Laboratorio de Bioquímica y Fisiología de la Maduración de Frutos

– Frutilla

La frutilla (Fragaria x ananassa, Duch) pertenece al grupo de las denominadas frutas finas, y por sus propiedades organolépticas y calidad nutricional, constituye un producto frutihortícola de relevancia mundial y local, así como un modelo de estudio interesante dentro de la familia de las Rosáceas. El principal problema en el manejo postcosecha de estos frutos es su elevada velocidad de ablandamiento, la cual dificulta el transporte, disminuye el tiempo de vida de estantería y facilita el ataque por diversos patógenos, conduciendo a pérdidas económicas. El ablandamiento en estos frutos se produce fundamentalmente por la solubilización y depolimerización de los distintos polímeros que constituyen la pared celular, siendo relevantes las modificaciones que ocurren en las fracciones pécticas.

El Objetivo General de esta línea de investigación es generar una base sólida de conocimiento acerca de los cambios producidos en el metabolismo de la pared celular y en las respuestas de defensa de frutilla frente a diversos tratamientos. Nos proponemos generar conocimiento para mejorar tanto las estrategias de selección de cultivares y como la preservación de la calidad postcosecha de estos frutos. Para ello, llevamos adelante el estudio molecular y bioquímico del efecto de la aplicación de diversos estímulos abióticos en: – El metabolismo de la pared celular de frutilla (cambios en la composición de la pared, expresión de genes y actividad de enzimas involucrados en la modificación de polímeros pécticos y hemicelulosas).  – La resistencia de los frutos frente al ataque de los principales patógenos fúngicos de frutilla. – La expresión de genes y actividad de enzimas clásicamente asociados con mecanismos de defensa. – Los cambios transcripcionales en genes de la familia de receptores del tipo kinasas (RKLs) propuestos como candidatos para la detección de modificaciones en la pared celular y la posterior transducción de esta información al interior de la célula.

– Frutos autóctonos

El Objetivo General de esta línea de investigación es contribuir al conocimiento del proceso de ablandamiento postcosecha y las propiedades nutracéuticas de diversos frutos de nuestro país y la región como el Tomate de árbol (Solanum betaceum) y la Uvita de campo (Salpichroa origanifolia), entre otros. De esta manera, buscamos contribuir a las economías regionales poniendo en valor frutales nativos de nuestra provincia o de zonas selváticas de nuestro país y países de Latinoamérica. Para ello llevamos adelante: – El estudio de los cambios en el metabolismo de la pared celular y en compuestos con valor nutraceútico durante la maduración postcosecha de estos frutos (y de distintos cultivares dentro de cada especie). – La evaluación del efecto de la aplicación de tratamientos postcosecha tanto en el proceso de ablandamiento como en el contenido de compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante de estos frutos, así como en el contenido de ácido ascórbico, la actividad de enzimas vinculadas con la homeostasis de dicho compuesto y la expresión de genes vinculados con su biosíntesis.

Existe gran variedad de bacterias que viven dentro de las plantas como endofitos sin provocar daño alguno y otorgándoles diversos beneficios, entre ellos el aumento de la resistencia a diversos patógenos. Resulta de importancia estudiar las características de este tipo de interacciones, así como su efecto sobre la patogénesis. Los mecanismos de defensa de las plantas presentan una gran complejidad, involucrando numerosas vías metabólicas que interactúan entre sí. En particular es de nuestro interés estudiar el rol de la pared celular vegetal en las respuestas de defensa inducidas por bacterias endofitas beneficiosas para las plantas. Así, la hipótesis de esta línea de investigación plantea que durante la interacción entre plantas y endofitos bacterianos beneficiosos se inducen cambios tanto en la planta como en el fruto, los cuales cumplen una función protectora ante posibles ataques por patógenos. Entre estos cambios se encuentran la inducción de diversos procesos biológicos, entre ellos modificaciones en el metabolismo de la pared celular vegetal. Estos cambios generados por dichos microorganismos protegerán a la planta y al fruto ante el ataque por patógenos fúngicos, responsables de grandes pérdidas económicas durante la pre y postcosecha. Entendemos que el estudio del conjunto de estos cambios generará una base sólida de conocimiento del rol de la pared celular vegetal en las interacciones entre plantas y microorganismos, con el fin de contribuir al posible diseño de estrategias biotecnológicas para el control biológico de enfermedades en plantas y frutos que sean a su vez amigables con medio ambiente, disminuyendo de esta forma el uso de agroquímicos nocivos para el medio ambiente y la salud humana.

La línea de investigación surge a partir de la demanda y la necesidad de los y las productores/as agroecológicos, ganaderos, agrícolas y hortícolas, de poder conocer con exactitud la composición de los bioinsumos que fabrican y utilizan, así como el efecto que éstos provocan en el suelo y en las plantas de los cultivos tratados. El alcance en principio, será en diferentes campos y localidades de las provincias de Buenos Aires y Santa Fe, y esperamos que posteriormente tenga un alcance mucho mayor ya que contamos con el aval de la Dirección Nacional de Agroecología. Como Objetivo general se busca: Realizar una caracterización detallada tanto físico-química como microbiológica de productos biofermentados elaborados por productores/as rurales agroecológicos, así como sus efectos en el suelo y las plantas (algodón, maní, poroto, trigo, frutilla, tomate, entre otros cultivos). Como Objetivos específicos se propone: – La Caracterización microbiológica de los biofermentados (Purín de ortiga, Supermagro básico y el denominado Mircroorganismos Eficientes). – La Evaluación de los efectos de la utilización de los biofermentados en la microbiología del suelo (rizósfera de las plantas tratadas). – La Evaluación de los efectos de la utilización de los biofermentados sobre la integridad de las paredes celulares vegetales de las plantas tratadas.

Hirsch M., Burges PL, Migueliz L, Villarreal NM, Marina M. Isolation of beneficial bacteria from strawberry (Fragaria x ananassa, Duch). Potentialities for fungal disease control and plant growth promotion. Plant Growth Regulation 102, 135-152. 2024. https://doi.org/10.1007/s10725-023-00989-z

Hirsch M, Burgues PL, Migueliz L, Villarreal NM, Marina M. Isolation of beneficial bacteria from strawberry (Fragaria x ananassa, Duch). Potentialities for fungal disease control and plant growth promotion. Plant Growth Regulation. En prensa. https://doi.org/10.1007/s10725-023-00989-z

Lara I, Bustamante C, Villarreal N. Editorial: Fruit responses to biotic and abiotic Stressors during postharvest. Frontiers in Plant Science 13, 914841. 2022. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.914841.

Langer SE, Marina M, Francese P, Civello PM, Martínez GA, Villarreal NM. New insights into the cell wall preservation by 1-methylcyclopropene treatment in harvest-ripe strawberry fruit. Scientia Horticulturae  299, 111032. 2022. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.111032

Colavolpe MB, Villarreal NM, Langer SE, Romero FM, Martínez GA, Saini A, Ruiz OA, Marina M. Burkholderia sp. strain AU4i promotes Arabidopsis growth and increases plant defence response to necrotrophic pathogens. Journal of Plant Growth Regulation 40, 1939-1949. 2021.  https://doi.org/10.1007/s00344-020-10238-6

Hirsch M, Langer SE, Marina M, Rosli HG, Civello PM, Martínez GA, Villarreal NM. Expression profiling of endo-xylanases during ripening of strawberry cultivars with contrasting softening rates. Influence of postharvest and hormonal treatments. Journal of the Science of Food and Agriculture 101, 3676-3684. 2021. https://doi.org/10.1002/jsfa.10997

Rossi FR, Gárriz A, Marina M, Pieckenstain FL. Modulation of polyamine metabolism in Arabidopsis thaliana by salicylic acid. Physiologia Plantarum 173, 843-855. 2021. https://doi.org/10.1111/ppl.13478

Langer SE, Marina M, Burgos JL, Martínez GA, Civello PM, Villarreal NM. Calcium chloride treatment modifies cell wall metabolism and activates defense responses in strawberry fruit (Fragaria × ananassa, Duch). J Sci Food Agric. 99: 4003-4010. 2019. https://doi.org/10.1002/jsfa.9626

Marina M, Romero FM, Villarreal NM, Medina AJ, Gárriz A, Rossi FR, Martinez GA, Pieckenstain FL. Mechanisms of plant protection against two oxalate-producing fungal pathogens by oxalotrophic strains of Stenotrophomonas spp. Plant Mol Biol. 100: 659-674. 2019. https://doi.org/10.1007/s11103-019-00888-w