Investigadors del CSIC al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) han descobert que els tomàquets reciclen mecanismes moleculars de resposta a la llum per regular la maduració del fruit.
Pericarpi (carn) del tomaquet en els seus estadis verd i vermell. Imatge: Briardo Llorente i Manuel Rodríguez-Concepción /CRAG.Els carotenoides són un grup de pigments essencials per a la vida de les plantes, ja que les protegeixen de l'excés de sol (són fotoprotectors) i són precursors de la síntesi d'hormones. També tenen el seu paper en la maduració de fruits: en el tomàquet, el fruit passa de tenir color verd a adquirir un color taronja o vermell quan està madur, gràcies a l’acumulació de carotenoides com el betacarotè (precursor de la vitamina A) i el licopè (un potent anticancerígen).
Estudis anteriors amb la planta Arabidopsis havien demostrat que la síntesi de carotenoides està regulada pels fitocroms, receptors de llum en els fulls que permeten a les plantes detectar el tipus de llum rebuda i, per tant, tenir informació de l'entorn.
El que “veuen” les plantes
El fitocrom detecta en quina zona de l'espectre es troba la llum rebuda: pot diferenciar si es tracta de vermell (que indica que està rebent llum directa del sol) o vermell llunyà (que indica que està en semiombra, envoltat d'altres plantes, la clorofil•la de les quals absorbeix la radiació del vermell). En funció d'aquests senyals, la planta pot "veure" el seu entorn, adaptar el seu desenvolupament a la llum rebuda i créixer "fugint" de l'ombra.
Fins ara es desconeixia si aquests mecanismes actuaven també en els fruits. En un treball publicat a The Plant Journal, l'equip dirigit per Manuel-Rodríguez Concepció, investigador científic del CSIC al Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG), amb la col•laboració de l'Institut Català de Ciències Fotòniques (ICFO).
Una proteïna repressora
Els científics pressuposaven que, en el cas dels fruits, la biosíntesi de carotenoides també havia de tenir alguna relació amb els fitocroms. Però el que han trobat és alguna cosa més: el mecanisme funciona en fruits però no per informar sobre l'entorn sinó per monitoritzar el que passa dins del fruit.
Els fitocroms detecten els canvis en la composició de la llum que passa a través de la carn del fruit. Quan el fruit està verd per l'acumulació de clorofil•la, aquesta última reté la radiació corresponent al vermell. Però quan el fruit i les seves llavors estan desenvolupats, el fruit comença a perdre clorofil•la, el que augmenta la quantitat de vermell en la llum filtrada. Això últim és percebut pels fitocroms presents en la carn del tomàquet, que s'activen i degraden al factor de transcripció PIF1a.
Els factors de transcripció són proteïnes que "encenen o apaguen gens". PIF1a apaga (o reprimeix) el gen que desencadena la producció de carotenoides, de forma que la seva degradació, a mesura que el fruit va perdent clorofil•la, fa que es vagin acumulant carotenoides i que el fruit vagi adquirint el seu característic color vermell. "Es tracta", explica Manuel Rodriguez-Concepció, "d'una funció totalment nova. Els fruits han sabut reciclar un mecanisme que les plantes havien inventat per veure el seu entorn i l'han readaptat per veure el seu interior i ajustar el seu color al grau de maduració".
Els científics expliquen que el canvi del color en un fruit té una funció comunicativa a la natura. Els fruits maduren amb un canvi de color, que fa que els animals els reconeguin millor, canvi que coincideix amb el moment en què les llavors poden germinar, no abans. Imatge: Briardo Llorente i Manuel Rodríguez-Concepción /CRAG.Senyal de la maduració de les llavors
La hipòtesi dels investigadors és que el mecanisme descobert és especialment rellevant en el context ecològic de la interacció entre plantes i animals. Briardo Llorente, primer signant i co-responsable del treball, explica: "Creiem que el canvi del color en un fruit té una funció comunicativa a la natura. Els fruits maduren amb un canvi de color, que fa que els animals els reconeguin millor. Aquest canvi de color coincideix amb el moment en què les llavors poden germinar, no abans". Els animals, en consumir els fruits, dispersen les llavors. Es tracta, expliquen els científics, d'un senyal en la relació mutualista entre animals i plantes, relació en què tots dos es beneficien.
El treball també demostra com es pot manipular el mecanisme descobert per obtenir fruits més rics en carotenoides i per tant més atractius, saludables i nutritius.
Briardo Llorente, Lucio D'Andrea, M. Aguila Ruiz-Sola, Esther Botterweg, Pablo Pulido, Jordi Andilla, Pablo Loza-Alvarez, Manuel Rodriguez-Concepcion. Tomato fruit carotenoid biosynthesis is adjusted to actual ripening progression by a light-dependent mechanism Plant J 85(1): 107-119.