Respuesta antioxidante al estrés lumínico y golpe de sol en frutos de manzana.

Abstract

El cultivo de manzanas en el Alto Valle del Río Negro se realiza en un clima caracterizado por alta radiación y elevadas temperaturas. Estos factores ambientales promueven condiciones de estrés oxidativo en el fruto, generando en los mismos Especies Reactivas de Oxigeno (EROs). El aumento de EROs causa pérdida de integridad de las membranas celulares y cambios en la respuesta antioxidante. En frutos de manzana que se desarrollan a plena radiación solar (PRS) se observan daños en los tejidos expuestos denominado “quemado de sol” o "asoleado". Este problema causa importantes pérdidas económicas debido a disminución de la producción de frutos de buena calidad. El propósito de este trabajo ha sido examinar el efecto de PRS en el daño de las membranas celulares, las respuestas antioxidantes durante el crecimiento de los frutos de manzanas “Braeburn” (susceptible al asoleado) y “Red Delicious” (resistente) expuestos al sol vs. sombreados y el uso de caolín como pantalla solar. La peroxidación de lípidos y pérdida de electrolitos aumentó hacia la madurez, y fue mayor en los frutos que permanecieron expuestos a PRS. En fecha de recolección la variedad Braeburn (BR) presentó 7% más oxidación de lípidos que Red Delicious (RD). La exposición temprana de los frutos a estrés por elevada radiación solar mostró una respuesta adaptativa induciendo enzimas y compuestos antioxidantes relacionados a los ciclos del glutatión-ascorbato y catalasa, en ambos cultivares. Estos ciclos operaron en rangos diferentes en las distintas variedades de manzanas estudiadas. La mayor susceptibilidad que manifestó BR podría ser explicada por su alta capacidad de eliminar radicales superóxido pero una baja aptitud para degradar el peróxido generado, esto quedó evidenciado a través de una disminución en la actividad de catalasas y baja síntesis de glutatión. A estas características metabólicas se sumó que los frutos de BR están más expuestos al sol debido a las particularidades morfológicas de ésta variedad. Las pulverizaciones de caolín redujeron la temperatura de la superficie de los frutos debido a que reflejan los rayos del sol y de esta forma se observó que actuó previniendo, hasta un cierto grado, la quemadura del sol en manzanas. Avanzar en el conocimiento de las respuestas antioxidantes es importante para diseñar variedades transgénicas de manzana menos susceptibles a la quemadura del sol.

In apple fruits, environmental factors such as intense solar radiation and high temperature lead to oxidative stress conditions, and they generate Reactive Oxygen Species (ROS). The increase in ROS concentration is accompanied by membrane damage and changes in antioxidant response. Fruit development under solar stress is positively correlated to “sunburn” damage. Sunburn causes multi-millions dollar annual losses to the apple growers. In this work we examine the effect of full solar radiation (FSR) on cellular membrane damage, the antioxidant responses during growth of sun-exposed vs. shaded apple fruits from “Braeburn” (susceptible) and “Red-Delicious” (resistant) cultivars, we evaluate the adaptive development of sun-exposed vs. shaded fruit of apple and the use of kaolin like a protection agent. Membrane damage evolution during apple growth was similar for Red Delicious (RD) and Braeburn (BR), in both varieties the increase in tissue temperature caused by FSR generated an increase in peroxidation of the lipid that was positively correlated to electrolyte leakage. The early exposure of apple fruits to light stress would cause an adaptive response, inducing antioxidant enzymes and compounds related to the ascorbate-glutathione and catalase cycle, in both cultivars. These cycles operates in different ranges that depends on the apple varieties. The highest susceptibility to sunlight shown by BR could be explained by its higher capacity to eliminate superoxide radicals but a low capacity to degrade the generated peroxide, through a diminished in catalase activity and the lower synthesis of glutathione. In BR, the ascorbate-glutathione cycle would have a lower efficiency to detoxify ROS. Also, fruits of BR are exposed more to the solar radiation due to its particular morphological characteristics. The agronomic application of kaolin reduced fruit surface temperature by reflecting sun rays and it prevents, to a certain degree of exposure, sunburn damage in some apple cultivars. The advances in apple antioxidant response knowledge is important to design sunburn resistant transgenic varieties.