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Metabolómica del chile habanero de la Península de Yucatán

  • 01 agosto 2019
  • Por Ingrid Mayanin Rodríguez Buenfil

La metabolómica es una ciencia que estudia los metabolitos ó moléculas pequeñas contenidas en las células, los cuales enlazan entre sí los procesos que ocurren en ellas, en los tejidos y en los organismos. Los metabolitos son esenciales en tal concepción de la metabolómica, ya que representan la firma directa, o la huella, de la actividad bioquímica durante el metabolismo y por tanto, este tipo de análisis permite visualizar el último punto de regulación celular cuyos cambios en respuesta a diferentes factores están muy relacionados con el fenotipo (rasgos observables de un organismo). Como tal, el estudio biológico de sistemas a nivel de metabolitos puede proporcionar información a profundidad en áreas como  la bioquímica de la nutrición, la toxicidad, fisiología y patología.

El chile habanero (Capsicum chinense var. Jacq), produce una gran variedad de compuestos, entre estos, los más estudiados por ser característicos de los vegetales del género Capsicum, son los alcaloides llamados capsaicinoides que dan el picor o pungencia, pero adicionalmente el chile habanero es un fruto con una fuente excelente de compuestos antioxidantes, los cuales tienen la capacidad de detener o retardar los procesos oxidativos que pueden causar daños en las células o afectar la conservación de productos.  Existen  una serie de biomoléculas que son sintetizados como los  polifenoles, flavonoides, carotenoides, vitamina E, pro Vitamina A, ácido  ascórbico, y compuestos volátiles, de estos últimos se ha reportado la existencia de más de 70 compuestos.  La acumulación de estos compuestos está relacionada directamente con las características de sabor, textura, olor y gusto del fruto, la presencia o cantidad de estos metabolitos no es constante en una especie, ya que puede cambiar en respuesta a factores endógenos, como: el genotipo, la etapa de desarrollo del fruto y factores exógenos como la radiación solar, tipo de suelo, sequía o salinidad.

La interacción del suelo con la planta afecta el desarrollo del fruto, ya que la cantidad de nutrientes, agua y salinidad en el suelo tiene un efecto significativo en la cantidad y tamaño de fruto, mientras que otros estudios han mostrado una relación directa del contenido de algunos metabolitos secundarios con los mismos factores. Sin embargo, cuando las plantas son cultivadas la variedad de factores que afectan el desarrollo no pueden reducirse simplemente a la presencia o ausencia de un nutriente o a la falta de agua, la estructura del suelo es compleja y variante, aunque la nutrición pueda ser corregida por métodos químicos, otros parámetros del suelo no. 

Los frutos de las plantas de C. chinense cultivadas en la Península de Yucatán tienen una denominación de origen, sustentada en las características únicas del mismo, las cuales se sugiere que son debidas a las particularidades  de los suelos en que se cultiva. Los principales suelos empleados para su cultivo son  de acuerdo a la clasificación de los mayas, el rojo  (K’áankablu’um), el negro (Box lu’um) y el café o pedregoso  (ch’ich ‘lu’um). ). Esta clasificación no considera las propiedades fisicoquímicas del suelo, sin embargo es de conocimiento local que el suelo pedregoso es limitado en el contenido de micro y macronutrientes, así como una pobre capacidad de retener agua, estas propiedades del suelo pueden ocasionar a las plantas diferentes tipos de estrés, como el estrés por deficiencia de potasio o estrés hídrico.
 

El nitrógeno, junto con el fósforo, son los nutrientes que más limitan la productividad de los cultivos. Además, se conoce que el nitrógeno, el potasio y el déficit hídrico pueden afectar la síntesis de capsaicinoides en los frutos de chile habanero. La presencia de diferentes fuentes de nitrógeno en los tres tipos de suelo de Yucatán puede conducir a cambios significativos en el crecimiento y desarrollo de la planta.

En la Subsede Sureste del CIATEJ se realiza desde el 2017 el proyecto titulado “Análisis de los cambios metabolómicos durante el desarrollo del fruto Capsicum chinense Jacq cultivado en diferentes tipos de suelo” el cual es financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). El objetivo de este proyecto es estudiar  los cambios metabolómicos, correlacionándolos con la expresión genética,  durante el desarrollo del fruto de  Capsicum chinense cultivado en tres diferentes tipos de suelo para el establecimiento de un modelo de redes metabólicas en respuesta a estas condiciones.

Los principales resultados de este proyecto en donde participan además del CIATEJ, el CICY, el Centro de Biotecnología Genómica del IPN y la Universidad Libre de Bolzano Italia, quedarán registrados en un libro que se está elaborando y que se espera se publique en este año 2019.

El chile en estado inmaduro es de color verde y cuando está completamente maduro es de color naranja, teniendo mezclas de estos dos colores en los estado intermedios de madurez.
 

Entre las evaluaciones  que hemos realizado está la determinación del contenido de capsaicinoides (relacionados con el grado de picor) y vitamina C en el chile habanero cultivado en tres tipos de suelos y  la  relación de éstos compuestos con el estado de madurez del chile. Se encontraron diferencias significativas tanto en  el contenido de capsaicinoides  como el de  vitamina C, debido a los diferentes tipos de suelo y el grado de madurez de la fruta, el mayor contenido de capsaicinoides se obtuvo en el chile maduro (color  naranja)  y el suelo rojo.

En cuanto al contenido de vitamina C, la mayor cantidad se encontró  también en el suelo rojo en el chile habanero maduro (color naranja) y en los  chiles de madurez incompleta (color verde-naranja) sin diferencias significativas entre ellos. El chile inmaduro (color verde) presentó el contenido más bajo de vitamina C.

Asimismo hemos realizado trabajos para determinar el efecto del estado de madurez de chiles  crecidos en diferentes suelos sobre el contenido de polifenoles, carotenoides totales y actividad antioxidante.  Se emplearon chiles habaneros maduros e inmaduros (naranjas y verdes) cosechados al mismo tiempo a los 132 días post trasplante (DPT) de plantas sembradas en suelo negro, café y rojo en invernadero. El grado de madurez, fue el factor que tuvo efecto sobre todas los metabolitos analizados, mientras que de tipo de suelo, tuvo efecto en todas excepto  en la actividad antioxidante. El chile maduro (color naranja) cosechado de plantas crecidas en suelo rojo fue el que tuvo los más altos contenidos de polifenoles totales y actividad antioxidante, mientras que el chile inmaduro (color verde) cosechado de plantas crecidas en la tierra roja,  fue el que tuvo el más alto contenido de carotenoides totales.

Estos resultados respaldan el hecho  de que existe una variación en el contenido de metabolitos de  un fruto o  fruta con el proceso de maduración, por lo que las propiedades nutrimentales y de beneficio para la salud pueden variar en dependencia de si está inmaduro, en proceso de maduración o completamente maduro.

 

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