Muerte celular y evolución de la calidad de la pera 'Conference' durante el almacenamiento

El almacenamiento poscosecha influye profundamente en la fisiología y la calidad de la fruta; sin embargo, los mecanismos celulares subyacentes a los trastornos relacionados con el almacenamiento aún no se comprenden completamente.

La muerte celular programada (PCD), definida como un proceso genéticamente controlado de autodesmantelamiento celular involucrado en el desarrollo, la senescencia y las respuestas al estrésm es diferente de la muerte celular necrótica, que surge de la pérdida incontrolada de la integridad metabólica y de la membrana.

En la pera, el almacenamiento en atmósfera controlada (AC) suprime simultáneamente la senescencia relacionada con la maduración e impone estrés hipóxico, creando condiciones en las que la hipoxia puede activar las vías de PCD, pero si se superan los mecanismos de control celular, resulta en un colapso celular necrótico.

Muerte celular programada y necrótica y evolución de la calidad

La tesis de A.J. Ty investiga cómo las formas programadas y necróticas de muerte celular regulan la integridad tisular y la evolución de la calidad en la pera 'Conference' durante el almacenamiento poscosecha.

Mediante un enfoque integrador y multinivel que abarca la síntesis bibliográfica, el perfil transcriptómico, los análisis microscópicos, las evaluaciones de calidad poscosecha y los ensayos funcionales, este trabajo demuestra que la muerte celular durante el almacenamiento poscosecha se inicia a nivel celular antes de la aparición de síntomas tisulares visibles.

Es importante destacar que las respuestas de muerte celular durante el almacenamiento no representan un proceso único y uniforme, sino que incluyen tanto la muerte celular programada (PCD) controlada transcripcionalmente como, bajo un estrés más severo o prolongado, la muerte celular necrótica resultante de la pérdida de la regulación celular.

Trastornos poscosecha: una progresión dinámica de procesos celulares

Estos hallazgos indican que los trastornos poscosecha se desarrollan a través de una progresión dinámica de procesos celulares, en lugar de un evento terminal repentino.

Una revisión exhaustiva de la PCD vegetal estableció un marco conceptual en el que las respuestas al estrés poscosecha y los procesos asociados a la senescencia convergen en vías de muerte celular compartidas.

El proceso en la pera 'Conference'

Los análisis transcriptómicos de peras 'Conference' almacenadas en atmósfera controlada con bajo contenido de O₂ revelaron la activación temprana de vías relacionadas con la muerte celular programada (PCD), a pesar de la supresión simultánea de la senescencia clásica.

En particular, se observó un enriquecimiento de genes asociados a la vía de apoptosis de KEGG, mientras que las vías asociadas a la autofagia no mostraron una sobrerrepresentación generalizada, lo que indica una forma selectiva y regulada de muerte celular en lugar de una degradación celular generalizada.

Es importante destacar que la expresión génica asociada a la PCD precedió a la aparición del pardeamiento interno, lo que indica que las respuestas moleculares y celulares inducidas por la hipoxia se activan antes del desarrollo de síntomas macroscópicos en el tejido.

Los análisis microscópicos y fisiológicos demostraron además que el estrés hipóxico prolongado o intensificado compromete el control regulatorio, lo que resulta en una transición de la PCD regulada a una muerte celular de tipo necrótico.

Se detectaron daños celulares y pérdida de viabilidad en tejido visualmente no afectado, lo que indica que los trastornos poscosecha se originan a nivel celular antes de que aparezcan los síntomas macroscópicos.

Cabe destacar que esta tesis doctoral informa de la primera observación de la degradación celular en frutos de pera 'Conference' bajo condiciones comerciales de atmósfera controlada (AC), proporcionando un indicador estructural de fallo celular irreversible.

Influencia de las atmósferas de almacenamiento

Las distintas atmósferas de almacenamiento provocaron respuestas fundamentalmente diferentes: el almacenamiento prolongado en AC produjo una muerte celular programada (PCD) espacialmente limitada a un pequeño número de células, mientras que las condiciones más hipóxicas e hipercápnicas promovieron la degradación necrótica del tejido, y el almacenamiento en atmósfera normal indujo patrones típicos de senescencia natural.

Estos tres modos predominantes se distinguen en función de su contexto regulador y sus firmas transcripcionales, en lugar de criterios morfológicos estrictos o características específicas de cada modo, lo que refleja el estado actual del conocimiento en la clasificación de la PCD en plantas.

PCD asociada a la senescencia se reprime en condiciones óptimas de almacenamiento

Se identificaron reguladores transcripcionales clave de la PCD asociada a la senescencia mediante la integración de datos transcriptómicos y ensayos funcionales.

Los factores de transcripción NAC candidatos indujeron consistentemente fenotipos de muerte celular en ensayos de expresión transitoria y se suprimieron en peras durante el almacenamiento poscosecha en atmósfera controlada (AC) en comparación con peras conservadas en aire normal, lo que indica que la muerte celular programada (PCD) asociada a la senescencia se reprime en condiciones óptimas de almacenamiento.

Estos hallazgos sugieren que la regulación transcripcional modula la progresión de la PCD asociada a la senescencia, contribuyendo a la preservación de la calidad de la fruta.

Muerte celular, un proceso continuo influenciado por las condiciones del almacenamieno

En conjunto, los resultados respaldan un modelo conceptual en el que la muerte celular poscosecha se desarrolla a lo largo de un continuo.

El almacenamiento hipóxico bien gestionado induce una muerte celular programada (PCD) regulada y potencialmente adaptativa, mientras que el aumento de la gravedad o la duración del estrés provoca fallos en la regulación, muerte celular necrótica y daño tisular irreversible.

Paralelamente, la PCD asociada a la senescencia se inhibe activamente en condiciones óptimas de almacenamiento, lo que la posiciona como un determinante clave de la calidad de la fruta poscosecha.

Fuentes

Programmed cell death and postharvest storage of pear fruit
Ty, Alexxandra Jane; Nicolai, Bart (Supervisor); Hertog, Maarten (Co_supervisor)
PhD Thesis (Lirias, Leuven Institutional Repository and Information Archiving System

Imagen, Unsplash