Luz pulsada para inducir resistencia a Fusarium en melón durante la poscosecha

El melón es una fruta comercializada globalmente y se estima que un 15% presenta síntomas de deterioro al llegar a su destino por lo que son descartados. 

Una de las principales enfermedades poscosecha es la podredumbre fusariosa, causada por el hongo Fusarium pallidoroseum (Ascomycota) también clasificado como Fusarium semitectum. Además, este microorganismo puede producir metabolitos tóxicos para la salud humana.

Hoy en día, los consumidores son más conscientes de los beneficios de una alimentación sana y segura, en particular en lo que respecta a los residuos químicos para el control de plagas y enfermedades. El uso convencional de fungicidas sintéticos plantea preocupaciones, lo que impulsa la exploración de tecnologías alternativas. 

UV-C  pulsada, una tecnología sin residuos

En este contexto, una de las tecnologías actualmente en desarrollo para controlar las pérdidas sin residuos químicos es el uso de tratamientos físicos como la luz pulsada. Esta luz, emitida en el rango de 200–280 ηm, cae dentro de la región del espectro UV-C y tiene efectos germicidas en una amplia gama de microorganismos que incluyen bacterias, protozoarios, levaduras y hongos, y también, virus.

La luz ultravioleta se puede aplicar de manera continua o pulsada (UVP). En la UVP, la luz se almacena en un condensador y se libera en destellos intermitentes, lo que da como resultado una ganancia en la exposición radiante a lo largo del tiempo de aplicación. Esta característica, combinada con el número de pulsos aplicados, la hace más efectiva en la inactivación de microorganismos debido a la destrucción de sus membranas celulares.

UV-P, efectos beneficiosos directos e indirectos

Adicionalmente, la UVP puede estimular la producción de fitoquímicos que protegen los tejidos vegetales y pueden promover respuestas beneficiosas contra los estreses abiótico y  biótico. Este efecto se conoce como “hormesis’, en el cual la aplicación o tratamiento con pequeñas dosis de sustancias nocivas estimula efectos beneficiosos en un organismo.

Además del efecto directo de la UV-C (que es parte de la UVP) sobre el control de patógenos, se han reportado beneficios indirectos para la fruta. Entre ellas se encuentran la mejora de la calidad mediante la activación de vías metabólicas especializadas.

Respuestas de los genes

Los avances en las tecnologías de secuenciación, en particular la secuenciación automática Sanger y la secuenciación de próxima generación, han revolucionado el descubrimiento de genes que responden al desarrollo de las plantas y de nuevos genes, así como los relacionados con el estrés biótico y abiótico. 

Entre estos enfoques, la secuenciación de ARN y sus variaciones han surgido como las técnicas más poderosas desarrolladas hasta la fecha para estudiar la expresión génica global de plantas sometidas a estrés.

Este método se ha utilizado ampliamente para investigar los procesos poscosecha en varias frutas. En el melón, esta técnica se ha aplicado, por ejemplo, para estudiar la asociación entre la biosíntesis de carotenoides y el color del mesocarpio, así como el patrón de expresión génica del patosistema melón-Fusarium.

Efectos en melón de la luz pulsada

Un estudio actual, utilizando datos de secuenciación de ARN (transcriptómico) ha generado nuevos conocimientos sobre el mecanismo molecular de los aspectos beneficiosos promovidos por la aplicación de luz pulsada en melones durante la etapa posterior a la cosecha.

En esta investigación, los frutos del melón infectados con Fusarium pallidoroseum se trataron con diferentes dosis de luz pulsada (0, 6, 9 y 12 Jcm−2), y se analizó el impacto tanto en el control de hongos como en la extensión de la vida útil de la fruta. 

La dosis de 9 Jcm−2 fue la más eficaz para controlar el desarrollo de Fusarium pallidoroseum sin causar daños, induciendo respuestas beneficiosas. 

Esta dosis óptima de luz pulsada también regula positivamente los genes de biosíntesis de lignanos, y los involucrados en la resistencia sistémica adquirida, desencadenada por el ácido pipecólico*. 

6 días más de vida poscosecha 

Con este tratamiento, se obtuvo una prolongación media de la vida útil de seis días que se asoció con una desviación del flujo de información de la biosíntesis de etileno, con la regulación positiva de la vía de biosíntesis de poliaminas, y con  la producción de óxido nítrico, un compuesto que puede inhibir la biosíntesis de etileno y su acción. 

Además, fue observado un periodo de seguridad de 24 h frente a la infección fúngica después del tratamiento con luz pulsada, que se caracterizó como una resistencia de respuesta de memoria causada por la regulación positiva de la biosíntesis de lignanos. 

En general, este estudio proporciona información sobre los mecanismos moleculares transcripcionales a través de los cuales la luz pulsada promueve la resistencia sistémica adquirida y prolonga la vida útil del melón, y  es una alternativa potencial y eficaz a productos químicos como los fungicidas sintéticos.

* El ácido pipecólico (ácido piperidina-2-carboxílico) es un aminoácido de 6 átomos de carbono, no proteinogénico, es decir no forma parte de las proteínas. Es una sustancia intermedia del catabolismo de la lisina en los mamíferos. Asimismo, es un precursor de numerosos metabolitos con importantes actividades biológicas en plantas y microorganismos.

Fuentes

Arge, L. W. P.; Morais, G. L.; Carvalho, J. B.; Zocolo, G. J.; Oster, A. H.; de Vasconcelos, A. T. R.; Diniz, L. E. C.; Silva, E de O.; Bordallo, P. do N. (2024). 
Uncovering the transcriptional molecular dynamics of shelf life extension and lignin-based resistance induction to Fusarium pallidoroseum in melon fruit by the use of pulsed-light
Postharvest Biology and Technology, 216: 113036.

https://en.wikipedia.org/wiki/Pipecolic_acid  Acceso el 30/08/2024.

Imagen

https://www.portaldoagronegocio.com.br/tecnologia/pesquisas/noticias/tratamentos-fisicos-controlam-a-podridao-e-preservam-qualidade-do-melao#google_vignette  Acceso el 30/08/2024.