Científicos de UC Davis trabajan en la identificación de las causas de este problema
Un análisis de las características genéticas de los pistachos podría ayudar a identificar la causa de la apertura prematura de su cáscara exterior, lo que genera pérdidas económicas anuales en la industria.
Aunque en general solo un 4% de los cultivos de pistachos presentan este problema, algunos pueden registrar hasta un 40%. Cuando la cáscara de pistacho se abre antes de ser cosechado, los insectos y hongos pueden introducirse hasta la nuez, dañándola y provocando pérdidas económicas para los productores.
La producción de pistachos en California representa un ingreso de dos mil millones de dólares anuales, razón por la que los expertos de UC están interesados en ayudar a los agricultores a encontrar primero, las causas y luego las soluciones.
Nuevas investigaciones revelan cómo se forma la cáscara exterior y cómo se descomponen las paredes celulares en ciertas capas, así como los genes y mecanismos correspondientes que desencadenan y controlan dichos cambios.
La pectina es un componente en las paredes celulares que ayuda a fortalecer la piel del fruto, en parte al mantener unidas las células entre sí. En los pistachos, la composición de la pectina cambia cuando la cáscara exterior madura, lo que provoca que las células empiecen a separarse entre sí, causando grietas y desgarres en la cáscara.
En la publicación Journal of Experimental Botany, Shuxiao “Susan” Zhang, estudiante del laboratorio de ciencias de las plantas de la profesora Georgia Drakakaki, escribió haber identificado los genes que controlan cómo cambian las paredes de las células conforme el fruto madura, lo que provoca el rompimiento de la cáscara exterior. La investigación ayudará a los especialistas en mejoramiento genético a seleccionar características que hagan que las cáscaras exteriores sean menos propensas a desgarrarse y agrietarse.
“Dependiendo de la capa celular de que se trate, la pectina, el tamaño de las células y otros factores cambian de manera distinta durante la maduración”, indicó la investigadora Shuxiao “Susan” Zhang.
“Esta es la primera vez que alguien estudia la cáscara externa del pistacho a un nivel anatómico y celular, al mismo tiempo que examina la expresión genética y los datos fisiológicos”, manifestó Drakakaki. “Susan profundizó en los detalles de cómo está formada la cáscara exterior, con distintas capas y células de diferentes tamaños en cada una de ellas. Las capas responden de manera distinta a los cambios en la pectina, lo que hace que la cáscara se abra de diferentes maneras”.
Zhang se basó en el trabajo de otros dos científicos del departamento y sus equipos. Grey Monroe, profesor asistente, y Bárbara Blanco-Ulate, profesora asociada, ensamblaron un genoma de referencia de Pistacia vera ‘Kerman’, la principal variedad femenina de pistacho en California. También definieron las etapas de crecimiento de la nuez y sus características. Su trabajo fue publicado el año pasado.
Un modelo para la apertura del fruto en diversos cultivos
Durante tres años, el equipo recogió muestras de las cáscaras de pistachos de los árboles en un huerto comercial cerca de Fresno y en el huerto experimental Wolfskill, operado por UC Davis cerca de Winters, Calif. Trabajaron con las variedades más comunes cultivadas en el estado, incluidas Kerman, Golden Hills y Lost Hills. Tomaron muestras de árboles en distintos estadios avanzados del desarrollo de la cáscara exterior.
Mediante herramientas y técnicas especiales de imagen, Zhang y su equipo midieron el grosor de la cáscara exterior y el tamaño de las células, y contaron cuántas cáscaras estaban intactas, desgarradas, agrietadas o presentaban ambas condiciones. También midieron qué tan bien se mantenían unidas las células de la cáscara y, en cada muestra, contaron las células que se habían separado.
Luego, el equipo extrajo ARN de las muestras para identificar qué genes se expresaban en las distintas etapas del desarrollo y descomposición de la cáscara exterior. Descubrieron que los genes clave se expresan de manera diferente a medida que avanza ese proceso.
Puesto que las cáscaras se mantuvieron intactas 91 días después de florecer, Zhang y el equipo llegaron a la conclusión de que la maduración del fruto podría estar relacionada con la apertura de la cáscara. Así que el equipo también examinó los genes – incluyendo los relacionados con la modificación de pectina – que cambian la pared celular conforme la fruta madura. Los investigación descubrieron que las células en la capa interior de la cáscara se expande, mientras que las celular en la capa exterior tiende a quedarse de mismo tamaño. Esto, en combinación con los cambios en la pared celular, derivó en distintos tipos de apertura de la cáscara exterior.
“Este es uno de los principales aspectos novedosos de nuestro artículo”, dijo Zhang. “Muchas personas han estudiado la pectina en todo tipo de frutas, pero no muchas han observado que, dependiendo de la capa celular de la que se trate, la pectina, el tamaño de las células y otros factores cambian de manera distinta durante la maduración”
Algo que descubrió Zhang fue que la física de las fuerzas que operan dentro de las capas celulares, junto con la humedad y la variedad del pistacho, también influye en la degradación de la cáscara; fue algo que, debido a que la cáscara exterior del pistacho es el fruto del árbol, aunque lo que consumimos es la semilla, la investigación tiene aplicaciones para muchos cultivos de frutas que no son bayas.
Otros miembros del equipo que participaron en el reporte son Minmin Wang, Shaina Eagle, Alisa Chernikova, Kaleigh Marie Bedell, Phuong Tran, Chaehee Lee, Jaclyn Adaskaveg, Yiduo Wei, Rolando Lopez y Annamarie Basco.
Phoebe Gordon, asesora de sistemas de huertos en los condados de Fresno y Madera en Agricultura y Recursos Naturales de UC apoyó algunos de los estudios que se hicieron en el campo.
La Junta de Pistachos de California financió la mayor parte de esta investigación. También se recibió apoyo adicional del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.
Zhang recibió un apoyo adicional para su investigación por parte del premio Graduate Student Research, que ofrece el Departamento de Ciencias de las Plantas.
Este artículo se publicó por primera vez en la página de noticias de UC Davis Plant Sciences .
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