La glicina betaìna aumenta la tolerancia al frío en melocotones almacenados

El melocotonero (Prunus persica L. Batsch familia Rosaceae ) es un cultivo de gran importancia económica y se planta ampliamente en las regiones templadas; es muy popular debido a su aspecto atractivo, aroma y riqueza nutricional. 

El melocotón, como fruta climatérica típica, es propenso al deterioro después de la cosecha, lo que genera graves pérdidas de calidad y por tanto, económicas.  A pesar de la utilidad de aplicar frío para mantener la calidad y prolongar la vida útil, se trata de un producto sensibles a las bajas temperaturas, pudiendo sufrir severos daños como el pardeamiento de la pulpa, la deficiencia de jugosidad y la pérdida de sabor, lo que reduce el valor comercial y limita el desarrollo de la industria. 

La glicina betaína, un regulador vegetal

La glicina betaína, es un derivado N-trimetil de la glicina, y un compuesto de amonio cuaternario. Es una sustancia vital que desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la presión osmótica celular y la regulación de las respuestas al estrés en las plantas. 

Recientemente, se ha informado de que el tratamiento con glicina betaína mejora la tolerancia al frío al promover la actividad de las enzimas antioxidantes, la acumulación de prolina, ácidos grasos insaturados y compuestos fenólicos  en varias frutas, como los nísperos, el calabacín, los plátanos y las granadas.

El estrés por frío 

La tolerancia al estrés por frío está estrechamente asociada con la capacidad de eliminación de especies reactivas de oxígeno (ROS), que afecta la fluidez e integridad de la estructura de las membranas plasmáticas en las células vivas. El exceso de ROS desencadenado por el estrés por frío causa la peroxidación de los ácidos grasos insaturados en las membranas, mientras que el daño a la integridad de la membrana celular se considera un evento primario del efecto por el frío. 

Las enzimas antioxidantes, como la superóxido dismutasa, la catalasa, la ascorbato peroxidasa y la peroxidasa, son beneficiosas para eliminar las ROS y prevenir el daño oxidativo a las membranas celulares durante el proceso de estrés por frío en cultivos hortícolas. 

Los mecanismos de la tolerancia al estrés por frío

Los factores de transcripción (proteínas reguladoras importantes), son esenciales para modular la tolerancia al estrés por frío en las plantas al regular el nivel de transcripción de genes diana.

Se han identificado una gran cantidad de factores de transcripción relacionados con el estrés por frío, como la hélice-bucle-hélice básica (bHLH), NAC y WRKY, entre los cuales bHLH es la segunda familia de factores de transcripción más grande en plantas. 

Los bHLH se han definido por la existencia de dos dominios conservados, una región HLH en el C-terminal que forma complejos homólogos o heterodiméricos y una región básica en el N-terminal que es importante en la unión del ADN. 

Por ejemplo, PpbHLH3 interactúa con los factores de transcripción MYB10.1 y MYB10.3 para regular la biosíntesis de antocianinas durante el proceso de maduración del melocotón, y MabHLH7 participa en el proceso de ablandamiento del fruto del plátano regulando los genes de modificación de la pared celular.

Además, MabHLH060/183 protege de la degradación de la membrana celular al dirigirse a los genes de formación de ácido fosfatídico para promover la resistencia al frío del fruto del plátano.

La sobreexpresión del factor PtrbHLH de naranja trifoliada (Poncirus trifoliata) puede unirse directamente al promotor del gen PtrCAT para regular la expresión génica y la actividad enzimática de la catalasa, lo que ayuda a mejorar la eliminación de ROS en plantas transgénicas de pomelo (Citrus grandis) en condiciones de estrés por frío. Por otro lado, CsPIF8 es un factor de transcripción de tipo bHLH que regula la expresión del gen CsSOD al unirse directamente a su promotor, promoviendo así la alta actividad de la enzima superóxido dismutasa y la tolerancia al frío en los cítricos.

A pesar de que estas observaciones indican que los bHLH tienen una amplia gama de funciones en los cultivos hortícolas, hay menos estudios sobre el mecanismo por el cual los bHLH regulan la resistencia al frío de la fruta del melocotón y la influencia de la glicina betaína.

Formas de acción de la glicina betaína

En un estudio actual, los melocotones se trataron con glicina betaína para explorar el mecanismo molecular potencial en el desarrollo del daño por el frío. 

Los objetivos de la investigación fueron explorar los cambios de algunas propiedades de calidad y el metabolismo antioxidante en melocotones tratados con glicina betaína, estudiar los cambios del regulador transcripcional PpbHLH130 y genes antioxidantes clave en melocotones tratados con con glicina betaína, y determinar la interacción potencial entre PpbHLH130 y PpPOD/PpAPX en frutas tratadas con con glicina betaína bajo estrés por frío. 

En esta investigación, las frutas de melocotón sumergieron en solución de concentración 10 mmolL−1 glicina betaína durante 10 minutos y luego se almacenaron a 5 ± 0,5 °C durante 49 días. 

Los melocotones tratados con glicina betaína mantuvieron niveles más bajos de índice de pardeamiento interno, conductividad relativa y contenido de malondialdehído (indicador de estrés oxidativo) en comparación con el control durante el almacenamiento en frío. 

Por otro, el tratamiento con glicina betaína aumentó la expresión génica y las actividades de las enzimas catalasa, la superóxido dismutasa, la ascorbato peroxidasa y la peroxidasa, acompañado de una disminución del contenido de especies reactivas de oxígeno (ROS) en los melocotones almacenados en frío. 

La expresión de PpbHLH130 fue inducida mediante estrés por frío y tratamiento con glicina betaína. Investigaciones posteriores revelaron que PpbHLH130 aumenta la expresión de los genes PpPOD y PpAPX que codifican las enzimas superóxido dismutasa y ascorbato peroxidasa respectivamente al interactuar directamente con sus promotores. 

La glicina betaína mejora la expresión génica y suprime la acumulación de ROS

Por lo tanto, estos resultados indican que el tratamiento con glicina betaína activa factores de transcripción mediados por PpbHLH130, de los genes PpPOD y PpAPX, mejorando la expresión génica y las actividades de las enzimas relacionadas con los antioxidantes y suprimiendo la acumulación de ROS, lo que contribuye al mantenimiento de la integridad de las membranas celulares y a la mejora de la tolerancia al frío en la fruta de melocotón refrigerada.

Este trabajo puede ser beneficioso para entender el mecanismo molecular potencial en el desarrollo del daño por el frío y ayudar a descubrir el posible papel de la glicina betaína en la reducción de tal anomalía en la fruta de melocotón , y de esta manera promover la aplicación extensiva de la cadena de frío o almacenamiento refrigerado para las demandas de beneficios agrícolas, económicos y de seguridad alimentaria.

Fuente

Wang, L.; Shi, K.; Song, Q.; Wang, Y.; Wu, T.; Wang, X.; Liu   Z.; Jin, P.; Zheng  Y.; Chen, D. (2024).
Glycine betaine enhances chilling tolerance in peach fruit by modulating PpbHLH130-mediated antioxidant metabolism
Postharvest Biology and Technology, 218: 113166.

Imagen
Modo de acción de Greenstim, osmoregulador de origen natural
https://www.youtube.com/watch?v=ll2fBzLi5oo
(Greenstim es un concentrado de glicina betaína, extraída de melazas de remolacha)