Un estudio liderado por investigadores del CRAG y publicado en "Plant Physiology" demuestra que un mecanismo mitocondrial alternativo es el motor que suministra los ingredientes necesarios para que el tomate madure, produzca etileno y adquiera su característico color rojo
¿Cómo consigue un tomate la gran cantidad de energía y sustratos necesarios para pasar de verde a rojo? Los tomates son el modelo universal de fruto climatérico, lo que significa que experimentan una explosión de respiración al inicio de su maduración. Este pico metabólico es vital para producir etileno, que es la hormona que da la orden de madurar, y los pigmentos carotenoides que le dan color. Sin embargo, ahora se revelan los detalles de cómo el fruto logra alcanzar este gran cambio metabólico.
El equipo, liderado por el investigador del IRTA en el CRAG Igor Florez-Sarasa y con Ariadna Iglesias-Sanchez como primera autora, ha publicado en Plant Physiology el descubrimiento de que una ruta mitocondrial específica, conocida como la vía de la oxidasa alternativa (AOX), es el motor principal que hace posible esta transformación.
Tecnología de precisión para medir la respiración del fruto
Medir cómo respira un fruto por dentro, así como la contribución de la vía AOX, es especialmente difícil debido al volumen y grosor del fruto. Para superarlo, los científicos utilizaron una técnica de alta precisión basada en isótopos de oxígeno (18O). Así descubrieron que la actividad de la ruta AOX se dispara justo en el momento exacto en que el tomate empieza a cambiar de color, convirtiéndose en el principal sostén de la respiración del fruto.
Para probar que esta vía es esencial, el equipo usó la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9 para desactivar el gen AOX1a en plantas de tomate. Los tomates mutantes generados tardaron más en madurar. Mediante un perfil metabólico y molecular completo, los investigadores observaron una alteración de los metabolitos relacionados con la maduración en los tomates mutantes. En concreto, el fruto con deficiencia en la vía AOX era incapaz de acumular los aminoácidos clave, como el aspartato y la metionina, que son esenciales para sintetizar etileno. Además, los mutantes mostraron una limitación en los esqueletos de carbono necesarios para la biosíntesis de carotenoides, lo que provocó niveles inusualmente bajos de pigmentos como el fitoeno y el licopeno durante las primeras etapas de la maduración.
Una nueva perspectiva sobre la calidad del fruto y la mejora agrícola
Este descubrimiento aporta un contexto completamente nuevo sobre cómo los frutos gestionan su energía: a medida que los azúcares de la planta se descomponen al inicio de la maduración, los intermediarios metabólicos resultantes activan alostéricamente la vía AOX. Es decir, la ruta AOX actúa como motor extra que permite al tomate quemar azúcares para fabricar los compuestos de maduración, sin estar limitado por los frenos energéticos habituales de la célula.
La relevancia más amplia de estas vías respiratorias alternativas en el desarrollo del fruto ha sido destacada además en una revisión exhaustiva reciente publicada en New Phytologist por el mismo equipo del CRAG, consolidando el liderazgo del centro en descifrar el metabolismo energético vegetal. Comprender por fin este motor metabólico abre las puertas a la agricultura para modular estas vías de respiración alternativas, ya que se podrán diseñar estrategias para obtener variedades más nutritivas y de mayor calidad, yendo más allá de los enfoques agrícolas tradicionales que dependen de manipular el etileno.
Referencia bibliográfica:
Ariadna Iglesias-Sanchez, Nestor Fernandez Del-Saz, Miguel Ezquerro, Elisenda Feixes-Prats, Miquel Ribas-Carbo, Alisdair R Fernie, Manuel Rodríguez-Concepción, Igor Florez-Sarasa. Activation of alternative oxidase ensures carbon supply for ethylene and carotenoid biosynthesis during tomato fruit ripening. Plant Physiology (2025), https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf516
Iglesias-Sanchez, A., García-Carbonell, S., Fernie, A.R., Pujol, M. and Florez-Sarasa, I. Fruit respiration: putting alternative pathways into perspective. New Phytolgist (2026), https://doi.org/10.1111/nph.70882
