Melatonina en la conservación en frío de tomates

Las amplias cualidades fisiológicas de la melatonina en plantas, llamada fitomelatonina, son utilizadas para disminuir las lesiones por frío en frutos de tomate. Además, la aplicación de melatonina o de fitomelatonina (Phytomelatonin-Agro) mejora los parámetros de calidad de los frutos en conservación, presentando una incidencia importante en su vida útil y en aspectos de control de patógenos fúngicos. La entrada en vigor este pasado mes de julio de 2022 del nuevo reglamento sobre bioestimulantes agrícolas de origen (UE 1009/2019) natural plantea nuevos retos.

El fruto de tomate (Lycopersicum esculentum L., Solanaceae) es una típica fruta climatérica que, almacenada a temperatura ambiente, madura rápidamente acompañada de cambios en color, textura y sabor. Además, la fruta es fácilmente infectada por diversos patógenos durante el almacenamiento postcosecha, lo que conduce a una vida de almacenamiento corta y una disminución de su valor comercial. En general, el almacenamiento en frío es esencial para la conservación de la mayoría de los productos hortícolas (frutas y hortalizas). Sin embargo, los tomates, como otros frutos, son muy susceptibles a los daños por frío durante la refrigeración (chilling injury). Se ha ensayado la aplicación de algunos compuestos para mantener la calidad y prolongar el período de almacenamiento en frío de los tomates, aunque sin grandes avances hasta la fecha.

En este trabajo presentamos un compendio de los efectos beneficiosos que las aplicaciones de melatonina tienen sobre la conservación por frío y las propiedades de los frutos de tomate, remarcando su interés como protector natural frente a infecciones por fitopatógenos del tomate.

La melatonina, una amina biogénica natural presente en todos los organismos, presenta un papel multi-regulador en plantas, comportándose como un 'plant master regulator', estimulando procesos como la germinación de semillas, la fotosíntesis, el crecimiento y el enraizamiento de plantas, inhibiendo la senescencia de hojas y regulando la maduración y senescencia de los frutos. Además, la melatonina incrementa considerablemente la tolerancia a estreses bióticos (bacterias, hongos y virus) y abióticos por déficit hídrico, temperaturas extremas, salinidad, contaminantes, etc., siendo estos aspectos de alto interés en su aplicación en semilleros (Arnao et al., 2022; Arnao & Hernández-Ruiz, 2019, 2021).

En postcosecha, la melatonina induce, generalmente, un retraso en los procesos de maduración y senescencia de los frutos, pudiendo ser un compuesto natural de interés comercial. Como contraprestación al uso de sustancias químicas, y atendiendo a las necesidades de la normativa europea de reciente entrada en vigor (UE 1009/2019), nuestro grupo de investigación ha desarrollado un producto natural a partir de plantas ricas en fitomelatonina llamado Phytomel-Agro (PTMA). Este preparado se presenta como un extracto natural, bioestimulador y fitoprotector para el mejoramiento en el desarrollo de las plantas y la postcosecha. Nuestros estudios previos han demostrado las excelentes propiedades funcionales de estos extractos ricos en fitomelatonina, inhibiendo las pérdidas de clorofilas durante la senescencia, activando el crecimiento en plantas durante su desarrollo (Hernández-Ruiz et al., 2021), y también en postcosecha de brócoli, albaricoques y otros (Arnao, 2022; Hernández-Ruiz et al., 2022).

En postcosecha de tomate, el control de la temperatura de conservación es decisiva, no pudiendo bajar de 10-12 °C, dependiendo de su estado de madurez; generalmente unas temperaturas de 12-15 °C y HR 80-90 % suelen ser habituales para la conservación entre 4-6 semanas. Temperaturas menores, oscilaciones y roturas de la cadena del frío suelen provocar daños a los frutos y la aparición de infecciones. En el caso de querer inducir la maduración de los frutos si se han recolectado en estado verde, la temperatura óptima de maduración es de unos 20 °C. En estas condiciones, el proceso puede acelerarse con tratamientos de etileno (100 ppm) o sustancias liberadoras de esta hormona gaseosa.

La Figura 1 muestra datos preliminares sobre el efecto de melatonina en frutos de tomate (tipo globe) a los 15 y 30 días de su conservación a 4 °C. Como se observa, a esta temperatura aparecen daños (picaduras en superficie, colores anormales, etc.) por frío (chilling injury) y daños en las células, sobre todo a nivel de las membranas celulares (desorganización, peroxidación lipídica, etc.). Los tratamientos, por inmersión o spray, con melatonina sintética (o con PTMA-Agro) reducen un 35-55% las lesiones por frío y los daños celulares en los frutos de tomate (Figura 1).

Un efecto similar podemos observar en tomates tipo Cherry (Figura 2). En este caso se valoraron las pérdidas de peso del fruto, los índices de pérdida por pudrición y los daños causados por el hongo Botrytis cinerea (pudrición gris). Los frutos, después de unos días en cámara a 12 °C, se mantuvieron a 23 °C, determinando dichos parámetros a distintos tiempos. Los tratamientos con melatonina mejoraron los factores de calidad frente a frutos control. Con respecto a los daños por hongos en postcosecha de tomate, son habituales distintas afecciones o pudriciones como la pudrición gris (Botrytis spp.), negra (Alternaria spp.), parda (Rhizopus spp.) y agria (Geotrichum spp.). Para algunos fitopatógenos, se ha descrito la acción antifúngica de melatonina, sirviendo como base de estudio para su aplicación real en distintos cultivos y en postcosecha (Tabla 1) (Aghdam et al., 2021; Moustafa-Farag et al., 2020).

En tomate, como en otros frutos (melocotón, cereza, albaricoque, fresa, pera, manzana, plátano, pepino, sandía, mango, kiwi, lichi, y otros), la melatonina se presenta como un compuesto de interés para el control postcosecha, sobre todo para evitar los daños por frío y disminuir la proliferación de infecciones fúngicas. La Figura 3 muestra un diagrama de los aspectos biofísicos, bioquímicos y patogénicos sobre los que la melatonina ejerce una acción reguladora, generalmente beneficiosa. Es de señalar que la correcta formulación, la dosis a aplicar, y los tiempos y modos de tratamientos, junto a la susceptibilidad en la respuesta de cada una de las variedades de tomate, son parámetros que deben ser explorados previamente para obtener una adecuada respuesta fisiológica del fruto.

La nueva reglamentación (UE 1009/2019) restringe el abanico de sustancias a emplear en postcosecha, e incide en el uso de extractos naturales con propiedades funcionales. Nuestro producto, a base de plantas ricas en fitomelatonina (PTM-Agro), presenta excelentes y verificadas propiedades beneficiosas en postcosecha, como por ejemplo su aplicación para alargar la vida útil del brócoli, mejorando sus propiedades organolépticas. Este producto ha sido desarrollado en la Universidad de Murcia por nuestro grupo gracias a los 25 años de experiencia sobre melatonina de plantas.

Agradecimientos

Este artículo de divulgación ha sido financiado a través del proyecto de I+D+i del Ministerio de Ciencia e Innovación PID2020-113029RB-I00 MCIN/AEI/10.13039/501100011033.

Más información en: https://www.um.es/en/web/phytohormones

Referencias bibliográficas

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• Arnao, M. B., Ruiz-Cano, D., Cano, A., Giraldo-Acosta, M., & Hernández-Ruiz, J. (2022). Aplicaciones de extractos ricos en fitomelatonina en la conservación de brócoli. Horticultura-Interempresas, 2, 78–81.
• Arnao, M. B., Cano, A., & Hernández-Ruiz, J. (2022). Phytomelatonin: An unexpected molecule with amazing performances in plants. Journal of Experimental Botany, 73, 5779–5800. https://doi.org/10.1093/jxb/erac009
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• Arnao, M. B., & Hernández-Ruiz, J. (2021). Melatonin as a plant biostimulant in crops and during post-harvest: A new approach is needed. Journal of the Science of Food and Agriculture, 101(13), 5297–5304. https://doi.org/10.1002/jsfa.11318
• Hernández-Ruiz, J., Cano, A., & Arnao, M. B. (2021). A Phytomelatonin-Rich Extract Obtained from Selected Herbs with Application as Plant Growth Regulator. Plants, 10, 2143.
• Hernández-Ruiz, J., Ruiz-Cano, D., Giraldo-Acosta, M., Cano, A., & Arnao, M.B. (2022). Melatonin in Brassicaceae: Role in Postharvest and Interesting Phytochemicals. Molecules, 27, 1523. https://doi.org/10.3390/molecules27051523
• Moustafa-Farag, M., Almoneafy, A., Mahmoud, A., Elkelish, A., Arnao, M. B., Li, L., & Ai, S. (2020). Melatonin and its protective role against biotic stress impacts on plants. Biomolecules, 10, 54.