Ciencia//Biotecnología: Estudian los 27 mil genes de duraznos para reducir pérdidas por exposición al frío

Frutas chilenas de exportación pasan más de 25 días almacenadas a bajas temperaturas antes de arribar a puertos extranjeros, como los de China. Como consecuencia de esto, el proceso de maduración del durazno se ve alterado y su pulpa, en ocasiones, se torna harinosa y pierde jugosidad.

Un estudio sobre la expresión de 27 mil genes de diversas variedades de duraznos de exportación chilenos, elaborado por la Escuela de Biotecnología de la Universidad Mayor, determinó los procesos moleculares involucrados en la exposición de la fruta a largos períodos de almacenamiento en frío, cuando éstas son enviadas para su comercialización a puertos internacionales.

Como consecuencia de esta exposición artificial a temperaturas de entre 0 y 6 grados Celsius, por períodos de 21 días, algunas variedades ven alterado su proceso normal de maduración y presentando harinosidad, la cual se ve reflejada en cambios en la textura del fruto y pérdida de jugosidad. La investigación busca determinar los genotipos más resistentes al fenómeno y aportar información científica que permita reducir las pérdidas en la industria nacional. 

“El durazno es uno de los frutos más exportados desde Chile, pero como los mercados están lejos, éstos tienen que ir en frío para llegar en buenas condiciones. Y al estar almacenados en frío, y después ser expuestos a temperaturas ambientes, se produce un fenómeno de harinosidad, que hace que lleguen en malas condiciones. Las pérdidas económicas son altas”, señala el Dr. Ricardo Nilo, líder del estudio.

Genes que se encienden y apagan 

El académico de la Escuela de Biotecnología de la UM precisó que para determinar qué variedades de exportación son más aptas para tolerar la exposición artificial al frío, los investigadores utilizaron un enfoque transcriptómico, un  acercamiento que consiste en observar conjuntamente el ARN de una célula, tejido u órgano.

Esta técnica permite cuantificar el nivel de expresión de los genes, analizando miles de moléculas deARN en forma simultánea. En este caso, el estudio puso en análisis a cuatro variedades, dos de cosecha temprana (de los meses de diciembre y enero) y dos tardías (febrero o marzo).

“Un gen es parte del AND, siendo por ende estático. Para poder “contactarse” con el mundo exterior, éste  se transcribe. Dicho proceso implica la transferencia de información genética desde la secuencia de ADN hacia un ARN que posteriormente puede dar lugar a una proteína. Así tratamos de entender cuáles son los genes que se encienden y se apagan ante distintas condiciones y conectamos con la pregunta de fondo: cuáles son los mecanismos que gatillan la harinosidad en los frutos que fueron exportados en frío, específicamente en los duraznos chilenos”. 

La investigación exploró la información genómica disponible del durazno, pero estableciendo una metodología particular mediante la transcriptómica. Con esto, se evaluaron las cuatro variedades en distintas etapas y condiciones, en busca de entender cómo y cuándo se producía el fenómeno del daño por almacenamiento en frío. 

El Dr. Nilo advirtió que Chile es “una isla biogeográfica” y que la lejanía con puertos de todo el mundo hace que las frutas nacionales tengan que ser almacenadas a bajas temperaturas para llegar en buenas condiciones a su destino.

“El frío retrasa el proceso de maduración del durazno. Sin embargo, este fruto aparece en verano, por lo que no son órganos acostumbrados a estar 20 o 25 días expuestos a temperaturas no congelantes, de entre 0 y 6 grados Celsius. Al no estar adaptados, una vez que maduran al llegar a puerto, se puede producir el fenómeno de harinosidad, que es poco agradable para el consumidor. Además de las pérdidas económicas, hay un daño de la imagen país como productor de frutas de calidad premium”.

El factor etileno 

La caracterización transcriptómica de los duraznos de exportación consistió en agrupar sus distintas variedades desde la etapa de cosecha temprana hasta la maduración posterior al almacenamiento, en una matriz total de 16 condiciones. Ello con la finalidad de entender qué mecanismos moleculares estaban involucrados en el fenómeno de harinosidad en algunos genotipos.

En total se determinaron que cerca de cerca de 14 mil genes presentaban un cambio en su expresión, pudiendo ser organizados en un total de 59 categorías. Un 75% de estos genes fueron distribuidos en solo diez de esas categorías. “Esto significa que una gran parte de ellos tienen comportamientos bastante acotados, lo que nos dice que hay una regulación macro de este sistema, que pese al frío se sigue manteniendo”, acota el Dr. Nilo. 

El estudio logró determinar que las dos variedades de cosecha temprana presentaron una jugosidad normal pese a haber sido expuestas a frío, posiblemente debido a la mayor tasa de biosíntesis del etileno una vez que salieron de frío en comparación con las variedades de cosecha tardía. El etileno es una hormona clave en el proceso de maduración.   

“Se sabe que las variedades tempranas son menos susceptibles al daño por frío. Y lo que pudimos observar respecto a esta menor sensibilidad fue que estas variedades, una vez expuestas a condiciones de frío, aumentaban en forma notable la liberación de etileno, con una respuesta mucho más acentuada en relación a las variedades de cosecha tardía”. 

El análisis transcriptómico concluyó que las variedades no sensibles al frío son capaces de re-dirigir su metabolismo, una vez expuestas al frío, hacia un estado donde pueden madurar de forma regular, un atributo que las variedades de cosecha tardía no presentaron. Del mismo modo, la presencia de carotenoides, pigmentos orgánicos presentes en vegetales y con poder antioxidante acentuado, también podrían influir en reducir el daño por frío, dado que en variedades tardías su biosíntesis se vería menoscabada por las bajas temperaturas. 

“Una forma de avanzar sería tomar las variedades tardías, que son de interés económico, y transformarlas en variedades tempranas, es decir, que den frutos con mayor antelación. O, por otro lado, una vez que el fruto ya fue cosechado, si es de variedades tardías, tratar de almacenarlos en condiciones donde los niveles de etileno a la salida del frío sean muy altos, lo que permita que madure de una forma más regular”, concluye el académico de la Universidad Mayor.

Chile: el gran exportador de fruta fresca 

Chile es el mayor exportador de fruta fresca del hemisferio sur, con cerca del 60% del total de  los envíos, en una curva que en los últimos 15 años ha aumentado progresivamente. El genoma del durazno, uno de los productos característicos de la industria frutícola nacional, fue publicado en 2010. Debido a su interés comercial, esta información se ha actualizado en varias oportunidades, y hasta hoy se conocen cerca de 27 mil genes. Dicha información ha sido clave para entender en forma más acabada los procesos asociados a la maduración del durazno, cuyo producto final es el fruto al que se enfrenta el consumidor.

Al igual que en el caso de los frutales, el descifrar la información genética de especies endémicas es un proceso clave para entender cómo preservar esas especies y poder utilizar sus recursos fitoquímicos en forma racional y novedosa. Chile es el segundo país con mayor tasa de endemismo a nivel de especies vegetales en Sudamérica, lo que representa una gran oportunidad para el país. A nivel mundial, únicamente un 10% de las especies vegetales tiene su genoma secuenciado, pero ese panorama va a cambiar muy pronto con la aparición de tecnologías de secuenciación cada vez más accesibles y potentes. Por ende, Nilo estima que debiese ser una prioridad país el plantear y subsidiar la secuenciación del genoma de esas especies vegetales. 

“Somos un país donde las plantas son importantes a nivel económico y de la riqueza natural. Chile tiene una proporción de plantas endémicas muy alta, comparado con otros países. Es importante que sigamos políticas para explorar esa riqueza, porque éste es un potente recurso como nación”.