Caracterización de los principales genes y metabolitos responsables del aumento de la acidez durante la maduración de la chirimoya (annona cherimola mill.)

Tesis (Magister en Biotecnología)La chirimoya (Annona cherimola Mill.) es un fruto climatérico, subtropical del género Annonaceae. Madura rápidamente entre 6 a 7 días, tiempo en el cual el fruto se ablanda, el almidón se reduce a azúcares más simples y a diferencia de otros frutos la acidez aumenta para dar su sabor característico. Al igual que en otros frutos climatéricos, la producción de los ácidos orgánicos puede ser modulada por la acción de la hormona etileno. En manzana y plátano se ha descrito que en la maduración es etileno-dependiente, mientras que en otros frutos, como en melón o tomate es etileno-independiente. Sin embargo, no se ha descrito ninguna relación entre la acción del etileno, la acumulación de los ácidos orgánicos en la chirimoya ni su regulación a nivel bioquímico ni molecular. Por esto en esta Tesis, se analizó el comportamiento del metabolismo de los ácidos orgánicos a nivel de transcritos, mediante el estudio de los cambios en los principales genes involucrados en su síntesis y degradación; a nivel proteico, con el estudio de la actividad en las enzimas claves de este metabolismo; y a nivel de metabolitos, mediante el estudio en la acumulación de los ácidos orgánicos preponderantes (málico y cítrico) durante la maduración de la variedad “Concha Lisa”, en respuesta a la inhibición de la acción del etileno. De los 9 genes relacionados a este metabolismo identificados en chirimoya en este trabajo, se observó un aumento en la expresión de dos genes de síntesis, el que codifica para la malato deshidrogenasa dependiente de NAD (cyNAD-MDH) y el de la citrato sintasa (mCS), aumento que se correlacionaría con el incremento medido para cada ácido, lo que nos indicaría que estos genes serían claves para explicar el aumento de la acidez durante la maduración de la chirimoya. Por otra parte, nuestros resultados indican que el etileno no estaría regulando la acidez titulable de la chirimoya, pero si la acumulación de los ácidos málico y cítrico. A su vez, el etileno estaría regulando los genes involucrados en la degradación del ácido málico y cítrico; NADP-ME, ACON, ATP-CS y PEPC, y el de síntesis de ácido málico gNAD-MDH, en los cuales se ve alterada su transcripción durante la maduración, como también en los genes principales relacionados a la síntesis de ambos ácidos (cyNAD-MDH y mCS) al compararse los tratamientos con Etileno y 1-MCP.Flavor is a major quality attribute in fruit formed by a mixture of volatile compounds, sugar and acid levels, typical of each fruit. Cherimoya (Annona cherimola Mill.) is a climacteric subtropical fruit which shows an acidity increase during ripening in contrast to most fruits. The hypothesis of this study is: “Ethylene regulates organic acids metabolism in cherimoya, causing a transcript increase of genes encoding PEPC and NAD-MDH enzymes and a transcript decrease of NADP-ME and ACON, resulting in malic and citric acid accumulation”. For this, “Concha Lisa” variety cherimoyas were harvested and stored at 20°C under ethylene, 1-MCP and control conditions. To characterize the ripening process, ethylene production, respiration rate, flesh firmness, soluble solids and titratable acidity were determined and HPLC analysis was conducted for malic and citric acid quantitation. Additionally, expression of genes encoding key enzymes involved in the synthesis and degradation of these metabolites was determined by real-time PCR and activity assays were performed to observe the activity of these enzymes. Results show that all the measured ripening parameters were delayed by 1-MCP and the ethylene regulates the accumulation of malic and citric acid but not the titratable acidity. In addition, we achieve nine genes related to the organic acid metabolism, cyNAD-MDH and mCS are related directly at the increase of malic and citric acid respectively, and ethylene is related in the regulation of this genes together at the genes related to the degradation of this acids, specifically NADP-ME, gNAD-MDH, ACON, ATP-CS and PEP-C. For this and literature reviews, we postulate that the accumulation of this organic acids is for storage and the synthesis in cherimola fruit