Strawberry fruit softening and pectin disassembly: I. Nanostructural characterization of fruit pectins by atomic force microscopy II. Role of the β-Galactosidase gene FaβGal4

摘要

La fresa se caracteriza por sufrir un rápido reblandecimiento durante el periodo de maduración, llegando a adquirir una textura semilíquida al final del desarrollo. Esta disminución de firmeza limita el periodo postcosecha considerablemente y provoca pérdidas de entre el 5 y el 25% de la producción. El reblandecimiento del fruto durante la maduración es consecuencia principalmente de cambios en las características y/o composición de las paredes celulares, siendo las pectinas uno de los polímeros de pared que más se modifican. El objetivo principal de esta tesis ha sido profundizar en el estudio del papel de las pectinas y las pectinasas en el proceso de maduración de la fresa, con el fin de avanzar en el conocimiento del proceso de reblandecimiento del fruto. Para ello, se han realizado estudios a nivel nanoestructural mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) de las fracciones ricas en pectinas procedentes de frutos en diferente estadio de maduración. Además, se han llevado a cabo diferentes experimentos para determinar la estructura de los polímeros y complejos supramoleculares que se observan en las imágenes de AFM, utilizando para ello pectinas de frutos control y muestras procedentes de líneas transgénicas con genes que codifican pectinasas silenciados. Por último, se ha analizado el papel de un gen que codifica una β-galactosidasa, FaβGal4, mediante la generación de plantas transgénicas con dicho gen silenciado.Los resultados obtenidos sugieren la existencia de una importante solubilización de las pectinas de la pared celular durante la maduración del fruto de fresa. La principal causa de este proceso es la eliminación de las cadenas laterales de las pectinas, tanto de las unidas iónicamente a la pared como de las unidas covalentemente. Además, también se produce una despolimerización de las pectinas unidas iónicamente y una evidente pérdida de azúcares neutros, sobre todo en la fracción de pectinas que están unidas covalentemente a la pared. Por otro lado, experimentos de digestión de pectinas de fresa con endo-PG de hongos indican que tanto las ramificaciones como las cadenas lineales de pectinas visibles mediante AFM están compuestas principalmente por ácido galacturónico. Aún así, parte de estas cadenas podría contener otros carbohidratos dificultando la digestión total con la endo-PG. Por otro lado, también se puede concluir que los agregados que se observan en las imágenes de AFM contienen ácido galacturónico, siendo estas estructuras susceptibles a la digestión por endo-PG, y que el RGII puede estar implicado en su formación, ya que el número de estas estructuras macromoleculares disminuye significativamente como resultado de una hidrólisis ácida suave que rompe los dímeros de RGII.Por último, el gen FaβGal4 juega un papel importante durante la maduración del fruto de la fresa. Las líneas transgénicas con este gen silenciado mostraron un incremento de la firmeza del 30% en frutos maduros con respecto al control sin transformar. A nivel de la pared celular, los frutos transgénicos mostraron una mayor cantidad de Gal en todas sus fracciones, así como una reducción en la solubilización y despolimerización de las pectinas. Con estos resultados, postulamos que la disminución de la pérdida de los residuos de Gal durante el proceso de maduración en los frutos transgénicos disminuiría la movilidad de otras enzimas modificadoras de la pared, obstruyendo el acceso a sus sustratos, siendo ésta la causa de la mayor firmeza de los frutos de las líneas silenciadas.