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Variable «Pungency» del chile dulce Shishito: genes y semillas

Variable picante de chile dulce Shishito: genes y semillas
Procedimiento de separación de septos placentarios en frutos de ‘Shishito’. Se cortó cada fruto (a) y se extrajo el tabique placentario (b). El tabique placentario se separó verticalmente (b), y uno se utilizó para la cuantificación de capsaicinoides y el otro para qRT-PCR para medir la expresión de los 18 genes implicados en la biosíntesis de capsaicinoides. Crédito: Copyright © 2021, Fumiya Kondo, Kenichi Matsushima et al., Shinshu University, bajo licencia exclusiva de Springer Nature Switzerland AG, parte de Springer Nature

Pimientos picantes ( Capsicum spp.) son una importante especia y verdura que sustenta la cultura alimentaria en todo el mundo, cuya intensidad de su sabor picante está determinada por el contenido de capsicumoides.


por la Universidad Shinshu


Sin embargo, el contenido de capsicumoides varía según la variedad y se sabe que fluctúa mucho según el entorno de cultivo. Esto puede ser un gran problema en la producción, procesamiento y distribución de pimientos, donde las variedades dulces pueden ser picantes y las muy picantes solo ligeramente picantes. Se cree que los cambios en la expresión de múltiples genes involucrados en la biosíntesis de capsaicinoides están involucrados en tales cambios en el sabor picante dependiendo del ambiente de cultivo, pero el mecanismo no está claro.

Ver: Mejoramiento genético de cultivos con genes de bancos de semillas antiguas

En Japón, la principal variedad de pimiento es el shishito de pimiento vegetal, que casi no tiene picante. Sin embargo, a veces se producen frutas picantes, lo que hace que comer shishito sea como jugar a la ruleta rusa. La gente sabe por experiencia que «las frutas con menos semillas son picantes». Los investigadores se propusieron determinar la cantidad de semillas dentro del pimiento shishito y la intensidad de la pungencia de la fruta, y el mecanismo de control de la expresión génica que provoca la fluctuación de la pungencia de la fruta shishito.

El autor correspondiente, el profesor asociado Kenichi Matsushima del Instituto de Agricultura de la Universidad de Shinshu, afirma que es más probable que el picante de los chiles con menos semillas fluctúe en pungencia y que estas fluctuaciones de pungencia son causadas por la expresión de múltiples genes involucrados en la síntesis de capsaicinoides.

Ver: CRISPR-Cas9 aclara la reducción de la destrucción de semillas durante la domesticación del arroz

El grupo de investigación investigó la intensidad picante de las frutas shishito con una variedad de número de semillas, con una prueba de degustación y medición del contenido de capsaicinoides. El tejido de placentación / partición (taiza / kakuheki) en la fruta donde se sintetizan los capsaicinoides se dividió verticalmente en dos partes iguales, una se midió para la intensidad picante y la otra para la expresión de genes involucrados en la síntesis de capsaicinoides. Como resultado, el picante de la fruta shishito con una gran cantidad de semillas fue muy débil, mientras que el picante de las frutas con una pequeña cantidad de semillas varió de débil a fuerte.

Variable picante de chile dulce Shishito: genes y semillas
Rasgos de pungencia y número de semillas en frutos de ‘Shishito’ disponibles comercialmente según evaluaciones sensoriales. a El número de semillas en frutas no picantes y frutas picantes. En cada diagrama de caja, se indican los valores máximo y mínimo (como bigotes), primer y tercer cuartiles (como un cuadro de límite), la mediana (como una línea horizontal en el cuadro) y la media (como una cruz). P <0,0001: significancia por la prueba de Mann-Whitney. b Distribución de frecuencia de frutos no picantes y frutos picantes con el número de semillas. La pungencia de las frutas ‘Shishito’ fue inspeccionada por sujetos de prueba que lamían los tabiques placentarios de un total de 454 frutas, y se clasificaron como frutas picantes y no picantes. Crédito: Copyright © 2021, Fumiya Kondo, Kenichi Matsushima et al., Universidad Shinshu,

El grupo investigó la relación entre la intensidad del picor y el grado de función genética dentro de la misma fruta . Como resultado, entre los genes involucrados en la síntesis de capsaicinoides, los niveles de expresión de 10 genes mostraron una correlación positiva con la intensidad picante, y se encontró que cuanto mayor era el nivel de expresión de estos genes, más fuerte era el sabor picante. Por tanto, se aclaró que en los chiles shishito , la activación de estos 10 genes aumenta la cantidad de capsaicinoides sintetizados y potencia el sabor picante.

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Se han realizado muchos estudios que investigan cuánto cambia la intensidad picante (contenido de capsaicinoides) de los pimientos según las condiciones de cultivo, pero pocos estudios han investigado la expresión génica. En este estudio, se investigó el fenómeno de fluctuación picante del ají a nivel de expresión génica. El grupo aclaró la relación entre los dos mediante el uso de un método experimental único de investigar simultáneamente la intensidad picante y la expresión génica mediante el uso de la placenta y el tabique de shishito en dos partes iguales.

Además de los resultados de esta investigación, este método novedoso también puede considerarse un resultado importante para investigar el fenómeno de fluctuación aguda en el futuro. El profesor asociado Matsushima espera utilizar el conocimiento y la información sobre el nivel de expresión de genes que se ha encontrado que están significativamente involucrados en fluctuaciones picantes para el futuro mejoramiento picante de los chiles. En este estudio se reveló que la intensidad picante de la pimienta y el nivel de expresión de múltiples genes involucrados en la síntesis de capsaicinoides están estrechamente relacionados.

Variable picante de chile dulce Shishito: genes y semillas
Vías de biosíntesis de capsaicinoides y participación de los 18 genes analizados en el presente estudio. Las letras en cada círculo indican el nombre del gen y los diez genes coexpresados ​​cuyos niveles de expresión tuvieron correlaciones positivas (P <0.01) con la concentración de capsaicinoides en frutos ‘Shishito’ están representados por letras blancas en óvalos negros. Las líneas de puntos grises que se unen entre cada gen indican que se observó una fuerte correlación positiva (r> 0,8, P <0,001) en los niveles de expresión entre los dos genes. PAL fenilalanina amoniaco liasa, C4H cinamato 4-hidroxilasa, 4CL 4-cumaroil-aoenzima A ligasa, HCT hidroxicinamoil transferasa, C3H cumaroil shikimato / quinato 3-hidroxilasa, COMT ácido cafeico O-metiltransferasa de cadena ramificada de BCT, una cadena ramificada de aminoácidos pAMT transferasa, BCKDH α-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada, proteína transportadora de acilo ACL, cetoacil-ACP sintasa KAS, cetoacil-ACP reductasa CaKR1, acil-ACP tioesterasa FAT, acil-CoA sintetasa, AT3 aciltransferasa 3. [modificado de Arce-Rodr. y Ochoa-Alejo 2019; Koeda y col. 2019] Crédito: Copyright © 2021, Fumiya Kondo, Kenichi Matsushima et al., Shinshu University, bajo licencia exclusiva de Springer Nature Switzerland AG, parte de Springer Nature

Con base en este resultado, si se puede suprimir el nivel de expresión de estos genes, es posible que se cultiven variedades de hortalizas que tengan menos probabilidades de fluctuar en pungencia. Apuntan a una variedad de shishito que no produzca irregularmente las frutas picantes, conservando el sabor único, que es diferente de los pimientos que no son picantes en absoluto. Por lo tanto, los resultados de esta investigación se aplicarán al mejoramiento del pimiento y el objetivo final es establecer una tecnología de mejoramiento para estos genes y sus funciones.




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