Tratamiento con calor
aplicado a frutos

Efectos y alternativas basadas en biotecnología


Tratamiento con calor
aplicado a frutos

Efectos y alternativas basadas en biotecnología
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En general, los seres vivos están expuestos a diversas condiciones ambientales que pueden causar cambios en sus organismos, por lo que han debido adaptarse para sobrevivir. Tal adaptación ha requerido que estos seres desarrollen diversos mecanismos de defensa en respuesta a diferentes tipos de estrés a los cuales se encuentren sometidos. Las plantas, debido a su naturaleza sésil —es decir inmóvil—y por encontrarse arraigadas, deben sobrevivir en el lugar que les toca crecer y, aunque no se note a simple vista, reaccionan ampliamente a las situaciones de estrés, lo que les permite subsistir.

Entre los mecanismos de adaptación se encuentra la síntesis de proteínas de choque térmico o Heat Shock Proteins (HSP, por sus siglas en inglés), que ayuda a la célula a conservar o degradar las proteínas desnaturalizadas por efecto de exposición a altas temperaturas; aunque ciertos organismos crecen y se desarrollan de manera natural en ambientes con estas temperaturas —como algunos hongos basidiomicetos, encontrados en zonas áridas, los cuales producen enzimas con un prometedor uso biotecnológico, tales como xilanasas y celulasas, utilizadas en la elaboración de pulpa para el papel—, otros se encuentran expuestos a climas cuya temperatura se eleva por encima de la que se considera óptima para su crecimiento; mientras que algunos más son sometidos a temperaturas extremas, como resultado de la actividad humana. En el caso de las plantas, algunos de sus productos, como los frutos, reciben tratamientos a base de temperaturas altas para efectuar el control de plagas y patógenos.
     Estos métodos son utilizados en varios países y su aplicación es reglamentaria, sobre todo en frutos de exportación que pueden estar expuestos al ataque de plagas y enfermedades causadas por la mosca de la fruta o por hongos, como la antracnosis. Sin embargo, las altas temperaturas causan efectos visibles en el fruto, acelerando su maduración, lo cual es una desventaja, pues lo que se desea es prolongar la vida de anaquel por más tiempo.
     Por otro lado, la aplicación de sustancias insecticidas no es una alternativa viable al tratamiento térmico, ya que éstas dejan residuos en los frutos. Con todo lo anterior, la aplicación de tratamientos térmicos sigue siendo una práctica ampliamente aplicada y una buena alternativa para la eliminación de patógenos en productos vegetales, sobre todo en frutos de exportación.

Algunos frutos conocidos como climatéricos continúan madurando, incluso cuando son cortados del árbol, por lo que la transpiración y otros fenómenos fisiológicos los mantienen en constante exposición a la pérdida de agua. Los ataques de diversas plagas continúan, por lo cual, en ocasiones, las nuevas atmósferas creadas artificialmente para el almacenamiento y transporte de los frutos, crean un ambiente idóneo para la proliferación de diversas plagas. Ejemplos de esto son la antracnosis y los daños causados por ovoposición de la mosca de la fruta, ambas situaciones causantes de grandes pérdidas económicas en la cosecha y poscosecha del mango.
     La antracnosis es una enfermedad causada por el hongo Colletotrichum gloeosporioides, que ocasiona pérdidas de rendimiento en el campo y en las plantas de empaque, así como en la calidad y comercialización del fruto.1 Esta enfermedad suele permanecer en estado latente en frutos inmaduros e induce importantes daños en la poscosecha.
     La mosca de la fruta es responsable de propiciar daños directos e indirectos a los frutos. Una vez que la hembra deposita sus huevecillos, las larvas se alimentan de la pulpa, lo cual provoca que los frutos infectados caigan del árbol; además, su picadura en los mismos crea una entrada para otros patógenos, como hongos y bacterias que aceleran su descomposición; todo ello ocasiona numerosas pérdidas en su valor comercial, disminución del rendimiento, daños ambientales y su restricción en el comercio internacional.
     Algunos frutos producidos en México, como el mango, deben ser tratados con agua caliente antes de exportarse a mercados como los Estados Unidos o Europa, para eliminar larvas de insectos, como la mosca de la fruta, y reducir o evitar la antracnosis. Lo anterior hace necesaria la aplicación de dichos tratamientos cuarentenarios que aseguren la eliminación de estos peligros y proporcionen al fruto una mayor vida de anaquel.2 Sin embargo, se ha visto que este tipo de tratamientos también puede producir otros efectos que no necesariamente son benéficos.

Para mantener su posición como el principal exportador de mango a nivel mundial (el cual tomaremos de ejemplo), México asegura la inocuidad de este producto apegándose al uso de buenas prácticas agrícolas y de manejo. Entre los tratamientos utilizados destacan los que son a base de frío o calor y la fumigación con compuestos químicos. Los agroquímicos son productos extremadamente tóxicos que tienen múltiples efectos negativos en el medio ambiente y los seres vivos, por lo que su uso no es recomendado.
     Ante esta situación, los tratamientos a base de temperaturas extremas han demostrado ser eficaces en el control de plagas y patógenos, además de no ser contaminantes.3 Comercialmente, se utiliza el tratamiento con vapor, con aire caliente forzado o el de inmersión en agua caliente, incluso, el hidrotérmico es utilizado por las compañías empacadoras de México por ser el más eficaz.
     El tratamiento hidrotérmico consiste en sumergir el fruto en agua caliente, por un periodo definido que resulte letal para las plagas en cuestión. Los principales países importadores, como EUA, Chile, Nueva Zelanda y China, exigen la aplicación de dicho tratamiento como requisito indispensable para permitir la entrada de frutos de mango en su mercado.
     Este tratamiento tiene efectos benéficos en los mangos, entre los cuales destaca el aumentar la tolerancia de los frutos al frío —que suele producir en ellos grandes daños—, la reducción de la pudrición y el mejoramiento de algunos parámetros de calidad, como la uniformidad en su color.
     La aplicación de este tratamiento no produce daño a la salud de quien lo consume ni al medio ambiente; además, implica un muy bajo costo. Sin embargo, también puede producir cambios en el metabolismo de los frutos, lo cual redunda en su calidad; esto se manifiesta en la pérdida de peso y el desarrollo de lesiones superficiales, además de alteraciones en la actividad enzimática y aumento en la velocidad de respiración, todo lo cual ocasiona hundimientos, ablandamiento y pudriciones de la pulpa; por lo anterior, si el tratamiento se aplica en condiciones óptimas, se logrará minimizar los efectos negativos que éste pueda generar a los frutos.3 A pesar de los estudios de tolerancia al calor ya realizados, aún falta investigar a un nivel más básico las respuestas fisiológicas y bioquímicas del fruto al estrés térmico.

La función de una proteína, también llamada polipéptido, está determinada por su estructura tridimensional, o terciaria. Las situaciones de estrés causan que las proteínas se desnaturalicen, es decir, pierden su estructura tridimensional, lo que provoca la pérdida de funciones. La primera respuesta de la mayoría de los seres vivos ante un choque térmico es la producción de proteínas altamente conservadas, llamadas Proteínas de Choque Térmico o HSP, por sus siglas en inglés.4 Éstas tienen la función de inhibir las interacciones no deseadas en los compuestos celulares y promover aquellas que son favorables, con lo cual se ayuda a la célula —según su requerimiento— a conservar o degradar las proteínas desnaturalizadas, mediante la formación de uniones estables y funcionales entre ellas. Estos grupos de proteínas están presentes en todos los organismos y —en el nivel estructural— son muy similares entre las diferentes especies, además de cumplir la misma función.5
     Bajo condiciones de estrés, las HSP se unen a una gran variedad de proteínas desnaturalizadas, con lo cual evitan que se unan entre sí, marcándolas así para su posterior destrucción. Por otra parte, las HSP también pueden mantener las proteínas desplegadas (es decir, sin estructura tridimensional), por lo cual permanecen unidas a éstas sin que se vean afectadas en el proceso. Una vez que el estrés ha cedido, las HSP son eliminadas de las proteínas a las que protegen, las cuales vuelven a su plegamiento inicial, recuperando su conformación tridimensional y, por lo tanto, su función.
     Timperio y colaboradores6 especificaron que, además del rol de estas proteínas como protectoras ante el embate del estrés térmico, también protegen a las células vegetales cuando la planta es sometida a otros tipos de estrés, como hipoxia (deficiencia de oxígeno) y exposición a tóxicos o metales pesados, entre otros. El estudio de las HSP y los genes que las codifican son de gran interés biotecnológico, ya que posibilita dar respuestas a preguntas de gran importancia alimentaria, económica y médica. El entendimiento detallado de los mecanismos que regulan la respuesta al calor en cultivos de importancia agronómica, permitirá, en un futuro cercano, inducir la termotolerancia en estos últimos.

Dra. Carmen Arminda Contreras Vergara.

Investigador asociado, Laboratorio de Genética y Biología Molecular de Plantas, CIAD, A. C.

Dra. Mitzuko Dautt Castro

Estudiante de Doctorado en Ciencias, Laboratorio de Genética y Biología Molecular de Plantas, CIAD, A. C.

Dra. María Auxiliadora Islas Osuna

Investigador titular, Laboratorio de Genética y Biología Molecular de Plantas, CIAD, A. C.

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