Un estudio del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA) y del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG), en el que también ha participado el Institut de Biologie de l’École Normale Supérieure (IBENS) de París, ha identificado el papel de tres genes en la maduración del melón.

El trabajo de investigación ha aportado conocimiento sobre el proceso de maduración del melon, «un proceso complejo en el que intervienen varios genes que hay que identificar y entender su funcionamiento», ha explicado Marta Pujol, investigadora del IRTA en el CRAG, añadiendo que «conocerlo es clave para desarrollar nuevas variedades de melón con patrones de maduración más largos, una demanda del mercado de las empresas de semillas porque se alargaría la vida útil y, así, se reduciría el desperdicio».

El Cantalupo es una variedad climatérica de melón. Esto quiere decir que, al igual que otros frutos como el tomate, sigue madurando una vez se ha cosechado, y lo hace mediante la emisión de etileno, una hormona de las plantas que induce a la maduración de tipo climatérica.

De esta forma, una vez cosechados, los frutos climatéricos acostumbran a tener una vida más corta que los otros. En cambio, los frutos que no lo son, como la uva, la naranja o el melón tipo Piel de Sapo, no maduran mediante el etileno, sino que lo hacen por medio de otros mecanismos que aún no se conocen suficientemente; esto hace que, en muchos casos, sus características organolépticas se mantengan estables durante más tiempo que en los frutos climatéricos.

Uno de los retos actuales de la genómica de plantas es conocer los mecanismos que intervienen en la maduración de los frutos. Para entender este proceso, históricamente se ha utilizado el tomate como planta modelo y la investigación realizada hasta ahora «ha permitido avanzar en el conocimiento de los mecanismos que regulan la maduración climatérica», ha explicado Jordi Garcia-Mas, investigador del IRTA en el CRAG y también uno de los autores del estudio. (Garcia-Mas colideró la investigación que permitió secuencias, en el 2012, el genoma del melón). 

Investigación con la técnica de edición genética CRISPR/Cas9

En el estudio realizado se ha implementado por primera vez la técnica de edición genética CRISPR/Cas9 para editar genes de interés agronómico en melón. En este sentido, se identificaron tres genes implicados en la maduración climatérica del melón ―CmCTR1, CmROS1 y CmNAC-NOR―, en los que se produjeron mutaciones para descubrir qué papel tenían en el proceso.

«Descubrimos que, si se inhibía la expresión de los dos primeros, la maduración se aceleraba», ha afirmado Andrea Giordano, investigadora del CRAG y primera autora de uno de los trabajos.  Por otra parte, en el caso del CmNAC-NOR, se observó que una mutación, la nor-3, conseguía retardar la maduración en ocho días, mientras que la otra, la nor-1 bloqueaba completamente la maduración, ha destacado Marta Pujol, investigadora del IRTA en el CRAG.

Según Pujol, puede ser muy interesante retrasar la maduración, siempre que los melones no pierdan otras características como el aroma, el contenido en azúcares o en carotenos, que otorgan calidad organoléptica y nutricional al fruto

Para Garcia-Mas, uno de los puntos más interesantes del estudio es que puede ser un primer paso para convertir un melón climatérico en uno menos climatérico y, así, conseguir que se conserve durante más tiempo.

En todos estos años, los trabajos de investigación que ha liderado el grupo de trabajo de Jordi Garcia-Mas en el CRAG han demostrado la utilidad del melón como modelo alternativo al tomate para estudiar la maduración tanto climatérica como no climatérica.

«Con esta investigación, en el laboratorio ahora conocemos qué genes tenemos que mirar para alargar la vida del fruto del melón, aunque, de momento, utilizar los mutantes obtenidos por edición con CRISPR/Cas9 no es posible porque en Europa se consideran como si fuesen organismos modificados genéticamente (OMG)», ha indicado Garcia-Mas, añadiendo que ahora que conocen algunos de los genes implicados en la maduración del melón, la única opción en Europa es encontrar variantes naturales de estos genes que alarguen la vida y utilizarlas en programas de mejora genética convencional.

Los resultados del estudio se han publicado en las revistas Frontiers in Plant Science y Journal of Experimental Botany.

Referencias

Andrea Giordano, Miguel Santo Domingo, Leandro Quadrana, Marta Pujol, Ana Montserrat Martín-Hernández, Jordi Garcia-Mas, CRISPR/Cas9 gene editing uncovers the roles of CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE 1 and REPRESSOR OF SILENCING 1 in melon fruit ripening and epigenetic regulation, Journal of Experimental Botany, Volume 73, Issue 12, 24 June 2022, Pages 4022–4033, https://doi.org/10.1093/jxb/erac148

Bin Liu, Miguel Santo Domingo, Carlos Mayobre, Ana Montserrat Martín-Hernández, Marta Pujol, and Jordi Garcia-Mas. 2022. Knock-Out Of Cmnac-NOR Affects Melon Climacteric Fruit Ripening. Frontiers In Plant Science. doi:10.3389/fpls.2022.878037.