El equilibrio entre defensa y sabor en los tomates: la transformación de compuestos tóxicos

Los tomates, al igual que otras solanáceas, sintetizan compuestos llamados glicoalcaloides esteroidales (steroidal glycoalkaloids / SGAs) como mecanismo de defensa. Durante el desarrollo de la planta y la formación del fruto, estos SGAs tóxicos y amargos protegen contra ataques de plagas y herbívoros.

Sin embargo, para que el fruto madure y resulte comestible, es necesario transformar la α-tomatina, un SGA tóxico, en esculéosido A, una forma no tóxica y no amarga. Este proceso crucial permite que el fruto madure, se ablande, desarrolle pigmentos carotenoides y, al mismo tiempo, mantenga altos niveles de SGAs en la etapa inmadura para garantizar la defensa.

Aunque se han identificado los genes estructurales y las rutas metabólicas que sintetizan estos compuestos, la red reguladora que controla la conversión de la α-tomatina no estaba suficientemente descripta. En un estudio publicado en Science Advances, se demostró que esta transformación se rige mediante una combinación coordinada de mecanismos, tales como modificaciones epigenéticas, hormonas vegetales y factores de transcripción.

La metilación del DNA y la acetilación de histonas son modificaciones epigenéticas que modulan la expresión génica. Durante la maduración, se produce una desmetilación específica que permite activar los genes implicados en la conversión de SGAs tóxicos.

Por otra parte, el etileno y el ácido jasmónico son las hormonas vegetales que regulan la transición desde una fase de defensa activa a una fase en la que el fruto se vuelve apetecible. El etileno (C₂H₄) es una hormona gaseosa que se difunde rápidamente a través de los tejidos vegetales, lo que le permite actuar a distancia sin necesidad de sistemas de transporte especializados. Regula procesos relacionados con la maduración, la abscisión y la senescencia. El ácido jasmonico, por otro lado, es una hormona derivada de lípidos cuya función principal es la respuesta a daños y ataques externos, aunque también influye en procesos de desarrollo, como el crecimiento de raíces, la floración y la cicatrización de heridas.

Ciertos factores de transcripción (RIN, NOR, FUL1 y MYC2) activan o reprimen la transcripción de los genes del metabolismo de los glicoalcaloides (GAME / glycoalkaloid metabolism) que codifican las enzimas responsables de la conversión de la α-tomatina en esculéosido A durante la maduración del fruto.

La interacción entre la desmetilación del DNA, la acción de las hormonas y los factores de transcripción crea un circuito de retroalimentación que ajusta la expresión de los genes GAME, garantizando una eliminación progresiva de SGAs tóxicos durante la maduración. Este mecanismo no solo optimiza la defensa en los frutos inmaduros, sino que también favorece la palatabilidad y seguridad de los tomates maduros.

La conversión de compuestos tóxicos y amargos a compuestos no tóxicos ni amargos durante la maduración puede haber sido evolutivamente importante, ya que los frutos comestibles y agradables al paladar pueden ser beneficiosos para la dispersión de semillas por los animales.

La domesticación de frutos, especialmente en cultivos de la familia de las solanáceas, está estrechamente vinculada a la evolución y regulación de los SGAs. En las variedades domesticadas se observa una disminución en los niveles totales de SGAs en comparación con las variedades silvestres, lo que evidencia que la conversión de compuestos tóxicos ha sido un rasgo favorecido evolutivamente.

Con la integración de estudios genéticos, epigenéticos y hormonales, se abren nuevas vías para desarrollar cultivos que combinen resistencia a plagas y una mayor palatabilidad, lo que representa un avance significativo en la biotecnología agrícola.