En la exposición se analizará el efecto de pre-tratamientos (3 días) con elevadas concentraciones de CO2 (20%) en la regulación del proceso de maduración. Asimismo, en base a la capacidad de los frutos para activar mecanismos de defensa en respuesta a factores ambientales, se profundizará en las bases fisiológicas y moleculares de acción del CO2 frente a las principales alteraciones fisiopatológicas durante la conservación a bajas temperaturas. Concretamente, se especificará el efecto de altas concentraciones de CO2 en la reducción del ataque fúngico en uva de mesa y en la superación del daño por frío en chirimoya.

Retraso del proceso de maduración por elevadas concentraciones de CO2

La maduración lleva asociada una serie de cambios metabólicos altamente coordinados que van a definir el sabor, aroma, color y textura característicos del fruto. Una vez establecidas las principales reacciones sintéticas y degradativas asociadas con el proceso de maduración, se dará una visión general de los principales cambios fisiológicos y bioquímicos en procesos tales como la actividad respiratoria, producción de etileno, ablandamiento y cambios en el estado del agua.

 

Metabolismo respiratorio. El efecto de altos niveles de CO2 en el retraso del proceso de maduración requiere una efectiva regulación de los controles de la respiración por el CO2, que evite que ésta proceda aceleradamente hasta agotar todas las reservas de carbohidratos.

 

Síntesis de etileno. Es conocido que altas concentraciones de CO2 suprimen la producción de etileno. Al posible mecanismo de acción del CO2 sobre las principales enzimas implicadas en su síntesis, la ACC sintasa y ACC oxidasa., hay que añadir el mecanismo de inhibición de la producción de etileno ejercida a través de la no disponibilidad de S-adenosilmetionina y por tanto de ACC para su síntesis, al ser utilizado preferencialmente para la síntesis de las poliaminas, espermidina y espermina.

 

Modificación de la textura. El mantenimiento de la firmeza del fruto lleva implícito cambios en la estructura de la pared celular y en la actividad de las principales enzimas hidrolíticas implicadas en el proceso de ablandamiento.

 

Retraso del envejecimiento. La mejora de la apariencia externa y el menor índice de marchitamiento de tejidos fotosintéticos se corresponden con un mantenimiento del contenido de clorofilas y de la maquinaria fotosintética.

 

Visión integrada del metabolismo del fruto durante la conservación a bajas temperaturas

Mecanismos de defensa inducidos por altos niveles de CO2 en el control del daño por frío. Respecto al efecto beneficioso de elevadas concentraciones de anhídrido carbónico en la superación de esta alteración fisiopatológica que modifica la calidad del fruto y acorta el periodo de conservación, se indicarán tanto las rutas alternativas que desarrolla el fruto para superar los puntos críticos del metabolismo ácido como las respuestas de adaptación inducidas por esta tecnología.

En este análisis se destacará la importancia de la modificación de la actividad de la enzima fosfoenolpirúvico descarboxilasa (PEPC), enzima clave que permite la reasimilación del CO2 sin la subsiguiente fijación a nivel de carbohidratos que caracteriza la fotosíntesis. A los estudios sobre la coordinación y equilibrio entre las actividades de las enzimas PEPC-Málico deshidrogenasa-Enzima Málico dependiente de NADP, se unen los correspondientes a sus características cinéticas que podrían desempeñar un papel fundamental en el control del pH citoplásmico y en la formación de poder reductor necesario para la síntesis de compuestos de defensa. Asimismo, se analizará la capacidad de los frutos tratados con altas concentraciones de CO2 para sintetizar compuestos de defensa en relación con la disponibilidad de carbono/nitrógeno, en definitiva con la activación de la reasimilación de amonio con el consiguiente consumo de energía y de ácidos orgánicos procedentes del ciclo de Krebs.

 

Modificación de la expresión génica, actividad y constantes cinéticas de la principal enzima implicadas en la ruta de síntesis de los fenilpropanoides

En cuanto al efecto de elevadas concentraciones de CO2 sobre los mecanismos de defensa inducidos durante la conservación a bajas temperaturas destaca la síntesis de compuestos de la ruta de los fenilpropanoides. Debido a la naturaleza y función de los fenilpropanoides, se considera que la activación de su ruta biosintética es parte del mecanismo de defensa que la célula desarrolla frente a las condiciones estresantes a las que está sometida. Los fenilpropanoides son un grupo heterogéneo de sustancias que comparten una ruta biosintética común.

Su formación, a partir del PEP y de intermediarios de la ruta de las pentosas fosfato, tiene lugar por la ruta del siquimato-corismato que conduce a la formación de fenilpiruvato que, mediante una transaminación, da lugar a L-fenilalanina. Su desaminación por la enzima fenilalanina amonio liasa (PAL) produce trans-cinamato, y tras una secuencia compleja de reacciones de hidroxilación y metilación, se sintetizan los diferentes compuestos de la ruta de los fenilpropanoides.

En chirimoya, es evidente el efecto de elevadas concentraciones de CO2 en el contenido de taninos y lignina relacionados con los cambios en textura. En piel de uva se observan cambios en el contenido de fitoalexinas y antocianos. Las fitoalexinas están constituidas por un grupo restringido de moléculas pertenecientes a la familia del estilbeno cuya última etapa de síntesis está catalizada por la estilbeno sintasa. Los cambios en el contenido de antocianos, que son fácilmente visibles y cuantificables durante los procesos de desarrollo y maduración de uva, están influenciados por los factores ambientales y se relacionan con la calidad del fruto. Con respecto a la regulación de la síntesis de los compuestos de la ruta de los fenilpropanoides por factores ambientales se mostrará el efecto del alto CO2/bajas temperaturas tanto en la modulación de la expresión del gen que codifica para la PAL, como en la modificación de su actividad enzimática y de sus características cinéticas.

 

Mecanismos de defensa inducidos por altos niveles CO2 en el control del ataque fúngico

Sin duda, la eficacia de tratamientos con altas concentraciones de CO2 en la restricción del crecimiento fúngico y en la reducción de las pérdidas globales en peso de granos destriados es uno de los aspectos mas destacados del empleo de estas tecnologías en uva.. En relación con el ataque fúngico, las respuestas más comunes y mejor caracterizadas se corresponden con la síntesis de proteínas relacionadas con la patogénesis (PRs) Dentro de las PRs son las quitinasas y ß-1,3-glucanasas dos de sus mayores familias. En uva de mesa de la variedad ?Cardinal? el control del ataque fúngico mediante la aplicación de pre-tratamientos con altas concentraciones de CO2 no está mediado por la inducción de los genes que codifican para quitinasas y ß-1,3-glucanasas de clase I.

 

Tiempo de aplicación, dosis y grado de susceptibilidad del fruto a elevadas concentraciones de CO2

Por último, se destacará la importancia de la concentración, tiempo de aplicación y grado de susceptibilidad del fruto en la efectividad del tratamiento gaseoso y para evitar daños asociados a esta tecnología.

 

BIBLIOGRAFÍA

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