Análisis transcriptómico de la regulación hormonal (Etileno y 1-MCP) para el control de la brotación en Boniato Kokei No.14

Investigadores de la Universidad de Hainan han publicado un estudio crucial sobre la gestión poscosecha del Boniato Kokei No.14 (Ipomoea batatas [L.] Lam.). Este tubérculo, un recurso alimentario con un alto perfil nutricional, ve su viabilidad comercial comprometida por el rápido inicio de la brotación (germinación).

Este fenómeno no solo afecta la calidad, sino que desencadena una cascada metabólica que acelera la degradación de reservas nutritivas y aumenta la tasa de respiración, resultando en una pérdida de peso sustancial y una reducción considerable de la vida útil comercial.

Esta vulnerabilidad limita de manera crítica su vida útil comercial y su durabilidad a lo largo de la cadena de suministro.

Metodología y Protocolo de Intervención

La investigación se centró en dilucidar el mecanismo fisiológico y molecular de la brotación, adoptando una metodología rigurosa que incluye el análisis transcriptómico comparativo y el análisis de red de co-expresión génica ponderada (WGCNA).

El protocolo de "dosis pulsada"

Para lograr una relevancia práctica a nivel industrial, los investigadores simularon un escenario poscosecha de aplicación rápida. Los boniatos fueron expuestos en cámaras selladas a una dosis pulsada de gases durante solo 48 horas, bajo condiciones estrictamente controladas: 25º C y 90% de Humedad Relativa (HR).

Esta condición cálida y muy húmeda garantiza la absorción óptima de los gases, replicando un ambiente de acondicionamiento previo al almacenamiento en frío, y permite validar un protocolo viable a escala industrial al minimizar el tiempo de inactividad. Durante el almacenamiento, el grupo de control de boniatos de la variedad 'Kokei No.14' experimentó la pérdida de peso más significativa (alcanzando 6.37% al día 27) y mantuvo la tasa de respiración más alta de todos los grupos.

Resultados del almacenamiento (Figura 1) El boniato de control presentó la mayor pérdida de peso y respiración. La combinación ETH + 1-MCP fue la más efectiva para la conservación, minimizando ambos y evitando la brotación (Figura 1a-2). El etileno (ETH) fue clave para realzar el color rojo de la piel (Figura 1a-1), mientras que el 1-MCP por sí solo tuvo un efecto mínimo en el color.

Los tratamientos individuales con 1-MCP (1-metilciclopropeno) y etileno (ETH) fueron efectivos para reducir la pérdida de peso y la respiración en comparación con el control. Sin embargo, el tratamiento combinado ETH + 1-MCP demostró ser el más eficaz para la conservación, resultando en la menor pérdida de peso (solo 1.42% al día 27) y manteniendo las tasas de respiración más bajas. Estos resultados confirman que el 1-MCP es un método potente para reducir el deterioro de los boniatos. Este tratamiento combinado también fue clave para inhibir la brotación, manteniendo la dormancia y altos niveles de flavonoides en los boniatos.

En cuanto a los cambios de color, el etileno (ETH), tanto solo como en combinación con 1-MCP, fue el factor dominante, siendo el que más realzó el color rojo de la piel (mayor croma y menor luminosidad), tal como se observa visualmente en las muestras. En contraste, el 1-MCP por sí solo tuvo un efecto mínimo en el color, lo que concuerda con su efecto general limitado en la coloración de otras frutas y verduras.

Rendimiento en almacenamiento

Los resultados de almacenamiento confirmaron la eficacia de la estrategia de doble acción, consagrando la combinación (ETH + 1-MCP) como el protocolo más robusto y rentable.

• Inhibición de brotación y respiración: La combinación (ETH + 1-MCP) logró la máxima inhibición de la germinación y mantuvo la Tasa de Respiración en el punto más bajo. Esta ralentización metabólica minimiza la merma por consumo de reservas (azúcares y almidones).
• Control de la pérdida de peso (métrica crítica): El tratamiento combinado demostró una superioridad clara en la retención de masa. Al día 27 de almacenamiento, el protocolo (ETH + 1-MCP) limitó la pérdida de peso a solo el 1.42%, una mejora drástica frente al 6.37% registrado en el grupo control.
• Retención de firmeza: La estrategia dual fue la más efectiva para el control de la pérdida de peso y la retención de la firmeza (dureza) del tubérculo, dos métricas fundamentales para la calidad y la reducción de rechazos en destino.

El valor añadido: La clave molecular transcriptómica

El análisis transcriptómico proporcionó la clave molecular de la brotación, identificada por la activación y supresión de genes específicos:

• Factores de transcripción clave: Se identificó un conjunto de 2,069 factores de transcripción (TFs) cuya actividad está ligada a la brotación. Los tratamientos, especialmente la combinación (ETH + 1-MCP), moduló significativamente las familias génicas AP2/ERF, MYB, bHLH y WRKY.
• Regulación de vías metabólicas: A nivel celular, la brotación está genéticamente ligada a la regulación del metabolismo del almidón y la sacarosa y la vía de los flavonoides. El tratamiento hormonal efectivo logra "desactivar" estos procesos, deteniendo la conversión de reservas y la producción de compuestos defensivos asociados al inicio de la germinación.

El hallazgo organoléptico (dato para la estrategia comercial)

Se observó que el tratamiento con únicamente Etileno (ETH) genera un beneficio sensorial notable, mejorando la intensidad del color y el sabor. Este dato es crucial para la estrategia comercial: si el objetivo es priorizar una distribución rápida o mejorar la experiencia del consumidor en venta inmediata, el Etileno solo se convierte en una opción viable, sacrificando una mínima prolongación de la vida útil a favor de la calidad sensorial.

Conclusión

El estudio establece que el papel de los tratamientos poscosecha con Etileno y 1-MCP es un pilar fundamental para la sostenibilidad del boniato Kokei No.14.

La combinación de Etileno y 1-MCP se postula como la estrategia óptima para la industria, ofreciendo un método eficaz y basado en la ciencia para minimizar las pérdidas poscosecha, respaldado por la evidencia de una mínima pérdida de peso (1.42%) y el control de los mecanismos genéticos (TFs y vías metabólicas) asociados al deterioro.

Fuente

Zang, X., Wu, G., Peng, M., Wang, B., Chen, Y., Kou, J., & Zhu, G. (2025). Comparative transcriptomic analyses of ethylene and 1-MCP controlling sprouting in Kokei No.14 sweet potatoes during storage. Tropical Plants, 4(1), 1–18. https://doi.org/10.48130/tp-0025-0004

Imagen

https://doi.org/10.48130/tp-0025-0004 Acceso el 03/10/2025