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.

Translated abstract

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.