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Por: Fabiola Jaimes Miranda (Ipicyt)
En el laboratorio 10 de la División de Biología Molecular del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt) queremos contestar la pregunta ¿cómo maduran los frutos?
La maduración, un proceso regulado genéticamente y exclusivo de las plantas, implica una serie de cambios fisiológicos y bioquímicos que modifican el color, la textura, el aroma y el sabor de los frutos. Estas modificaciones hacen al producto más atractivo sensorialmente para su consumo, y, además, más nutritivo. Cuando la maduración no ocurre de forma normal, hay un impacto directo sobre la calidad del mismo.
Para entender cómo maduran los frutos, en el Ipicyt estudiamos el jitomate; en México, esta planta tiene un alto valor comercial y cultural, y es la base de una gran variedad de platillos típicos. Además, fue aquí en el México prehispánico en donde el jitomate se domesticó para su consumo; es también una planta que se utiliza como modelo de estudio del desarrollo de los frutos. Trabajar con jitomate tiene varias ventajas: se propaga fácilmente en invernaderos, tiene un ciclo de vida relativamente corto, y su genoma está totalmente secuenciado y disponible sin restricciones en internet (http://solgenomics.net).
Al estudiar el jitomate, debemos saber que su fruto es carnoso y climatérico. Los científicos han clasificado a los frutos, según su manera de dispersión de las semillas, en frutos carnosos y frutos secos o nueces. Los frutos carnosos, como el jitomate, el chile, el melón o la uva, dispersan sus semillas vía la ingesta de los vertebrados. En el caso de los frutos secos, como el frijol, la canola o los chícharos, son el viento y el agua los encargados de la dispersión de las semillas.
Los frutos carnosos, a su vez, se dividen en climatéricos y no climatéricos, dependiendo de los eventos moleculares requeridos para su maduración. Los frutos climatéricos son aquellos que pueden seguir madurando después de ser separados de la planta, como el jitomate, el melón o la manzana. Los frutos no climatéricos ya no maduran después de ser cortados de la planta. La uva, la naranja o la fresa son ejemplos de frutos no climatéricos.
Durante la maduración de los frutos climatéricos hay un incremento en la producción de etileno, una hormona vegetal. Esta hormona, que es un gas producido por las plantas mismas, regula una gran parte del proceso de maduración de los frutos climatéricos. En cambio, la maduración de los frutos no climatéricos no depende de la hormona etileno, y aún no se conocen, precisamente, los mecanismos que desencadenan la maduración de este tipo de frutos.
El enfoque de nuestro laboratorio es encontrar las redes genéticas que controlan la producción y acción de la hormona etileno en el fruto de jitomate. Los procesos biológicos, como la maduración, están regulados por genes que interactúan entre ellos, formando redes complejas de regulación. En el laboratorio nos interesa contestar las preguntas ¿cuáles son los genes involucrados en el proceso de maduración? y ¿cómo interaccionan estos genes entre ellos para formar las redes regulación de la maduración?
En colaboración con otros investigadores en México y en el extranjero, usamos una combinación de análisis de datos bioinformáticos y de experimentos de laboratorio para acercarnos a estas respuestas. En internet también está disponible mucha información sobre cuándo y en dónde se expresan los genes de jitomate. Podemos recuperar esa información, y en la computadora un algoritmo nos puede decir cuáles son las interacciones más probables entre los genes. Con este nuevo conocimiento podremos, entonces, hacer experimentos en el laboratorio para determinar, no en una computadora sino ya en el fruto, cuáles genes interactúan entre ellos, y cuáles están regulando a los genes conocidos de la maduración y de la producción y acción del etileno. Estos análisis y experimentos podrán, además, revelar genes que no sabíamos participaban en la maduración.
Cuando juntemos toda esta información, podremos obtener una visión global y precisa de los mecanismos moleculares que ocurren durante la maduración y, por fin, contestar nuestra pregunta ¿cómo maduran los frutos?
Además, este conocimiento, que es llamado de ciencia básica, es indispensable para dar el siguiente paso, que es crear aplicaciones biotecnológicas. En un mundo que está sufriendo el cambio climático, las plantas estarán sometidas cada vez más a condiciones adversas, y convertir todas las tierras en invernaderos con control de clima es simplemente irrealista. Entender la maduración nos puede ayudar a combatir los efectos que las sequías, los episodios de lluvias intensas o las heladas tienen sobre las plantas y, por tanto, sobre la maduración.
Entender la maduración también nos puede ayudar a controlar o suprimir los efectos que tienen el calor, el frío, el transporte o el almacenamiento sobre la calidad de los frutos una vez que ya han sido cosechados. De esta manera, podremos preservar frutos de calidad, incluso en condiciones adversas, y mantener las propiedades sensoriales y nutritivas desde la planta hasta nuestro plato.
Referencias
Barry, C. S., & Giovannoni, J. J. (2007). Ethylene and Fruit Ripening Ethylene and Fruit Ripening. Journal of Plant Growth Regulation, 26, 143–159.
Giovannoni JJ (2004) Genetic Regulation of Fruit Development and Ripening. PLANT CELL ONLINE 16: S170–S180
Lelievre J-M, Latche A, Jones B, Bouzayen M, Pech J-C (1997) Ethylene and fruit ripening. Physiol Plant 101: 727–739
Roeder AHK, Yanofsky MF (2006) Fruit development in Arabidopsis. Arab B 4: e0075
Autora
La doctora Fabiola Jaimes Miranda es Catedrática Conacyt en la División de Biología Molecular del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A. C. (Ipicyt). Contacto: fabiola.jaimes@ipicyt.edu.mx. Tel. (444) 834 20 00 Ext. 7318.
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