Posibles estrategias para extender la vida postcosecha de frutillas, basadas en el momento de la cosecha y el tratamiento con UV-B

Abstract

La frutilla (Fragaria × ananassa) es un fruto de la familia Rosaceae, ampliamente valorado por sus cualidades organolépticas (textura, color, aroma, sabor) y por su elevado contenido de compuestos bioactivos y nutrientes esenciales, como vitaminas, minerales, compuestos fenólicos como el ácido elágico, flavonoides, antocianinas y otros metabolitos con capacidad antioxidante. Estos componentes han sido asociados con efectos beneficiosos para la salud humana, incluyendo propiedades antiinflamatorias, reducción del riesgo de enfermedades cardiovasculares y potenciales efectos anticancerígenos. Sin embargo, una vez cosechados, los frutos de frutilla presentan un rápido ablandamiento que incrementa su susceptibilidad al daño mecánico y al ataque de patógenos, lo que limita significativamente su vida útil comercial. Por ello, el desarrollo de estrategias postcosecha que permitan reducir el ablandamiento, aumentar la resistencia frente a patógenos o favorecer la acumulación de compuestos de interés es de gran relevancia. Entre las tecnologías estudiadas se incluyen la refrigeración, el uso de atmósferas controladas o modificadas y la aplicación de tratamientos con radiación electromagnética. El objetivo general de esta tesis fue diseñar estrategias que contribuyan a extender la vida postcosecha de los frutos, utilizando frutilla como modelo, y analizar el impacto de dichas estrategias sobre el metabolismo y la expresión génica. Para ello, se abordaron dos enfoques principales: en primer lugar, se evaluó la influencia del momento del día en que se realiza la cosecha sobre la vida postcosecha y, en segundo lugar, se analizó la respuesta de los frutos a tratamientos postcosecha basados en la aplicación de radiación UV-B. Para evaluar el efecto de estas estrategias, se realizaron análisis de la calidad del fruto (como pérdida de peso, firmeza, y color superficial), determinaciones bioquímicas de compuestos antioxidantes, metabolitos primarios y secundarios de interés, y estudios de expresión génica relacionados con el metabolismo de la pared celular, la respuesta a radiación UV-B y mecanismos de defensa. Los resultados obtenidos demostraron que la hora del día en que se realiza la cosecha influye sobre la evolución de ciertos parámetros fisicoquímicos y moleculares durante la vida postcosecha de los frutos de frutilla. Si bien la mayoría de los parámetros de calidad evaluados fueron similares entre frutos cosechados por la mañana, al mediodía y al atardecer, se detectaron diferencias significativas en el contenido de compuestos antioxidantes y en la expresión de genes asociados al metabolismo de la pared celular y a la defensa. Los frutos cosechados al atardecer mostraron un mayor contenido de antocianinas, fenoles y flavonoides durante el almacenamiento, pero también una mayor tasa de ablandamiento inicial y descomposición, correlacionada con una mayor expresión de genes relacionados con la degradación de la pared celular. En cambio, los frutos recolectados por la mañana presentaron mayores niveles de expresión de genes de defensa y una descomposición más acelerada en etapas posteriores del almacenamiento, lo que sugiere una respuesta al estrés posiblemente asociada a un mayor daño celular. Por su parte, los frutos cosechados al mediodía evidenciaron una disminución transitoria en la expresión génica que podría relacionarse con una respuesta al estrés térmico sufrido por los frutos en el campo de cultivo. En conjunto, estos hallazgos indican que el momento de cosecha es un factor que modula la fisiología postcosecha del fruto, afectando tanto la dinámica del ablandamiento como la activación de respuestas defensivas. En una segunda etapa de la tesis se realizó la puesta a punto de un tratamiento postcosecha basado en la exposición de frutos a radiación UV-B. Se evaluaron diferentes combinaciones de dosis e irradiancias con el objetivo de encontrar condiciones que promovieran efectos beneficiosos sin comprometer la calidad del fruto. Los tratamientos con 5 y 6 kJ/m2 (con una irradiancia de 10 y 18 W/m2) resultaron ser los más efectivos, ya que no afectaron negativamente parámetros de calidad comercial como firmeza y color superficial, y redujeron la pérdida de peso durante los primeros días de almacenamiento. Desde el punto de vista nutracéutico, estos tratamientos promovieron un aumento en los contenidos de compuestos fenólicos y flavonoides, y una modulación en la acumulación de antocianinas, sugiriendo un efecto sobre las rutas biosintéticas de fenilpropanoides. También se evidenciaron cambios en el metabolismo de azúcares, con una reducción inicial de azúcares totales y reductores, seguida de una recuperación y acumulación progresiva en etapas posteriores del almacenamiento. Notablemente, se observó un efecto sistémico de la radiación, con respuestas metabólicas en tejidos internos no expuestos directamente, lo que indica una posible señalización inducida por UV-B más allá de la zona irradiada. Estos resultados demuestran que la radiación UV-B puede aplicarse de manera segura y eficaz como estrategia postcosecha para mejorar el perfil nutricional del fruto sin comprometer su calidad comercial. En una tercera etapa del trabajo se analizaron los mecanismos moleculares activados por la radiación UV-B en frutos de frutilla, con el objetivo de explorar si se desencadenan respuestas similares a las descritas en plantas modelo. Para ello, se investigó la expresión de genes clave de la vía de señalización UV-B, incluyendo el fotorreceptor UVR8 y componentes asociados como COP1 y HY5, observándose una activación temprana de esta ruta en los frutos irradiados. Además, se evaluó la expresión de genes vinculados a la biosíntesis de compuestos fenólicos, revelando una inducción de la vía de los fenilpropanoides, en línea con el aumento observado en flavonoides y otros metabolitos secundarios. Por otro lado, se analizó la modulación del metabolismo de la pared celular, detectándose una mayor expresión de enzimas involucradas en procesos de remodelación y degradación, lo que podría estar asociado tanto al ablandamiento como a respuestas adaptativas del fruto frente al estrés. Finalmente, se examinó la expresión de genes relacionados con mecanismos de defensa frente a patógenos, evidenciándose una activación diferencial de componentes del sistema defensivo, lo cual refuerza la hipótesis de que la radiación UV-B no solo actúa como un estímulo físico, sino también como una señal capaz de inducir respuestas complejas de defensa y adaptación. En conjunto, estos resultados permiten concluir que la radiación UV-B desencadena múltiples vías de señalización y respuesta en frutos de frutilla, integrando señales lumínicas con procesos fisiológicos y bioquímicos relevantes para la vida postcosecha. En conclusión, este trabajo contribuye al desarrollo de estrategias sustentables y no contaminantes para el manejo postcosecha de frutos, con potencial aplicación a nivel comercial. En particular, se destaca que el ajuste del momento del día en que se realiza la cosecha representa una herramienta sencilla, de bajo costo y fácilmente implementable en sistemas productivos ya establecidos, con efectos positivos sobre la calidad y la vida útil del fruto. A su vez, la aplicación de tratamientos con radiación UV-B abre nuevas posibilidades para extender la vida postcosecha y mejorar el perfil nutracéutico de los frutos, sin comprometer atributos comerciales clave. En general, estos resultados refuerzan la importancia de considerar factores fisiológicos y ambientales en el diseño de tecnologías postcosecha, y posicionan a la frutilla como un modelo valioso para estudiar respuestas integradas a estímulos causados por radiaciones electromagnéticas en frutos carnosos.