¿Cómo promueve el etileno la degradación del almidón en manzana?

El desarrollo y la maduración del fruto implican diversos cambios fisiológicos, como la acumulación y degradación del almidón, la transformación del color, las alteraciones en la proporción azúcar-ácido, la producción de aromas y compuestos volátiles, y variaciones en la firmeza. Estos procesos están regulados por múltiples genes e influenciados por factores ambientales y estreses bióticos y abióticos. 

Metabolismo del almidón

El metabolismo del almidón desempeña un papel fundamental en la maduración de la fruta. Durante su desarrollo, este polisacárido se acumula como reserva energética. A medida que ocurre la maduración, el almidón almacenado se degrada enzimáticamente en azúcares solubles, como la glucosa, que son indicadores clave de la madurez.

Esta conversión no solo proporciona energía, sino que también influye significativamente en el sabor, el aroma, el color y la textura, porque este proceso se asocia además con un aumento de las tasas de respiración, la producción de etileno y el ablandamiento de la fruta, lo que promueve colectivamente la maduración.

Las frutas climatéricas, como las manzanas, los plátanos y los kiwis, experimentan una maduración caracterizada por un aumento de la respiración junto con un pico en la liberación de etileno. En esta etapa, acumulan una cantidad sustancial de almidón.

El etileno promueve la degradación del almidón

El etileno desempeña un papel fundamental en la promoción de la degradación del almidón al mejorar la transcripción de genes relacionados con las enzimas hidrolíticas responsables. 

Se ha verificado que el etileno promueve la transcripción de los genes MdBAM5 y MdBAM8 durante el almacenamiento poscosecha de la manzana. La sobreexpresión transitoria de MdBAM5 y MdBAM8 en las frutas acelera la degradación del almidón durante el almacenamiento. 

Además, se ha identificado un gen AMY en la manzana, cuya expresión muestra un aumento significativo durante el almacenamiento poscosecha, coincidiendo con la degradación del almidón. 

Los factores de transcripción regulan directamente la transcripción de genes relacionados con la degradación del almidón, desempeñando un papel crucial en su degradación en la fruta poscosecha. 

En la manzana, el factor de transcripción MdWRKY32 se une directamente al promotor del gen MdBAM5 y regula positivamente su transcripción, promoviendo la degradación del almidón en las manzanas poscosecha.

Efecto del etileno en genes vinculados a la degradación del almidón

Un estudio actual tuvo como objetivo investigar el papel del etileno en la regulación de la degradación del almidón durante el almacenamiento de manzanas mediante la identificación de factores de transcripción clave y sus genes diana, centrándose su papel en la regulación de la expresión génica específica. 

Mediante el tratamiento con etileno y el análisis de la expresión génica, fueron identificados dos genes clave, MdAMY1 y MdBAM8, que se regulan positivamente durante el almacenamiento de las manzanas. 

Además, se observó un factor de transcripción de tipo DOF*, MdDof1.2, cuya expresión es inducida por el etileno. 

Los ensayos funcionales demostraron que MdDof1.2 se une directamente al promotor del gen MdAMY1, y promueve su transcripción, mejorando así la degradación del almidón. 

La sobreexpresión de MdDof1.2 en las manzanas aumenta significativamente la expresión de MdAMY1 y acelera la degradación del almidón durante el almacenamiento.

Estos hallazgos aportan nuevos conocimientos sobre la regulación molecular del metabolismo del almidón en manzanas, con posibles aplicaciones para mejorar la calidad de la fruta poscosecha y las estrategias de almacenamiento.

* Los factores de transcripción DOF son una familia de proteínas que se encuentran exclusivamente en plantas y que desempeñan un papel crucial en la regulación de la expresión genética. Se caracterizan por un dominio de unión al ADN con una estructura en que cuatro residuos de cisteína se unen a un átomo de zinc (“llamado dedo de zinc”)..Los factores DOF regulan la expresión de genes implicados en diversos procesos en las plantas, como el desarrollo, la respuesta al estrés y la adaptación a diferentes entornos.

Fuentes

Cai, Y.; Yang, G.; Wang, Y.; Sun, L.; Sun, B.; Ma, X.; Wang, A.; Li, T. (2025). 
Ethylene-induced MdDof1.2 activates MdAMY1 to promote starch degradation in post-harvest apple fruit
Postharvest Biology and Technology, 227: 113564

Imagen
https://www.istockphoto.com/es/search/2/image-film?phrase=juego+de+manzanas  Acceso el 30/04/2025.