Efectos de las condiciones de almacenamiento en el microbioma de los tubérculos de patata y cómo influye en la dormancia y la brotación

Los tubérculos de patata se almacenan con una limpieza mínima tras la cosecha, transportando un conjunto de microbioma en los tejidos desde el campo hasta el almacén.

El impacto del almacenamiento poscosecha en el microbioma del tubérculo de patata está poco explorado. Este estudio informa sobre los efectos de distintas temperaturas y duraciones de almacenamiento en el microbioma del tubérculo de patata y cómo influye en la dormancia y la brotación del tubérculo.

Después de la cosecha, los tubérculos de patata (cv. Russet Burbank) se almacenaron a 8 °C, a 21 °C o se transfirieron de 8 °C a 21 °C tres días antes del muestreo de tejidos del tubérculo (yema primaria, yema secundaria y pulpa) a las 8, 12 y 17 semanas de almacenamiento poscosecha.

Se supervisó semanalmente el crecimiento de los brotes y se analizaron distintos tejidos para contenido de azúcares y perfil del microbioma mediante secuenciación de rDNA (16S para bacterias e ITS para hongos).

El almacenamiento en frío a 8 °C suprimió el crecimiento de brotes y produjo un menor contenido de azúcares reductores en los tejidos de las yemas en comparación con los tubérculos almacenados a 21 °C.

En conjunto, los tejidos de yema mostraron diversidades fúngicas y bacterianas significativamente mayores que la pulpa del tubérculo.

La temperatura y la duración de almacenamiento influyeron significativamente en las comunidades bacterianas y fúngicas; las especies bacterianas núcleo identificadas en los tejidos del tubérculo presentan funciones beneficiosas conocidas en la patata, mientras que las especies fúngicas principales parecen potencialmente patógenas.

Especies bacterianas identificadas como Flavobacterium frigidarium y Bacillus coahuilensis pueden explorarse como moduladoras del crecimiento de brotes, mientras que Bacillus megaterium y Arthrobacter sp. pueden emplearse para el manejo de enfermedades de la patata durante el almacenamiento poscosecha.

Introducción

Los microorganismos son ubicuos en los ecosistemas agrícolas y desempeñan papeles importantes a lo largo de la cadena de producción de alimentos. Los microbios beneficiosos de la rizosfera del suelo o la filosfera de la planta contribuyen a la salud del suelo y de la planta e influyen en la resiliencia y el rendimiento global de los cultivos alimentarios (Wei et al., 2019).

Por el contrario, un gran número de microorganismos son patógenos y pueden afectar el crecimiento y la productividad de los cultivos alimentarios (Guo et al., 2024).

Los roles del microbioma, ya sean beneficiosos o patógenos, no se restringen al crecimiento de la planta, sino que también pueden afectar la calidad del producto vegetal tras la cosecha (Kusstatscher et al., 2020).

El macro y microambiente durante el crecimiento y desarrollo de la planta, así como el entorno de almacenamiento del producto vegetal, influyen en el microbioma asociado con los tejidos y el producto. El ambiente moldea mayormente la diversidad, abundancia y estructura de la comunidad microbiana, lo que posteriormente impacta la vida útil, el valor nutricional y las cualidades de uso final del producto vegetal (Trivedi et al., 2022).

Además, los cambios en la fisiología de las plantas o de sus productos bajo distintos entornos de cultivo alteran la estructura y composición del microbioma intrínseco (Wassermann et al., 2022).

La diversidad y abundancia del microbioma presente en la superficie (epífitos) o en los tejidos internos (endófitos) del producto también tienen relevancia en la mitigación de trastornos fisiológicos y enfermedades vegetales durante el almacenamiento (Droby y Wisniewski, 2018; Zhang et al., 2021).

Una comprensión exhaustiva sobre la diversidad y abundancia microbiana puede indicar la calidad global del producto vegetal en etapas poscosecha. Por tanto, dilucidar el papel del microbioma durante el almacenamiento prolongado de los principales productos vegetales tiene una relevancia amplia en el contexto de determinar su capacidad de almacenamiento y sus cualidades de uso final.

Entre los principales cultivos alimentarios, la patata (Solanum tuberosum) ocupa el tercer lugar en consumo humano (Devaux et al., 2020). El rico perfil nutricional de los tubérculos de patata, caracterizado como una buena fuente de macronutrientes, vitaminas, minerales, fibras y fitoquímicos, la convierte en una opción alimentaria fiable y asequible para gran parte de la población mundial (Dalamu et al., 2023).

Para abastecer los mercados de alimentos frescos y procesados, aproximadamente el 90 % de los tubérculos cosechados se almacenan en frío hasta un año. Dado que los tubérculos pasan un tiempo considerable en almacenamiento, mantener la vida útil y las cualidades nutricionales óptimas durante el almacenamiento poscosecha es esencial para respaldar las necesidades de la industria y el mercado.

Uno de los principales desafíos poscosecha es controlar el crecimiento de brotes durante el almacenamiento, ya que la brotación afecta las cualidades de procesamiento y nutricionales y reduce el valor de mercado.

Almacenar los tubérculos a temperatura fría (7–10 °C) con alta humedad relativa (~95 % HR) y buena ventilación es una práctica habitual para controlar el crecimiento de brotes, mientras que también se emplean tratamientos químicos con propiedades inhibidoras de la brotación según las clases de mercado de la patata.

El tratamiento inhibidor de brotes más utilizado (isopropil N-(3-clorofenil) carbamato, o CIPC) está prohibido en algunos países (p. ej., Unión Europea, Japón, Brasil) y bajo escrutinio regulador debido a preocupaciones de seguridad ambiental o salud pública (Dogramaci et al., 2024; Paul et al., 2016).

Encontrar fuentes naturales y seguras para controlar el crecimiento de brotes es extremadamente importante para la industria de la patata.

Microbioma, dormancia y enfermedad

En este contexto, comprender el papel del microbioma en la progresión de la dormancia durante el almacenamiento prolongado tiene gran relevancia.

La mayoría de las investigaciones sobre el microbioma de la patata han analizado el papel de los microbios en el crecimiento, la resiliencia al estrés, el rendimiento y la prevención de enfermedades del cultivo (Adamo et al., 2024; Gush et al., 2024; Martins et al., 2023; Martins et al., 2024; Pfeiffer et al., 2017; Tamayo et al., 2022).

Previamente, algunos estudios evaluaron el impacto del microbioma en enfermedades y cualidades del tubérculo durante el almacenamiento (Buchholz et al., 2021; Li et al., 2022; Macharoen et al., 2024; Maciag et al., 2020; Xie et al., 2022). Buchholz et al. (2021) observaron un cambio significativo en la composición de la comunidad bacteriana de los tubérculos desde la cosecha hasta la ruptura de dormancia y la brotación, y sus resultados sugirieron un posible papel de Flavobacterium sp. en la inhibición del crecimiento de brotes.

En otro estudio, Buchholz et al. (2019) sugirieron que la comunidad bacteriana reclutada del suelo se transmite generalmente de una generación de tubérculos a otra, y que esta transición no dependía de la variedad de patata.

La transmisión vertical de especies bacterianas y fúngicas distintas desde el campo al almacenamiento y al brote de los tubérculos semilla en la siguiente campaña se informó en Song et al. (2024). Se observaron diferencias en la composición y diversidad de la comunidad bacteriana y fúngica según áreas de producción y periodos de almacenamiento (Xie et al., 2022). Este informe también destacó correlaciones negativas entre microorganismos patógenos y antagonistas en tubérculos enfermos durante el almacenamiento (Xie et al., 2022).

Estos estudios sugieren que el suelo o la rizosfera donde crecen las plantas influye ampliamente en el perfil microbiano de los tubérculos en almacenamiento y que la composición de microorganismos cambia durante el periodo de almacenamiento.

Entorno de almacenamiento

También es importante determinar cómo el entorno de almacenamiento (es decir, temperatura, humedad relativa) influye en el microbioma de los tubérculos durante el almacenamiento prolongado, ya que puede afectar la fisiología y calidad del tubérculo.

Un estudio sobre el efecto de las temperaturas de almacenamiento en los perfiles bacterianos de tubérculos con sarna reveló que los tubérculos almacenados a 6 °C tenían mayor diversidad bacteriana (alfa-diversidad) en comparación con los almacenados a 4 °C (Macharoen et al., 2024).

En otro estudio, se observó una mayor supervivencia de un consorcio bacteriano beneficioso (Enterobacter amnigenus, Rahnella aquatilis, Serratia plymuthica, dos cepas de Serratia rubidaea) utilizado como biocontrol contra la podredumbre blanda de la patata (Pectobacterium sp. y Dickeya sp.) a 8 °C en comparación con 21 °C (Maciag et al., 2020).

Existe una brecha significativa de conocimiento sobre cómo las condiciones de almacenamiento, en particular la temperatura y la duración, impactan el microbioma del tubérculo y si los cambios en el perfil microbiano influyen en el crecimiento de brotes y la calidad del tubérculo.

También es necesario investigar la relación entre microorganismos potencialmente patógenos y beneficiosos presentes en distintos tejidos de los tubérculos durante el almacenamiento prolongado.

Por lo tanto, los objetivos principales de este estudio fueron:

1. Examinar los cambios en el perfil microbiano de distintos tejidos del tubérculo de patata (yema primaria, yema secundaria y pulpa) bajo diferentes temperaturas de almacenamiento (8 °C frente a 21 °C);
2. Determinar posibles relaciones entre los perfiles microbianos (bacterianos y fúngicos) y las cualidades de almacenamiento del tubérculo (p. ej., crecimiento de brotes y perfil de azúcares).

Fuente y artículo completo

Postharvest storage conditions impact potato tuber microbiome and dormancy progression
Munevver Dogramaci, Malick Bill, Evandro A. Fortini, Dipayan Sarkar & Shyam L. Kandel 
https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2025.113766
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925521425003783

Imagen
Mississippi State University Extension - Why Do Potatoes Sprout?
https://extension.msstate.edu/blog/why-do-potatoes-sprout