Identifican tres genes implicados en la maduración del melón

Conocer los genes responsables de la maduración del melón permitirá desarrollar nuevas variedades de este fruto con una vida útil más larga y contribuir, así, a reducir el desperdicio de alimentos  

Investigación clave para el desarrollo de nuevas variedades con patrones de maduración más largos

Un estudio del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA) y del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG), en el que también ha participado el Institut de Biologie de l’École Normale Supérieure (IBENS) de París, ha identificado el papel de tres genes en la maduración del melón. El hallazgo aporta conocimiento sobre el proceso de maduración de este fruto, «un proceso complejo», según la investigadora del IRTA en el CRAG Marta Pujol, implicada en el estudio, «en el que intervienen varios genes que hay que identificar y entender su funcionamiento». Conocer este proceso es clave para desarrollar nuevas variedades de melón con patrones de maduración más largos, «una demanda del mercado de las empresas de semillas porque se alargaría la vida útil y, así, se reduciría el desperdicio», afirma. Los resultados del estudio, que aporta conocimientos para entender el proceso de maduración de los melones, se ha publicado en las revistas Frontiers in Plant Science y Journal of Experimental Botany. El artículo publicado en Journal of Experimental Botany ha sido seleccionado por los editores de la revista en su último número por su «contribución substancial en este campo».  

¿Qué mecanismos intervienen en la maduración de los frutos?

El cantalupo es una variedad climatérica de melón. Esto quiere decir que, al igual que otros frutos como el tomate, sigue madurando una vez se ha cosechado, y lo hace mediante la emisión de etileno, una hormona de las plantas que induce a la maduración de tipo climatérica. Entonces, una vez cosechados, los frutos climatéricos acostumbran a tener una vida más corta que los otros. En cambio, los frutos que no lo son, como la uva, la naranja o el melón tipo «Piel de Sapo», no maduran mediante el etileno, sino que lo hacen por medio de otros mecanismos que aún no se conocen suficientemente; esto hace que, en muchos casos, sus características organolépticas se mantengan estables durante más tiempo que en los frutos climatéricos. Uno de los retos actuales de la genómica de plantas es conocer los mecanismos que intervienen en la maduración de los frutos. Para entender este proceso, históricamente se ha utilizado el tomate como planta modelo y la investigación realizada hasta ahora «nos ha permitido avanzar en el conocimiento de los mecanismos que regulan la maduración climatérica», explica Jordi Garcia-Mas, investigador del IRTA en el CRAG y también uno de los autores del estudio. Garcia-Mas colideró la investigación que permitió secuenciar, en el 2012, el genoma del melón. [caption id="attachment_15682" align="aligncenter" width="800"] Melones de cantalupo[/caption]  

Aplicación pionera de la técnica de edición génica CRISPR/Cas9 para editar genes de interés agronómico

En el estudio del IRTA, el CRAG y el IBENS, se ha implementado por primera vez la técnica de edición génica CRISPR/Cas9 para editar genes de interés agronómico en melón. Se identificaron tres genes implicados en la maduración climatérica del melón ―CmCTR1, CmROS1 y CmNAC-NOR―, en los que se produjeron mutaciones para descubrir qué papel tenían en el proceso. «Vimos que, si se inhibía la expresión de los dos primeros, la maduración se aceleraba», afirma Andrea Giordano, investigadora del CRAG y primera autora de uno de los trabajos. «En el caso del CmNAC-NOR», apunta Pujol, «se observó que una mutación, la nor-3, conseguía retardar la maduración en ocho días, mientras que la otra, la nor-1 bloqueaba completamente la maduración». ¿Cuál de estas mutaciones es la mejor para obtener nuevas variedades de melón con una vida útil más larga? Marta Pujol es prudente en su respuesta: «De momento, sabemos la función del gen, no cuál será mejor o peor; lo que habrá que hacer es evaluar la calidad de los melones resultantes». Para la investigadora, «puede ser muy interesante retrasar la maduración, siempre que los melones no pierdan otras características como el aroma, el contenido en azúcares o en carotenos, que otorgan calidad organoléptica y nutricional al fruto». Para Garcia-Mas, uno de los puntos más interesantes del hallazgo es que puede ser un primer paso para «convertir un melón climatérico en uno menos climatérico y, así, conseguir que se conserve durante más tiempo». Sea como sea, la investigación que ha liderado en todos estos años el grupo de trabajo de Jordi Garcia-Mas en el CRAG ha demostrado la utilidad del melón como modelo alternativo al tomate para estudiar la maduración tanto climatérica como no climatérica. [caption id="attachment_15683" align="aligncenter" width="800"] Investigadores trabajando con melones en el CRAG[/caption]  

Del laboratorio al mercado

«Con nuestra investigación ahora conocemos qué genes tenemos que mirar para alargar la vida del fruto del melón, pero, de momento, utilizar los mutantes obtenidos por edición con CRISPR/Cas9 no es posible porque en Europa se consideran como si fuesen organismos modificados genéticamente (OMG)» apunta Garcia-Mas. Sí que la regulación en otros países, como Brasil, Japón o los EEUU, lo permite. «Ahora que conocemos algunos de los genes implicados en la maduración del melón, la única opción en Europa es encontrar variantes naturales de estos genes que alarguen la vida y utilizarlas en programes de mejora genética convencional, una opción que interesa mucho a las empresas de semillas». Artículos de referencia: Andrea Giordano, Miguel Santo Domingo, Leandro Quadrana, Marta Pujol, Ana Montserrat Martín-Hernández, Jordi Garcia-Mas, CRISPR/Cas9 gene editing uncovers the roles of CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE 1 and REPRESSOR OF SILENCING 1 in melon fruit ripening and epigenetic regulation, Journal of Experimental Botany, Volume 73, Issue 12, 24 June 2022, Pages 4022– 4033, https://doi.org/10.1093/jxb/erac148 Bin Liu, Miguel Santo Domingo, Carlos Mayobre, Ana Montserrat Martín-Hernández, Marta Pujol, and Jordi Garcia-Mas. 2022. Knock-Out Of Cmnac-NOR Affects Melon Climacteric Fruit Ripening. Frontiers In Plant Science. doi:10.3389/fpls.2022.878037    Imagen principal Los investigadores con un melón cantalupo (de izquierda a derecha, Andrea Giordano, Jordi Garcia-Mas y Marta Pujol)