La aplicación de 1,3-dimetiltiourea reduce el daño por el frío en plátanos

Las frutas frescas son ricas en nutrientes y sustancias bioactivas, como vitaminas, antioxidantes y fibra dietética, pero después de la cosecha, en condiciones de almacenamiento a temperatura ambiente, se deterioran fácilmente. Habitualmente se utilizan tecnologías poscosecha para prolongar la vida útil, como el almacenamiento a baja temperatura, la aplicación de fungicidas, de reguladores del desarrollo o conservantes naturales (por ejemplo, flavonoides y polifenoles). 

Entre los tratamientos poscosecha, el almacenamiento a baja temperatura es ampliamente utilizado para frutas debido a su alta eficiencia. Desafortunadamente, la mayoría de las frutas tropicales, incluido el plátano (Musa acuminata), es susceptible al frío durante esta fase, y le provoca severos daños como el pardeamiento de la cáscara, la pérdida del aroma y una maduración irregular. 

Los daños por frío, una disfunción inducida por ROS y otros factores

El daño por el frío es el resultado de una disfunción fisiológica provocada por alteraciones estructurales dentro de las células inducidas por especies reactivas de oxígeno (ROS), trastorno del metabolismo de los lípidos de membrana, déficit energético y degradación anormal de la pared celular.

Entre estos factores, las especies reactivas de oxígeno pueden desempeñar un papel clave en la aparición de síntomas de frutas poscosecha durante el almacenamiento a bajas temperaturas. 

Bases del metabolismo de las ROS

Se han investigado ampliamente las bases moleculares del metabolismo de las ROS en las plantas. En general, los vegetales han desarrollado un sistema integrador para controlar el equilibrio dinámico de ROS que incluye la enzima NADPH* oxidasa (homóloga de la oxidasa de explosión respiratoria, RBOH)**, el receptor de H2O2 (HPCAL), acuaporinas (proteínas de membrana), las enzimas superóxido dismutasa, peroxidasa, catalasa, ascorbato peroxidasa, glutatión-S-transferasa, y la vía de cascada MAPK***. 

Síntomas de los daños por frío

El plátano es una fruta climatérica y susceptible al daño por el frío a temperaturas inferiores a 13°C durante el almacenamiento. Se produce el oscurecimiento de la cáscara y una maduración anormal, lo que afecta gravemente la calidad y el valor económico.

Alivio de la incidencia del daño por frío

Varios enfoques poscosecha, como la adición exógena de ATP, ácido abscísico, y  ácido salicílico han demostrado que alivian la incidencia de estas deterioraciones durante el almacenamiento. 

Investigaciones anteriores han demostrado el papel de varias enzimas antioxidantes en la inhibición de los efectos perjudiciales por bajas temperaturas en la fruta poscosecha durante el almacenamiento. 

Por ejemplo, en la uva poscosecha (Vitis vinifera), se encontró que la adición exógena del inhibidor de ROS, hipotaurina, aumenta la actividad enzimática eliminadora de ROS y disminuye el contenido de H2O2, retrasando así la senescencia del fruto. 

Se demostró también que la aplicación del eliminador de H2O2, 1,3-dimetiltiourea retrasa significativamente el pardeamiento del endocarpio en frutos de longan (Dimocarpus longan) poscosecha durante el almacenamiento y reduce significativamente los niveles de expresión génica de la mayoría de las proteínas que responde al metabolismo y la señalización del H2O2.

Efecto positivo de tratamiento que inhibe los receptores de peróxido de hidrógeno

En un estudio actual, frutos de plátano almacenados a 6 °C se trataron con 1,3-dimetiltiourea y luego se investigaron los efectos sobre los niveles de transcripción de genes que codifican receptor de peróxido de hidrógeno (HPCAL) localizado en la membrana plasmática y activado por H2O2 . 

El H2O2 (peróxido de hidrógeno) ingresa a las células a través de proteínas de membrana (acuaporinas) y modifica covalentemente las proteínas citoplasmáticas para regular la señalización y los procesos celulares. En las células vegetales, el H2O2 desencadena una afluencia de iones Ca2+, que se cree, está implicada en la detección y señalización del H2O2.

Fue verificado que la aplicación de 1,3-dimetiltiourea 5,0 mM disminuye significativamente el daño por el frío y la tasa de respiración, además de activar el sistema antioxidante de la fruta de plátano durante el almacenamiento a baja temperatura. 

Los niveles de transcripción de los genes que codifican receptor de peróxido de hidrógeno (HPCAL) se vieron negativa y significativamente afectados por el tratamiento con1,3-dimetiltiourea, así como otros factores de transcripción que regulan las expresiones de estos genes.

Estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre los mecanismos subyacentes al daño por el frío en la fruta de plátano, mediado por el metabolismo de especies reactivas de oxígeno durante el almacenamiento a baja temperatura.

* Es una coenzima similar al dinucleótido de nicotinamida y adenina, con un grupo fosfato más. Es el aceptor de electrones en las reacciones de la vía de las pentosas-fosfato y en la transformación del malato en piruvato por acción de la enzima málica, dando como resultado la reducción de NADP+ a NADPH. Es un cofactor utilizado en reacciones anabólicas como el ciclo de Calvin, y la síntesis de lípidos y ácidos nucleicos, que requieren NADPH como agente reductor. Es utilizado por todas las formas de vida celular.

**Explosión respiratoria o explosión oxidativa es el proceso donde algunas células son capaces de producir y liberar especies reactivas de oxígeno, tales como radicales superóxido y peróxido de hidrógeno, y se caracteriza por un aumento muy violento en la demanda de oxígeno. El homólogo de la oxidasa del estallido respiratorio (RBOH), como productor clave de ROS, desempeña un papel esencial en la señalización sistémica entre células y en el desarrollo de las plantas, y es necesaria para la aclimatación de las plantas al estrés.

*** La MAPK es una familia de proteínas quinasa (enzimas que catalizan la adición de grupos fosfato a otras proteínas); estas enzimas son activadas por mitógenos (estímulos extracelulares) que regulan diversas funciones celulares, como la expresión genética, la mitosis, la diferenciación, la supervivencia, y la apoptosis (muerte celular programada).

Fuente

Zhang, S.; Shan, Y.; Li, Y.; He, J.; Jiang, Y. (2024). Hydrogen peroxide receptors regulate chilling injury of banana fruit during low-temperature storage. Postharvest Biology and Technology, 214: 112985.

Imagen

https://vmasseyors.blogspot.com/2011/03/danos-por-frio-congelacion-chilling.html  Acceso el 16/07/2024.