com cafés, [40][41][42][43][44][45][46] o presente trabalho teve como objetivo caracterizar os compostos bioativos (trigonelina, ácidos clorogênicos, ácido caféico e cafeína), determinar o teor de fenóis totais, teor de óleos essenciais e determinar a atividade antioxidante através da concentração eficiente (CE 50 ) em amostras de cafés da espécie Coffea canephora Pierre ex Froehner, cultivar conilon, em função do grau de torra (clara, média e escura).…”

Detachment efficiency of fruits from coffee plants subjected to mechanical vibrations

“…This result was also obtained by Ciro (2001), due to the lower rigidity of fruit stalk attachment to the stem at the mature ripening stage. The reduction in rigidity is related to the cell wall degradation in the stalks by enzymatic activity (Castro & Marraccini 2006).…”