@misc{10481/96706,
year = {2024},
url = {https://hdl.handle.net/10481/96706},
abstract = {Cucurbita pepo es una especie nativa de América, aunque hoy en día
es cultivada en todo el mundo, siendo una de las especies con mayor
variabilidad en el reino vegetal. C. pepo morfotipo zucchini es uno de los
cultivos hortícolas más importantes en España, siendo Andalucía la región con
mayor producción. La mayor parte de esta producción es exportada a Europa
para consumo en fresco, donde los consumidores demandan una calidad cada
vez más alta, lo que hace que sea necesaria una conservación apropiada, durante
el periodo postcosecha, para mantener la calidad del fruto hasta que llegue al
consumidor. El fruto de calabacín es cosechado en un estadío inmaduro, por
ello su metabolismo continúa siendo muy rápido, haciendo necesario
almacenarlo a bajas temperaturas para reducir su tasa respiratoria y prevenir el
deterioro del fruto. Sin embargo, debido a su origen subtropical, la
conservación a bajas temperaturas puede inducir en el fruto un síndrome
conocido como daños por frío “chilling injury” (CI), que aparece como
resultado de numerosas alteraciones fisiológicas y bioquímicas. Estos daños por
frío son los responsables de la pérdida de calidad en el fruto, causando unas
pérdidas económicas severas. Para mejorar o mantener la calidad del fruto
durante el almacenamiento en frío, hemos llevado a cabo estudios sobre
tratamientos físicos y químicos que pueden mejorar la conservación del fruto
tras la cosecha, con especial interés en tratamientos que pueden prevenir los
daños por frío. El uso de cubiertas comestibles ha surgido como una respuesta a una
demanda creciente de métodos que sean ecológicamente respetuosos con el
medio ambiente para mantener la calidad del fruto durante el almacenamiento.
De entre las diferentes cubiertas polisacarídicas estudiadas, la dextrina ha
probado ser la más efectiva en el mantenimiento de la calidad postcosecha de
calabacín durante el almacenamiento en frío. Posteriormente, para mejorar
estos resultados, se testó la combinación de dextrina con oleuropeína y aceite
de oliva, aditivos con función protectora y nutracéutica. Los resultados
mostraron que las cubiertas de dextrina redujeron la pérdida de peso, los daños por frío, y el estrés oxidativo en fruto de calabacín almacenado a bajas
temperaturas, manteniendo la calidad del fruto. Los aditivos naturales
obtenidos del olivo provocaron una mayor inducción de enzimas antioxidantes,
así como también una acumulación de ascorbato y fenoles totales, siendo la
cubierta de dextrina con aceite de oliva la más efectiva frente al índice de daños
por frío hasta el final del almacenamiento, asociado con el metabolismo
fenólico.
En un trabajo previo, se ha descrito que una variedad tolerante al frío
de calabacín acumuló altas concentraciones de ácido abscísico (ABA) en los
primeros días de almacenamiento en frío, por ello se decidió estudiar el efecto
de la aplicación de ABA en el metabolismo del fruto de calabacín frente al
estrés por frío. Se encontró que el ABA modula el metabolismo primario,
induciendo la acumulación de algunos azúcares, ácidos orgánicos y
aminoácidos, incluyendo fenilalanina, ácido glutámico y ácido γ-
aminobutírico, siendo todas ellas moléculas involucradas en la tolerancia a las
bajas temperaturas. La aplicación de ABA también incrementa la capacidad
antioxidante del fruto de calabacín durante el almacenamiento a través de una
acumulación de ascorbato, carotenoides y compuestos polifenólicos, activando
además la producción de flavonoides en el primer día de exposición a bajas
temperaturas, siendo clave esta acumulación de metabolitos antioxidantes para
evitar la incidencia de daños por frío. Además, se pudo observar que el
tratamiento con ABA activa la biosíntesis de t-zeatina y riboflavina durante los
primeros días de almacenamiento en frío, por lo que estos metabolitos son candidatos de ser señales moleculares importantes en la respuesta al frío
mediada por ABA para inducir tolerancia al frío en el fruto de calabacín,
activando la defensa antioxidante a través de la ruta de fenilpropanoides.
Además, una de las hipótesis es que el ABA podría regular la ruta
fenilpropanoide induciendo la síntesis de riboflavina.
Finalmente, para descifrar los mecanismos genéticos que subyacen a la
tolerancia al frío, dos variedades contrastantes para este rasgo se cruzaron para generar una población segregante. El estudio de asociación del genoma
completo (GWAS) permitió identificar 2 regiones implicadas en la tolerancia
al frío (QTLs), una en el cromosoma 5 y otra en el 18. Investigando la anotación
de los genes presentes en dichas regiones algunos de ellos se identificaron como
candidatos para ser los responsables del fenotipo, involucrados principalmente
en el mantenimiento de la cutícula, respuesta fitohormonal y síntesis de
metabolitos relacionados con estrés, como el ácido siquímico o poliaminas.
Este estudio permitió además determinar marcadores KASP para cada región
de interés.
En conclusión, el uso de cubiertas comestibles como dextrina, o la
aplicación de tratamientos como ABA o riboflavina, mantienen la calidad
postcosecha del fruto de calabacín durante su conservación a bajas
temperaturas, haciendo factible el transporte y comercialización del fruto por
las compañías hortofrutícolas. Además, los marcadores KASP diseñados para
cada QTL pueden utilizarse en futuros programas de mejora, permitiendo el
desarrollo de nuevas variedades de calabacín con mayor tolerancia al estrés por
frío.},
abstract = {Cucurbita pepo is a native species of America, although nowadays it is
cultivated worldwide and is one of the most variable species in the plant
kingdom. C. pepo morphotype zucchini is specifically one of the most
important horticultural crops in Spain, being Andalucía the region with the
highest production in this commodity. Most of this production is exported to
Europe for fresh consumption, where consumers increasingly demand an extra
quality, which makes proper postharvest storage of the fruit necessary to
maintain its quality until it reaches the consumer. Zucchini fruit is harvested in
an immature state, so its metabolism is still very fast, making it necessary to
store it at low temperatures to reduce its respiratory rate and to prevent fruit
decay. However, due to its subtropical origin, the conservation at low
temperature may induce in the fruit a syndrome known as chilling injury, that
appears as a result of numerous physiological and biochemical alterations.
These chilling injuries are responsible for a loss of quality in the fruit and cause
serious economic losses. To improve or retain fruit quality during cold storage,
we have undergone studies about physical and chemical treatments that can
improve the conservation of the fruit after harvest, with special focus on
treatments that can prevent chilling injuries.
The use of edible coatings has surged as a response to the everincreasing
demand for ecologically friendly methods for maintaining fruit
quality during storage. Among the different polysaccharide-based coatings
studied, dextrin has shown to be the most effective in maintaining the
postharvest quality of zucchini fruit during cold storage. Subsequently, to
improve these results, the nutraceutical additives oleuropein and olive oil, were
tested in combination with dextrin. Results showed that dextrin coatings
reduced weight loss, chilling injury, and oxidative stress in zucchini fruit stored
at low temperature, maintaining fruit quality. The natural additives obtained
from the olive tree showed a higher induction of antioxidant enzymes as well
as a greater accumulation of ascorbate and total phenolics, with the dextrin coating with olive oil being even more effective in maintaining the chilling
injury low until the end of storage, associated to phenolic metabolism.
In a previous work, it has been described that a cold-tolerant zucchini
variety accumulated high amounts of abscisic acid (ABA) in the first days of
cold storage, so the effect of ABA application on the cold tolerance of zucchini
fruit was studied using a metabolomic approach. It was found that ABA
modulates the primary metabolism inducing the accumulation of some sugars,
organic acids and amino acids including phenylalanine, glutamic acid and γ-
aminobutyric acid, all of them molecules involved in low-temperature
tolerance. The application of ABA also increases the antioxidant capacity of
zucchini fruit during storage through the accumulation of ascorbate,
carotenoids, and polyphenolic compounds, mainly activating the production of
flavonoids during the first day of exposure to low temperatures, being this
response key to avoiding the occurrence of chilling injury. It was also observed
that ABA treatment activates the t-zeatin and riboflavin biosynthesis during the
first days of cold storage, making these metabolites candidates to be important
molecular signals in the ABA-mediated cold response to induce tolerance in
zucchini fruit. To go deeper into the response to ABA, zucchini fruit were
treated with exogenous riboflavin. This treatment also increased the cold
tolerance of zucchini fruit, activating antioxidant defense through the
phenylpropanoid pathway. Therefore, one of the hypotheses is that ABA could
regulate the phenylpropanoid pathway inducing the synthesis of riboflavin.
Finally, in order to unravel the genetic mechanisms underlying cold
tolerance in zucchini fruit, two zucchini varieties with contrasting degree of
chilling sensitivity were crossed to obtain a segregating population. The
genome wide association analysis showed 2 quantitative trait loci (QTLs)
involved in cold tolerance, one in chromosome 5 and the other in chromosome
18. Some of the annotated genes in these regions were identified as candidates
to be responsible of cold tolerance in zucchini fruit, mainly involved in cuticle
maintenance, phytohormone responses, and the synthesis of stress-related metabolites, such as shikimic acid or polyamines. This approach also allowed
to determine KASP markers for each region of interest.
In conclusion, the use of edible coatings such as dextrin, or the
application of treatments like ABA or riboflavin, maintains the postharvest
quality of zucchini fruit during its conservation at low temperatures, allowing
the transport and marketing of the fruit by companies. Furthermore, KASP
markers designed for each QTL can be used in future genetic improvement
programs, allowing to develop new varieties of zucchini with greater tolerance
to cold stress.},
organization = {Tesis Univ. Granada.},
organization = {Ministerio de Ciencia e Innovación mediante la concesión de un contrato (EEBB-PRE-C- 2018-0057; 1 de Julio de 2019 a 30 de Junio de 2023) de “Formación de Personal Investigador” (FPI 2018), asociado al Proyecto de I+D+I (AGL2017- 82885-C2-2-R) correspondiente al Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad FEDER},
publisher = {Universidad de Granada},
title = {Estudio metabólico y genético de los mecanismos implicados en la tolerancia al frío durante la postcosecha del fruto de calabacín},
author = {Castro-Cegrí, Alejandro},
}