Aspectos genéticos del daño por frío

Los melocotones (Prunus persica (L.) Batsch familia Rosaceae) son muy apreciados por los consumidores de todo el mundo por su sabor, textura y contenido nutricional. 

Estas frutas, que maduran en el verano, son altamente perecederas después de cosechadas. 

El almacenamiento a baja temperatura es un método común empleado para conservar frutas y verduras. Sin embargo, los melocotones son particularmente susceptibles a daños por el frío.

Daños por frío y tolerancia al frío

Los síntomas incluyen principalmente pérdida de jugo, pardeamiento y lignificación entre otros, lo que afecta seriamente su calidad y atractivo comercial. 

Se ha documentado una correlación significativa entre la acumulación de azúcar, especialmente la sacarosa, y la tolerancia al frío de las plantas. 

El rol de la sacarosa

La sacarosa no solo es un crioprotector capaz de reducir el daño a la membrana celular causado por las bajas temperaturas, sino que también actúa como una sustancia energética esencial, proporcionando a las plantas las reservas necesarias.

Además, la sacarosa influye en el equilibrio oxidativo activando los sistemas antioxidantes para eliminar los radicales libres, desempeñando así un papel protector en la respuesta de las plantas al estrés.

Por ejemplo, cuando se aplicó sacarosa exógena a plántulas de pepino expuestas a estrés por baja temperatura, los niveles de radicales como superóxido (O2˙−) y peróxido de hidrógeno (H2O2) disminuyeron. 

Los azúcares del melocotón

En el melocotón, los azúcares solubles consisten principalmente en sacarosa, glucosa y fructosa, que representan aproximadamente el 75% del contenido total. 

El melocotón, cuando es dañado por el frío, exhibe un aumento en la permeabilidad de sus membranas celulares, y, como consecuencia, una pérdida del contenido de sacarosa, lo que indica que un mayor contenido de este azúcar favorece la estabilidad de las membranas y una mejor tolerancia al frío. 

Las vías metabólicas de la sacarosa son muy complejas, siendo la invertasa una de las enzimas que interviene en estos procesos y la más estudiada. 

Invertasa ácida, la enzima que  cataliza la hidrólisis de la sacarosa

La invertasa cataliza la hidrólisis de la sacarosa liberando glucosa y fructosa, desempeñando así un papel fundamental en el transporte de carbohidratos.

Según su actividad óptima de acuerdo con el pH, la invertasa se puede clasificar en invertasa neutra (pH de 7,0 a 7,8) e invertasa ácida vacuolar (pH de 3,5 a 5,5).

Dado que la mayor parte de la sacarosa intracelular se almacena en las vacuolas, la invertasa ácida desempeña un papel importante en la modulación del metabolismo de este disacárido y en la resistencia al estrés. 

Genes que codifican la invertasa ácida y tolerancia al frío

Entre los genes que codifican la invertasa ácida en el melocotón, solo PpVIN2 mostró una sensibilidad significativa al estrés por frío y es fuertemente inducido en estas circunstancias, especialmente en determinadas variedades de esta fruta, lo cual indica una estrecha relación entre este gen y la descomposición de la sacarosa. 

También se ha demostrado que la regulación de PpVIN2 puede afectar significativamente la tolerancia al frío del melocotón.

Estudios previos han verificado que PpINH1, un inhibidor de la invertasa*, mejora la tolerancia al frío del melocotón al interactuar con la enzima codificada por PpVIN2.

También se ha encontrado que el factor de transcripción PpCBF6 regula negativamente PpVIN2, reduciendo así la actividad de la enzima invertasa vacuolar y aumentando el contenido de sacarosa, mejorando en última instancia la tolerancia al frío del melocotón.

La regulación del gen PpVIN2 parece ser fundamental para comprender la correlación entre el metabolismo de la sacarosa y la tolerancia al frío. 

El frío es uno de los estreses abióticos más común en las plantas y en su regulación, los factores de transcripción desempeñan un papel importante. 

La  familia WRKY de factores de transcripción

WRKY** se considera una de las familias de factores de transcripción más importantes en las plantas, desempeñando un papel crucial en su desarrollo y resistencia al estrés. 

Diversas investigaciones han demostrado que estos factores de transcripción pueden responder al estrés por frío.

Pueden unirse al elemento W-box (TTGACC/T), con un motivo central de TGAC, ubicado en la región promotora de genes diana. Esta unión activa o inhibe la transcripción génica de forma altamente conservada. 

Sin embargo, la conexión entre los factores de transcripción WRKY y el metabolismo de la sacarosa sigue siendo poco investigada, y los conocimientos centrados en cómo WRKY afecta la tolerancia al frío de la planta a través de la regulación del metabolismo de la sacarosa son limitados.

Estudio con 61 factores de transcripción WRKY, entre  ellos PpWRKY4

Para investigar el mecanismo por el cual los factores de transcripción WRKY regulan la tolerancia al frío en el melocotón, en un estudio reciente se seleccionaron 61 factores de transcripción de esta familia en el fruto de melocotón de acuerdo a su sensibilidad a bajas temperaturas. 

Entre estos, el factor PpWRKY4, se analizó en mayor profundidad y su relación con el metabolismo de la sacarosa utilizando el sistema de sobreexpresión transitoria en melocotones y plantas transgénicas de Arabidopsis.

Los resultados mostraron que el factor de transcripción PpWRKY4 actúa como activador transcripcional del promotor en PpVIN2 (gen que codifica la invertasa vacuolar). La sobreexpresión de PpWRKY4 no solo incrementa la expresión de PpVIN2, sino que también mejora la actividad de la enzima invertasa vacuolar, facilitando así la descomposición de la sacarosa. 

Para explorar más a fondo el papel de PpWRKY4, se construyeron plantas transgénicas de Arabidopsis que sobreexpresaban PpWRKY4 y exhibieron mayores niveles de expresión de la enzima invertasa vacuolar en comparación con las plantas silvestres, acompañados de un menor contenido de sacarosa. 

PpWRKY4 influencia negativamente en la tolerancia al frío

En conjunto, estos hallazgos sugieren que el factor de transcripción PpWRKY4 influye en el metabolismo de la sacarosa e influencia negativamente en la tolerancia al frío de melocotones mediante la activación de PpVIN2.

Este estudio sienta las bases para comprender la regulación del metabolismo de la sacarosa en melocotones mediante factores de transcripción WRKY y contribuye a enriquecer el conocimiento de la red reguladora del metabolismo de azúcares que influye en los daños por el frío de estas frutas poscosecha.

* PpINH1 es una proteína inhibidora de la enzima invertasa vacuolar, que desempeña un papel en la regulación de la tolerancia al frío en frutos de melocotón; actúa como un regulador de la actividad enzimática, lo que es crucial para la adaptación de las plantas a temperaturas extremas, influyendo varios procesos metabólicos y el desarrollo celular.

** WRKY se refiere a una superfamilia de factores de transcripción que son fundamentales para la regulación de procesos metabólicos en todas las plantas, respondiendo al estrés y al desarrollo. El nombre del dominio WRKY, una secuencia de aminoácidos (triptofano, arginina, lisina, tirosina) conservada y encontrada en el extremo N-terminal de la proteína. Estas proteínas se ligan a elementos de promotores específicos, como una secuencia W-box (TGACCA/TGACCT), para controlar la expresión de genes. 

Fuentes

Wu   y.; Zhang, S.; Chen, Y.;   Wei, Y.; Xu, F.; Ding, P.; Shao, X. (2025). 
PpWRKY4 regulates chilling injury in peach fruit by activating PpVIN2 and accelerating sucrose metabolism
Postharvest Biology and Technology, 230: 113729.

Jiao, C. (2022).
PpCBF6 Is Involved in Phytosulfokine α-Retarded Chilling Injury by Suppressing the Expression of PpLOX5 in Peach Fruit
Front Plant Sci, 13:874338.

Imagen
https://www.ametllerorigen.com/es/blog/cuantas-variedades-de-melocotones-hay/  
Acceso el 06/09/2025.