Regulación del desarrollo y la maduración del tomate
El análisis transcriptómico de miR9474-5p muestra su función reguladora en el desarrollo y la maduración del fruto del tomate
Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica
El desarrollo y la maduración constituyen una etapa crucial en el ciclo de vida de las frutas, cumpliendo funciones biológicas y ecológicas indispensables. Este proceso se caracteriza por un complejo conjunto de cambios fisiológicos y bioquímicos que transforman el fruto de un estado inmaduro a uno atractivo para casi todos los seres vivos.
Durante el desarrollo, el fruto experimenta alteraciones sustanciales como la variación del color, el aumento en la concentración de azúcar, la reducción en los niveles de acidez y la formación de compuestos volátiles que contribuyen a sus atributos sensoriales de sabor y aroma.
La regulación del desarrollo del fruto es un proceso altamente coordinado que involucra diversos factores, como fitohormonas, factores de transcripción, alteraciones epigenéticas etc.
Entre estos, el papel de los microARN (miARN) en el desarrollo del fruto ha recibido una amplia atención.
Los miARN en el desarrollo del fruto
Los miARN, una subclase de pequeñas moléculas de ARN no codificantes, desempeñan funciones reguladoras fundamentales en la modulación de la expresión génica en sistemas vegetales.
Poseen un papel muy importante en el desarrollo y la maduración del fruto gracias a su participación en la regulación génica postranscripcional. Son esenciales para diversos procesos fisiológicos, como la modulación de la expresión génica relacionada con la maduración, el ablandamiento y los atributos de calidad del fruto.
Un área de influencia significativa de los miRNA es la regulación del desarrollo del color del fruto, en particular la acumulación de antocianinas.
Además, los miRNA pueden modular la expresión de genes críticos para la síntesis de fitohormonas, como el etileno y el ácido abscísico, que desempeñan un papel fundamental en los procesos de desarrollo.
También, la interacción entre los miRNA y sus genes diana puede conducir a cambios significativos en las vías metabólicas asociadas con la maduración de la fruta.
miRNA específicos
Se han identificado miRNA específicos que tienen como genes diana los involucrados en el metabolismo del azúcar y de los ácidos orgánicos, que son fundamentales para el sabor de la fruta madura. Por ejemplo, la regulación de la enzima sacarosa sintasa por miRNA específicos se ha relacionado con cambios en la acumulación de azúcar durante la maduración.
Además de sus funciones reguladoras en las vías metabólicas, los miRNA también están involucrados en los cambios estructurales que ocurren durante el desarrollo de la fruta. Pueden regular la expresión de genes al codificar enzimas modificadoras de la pared celular, como las pectinasas y las expansinas, que son esenciales para el ablandamiento de la fruta. Se ha demostrado que la expresión de los genes de la enzima pectato liasa, regulada por miRNA, influye en la degradación de la pared celular, un proceso clave en la maduración del fruto.
Funciones que varían a lo largo del desarrollo
Los análisis de transcriptoma han revelado que las funciones de los miRNA pueden variar significativamente en diferentes etapas del desarrollo y en respuesta a estímulos externos, como la temperatura y la luz, capaces de influir en la dinámica de la maduración y la calidad del fruto.
Los mecanismos de respuesta al estrés abiótico como la sequía, la salinidad y las temperaturas extremas envolviendo a los miRNA, también son vitales en las plantas. Por ejemplo, se ha demostrado que el miR160 facilita el desarrollo radicular, contribuyendo a la tolerancia a la sequía.
Comprender las funciones específicas y los mecanismos reguladores de los miRNA en el desarrollo y la maduración del fruto puede proporcionar información valiosa para mejorar la calidad y la vida útil de las frutas mediante enfoques biotecnológicos.
El tomate, un fruto modelo para estudiar los mecanismos que regulan su desarrollo y maduración
El tomate (Solanum lycopersicum familia Solanaceae) sirve como modelo ejemplar para el estudio de los mecanismos reguladores del desarrollo y la maduración del fruto debido a su trasfondo genético bien caracterizado y a la complejidad de su proceso de desarrollo.
En investigaciones previas, se ha observado que el miRNA designado como miR9474–5p influye significativamente en la maduración del fruto del tomate.
Papel del miRNA miR9474
Para dilucidar los efectos multifacéticos de miR9474–5p en el desarrollo y la maduración del fruto, así como sus mecanismos reguladores subyacentes, en una investigación actual se realizaron análisis de secuenciación de ARN en tomates silvestres, líneas con sobreexpresión de miR9474–5p y líneas con supresión de miR9474–5p.
Este enfoque permitió investigar el impacto de miR9474–5p en los patrones diferenciales de expresión génica y su influencia en aspectos básicos del metabolismo de los pigmentos, así como la formación del sabor.
Además, se examinaron las consecuencias de la modulación de miR9474–5p en las vías de respuesta al estrés y las vías metabólicas relacionadas con las hormonas.
Uno de los efectos de la sobreexpresión de miR9474–5p es retardar la maduración
Los hallazgos de este estudio revelaron que la sobreexpresión de miR9474–5p retarda la maduración del fruto del tomate y afecta a una amplia gama de genes involucrados en diversas vías metabólicas, incluyendo el metabolismo de porfirinas, la biosíntesis de carotenoides, el metabolismo del almidón y la sacarosa, la biosíntesis de ácidos grasos y el metabolismo de alanina, aspartato y glutamato.
También interfiere en la biosíntesis de los fenilpropanoides, las proteínas de antena de la fotosíntesis, la interacción planta-patógeno, la vía de señalización MAPK* y el procesamiento de proteínas en el retículo endoplasmático. Estas vías son esenciales para el metabolismo de pigmentos, la formación de sabor y los rasgos de resistencia.
Además, se verificó que miR9474–5p está implicado en la transducción de señales de hormonas vegetales al actuar sobre las vías de señalización de auxinas.
Este estudio no solo identificó genes diana candidatos para el desarrollo del fruto y el control de calidad, sino que también contribuyó a una comprensión más profunda de las funciones de los miRNA en la regulación del desarrollo, la maduración y la calidad del fruto del tomate.
*La vía de señalización MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinases) es una ruta de transmisión de señales que regula la proliferación, diferenciación, y muerte celular.
Fuentes
Zhao, X.; Li, F.; Ji, Y.; Li, X.; Zhang, X. (2025).
MiR9474-5p regulatory function in tomato fruit development and ripening: Comprehensive transcriptomic analysis
Postharvest Biology and Technology, 226: 113558.
Imagen
https://www.uol.com.br/tilt/noticias/redacao/2024/09/22/por-que-os-tomates-comuns-nao-tem-mais-o-mesmo-sabor-de-antes.htm Acceso el 21/04/2025.
