Las bajas temperaturas disminuyen la acumulación de antioxidantes en plátano

Los plátanos (Musa acuminat familia Musaceae) se encuentran entre las frutas más populares y consumidas a nivel mundial, valoradas por su sabor su riqueza nutricional, su versatilidad culinaria y sus propiedades beneficiosas para la salud. 

La refrigeración es una práctica poscosecha común que se utiliza para prolongar la vida útil de los plátanos. Sin embargo, la exposición prolongada a temperaturas extremadamente bajas puede causar daño celular a los tejidos, lo que resulta en estrés por frío y compromete sus cualidades comestibles y comerciales. 

El estrés por frío puede tener varios efectos perjudiciales en las plantas, incluida la inhibición de la fotosíntesis, la disminución de la actividad enzimática, la lesión celular, el aumento de la permeabilidad de la membrana y el debilitamiento de los mecanismos de defensa.

Para soportar estas adversidades, las plantas han desarrollado diversas estrategias que les permiten sobrevivir y adaptarse a ambientes fríos severos. Estas estrategias incluyen la regulación antioxidante, la reducción de la transpiración, la inducción de genes de tolerancia al frío y el ajuste osmótico. 

Los flavonoides, una clase de polifenoles, potentes antioxidantes

Los flavonoides, como antioxidantes, protegen a las plantas de diversos tipos de estrés ambiental, incluida la exposición a metales pesados, la sequía y el frío. 

Estos compuestos, una clase de los polifenoles, se clasifican en varios subgrupos principales, entre los que se incluyen las chalconas, flavanonas, flavanonoles, flavanoles, flavonas, antocianinas y proantocianidinas. 

La biosíntesis de flavonoides es una vía metabólica compleja que ocurre en el citoplasma y el retículo endoplasmático de las células vegetales.

Comprende múltiples reacciones enzimáticas como  la vía del shikimato que involucra  las enzimas  fenilalanina amoniaco-liasa, cinamato 4-hidroxilasa, 4-cumarato-CoA ligasa; chalcona sintasa, chalcona isomerasa, flavonoides hidroxilasas, incluidas la flavonoide 3’,5’-hidroxilasa, flavonoide 3’-hidroxilasa, ​​las uridina difosfato-glicosiltransferasas  y la flavanona 3-hidroxilasa; en la biosíntesis de antocianinas y proantocianidinas, participan las enzimas  dihidroflavonol reductasa, la antocianina sintasa, la antocianidina reductasa y la leucoantocianidina reductasa.

Los flavonoides son potentes antioxidantes que ayudan a eliminar las especies reactivas de oxígeno (ROS) producidas bajo estrés.

Efectos protectores

Específicamente, los flavonoles y las antocianinas funcionan como pigmentos que absorben los rayos UV, protegiendo los tejidos vegetales de la radiación perjudicial. Estos compuestos absorben las longitudes de onda de los rayos UV-B y UV-C, previniendo así el daño al ADN, la fotoinhibición y la lesión tisular.

Además, los flavonoides pueden formar quelatos con iones metálicos y formar complejos con metales pesados, lo que ayuda a la desintoxicación de las plantas expuestas a concentraciones elevadas de estos elementos, mitigando la toxicidad y protegiendo las células vegetales de efectos nocivos.

Los flavonoides también reducen el daño oxidativo en las plantas al eliminar las ROS y mejorar la actividad de las enzimas antioxidantes, incluidas la superóxido dismutasa, la catalasa y la peroxidasa.

Los factores de transcripción son cruciales en la resistencia al estrés por frío y en la regulación de la biosíntesis de flavonoides en las plantas. 

Biosíntesis de flavonoides

Varios factores de transcripción, incluidos WRKY, R2R3-MYB y bHLH, controlan la expresión de genes responsables de la producción de flavonoides. Entre estos, bHLH desempeña un papel fundamental. 
bHLH mejora la tolerancia al frío al activar la expresión de genes que responden al estrés y aumentar las actividades de las enzimas antioxidantes. Además, las hormonas vegetales como el ácido jasmónico pueden influir en la actividad de bHLH para modular la expresión de estos genes.

También, bHLH protege a las plantas del estrés por frío al regular el metabolismo secundario, como la producción de flavonoides. 

En la biosíntesis de flavonoides, la mayoría de los factores de transcripción bHLH involucrados en la biosíntesis de flavonoides regulan sus genes diana uniéndose directamente a los promotores  o formando complejos MYB-bHLH-WD40 con las proteínas MYB y WD40.

En un estudio actual, se realizaron evaluaciones fenotípicas, basadas en transcriptómica, metabolómica dirigida y ensayos de biología molecular para investigar en detalles la biosíntesis de flavonoides en plátanos poscosecha sometidos a estrés por frío.

Las bajas temperaturas afectan la biosíntesis de flavonas y flavonoles

Los análisis transcriptómicos y metabolómicos mostraron una disminución en la acumulación de flavonas y flavonoles a baja temperatura.

Específicamente, de nicotiflorina, rutina, narcisina y astragalina se identificaron como los principales metabolitos afectados por el frío. 

Es importante destacar que la baja temperatura inhibe MabHLH363, un regulador positivo de los genes MaUGT016, MaUGT028 y MaUGT041 involucrados en la glicosilación de flavonas y flavonoles. 

Estos hallazgos aclaran que la baja temperatura dificulta la expresión de MabHLH363, suprimiendo así la acumulación de flavonas y flavonoles en los plátanos poscosecha lo que proporciona información para mejorar la calidad de almacenamiento de los plátanos y aumentar la tolerancia al estrés causado por el frío.

Fuente

Song, W.; Lin, S. Q.; Yin, Q.; Liu, T. H.; Gan, L. Z.; Qi, J. J.; Yang, Y. Y.; Wei, W.; Shan, W.; Kuang, J. F.; Chen, J. Y.; Lu, W. J. (2024). A multi-omics approach reveals low temperature inhibition of flavones and flavonols accumulation in postharvest bananas via downregulation of MabHLH363. Postharvest Biology and Technology, 218: 113152.

Imagen

https://www.agricultura.sp.gov.br/pt/web/apta-regional/b/banana-fruta-mais-consumida-no-mundo-e-a-protagonista-no-dia-de-hoje. Acceso el 19/10/2023.