Un estudio reciente sobre los pimientos habaneros permite comprender cómo ciertos factores desencadenantes de estrés pueden tener graves repercusiones en plantas y cultivos alimenticios.
Hace tiempo que se afirma que tener una o dos plantas es bueno para nosotros, y que pasar tiempo en el jardín o simplemente cuidar de algunos ejemplares de interior está relacionado con una mejora de la salud mental. Pero, ¿puede esto ir en ambas direcciones? ¿Pueden las plantas sufrir estrés? ¿Y cómo podemos ayudarlas?
Se considera estrés vegetal cualquier condición que afecte o bloquee el metabolismo, el crecimiento o el desarrollo. Los estresores abióticos incluyen factores ambientales como la luz, el agua, la temperatura y la disponibilidad de macronutrientes, mientras que los estresores bióticos reflejan otros organismos que interactúan con la planta, como patógenos y plagas.1,2 Estas influencias externas desencadenan una variedad de vías de metabolismo secundario relacionadas con estrategias de defensa química.
Ya se han aplicado enfoques metabolómicos no específicos al proceso de maduración de frutas de diferentes especies, incluidos cultivos alimentarios comunes como uvas, tomates, bayas, chiles e incluso quinoa.3-7
En ellos, se observaron distintos patrones de distribución en los cambios de metabolitos, expresiones genéticas y actividades antioxidantes en cada etapa de desarrollo.3 Estos enfoques han ganado aceptación general en la caracterización química y bioquímica de los alimentos, y se han utilizado con éxito para determinar huellas específicas de las plantas para su autenticación y valorización.5
Alimentar un planeta mediante el control de la salud de las plantas
Cuando los habaneros no soportan el calor
Una nueva investigación publicada en la revista ACS Agricultural Science & Technology ha utilizado este enfoque de minería de datos para revelar que los periodos de estrés modifican el equilibrio de los compuestos naturales del pimiento habanero.7 Es la primera vez que se realiza un análisis metabolómico no selectivo de plantas de pimiento habanero (Capsicum chinense) cultivadas en condiciones de deficiencia de nitrógeno y fósforo.
Los habaneros son apreciados por su sabor ahumado y por el picante que desprenden los compuestos capsaicinoides característicos del pericarpio, la parte carnosa del fruto que se forma a partir de la pared del ovario maduro de la flor.
Los pimientos también contienen una compleja mezcla de vitaminas, carotenoides, flavonoides, compuestos fenólicos y otros metabolitos que contribuyen a su sabor y a sus propiedades antimicrobianas, antiinflamatorias y antioxidantes. Pero las condiciones de cultivo en el sur de México, en particular el aumento de la salinidad del suelo y la deficiencia de macronutrientes, están teniendo un efecto estresante en esta cosecha tradicional.7,8
Los investigadores descubrieron que los cambios en los metabolitos eran más evidentes en la fruta madura. La deficiencia de nitrógeno redujo la concentración de algunos metabolitos pero aumentó la de otros, mientras que la deficiencia de fósforo redujo la diversidad de metabolitos, lo que podría hacer que las plantas fueran menos resistentes a patógenos y plagas. En general, las plantas sometidas a estrés por la elevada salinidad del suelo tendieron a acumular en exceso características de bajo peso molecular, como la concentración de sodio, en comparación con los controles.7
Comprender cómo interactúan las plantas con entornos estresantes es cada vez más importante. Los autores señalan que estos conocimientos adquiridos gracias a su investigación pueden ayudarnos a realizar ajustes metabólicos a medida que el cambio climático intensifica el estrés sobre los cultivos.
Explore investigaciones relacionadas en las revistas de la ACS
- Zhang, Y. et al. Star Polymers with Designed Reactive Oxygen Species Scavenging and Agent Delivery Functionality Promote Plant Stress Tolerance. ACS Nano 2022, 16, 3, 4467–4478.
- Yang, J.-F. et al. Real-Time Fluorescence Imaging of the Abscisic Acid Receptor Allows Nondestructive Visualization of Plant Stress. ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 25, 28489–28500.
- Wang, D. et al. Regulatory Mechanism of the Constitutive Photomorphogenesis 9 Signalosome Complex in Response to Abiotic Stress in Plants. J. Agric. Food Chem. 2022, 70, 9, 2777–2788.
- Chen, D. et al. Mapping Molecular Signatures in Plant Leaves, Flowers, and Fruits by a TiO2 Nanotube-Based Plasmonic Chip for Imprint Mass Spectrometry Imaging. ACS Agric. Sci. Technol. 2023, 3, 1, 119–130.
Referencias
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- Silva, E. et al. Soybean Metabolomics Based in Mass Spectrometry: Decoding the Plant’s Signaling and Defense Responses under Biotic Stress. J. Agric. Food Chem. 2021, 69, 26, 7257–7267.
- Jang, Y. K. et al. Metabolomic Characterization of Hot Pepper (Capsicum annuum “CM334”) during Fruit Development. J. Agric. Food Chem. 2015, 63, 43, 9452–9460.
- Tian, X. et al. Proteomics and Metabolomics Reveal the Regulatory Pathways of Ripening and Quality in Post-Harvest Kiwifruits. J. Agric. Food Chem. 2021, 69, 2, 824–835.
- Chludil, H. D. et al. Soil Quality Effects on Chenopodium album Flavonoid Content and Antioxidant Potential. J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 13, 5050–5056.
- Ritota, M. et al. Metabolomic Characterization of Italian Sweet Pepper (Capsicum annum L.) by Means of HRMAS-NMR Spectroscopy and Multivariate Analysis. J. Agric. Food Chem. 2010, 58, 17, 9675–9684.
- Rodríguez-López, C. et al. Untargeted Metabolomics Unveils the Edaphic Stress Impact on Habanero Pepper Ripening Fruit. ACS Agric. Sci. Technol. 2023, 3, 1, 33–44.
- Urrea-López, R. et al. Effects of Substrate Salinity and Nutrient Levels on Physiological Response, Yield, and Fruit Quality of Habanero Pepper. HortScience 2014, 49, 6, 812.