Sistemas de defensa endógenos y multicapa de frutas y hortalizas

Las enfermedades fúngicas poscosecha son las principales causas de pérdidas, deterioro de la calidad y riesgos para la seguridad alimentaria en frutas y hortalizas en todo el mundo. Aunque los fungicidas sintéticos se han utilizado durante mucho tiempo para el control de enfermedades, su aplicación extensiva ha generado problemas crecientes de resistencia a los fungicidas, residuos químicos y contaminación ambiental, creando una necesidad urgente de alternativas más seguras y sostenibles.

Estudios recientes han demostrado que los productos hortícolas cosechados no son sustratos pasivos para la infección, sino que poseen un complejo sistema de defensa endógeno que puede restringir la invasión y colonización de patógenos.

Esta revisión sintetiza los avances recientes en la defensa endógena de frutas y verduras contra patógenos fúngicos poscosecha, con énfasis en las barreras físicas, los metabolitos antimicrobianos constitutivos, la resistencia inducida (IR), la señalización de Ca2+, el ácido salicílico (SA), el ácido jasmónico (JA), el etileno (ET), la diafonía hormonal (crosstalk, interacciónn entre hormonas) y la vía de los fenilpropanoides.

También se analizan los avances recientes en el análisis asistido por ómicas, incluida la transcriptómica, la proteómica, la metabolómica, la elaboración de perfiles de microbiomas y la integración multiómica para el descubrimiento de biomarcadores y el diseño de tratamientos guiados por mecanismos.

Finalmente, se evalúan los avances en productos naturales, microorganismos antagonistas, recubrimientos comestibles, sistemas de administración nano y sensibles (responsive), y monitoreo inteligente de enfermedades en relación con su actividad antifúngica directa y su capacidad para activar las defensas del huésped.

Se propone un marco integrado que vincule las redes de defensa endógenas con tecnologías de control verdes para apoyar el desarrollo de estrategias de manejo de enfermedades poscosecha eficientes, sostenibles y con bajos residuos.

Introducción

Frutas y hortalizas son componentes indispensables de la dieta humana, ya que aportan vitaminas, minerales, fibra dietética y compuestos antioxidantes esenciales para la salud (Ling et al., 2023). Las pérdidas poscosecha de estos productos varían considerablemente según la especie, la región y las condiciones de la cadena de suministro.

En los países en desarrollo, se ha informado que las pérdidas anuales oscilan entre el 35 % y el 50 %, especialmente donde la infraestructura de almacenamiento, refrigeración, transporte y envasado es inadecuada (Bagherzadeh et al., 2014). Estas pérdidas no solo causan un perjuicio económico considerable, sino que también reducen la disponibilidad de alimentos y ejercen una presión adicional sobre la seguridad alimentaria y la producción agrícola sostenible.

Entre las diversas causas de deterioro poscosecha, las enfermedades fúngicas figuran como uno de los principales factores (Parafati et al., 2015). Patógenos como Botrytis cinerea (B. cinerea), Penicillium spp. (P. digitatum y P. italicum), Alternaria spp., Rhizopus stolonifer, Colletotrichum spp. y Fusarium spp. invaden habitualmente los tejidos de frutas y hortalizas a través de heridas producidas durante la cosecha, el envasado, el transporte y el almacenamiento (Taghavi et al., 2018).

Entre ellos, B. cinerea se considera uno de los patógenos fúngicos de poscosecha de mayor importancia económica a nivel mundial, debido a su amplia gama de huéspedes y a las enormes pérdidas económicas que ocasiona anualmente; asimismo, se ha convertido en un modelo representativo para analizar las bases moleculares de la patogenicidad fúngica en poscosecha (Dean et al., 2012).

Además, varios géneros de hongos de poscosecha, particularmente Penicillium, Alternaria y Fusarium, son capaces de producir micotoxinas con efectos genotóxicos, nefrotóxicos, carcinogénicos y teratogénicos, lo que amplía el impacto de las enfermedades poscosecha más allá de las pérdidas económicas, convirtiéndolas en un grave problema de salud pública (Tabla 1 en el articulo original, ver Fuentes) (Huang et al., 2021; Li et al., 2015; Sanzani et al., 2016).

El manejo convencional de las enfermedades fúngicas de poscosecha se ha basado durante mucho tiempo en fungicidas sintéticos, tales como el imazalil, el tiabendazol y el procloraz. Si bien estos productos químicos pueden suprimir eficazmente las enfermedades, su uso prolongado e intensivo ha provocado la aparición generalizada de resistencia a los fungicidas, al tiempo que la acumulación de residuos en los productos agrícolas y en el medio ambiente ha suscitado una creciente preocupación en torno a la seguridad alimentaria y la sostenibilidad ecológica (Hernandez-Montiel et al., 2021; Huang et al., 2021).

En consecuencia, el desarrollo de alternativas eficientes, de baja toxicidad y respetuosas con el medio ambiente se ha convertido en una prioridad de investigación clave para el control de enfermedades en poscosecha.

Las visiones iniciales sobre la patogenicidad fúngica en poscosecha solían describir a estos patógenos como necrotrofos típicos que matan las células del hospedador mediante la secreción de enzimas degradadoras de la pared celular (CWDE, por sus siglas en inglés) y toxinas, para posteriormente obtener nutrientes de los tejidos muertos (Tian et al., 2016).

Sin embargo, cada vez hay más pruebas de que las interacciones hospedador-patógeno en poscosecha son mucho más sofisticadas. Algunos patógenos, como Alternaria y Colletotrichum, son capaces de infectar la fruta antes de la cosecha y permanecer en estado latente hasta que la maduración o la senescencia desencadenan el desarrollo de la enfermedad (Prusky et al., 2013).

Además, B. cinerea puede favorecer la infección no solo induciendo la muerte celular programada en los tejidos del hospedador (Shlezinger et al., 2011), sino también exportando pequeños ARN a las células del hospedador para secuestrar la maquinaria Argonaute (AGO) de la planta y suprimir la inmunidad del hospedador (Weiberg et al., 2013).

Estos hallazgos ponen de relieve que la infección fúngica en poscosecha es un proceso molecular altamente coordinado, más que una simple consecuencia de la maceración del tejido (Zhang et al., 2021).

Es importante destacar que las frutas y hortalizas no son objetivos pasivos del ataque de los patógenos. Por el contrario, poseen sistemas de defensa endógenos multicapa y regulados dinámicamente capaces de restringir la invasión y colonización fúngica.

Aunque diversas revisiones anteriores han abordado los mecanismos de defensa de la fruta, muchas se han centrado principalmente en vías de defensa individuales, patógenos específicos o procesos bioquímicos concretos.

Sigue siendo escasa la síntesis exhaustiva que vincule la evolución histórica de la investigación sobre la defensa de la fruta con los avances actuales a nivel molecular, de sistemas y basados ​​en ómicas, especialmente en el contexto de la patología de poscosecha.

Por ello, la presente revisión examina la evolución de la investigación, desde las primeras descripciones de barreras físicas y compuestos antimicrobianos constitutivos hasta la comprensión actual de la resistencia inducida (RI), la señalización por Ca²⁺, la interacción hormonal, el metabolismo de los fenilpropanoides y las redes reguladoras integradas.

Asimismo, se incluye una sección dedicada a las tecnologías ómicas que resume cómo se emplean los enfoques de transcriptómica, proteómica, metabolómica y multiómica para dilucidar los mecanismos de defensa en poscosecha e identificar nuevas dianas para el control de enfermedades.

Al integrar estos componentes de defensa en un marco unificado de poscosecha y vincular los mecanismos fundamentales con estrategias orientadas a la aplicación, esta revisión ofrece una perspectiva integral sobre el desarrollo de enfoques sostenibles y de acción múltiple para controlar las enfermedades fúngicas de poscosecha y reducir la dependencia de los fungicidas químicos.

Resistencia preformada e inducida

La defensa de frutas y hortalizas frente a enfermedades fúngicas de poscosecha no depende de un único mecanismo, sino de una red dinámica y coordinada que incluye:

• Defensas preformadas, como las barreras físicas de la superficie del fruto y los compuestos antimicrobianos presentes de forma constitutiva en los tejidos del hospedador.
• Resistencia inducida, definida como un estado fisiológico en el que las plantas aumentan su resistencia ante ataques posteriores de patógenos tras la exposición a estímulos bióticos o abióticos específicos, mediante la activación de sus propios sistemas de defensa. Esto abarca:
  • Señalización por Ca2+, un eje central de las respuestas inmunitarias
  • Red de señalización hormonal, el centro regulador de las respuestas de defensa
  • Vía de los fenilpropanoides, un eje metabólico central en la defensa vegetal.

Ómicas

Las ciencias ómicas permiten un mejor conocimiento de las redes de defensa en poscosecha.

Estrategias de control ecológico

Cada vez se desarrollan más estrategias de control ecológico como alternativas basadas en mecanismos específicos frente al uso intensivo de fungicidas sintéticos. En lugar de depender de una única acción antimicrobiana, los enfoques actuales combinan la inhibición directa del patógeno, la activación de las defensas endógenas del fruto, la mejora de la estabilidad de los compuestos activos y la detección precoz de enfermedades.

Fuentes

Innate defense of fruits and vegetables against postharvest fungal pathogens: Contemporary advances in defense mechanisms and green control strategies
Linxiang Qiao, Sen Cao, Xiaoyang Zhao, Xiaohui Qi, Ziyan Qian, Caie Wu, Zhaohui Xue, Xiaohong Kou
Food Bioscience, available online 9 October 2026, article 110190
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212429226019656
DOI 10.1016/j.fbio.2026.110190

La imagen fue creada por Gemini, la información esquematizada se basa en principios científicos estándar sobre la estructura de la cutícula y sus funciones defensivas frente a factores abióticos y bióticos (como se describe en la literatura de fisiología vegetal, por ejemplo, en los trabajos clásicos de cutículas vegetales de Markus Riederer y María-Cruz Matas).