Participación del ácido ascórbico en la maduración de frutos de tomate

• Autores: Alegre, Matías Leonel
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bartoli, Carlos Guillermo; Gergoff Grozeff, Gustavo Esteban
• Materia: Ciencias Naturales; Cultivos Agrícolas; Ácido Ascórbico; Galactosa; Fotosíntesis
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

El ácido ascórbico es un compuesto muy abundante en las plantas. Las funciones de este metabolito son muy diversas y se puede destacar su función como antioxidante, su participación en la optimización de la fotosíntesis, como así también en procesos de crecimiento y división celular. También cumple un papel importante como cofactor de enzimas dioxigenasas que participan de la síntesis de polisacáridos y de la síntesis de hormonas como giberelinas, etileno y ácido abscísico. La principal vía de síntesis de ácido ascórbico en plantas es la ruta de la galactosa o ruta de Smirnoff–Wheeler. En esta ruta, la enzima GDP-L-galactosa fosforilasa es la primera enzima exclusivamente implicada en la síntesis de ácido ascórbico y un punto clave de regulación en la síntesis de este metabolito. El uso de mutantes de Arabidopsis deficientes en la actividad de distintas enzimas que participan en la síntesis de ácido ascórbico ha permitido el estudio de las funciones de este metabolito principalmente en hojas. La obtención reciente de dos líneas independientes (slggp1) de plantas de tomate de la variedad Micro-Tom, con mutaciones que generan la pérdida de función de la enzima GDP-L-galactosa fosforilasa, permitió estudiar en esta tesis la participación del ácido ascórbico en la maduración de los frutos. Se midió el contenido de ascórbico en hojas, raíces, flores y frutos. La deficiencia de esta enzima no afectó por igual el contenido de ácido ascórbico en los distintos órganos de la planta. Se observó una reducción del 65% en hojas, 55% en frutos, 48% en raíz, y 45% en flores, del contenido de ascórbico con respecto al genotipo silvestre. Sin embargo, no se observó un efecto de la deficiencia de esta enzima sobre el balance redox del pool de ácido ascórbico en ningún órgano. Se realizó una caracterización fenológica y morfológica de las plantas mutantes. Se observó que la deficiencia en GDP-L-galactosa fosforilasa produce alteraciones morfológicas, como una mayor longitud del tallo; y alteraciones en el desarrollo, como un retraso en la floración y en el tiempo de maduración de los frutos en planta. Además, los mutantes slggp1 presentaron una disminución del cuajado de frutos y un menor rendimiento que la línea silvestre. Por otro lado, se observó un mayor tamaño de los frutos en los mutantes slggp1, que aumentó en compensación a la reducción del número, pero no lo suficiente como para alcanzar el rendimiento de plantas silvestres. También, se llevó a cabo un análisis del efecto de la deficiencia en GDP-L-galactosa fosforilasa en la actividad fotosintética. Los mutantes slggp1 presentan una reducción del 50% en la tasa de asimilación de CO2 asociada a una reducción del 65% en la conductancia estomática. La tasa fotosintética de transporte electrónico, medida por fluorescencia modulada de la clorofila y la fotosíntesis potencial, medida como producción de O2 en concentraciones saturantes de CO2 mostraron una menor reducción, 10 y 19% respectivamente. Estos resultados sugieren que la conductancia estomática limita la fotosíntesis en las plantas mutantes. Para determinar si la reducción de la fotosíntesis impacta en el rendimiento se realizaron experimentos con distintas relaciones fuente-destino. Los resultados obtenidos en estos ensayos indican que el suministro de asimilados no constituye un factor limitante para el rendimiento ya que la reducción de la fuente no genera un impacto sobre el porcentaje de cuajado de frutos. Se observó que la disminución en el cuajado de frutos en los mutantes slggp1 es causada directamente por la deficiencia de ácido ascórbico, dado que esto puedo ser revertido parcialmente mediante la suplementación de este antioxidante de forma exógena. A partir de la determinación del contenido de hormonas en flores se observó una reducción del contenido de giberelinas en los mutantes deficientes en ácido ascórbico. Esta modificación hormonal podría ser la causa de la menor eficiencia en el cuajado de frutos de los genotipos. Se caracterizó el efecto de la mutación durante la maduración en planta y durante la maduración en postcosecha de los frutos. Se observaron efectos de la deficiencia en GDP-L-galactosa fosforilasa en la producción de etileno, la tasa de ablandamiento y la acumulación de azúcares durante la maduración. A partir de un análisis de expresión génica se observó que la deficiencia en GDP-L-galactosa fosforilasa aumenta la expresión de genes cuesta arriba en la vía de síntesis de ácido ascórbico y en genes que codifican enzimas que vinculan la ruta de síntesis de ácido ascórbico con el metabolismo de pared celular. Además, se observó una mayor expresión de genes del reciclado del ácido ascórbico en los mutantes slggp1 y de la isoenzima GDP-L-galactosa fosforilasa 2, lo que podría indicar una compensación ante la deficiencia en GDP-L-galactosa fosforilasa 1. Por otro lado, se analizó la expresión de genes que codifican receptores de etileno. Se observó una mayor expresión de estos genes tanto en hojas como en frutos de los mutantes slggp1, indicando que la deficiencia de GDP-L-galactosa fosforilasa o particularmente la deficiencia de ácido ascórbico tienen un efecto tanto sobre la síntesis como sobre los mecanismos de percepción de etileno en plantas de tomate. En conjunto estos resultados indican que las deficiencias de GDP-L-galactosa fosforilasa y de ácido ascórbico, provocan un impacto sobre el desarrollo fenológico, el proceso de cuajado y la maduración de los frutos, posiblemente a través de alteraciones hormonales.
Doctor en Ciencias Naturales
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Naturales y Museo