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EXPRESION GENICA DE TRES ENZIMAS INVOLUCRADAS EN EL CICLO DE
DEGRADACION DEL ALMIDON EN TUBERCULOS ALMACENADOS A BAJAS
TEMPERATURAS
López-Pardo Raquel, Ritter Enrique, Ruiz de Galarreta Jose.I.
NEIKER-Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario. Apdo. 46. 01080. Vitoria [email protected]
INTRODUCCION
El aspecto más importante para consumidores y productores en cuanto a la calidad de la
patata frita es su color. Los tubérculos almacenados a temperaturas inferiores a 10 ºC acumulan
altas concentraciones de azúcares reductores como la glucosa y la fructosa (Van Es and
Hartmans 1987), fenómeno conocido como “inducción al endulzamiento en frio”. Durante el
almacenamiento en cámaras frigoríficas, el almidón se degrada primero a sacarosa y esta
posteriormente a glucosa y fructosa. La ruta metabólica y los enzimas involucrados en la
degradación-formación de almidón en el tubérculo están caracterizados, sin embargo poco se
conoce acerca de la contribución individual al endulzamiento (Kawchuk et al, 2008). Las únicas
rutas que se conocen para la hidrólisis de sacarosa en plantas están catalizadas por invertasas
(sacarosa + H2O → glucosa + fructosa) o sacarosa sintasa (sacarosa + UDP ↔ fructosa + UDPglucosa) (Fernie et al. 2002). Así mismo existe la inhibición de la actividad invertasa, resultando en
la reducción del endulzamiento por frío de los tubérculos.
MATERIALES Y METODOS
Tres variedades comerciales (Kennebec, Lady Claire y Mustang) y una variedad de S.
tuberosum andigena (NKD141) fueron utilizadas para medir la expresión de los tres enzimas
utilizados (invertasa ácida, sacarosa sintasa y un inhibidor de la invertasa). Dos de estas
variedades comerciales se seleccionaron como aptas para la industria de fritura y la otra variedad
comercial y la S. tuberosum andigena se seleccionaron como variedades no aptas para la
industria del procesado de fritura en patata. La cosecha se realizó en Septiembre del 2010 y
posteriormente 2 kg de cada una de las variedades fueron introducidos en cámara a 4ºC y otra
muestra de 2Kg a 11ºC durante al menos 3 meses. Se extrajo el RNA de las distintas variedades
al cabo de 1 mes y 3 meses de tratamiento. A la vez se realizó la cuantificación de los azúcares
por el método del acido dinitrosalicílico y se frieron, anotando el dato colorimétrico. Una vez
realizado el experimento de todas las muestras de RNA se sintetizó el cDNA y se midió la
expresión de los distintos enzimas mediante RT-PCR cuantitativa utilizando como control
endógeno ef1α (Lopez-Pardo et al 2012). Los resultados se analizaron con el software qBase
Plus.. Mediante homologías de las bases de datos se diseñaron cebadores para cada una de las
enzimas, de manera que amplificaran un amplicÓn de entorno a 150pb y a 60ºC de temperatura.
XXV Congreso de la Asociación Latinoamericana de la Papa - ALAP, 17/20 de septiembre de 2012, Uberlândia, MG, Brazil
RESULTADOS Y DISCUSION
Las 4 variedades analizadas presentaron un patrón similar en cuanto a la expresión de las
tres enzimas por separado. Solamente en la variedad Kennebec el inhibidor de la invertasa se
expresa tras permanecer 1 mes en acondicionamiento a 11ºC. En todas las variedades
estudiadas, el inhibidor de la invertasa se expresa significativamente tras permanecer 3 meses en
cámara a 4ºC. La invertasa por el contrario se expresa mayoritariamente en todas las variedades
al mes de permanecer la muestra a bajas temperatura. Es probable que la expresión de la propia
invertasa regule la expresión del inhibidor. La sacarosa sintasa por el contrario se expresa en la
última etapa del almacenamiento en frío en todas las variedades analizadas.
Agrupadas la variedades en función de su aptitud para la industria, se puede observar como la
variedad Kennebec y la NKD 141 no expresan niveles altos del inhibidor de la invertasa, como
ocurre con las variedades que mejor se comportan durante la fritura (Lady Claire y Mustang).
Tanto la Kennebec como la NKD141 expresan altos niveles de invertasa en comparación con lady
Claire que no expresa prácticamente dicha enzima y con mustang, que aún expresándola, altos
niveles de inhibidor podrían reducir su efecto en la acumulación de azúcares reductores. La
expresión de la sacarosa sintasa no parece que afecte en los primeros estadíos a la acumulación
de azúcares reductores. Salvo Lady Claire todas las demás variedades expresan dicha enzima en
parámetros similares. El análisis de los azucares reductores y la fritura de las variedades sugiere
que la acumulaciónd e azúcares se produce durante el primer mes de almacenamiento y
posteriormente se van acumulando pero en menor medida. Existe una completa correlación entre
la concentración de azúcares y el color de las hojuelas tras la fritura.
CONCLUSIONES
Podemos concluir que durante el primer mes de almacenamiento la invertasa es la enzima
que más se expresa en las variedades seleccionadas menos aptas para la industria. Tras un
tiempo a dicha temperatura y después de expresarse dicha enzima el inhibidor de la invertasa
comienza a expresarse resultando una disminución de la expresión de esta enzima con el tiempo.
Debido a que las variedades no se retiraron de la fuente de estress, estan han seguido
acumulando azúcares aunque a un menor ritmo. Es en este tiempo cuando la sacarosa sintasa se
menifieseta de manera relevante.
REFERENCIAS
Fernie, A.R., Willmitzer, L. y Trethewey, R.N. (2002b) Sucrose to starch: a transition in molecular
plant physiology. Trends Plant 9 Sci. 7, 35–42.
Kawchuk LM, Lynch DR, Yada RY, Bizimungu B y Lynn J (2008) Marker assisted selection of
potato clones that process with light chip color. Am. J. Pot. Res 85: 3 : 227-231.
Lopez-Pardo R., Ritter E. y Ruiz de Galarreta JI. (2012) Housekeeping genes selection for qRTPCR analysis in potato tubers under cold stress. Molecular Breeding (In press)
Van Es A, Hartmans KJ (1987c) Starch and sugars during tuberization, storage and sprouting. In:
Rastovski A and Van Es A (Eds.) Storage of potatoes. (pp 141-147). PUDOC, Wageningen, The
Netherlands.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo ha sido financiado por el INIA (RTA2011-00018-C03 y el Gobierno Vasco.