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Un estudio dirigido por investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y publicado en Plant Physiology demuestra que un mecanismo mitocondrial alternativo es el motor que suministra los componentes necesarios para que los tomates maduren, produzcan etileno y adquieran su característico color rojo.
¿Cómo obtiene un tomate la enorme cantidad de energía y sustratos necesarios para pasar del verde al rojo? Los tomates son el modelo universal de fruta climatérica, lo que significa que experimentan un pico respiratorio al inicio de la maduración.
Este pico metabólico es esencial para la producción de etileno, la hormona que indica la maduración, y de los pigmentos carotenoides responsables del color. Sin embargo, ahora se están descubriendo detalles sobre cómo la fruta logra producir este importante cambio metabólico.
El equipo, liderado por el investigador del IRTA en CRAG, Igor Florez-Sarasa, con Ariadna Iglesias-Sanchez como primera autora, publicó en Plant Physiology el descubrimiento de que una ruta mitocondrial específica, conocida como la vía de la oxidasa alternativa (AOX), es el principal motor que permite esta transformación.
Tecnología de precisión para medir la respiración de la fruta.
Medir la respiración interna de una fruta, así como la contribución de la vía AOX, resulta particularmente difícil debido a su tamaño y grosor. Para superar esta dificultad, los científicos emplearon una técnica de alta precisión basada en isótopos de oxígeno ( ¹⁸O ). Descubrieron que la actividad de la vía AOX aumenta considerablemente justo cuando el tomate comienza a cambiar de color , convirtiéndose así en el principal soporte de la respiración de la fruta.
Para demostrar la importancia de esta vía metabólica, el equipo utilizó la edición genética CRISPR-Cas9 para desactivar el gen AOX1a en plantas de tomate . Los tomates mutantes resultantes tardaron mucho más en madurar. Mediante un análisis metabólico y molecular exhaustivo, los investigadores observaron alteraciones en los metabolitos relacionados con la maduración en los mutantes.
En concreto, los frutos con deficiencia en la vía AOX no pudieron acumular aminoácidos clave, como el aspartato y la metionina, esenciales para la síntesis de etileno.
Además, los mutantes mostraron una limitación en los esqueletos de carbono necesarios para la biosíntesis de carotenoides, lo que provocó niveles inusualmente bajos de pigmentos como el fitoeno y el licopeno en las primeras etapas de maduración.
Nueva perspectiva
Este descubrimiento aporta un contexto totalmente nuevo sobre cómo las frutas gestionan la energía: a medida que los azúcares de las plantas se descomponen al inicio de la maduración, los intermediarios metabólicos resultantes activan alostéricamente la vía AOX.
En otras palabras, la vía AOX actúa como un motor adicional que permite al tomate quemar azúcares para sintetizar compuestos de maduración sin las limitaciones de los mecanismos energéticos habituales de la célula.
La relevancia más amplia de estas vías respiratorias alternativas en el desarrollo del fruto también se ha puesto de relieve en una reciente revisión exhaustiva publicada en New Phytologist por el mismo equipo de CRAG, lo que consolida el liderazgo del centro en el desciframiento del metabolismo energético de las plantas.
La comprensión de este motor metabólico abre nuevas posibilidades para la agricultura, al permitir la modulación de vías respiratorias alternativas para desarrollar variedades con mayor valor nutricional, mejor calidad y características que van más allá de las que se pueden lograr mediante las estrategias tradicionales basadas en el etileno.
Artículo de referencia
Ariadna Iglesias-Sánchez, Nestor Fernández Del-Saz, Miguel Ezquerro, Elisenda Feixes-Prats, Miquel Ribas-Carbo, Alisdair R Fernie, Manuel Rodríguez-Concepción, Igor Florez-Sarasa. La activación de la oxidasa alternativa asegura el suministro de carbono para la biosíntesis de etileno y carotenoides durante la maduración del fruto del tomate. Fisiología vegetal (2025), https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf516
Iglesias-Sánchez, A., García-Carbonell, S., Fernie, AR, Pujol, M. y Florez-Sarasa, I. Respiración del fruto: poniendo en perspectiva las vías alternativas. New Phytolgist (2026), https://doi.org/10.1111/nph.70882
FUENTES:
