Carbohidrato y resistencia al frío en melocotón

Como fruta climatérica típica, los melocotones (Prunus persica familia Rosaceae) se descomponen rápidamente a temperatura ambiente, lo que da como resultado una pérdida importante de calidad y valor comestible. 

El almacenamiento en frío se utiliza ampliamente para prolongar la vida útil poscosecha y preservar la calidad de la fruta. Sin embargo, la exposición prolongada a bajas temperaturas puede provocar el desarrollo de trastornos y mostrar síntomas de daño por frío.

Daños por frío

El daño por frío está estrechamente relacionado con la desintegración de las membranas celulares, lo que altera el comportamiento de maduración y causa daños en la cáscara o la pulpa (pardeamiento, picaduras, lanosidad entre otros).

Las bajas temperaturas provocan la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que conduce a la peroxidación lipídica de las membranas plasmáticas promoviendo la descomposición de los ácidos grasos poliinsaturados que las constituyen.. 

De esta manera, la fluidez de las membranas celulares disminuye y la permeabilidad aumenta, lo que provoca la alteración del metabolismo celular y consecuentemente el deterioro de la calidad de la fruta. 

El papel de los carbohidratos

Los azúcares son fuentes fundamentales de energía y contribuyen de manera significativa a la calidad y al sabor general de la fruta. 

También desempeñan un papel crucial en la capacidad de resistencia de la fruta al estrés, al regular la presión osmótica, mantener la estructura celular, eliminar las especies reactivas de oxígeno y actuar como moléculas de señalización. 

El nivel de azúcar en la fruta está regulado principalmente por dos tipos de enzimas distintas, las invertasas y las sintetasas. Las primeras facilitan la descomposición de la sacarosa en glucosa y fructosa, mientras que las sintetasas son responsables de la conversión de glucosa y fructosa en sacarosa, mostrando una función básica en la maduración de la fruta.

En la actualidad, numerosos investigadores han explorado la actividad y la expresión de la mayoría de las enzimas clave bajo estrés por baja temperatura. Por ejemplo, la expresión del gen de las invertasas vacuolares (PpVIN2) se ve marcadamente afectada por el estrés debido a bajas temperaturas en la fruta del melocotón. 

Metaboloma, transcriptoma y WGCNA

El análisis transcriptómico se ha utilizado con éxito para identificar genes de respuesta al frío en varios cultivos. Además, el papel del azúcar en la resistencia al frío de las plantas se ha estudiado ampliamente mediante el transcriptoma del metabolismo de los carbohidratos.

El análisis de redes de coexpresión génica ponderadas (WGCNA, por sus siglas en inglés) ha ganado una amplia popularidad basándose en la secuenciación de ARN para analizar los patrones de expresión génica en múltiples muestras. Además, el WGCNA es fundamental para caracterizar las funciones moleculares de los módulos génicos, que están compuestos por genes coexpresados. 

Estos genes coexpresados ​​se identificaron con rasgos biológicos mediante el análisis de correlación con los genes centrales.

Hasta la fecha, el enfoque WGCNA se ha aplicado ampliamente para detectar genes coexpresados ​​que responden al estrés por frío en el arroz, el pimiento y el algodón.

El WGCNA también se ha utilizado en el melocotón. Por ejemplo, la combinación del análisis del metaboloma, el transcriptoma y el WGCNA reveló que la expresión y la metilación del ADN de algunos genes funcionales están vinculadas a la pérdida de sabor en los melocotones causada por el frío. 

Además, el miembro de la familia C2H2, ZFP21, fue identificado mediante la aplicación de WGCNA a los datos de secuenciación de ARN, que regula negativamente la expresión del homólogo de la oxidasa de estallido respiratorio del gen relacionado con ROS para aliviar el daño por el frío en la fruta del melocotón. 

Para descubrir el mecanismo molecular de la tolerancia al frío es necesario comprender las alteraciones en los patrones de expresión de los genes vinculados a ciertos procesos fisiológicos. 

Metabolismo de los carbohidratos como base para la tolerancia a bajas temperaturas

Los objetivos de una investigación actual  fueron profundizar las alteraciones fisiológicas en la fruta del melocotón sometida a ambientes de estrés por frío, e identificar los genes expresados ​​diferencialmente dentro de la vía del metabolismo de carbohidratos que contribuyen significativamente a la resiliencia de la planta frente a las bajas temperaturas, además de analizar el transcriptoma y los cambios fisiológicos de dos variedades de melocotón utilizando la secuenciación del ARN y WGCNA para dilucidar la red reguladora y la función de los genes clave en estas frutas en cuanto a la resistencia al frío. 

Además, al construir una red de coexpresión, varios factores de transcripción se notaron involucrados en la regulación de los genes centrales relacionados con el metabolismo de carbohidratos en la fruta del melocotón. Estos factores de transcripción pueden servir como reguladores clave de la red transcripcional, modulando la expresión génica relacionada con el metabolismo de carbohidratos en respuesta al estrés por frío.

Esta investigación arroja luz importante sobre los procesos fisiológicos y moleculares que subyacen a la reacción de la fruta del durazno al estrés por frío y proporciona información valiosa tanto para la investigación biotecnológica futura como para el desarrollo de técnicas dirigidas a mejorar la tolerancia a las bajas  temperaturas por  la fruta.

Fuentes

Deng, X.; Wei, Y.; Chen, Y.; Ding, P.; Xu, F.; Shao, X. (2025). 
Gene co-expression network analysis of the transcriptome identifies cold-resistant hub genes related to carbohydrate metabolism in peach fruit
Postharvest Biology and Technology, 220: 113300.

Imagen

https://www.cucinare.tv/2021/01/14/duraznos-por-que-cada-vez-es-mas-dificil-encontrarlos-jugosos-y-dulces/   Acceso el 23/12/2024.