An integrative genomics approach for deciphering the complex interactions between ascorbate metabolism and fruit growth and composition in tomato

Very few reports have studied the interactions between ascorbate and fruit metabolism. In order to get insights into the complex relationships between ascorbate biosynthesis/recycling and other metabolic pathways in the fruit, we undertook a fruit systems biology approach. To this end, we have produced tomato transgenic lines altered in ascorbate content and redox ratio by RNAi-targeting several key enzymes involved in ascorbate biosynthesis (2 enzymes) and recycling (2 enzymes). In the VTC (ViTamin C) Fruit project, we then generated phenotypic and genomic (transcriptome, proteome, metabolome) data from wild type and mutant tomato fruit at two stages of fruit development, and developed or implemented statistical and bioinformatic tools as a web application (named VTC Tool box) necessary to store, analyse and integrate experimental data in tomato. By using Kohonen's self-organizing maps (SOMs) to cluster the biological data, pair-wise Pearson correlation analyses and simultaneous visualization of transcript/protein and metabolites (MapMan), this approach allowed us to uncover major relationships between ascorbate and other metabolic pathways. To cite this article: V. Garcia et al., C. R. Biologies 332 (2009).

RésuméLes interactions entre ascorbate (vitamine C) et métabolisme du fruit charnu ont été très peu étudiées jusqu'à présent. Afin d'approfondir notre connaissance des relations complexes entre la biosynthèse et le recyclage de l'ascorbate d'une part, et les autres voies métaboliques actives dans le fruit d'autre part, nous avons entrepris une approche intégrative de la biologie du fruit. Dans ce but, nous avons produit des lignées transgéniques de tomate dont la teneur et/ou le ratio redox de l'ascorbate étaient modulées, en ciblant par une stratégie d'ARN interférence (RNAi) plusieurs des enzymes clés de la biosynthèse (2 enzymes) et du recyclage (2 enzymes) de l'ascorbate. Dans le projet « ViTamine C du Fruit » (VTC Fruit) nous avons ensuite généré et collecté un ensemble de données phénotypiques et génomiques (transcriptome, protéome, métabolome) à partir de fruits de tomate à 2 stades de développement, pour chaque génotype. Afin de stocker, analyser et intégrer les données produites, nous avons mis en place une application Web du nom de VTC ToolBox intégrant différents outils bioinformatiques et statistiques. Grâce aux cartes auto-organisatrices (self-organizing maps) de Kohonen, aux analyses de corrélation de Pearson et à la visualisation simultanée des transcrits/protéines et des métabolites identifiés chez les fruits (MapMan), cette approche nous a permis de mettre en évidence des relations majeures entre voies de synthèse de l'ascorbate et d'autres voies métaboliques du fruit. Pour citer cet article : V. Garcia et al., C. R. Biologies 332 (2009).