¿Cómo se degrada el almidón de los plátanos en poscosecha?

El plátano, (Musa acuminata familia Musaceae) es una pseudobaya. Originario del sudeste asiático, actualmente se cultiva en prácticamente todas las regiones tropicales del planeta.

Es una fruta conocida por su proceso de conversión de almidón. Durante el desarrollo, se acumula una cantidad sustancial de este carbohidrato (70-80% del peso seco) y posteriormente, sufre una rápida degradación. Durante la fase de maduración el almidón se degrada en azúcares solubles, lo que contribuye al desarrollo del sabor. 

El papel de la degradación del almidón

La degradación del almidón desempeña un papel fundamental en procesos como la germinación de las semillas y el desarrollo de las plántulas. Además, en algunas otras frutas frescas como el kiwi y el mango, el almidón confiere atributos de calidad críticos, incluidos la firmeza de la fruta, el dulzor y la vida útil, y están directamente influenciados por el proceso su degradación. 

¿Cómo se degrada el almidón?

Existen dos categorías distintas de enzimas responsables de la degradación del almidón, las fosforolíticas y hidrolíticas. 

El proceso de degradación del almidón generalmente comienza con la fosforilación por las enzimas fosfoglucano diquinasa y glucano diquinasa, seguido de la desfosforilación mediante las enzimas fosfoglucano fosfatasas, culminando con la formación de glucosa-1-fosfato mediante la enzima fosforilasa de almidón (PHO), a partir de una cadena de glucano con enlaces glucosídicas α-1,4.

Entre las enzimas hidrolíticas, las β-amilasas y las α-amilasas tienen la capacidad de hidrolizar los glucanos derivados de los gránulos de almidón para liberar unidades de maltosa que finalmente se descomponen en glucosa. 

Entre las enzimas asociadas con la degradación fosforolítica del almidón, la enzima PHO desempeña un papel fundamental al catalizar la transferencia reversible de unidades de glucosilo, liberando simultáneamente fosfato. Existen dos formas distintas de PHO: la PHO1 plastidial y la PHO2 citosólica. Estas dos formas difieren en el peso molecular que son aproximadamente de 105 kDa y 90 kDa, respectivamente. 

Enzimas diferentes para las diferentes etapas

En un estudio reciente, se identificaron los patrones de expresión genética relacionados con la degradación del almidón, a partir de análisis transcriptómicos del plátano y la vía de degradación del almidón en células vegetales no fotosintéticas. Se investigaron las características moleculares de las PHO y se evaluó la funcionalidad potencial de la enzima almidón fosforilasa 1 (PHO1), que se expresa altamente durante la maduración, mediante el silenciamiento y sobreexpresión génicos.

Los resultados encontraron que las enzimas fosforolíticas regulan principalmente la degradación del almidón en las etapas tempranas y medias de la maduración de la fruta, y que las enzimas hidrolíticas contribuyen significativamente a la degradación del almidón en la etapa posterior.

La expresión de la enzima PHO1 es más elevada en las etapas tempranas y medias de la maduración del banano y se encuentra   predominantemente en el cloroplasto; PHO2 se localiza en la membrana celular. 

La acumulación de almidón aumenta significativamente por la atenuación transitoria de la expresión de PHO1, mientras que su sobreexpresión desencadena una reducción drástica en el contenido de almidón, lo que afirma su papel funcional en la maduración del fruto del plátano.

Bases para la mejora genética de la calidad poscosecha

En conjunto, estos hallazgos establecen una comprensión importante del papel de PHO1 en la degradación del almidón de la fruta, lo que ofrece objetivos genéticos relevantes para la mejora de la calidad poscosecha en el plátano y potencialmente en otros cultivos, y mejorar los atributos comercializables y la longevidad de las frutas con almidón.

Fuente

Miao, H.; Sun, P.; Zhu,W.; Liu, Q.;  Zhang, J.;  Jia, C.;  Sun, J.;  Zhu, Z.;  Xie, J.;  Wang, W.;  Tie, W.;  Li, X.;  Xu, B.;  Liu, J.;  Jin, Z. (2024). Exploring the function of MaPHO1 in starch degradation and its protein interactions in postharvest banana fruits. Postharvest Biology and Technology, 209: 112687.

Imagen

https://www.amazon.com/Banana-Super-Dwarf-Cavendish-acuminata/dp/B0B3DYFC17  Acceso el 04/03/2024.