Uno de los objetivos clave de la biología de la fruta es comprender los factores que influyen en el crecimiento y la calidad de la fruta, en última instancia, con el objetivo de manipularlos para mejorar las características de la fruta. Mejoramiento no es un asunto sencillo. Las frutas están bajo el ataque de los factores ambientales cambiantes a medida que aumentan las temperaturas y se propagan los patógenos. En una revisión de libre acceso en Annals of Botany, Bertrand Beauvoit y colegas También tenga en cuenta que los gustos cambiantes de los consumidores también imponen demandas distintas a los mejoradores de cultivos mejorados en función de factores como el sabor y la durabilidad.

Argumentan que los biólogos deberían examinar metabolismo, los procesos químicos que ejecutan y construyen las células en la fruta. El metabolismo es un proceso diverso en las plantas con flores, pero argumentan que la mayoría de las diferencias se deben al metabolismo especializado y que el metabolismo primario es similar entre las plantas. Escribiendo en el artículo, dicen: “[L]as características como la dulzura, la acidez, el contenido de nitrógeno y las propiedades antioxidantes de las frutas, así como el rendimiento de la fruta, son el resultado de una interacción compleja entre el transporte, la compartimentación y la transformación de los metabolitos. .”

Diagrama de metabolismo
Representación simplificada del metabolismo primario de la fruta. Se representan las principales vías y compuestos primarios implicados en el crecimiento y la calidad de la fruta. La sacarosa y los aminoácidos representan los principales depósitos importados. La sacarosa se metaboliza primero a través del metabolismo del azúcar, que produce almidón y precursores de los componentes de la pared celular, y el principal antioxidante ascorbato. Una gran fracción de sacarosa y/o hexosas se almacena en la vacuola. Los fosfatos de hexosa, que son intermediarios del metabolismo de la sacarosa, se degradan a través de la glucólisis para liberar energía y producir precursores del ciclo del TCA y del metabolismo de los ácidos grasos. Alternativamente, los fosfatos de hexosa se metabolizan a través de la vía de los fosfatos de pentosa, que produce precursores de nucleótidos y metabolitos especializados. El ciclo del TCA acoplado a la respiración libera energía y proporciona precursores para la síntesis de aminoácidos. Los aminoácidos importados, de los cuales la glutamina, el glutamato, el aspartato y la asparagina son a menudo las formas dominantes, proporcionan esqueletos de nitrógeno y carbono para la síntesis de otros aminoácidos. Los principales compuestos que influyen principalmente en la calidad de la fruta están en negrita. Abreviaturas: P, fosfato; UDP, difosfato de uridina; acetil-CoA, acetil-coenzima A. Imagen Beauvoit et al. 2018. Haga clic para ampliar.

Mirando las plantas a nivel celular se invierte el proceso habitual de mejora de la fruta. La gente ha observado el fenotipo, la expresión física de los genes, para ver cuáles son los rasgos más deseables en una fruta y ha elegido las mejores frutas para la reproducción. Si comprende la interacción entre los genes, el metabolismo y el producto, entonces es posible comprender cómo interactúan los rasgos que está seleccionando.

Beauvoit y sus colegas también argumentan que esta comprensión podría ayudar a mejorar los enfoques de modelado para desarrollar frutas. Concluyen: “Mientras que los enfoques estadísticos ahora se usan ampliamente en la investigación de frutas para modelar conjuntos de datos posgenómicos de alta dimensión, los modelos mecanicistas del metabolismo están emergiendo. Es casi seguro que una vez que estos modelos mecanicistas hayan incorporado factores ambientales, se volverán extremadamente útiles para avanzar en nuestro conocimiento del metabolismo de la fruta. Sin embargo, la experimentación en cultivos que producen frutas suele ser costosa y requiere mucho tiempo, especialmente cuando se estudian frutos de crecimiento lento. En consecuencia, anticipar en la medida de lo posible las necesidades futuras en términos de modelado puede resultar muy útil”.