La Consejería de Universidad, Investigación e Innovación ha financiado un proyecto de investigación impulsado por la Universidad de Málaga y el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea 'La Mayora' (IHSM-UMA-CSIC) que ha identificado los factores genéticos y ambientales que determinan el sabor y la calidad de la fresa dependiendo de la zona de cultivo. Este avance permitirá usar marcadores moleculares en programas de mejora asistida, así como identificar dianas para el desarrollo de nuevas variedades adaptadas al cambio climático con un coste menor y tiempos más reducidos.
El estudio, realizado simultáneamente en cinco países europeos —Noruega, Francia, Italia, Polonia y Alemania—, revela que el entorno y su interacción con el cultivo son factores clave en el desarrollo y crecimiento del fruto. En este sentido, el equipo de investigación demostró que los cultivos se comportan de forma diferente según el entorno, el método de producción y la propia genética del fruto, así como la interacción entre estas variables. Así lo explican en las conclusiones de este trabajo titulado 'Cultivar-by-environment interactions shape strawberry fruit quality: A multi-omics approach across European climates' y publicado en la revista Food Chemistry.
De esta forma, se apunta que el clima cálido y las altas temperaturas aceleran la maduración y acortan el desarrollo del fruto, aumentando la acidez. En cambio, las temperaturas suaves favorecen la acumulación de azúcares y compuestos aromáticos, mejorando el sabor de la fresa.
Equipo investigador.
Además, según los expertos, el entorno del cultivo (condiciones ambientales y tipo de cultivo) modifica hasta el 30% del perfil metabolómico de la fresa, es decir, el inventario de todas las moléculas pequeñas que se encuentran en una célula. A su vez, la interacción entre genética y entorno presentó cambios que rozan el 18% de este índice. Por el contrario, el efecto de la fecha de cosecha por sí solo y su interacción con los factores del cultivar y el entorno apenas afectan a la variabilidad del sabor y el aroma de las fresas, cifrado en menos del 5%.
Cuatro variedades de fresas, cinco países diferentes
Para obtener estos resultados, el equipo analizó cuatro variedades de fresas -Clery, Frida, Gariguette y Sonata- cultivadas en espacios diferentes. Por un lado, en campo abierto en tierras de Noruega, Alemania y Polonia; y por otro, en túneles de polietileno ubicados en zonas de cultivo en Italia y Francia.
En todas ellas aplicaron técnicas que miden conjuntos masivos de información biológica molecular, desde el ADN y el ARN hasta los metabolitos, que son la expresión química final del genoma del fruto. También emplearon modelos matemáticos avanzados y análisis multivariante que sientan las bases para futuros modelos de aprendizaje automático e inteligencia artificial aplicados a la mejora vegetal. "Esta combinación nos ha permitido integrar grandes volúmenes de datos biológicos y predecir el comportamiento de la fruta en distintos escenarios climáticos", explica a la Fundación Descubre José G. Vallarino, investigador del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea 'La Mayora' y uno de los autores del estudio.
Cosecha de fresas de una especie octoploide objeto de la investigación.
Complejidad genética de las fresas
La fresa cultivada es una especie octoploide; es decir, contiene ocho copias de su genoma, a diferencia de otras plantas modelo más estudiadas y genéticamente más sencillas como el tomate o Arabidopsis. Esta característica dificulta su estudio y su mejora genética.
Para manejar la enorme cantidad de variables que generan los análisis genéticos y químicos del fruto, los investigadores aplicaron la prueba PERMANOVA, una técnica estadística que permite identificar diferencias significativas entre grupos de muestras considerando múltiples variables a la vez. "El volumen de datos con el que trabajamos es masivo. Hablamos de gigabytes y terabytes de información del perfil genético de la fresa, que con el uso de tecnologías avanzadas nos permite superar estas limitaciones", comenta Patricia Pacheco, investigadora especializada en biotecnología vegetal de la Universidad de Málaga y una de las autoras del estudio.
En concreto, entre los compuestos clave identificados que se mantienen estables en los diferentes entornos estudiados destacan la sacarosa, el linalol y la γ-decalactona, responsables del aroma y el sabor de la fresa. "Estas moléculas influyen en el metabolismo de compuestos importantes de este fruto ligados directamente con su perfil sensorial, su olor y su gusto", detalla Sonia Osorio, experta de la Universidad de Málaga y coautora de este trabajo de investigación.
En este contexto, los investigadores subrayan la necesidad de desarrollar variedades que combinen calidad sensorial, estabilidad y adaptación a distintos sistemas productivos. "El hecho de que las variedades no se comporten igual en distintos ecosistemas nos proporciona información clave para acelerar la mejora vegetal. El desarrollo de una nueva variedad de fresa por métodos clásicos lleva entre 8 y 12 años; con selección asistida por marcadores moleculares y tecnologías actuales como la edición de genomas, este plazo puede reducirse a 2-4 años, ahorrando además costes a los agricultores", destaca el equipo investigador.
Nuevas vías de estudio
Tras estos resultados, los expertos trabajan en la medición de los compuestos volátiles que emite el fruto. El objetivo es potenciar no solo la parte visual, sino también la parte sensorial y hedónica de la fresa, principales características más allá de las físicas que atrae al consumidor a través de la experiencia de consumo. "Aplicamos la ciencia para ofrecer al consumidor fresas de mayor calidad, más aromáticas y adaptadas a los desafíos del cambio climático", apunta Vallarino.
Este trabajo, además de contar con financiación de la Consejería de Universidad, ha sido sufragado con el programa de Investigación e Innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
