¿Por qué los daños por frío pueden ser menores a temperaturas más bajas?

La papaya (Carica papaya L. familia Caricaceae) es una fruta climatérica tropical que tiende a madurar y ablandarse rápidamente tras la cosecha, lo que la hace muy susceptible al deterioro.

El almacenamiento en frío es uno de los mejores métodos para reducir la descomposición poscosecha de frutas y hortalizas, sin embargo, como la mayoría de las frutas tropicales y subtropicales, la papaya es susceptible al daño por frío por debajo de los 10 °C.

Curiosamente, a diferencia de la mayoría de las frutas sensibles al frío, una investigación actual ha revelado que la papaya presenta síntomas de daño por frío relativamente más leves a temperaturas más bajas. 

La pared celular y su reacción al frío

Si bien se acepta generalmente que la principal estructura afectada por el frío es la membrana celular, cada vez más investigaciones demuestran que la pared celular también es uno de los objetivos del estrés por frío.

Los efectos de solubilización y despolimerización de los componentes de las paredes celulares pueden causar una disminución de su rigidez, lo que lleva al colapso celular y tisular. 

La pared celular se compone principalmente de pectina, celulosa hemicelulosa, lignina y proteínas estructurales. A excepción de las proteínas estructurales, estos constituyentes se despolimerizan gradualmente debido a la acción de las enzimas pectatoliasa, pectinesterasa, poligalacturonasa, celulasa, β-galactosidasa y otras.

Durante la degradación, estas diferentes enzimas trabajan juntas o por separado para desmontar con precisión los complejos componentes de la pared celular. 

Temperaturas más bajas suprimen la expresión de genes involucrados en los daños por frío

Además, el colapso de la pared celular en la fruta posiblemente esté relacionado con la regulación de la expresión de genes que codifican enzimas relevantes; de esta manera,  en comparación con la papaya almacenada a 12 °C, el almacenamiento a 7 °C suprime la expresión de genes que codifican las enzimas pectinesterasa, poligalacturonasa y expansina, al tiempo que promueve los niveles de expresión de enzimas como celulosa sintetasa y galacturonosiltransferasa, lo cual provoca un retraso en la degradación de la pared celular.

En las frutas más sensibles al frío, cuanto menor es la temperatura de almacenamiento, más grave es el daño por frío. Sin embargo, entre las papayas almacenadas a 1° y 6 °C, las almacenadas a 1 °C presentan síntomas de daño por frío más leves. Este fenómeno se conoce como “comportamiento anormal de daño por frío”.

Este fenómeno también se ha descrito en estudios con melocotón y ciruela. Por ejemplo, se ha observado que los melocotones almacenados a 0 °C, en comparación con los almacenados a 5 °C, muestran mayor fluidez e insaturación lipídica de las membranas, lo que reduce su susceptibilidad al daño por frío. 

Estudios en papaya

Según estudios actuales, es evidente que el metabolismo de la pared celular involucra diversas sustancias y enzimas relacionadas, y que también existen variaciones entre diferentes frutas.

Por lo tanto, para comprender mejor por qué las temperaturas más bajas contribuyen a mantener la integridad de la papaya poscosecha, es necesario confirmar a nivel molecular cómo los genes relacionados con el metabolismo de la pared celular participan en este proceso. 

La tecnología del transcriptoma ofrece una vía potencial para realizar dicha investigación. Permite determinar con precisión el nivel de expresión génica, el empalme diferencial y la expresión específica de los productos de transcripción en condiciones específicas.

Además, el transcriptoma se utiliza cada vez más para descubrir los mecanismos que subyacen a numerosos métodos poscosecha destinados a reducir el daño por el frío en la fruta. 

Por lo tanto, se han investigado los cambios en los componentes de la estructura de la pared celular y los genes reguladores críticos de la papaya durante el almacenamiento a 1 y 6 °C para comprender los mecanismos fisiológicos y moleculares que permiten mantener una mayor integridad tisular a temperaturas más bajas mediante los conocimientos ofrecidos por las fisiología y transcriptómica.

La fruta almacenada a 1ºC es más firme que la almacenada a 6ºC

Los resultados del análisis fisiológico indican que la fruta almacenada a 1 °C presenta mayor firmeza que la fruta almacenada a 6 °C, mayores contenidos de pectina, celulosa, hemicelulosa y lignina.

Además, el análisis transcriptómico permitió identificar 46 genes clave que están potencialmente involucrados en la regulación del metabolismo de la pared celular revelando que el metabolismo de esta estructura está corregulado por vías de señalización hormonal y múltiples familias de factores de transcripción, lo que explica la mejora de la integridad tisular a 1 °C de almacenamiento. 

Se observó que, en comparación con el almacenamiento a 6 °C, el almacenamiento a 1 °C disminuye la expresión génica relacionada con las enzimas de degradación de la pared celular y aumenta la expresión de genes relacionados con su biosíntesis y  proteínas estructurales. 

En consecuencia, la papaya mantiene una mayor integridad tisular a 1 °C al regular la expresión génica responsable del metabolismo de la pared celular, inhibiendo la degradación de sus componentes y fortaleciendo su estructura.

Fuentes

Huang, L.; Tao, S.; Pan, Y.; Han, Z.; Chen, Y.; Tan, Y.; Yang, H. (2025).
Molecular mechanisms of low temperature-induced aberrant chilling injury in papaya fruit: Physiological and transcriptomic analysis on cell wall metabolismo
Scientia Horticulturae, 344: 114107.

Imagen
https://thrivemeetings.com/2017/06/papaya/  Acceso el 09/04/2025.