ES2198078T3 - Utilizacion de lisofosfatidiletanolamina (18:1) y de lisofosfatidilinositol para retrasar el periodo de maduracion y aumentar la maduracion de las frutas. - Google Patents

Utilizacion de lisofosfatidiletanolamina (18:1) y de lisofosfatidilinositol para retrasar el periodo de maduracion y aumentar la maduracion de las frutas.

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Abstract

Un método para retrasar la senescencia en la fruta y otros tejidos vegetales, incluyendo dicho método la etapa de aplicar en la fruta y en otros tejidos vegetales una composición que consiste en lisofosfatidilinositol o lisofosfatidiletanolamina (18:1) o una combinación de ellos.

Description

Utilización de lisofosfatidiletanolamina (18:1) y de lisofosfatidilinositol para retrasar el periodo de maduración y aumentar la maduración de las frutas.
Actualmente se están utilizando diversos agentes químicos y biológicos en los cultivos de fruta a nivel comercial para controlar el período de maduración de la fruta. Dichos agentes se pueden emplear para diversos propósitos. Uno de dichos propósitos consiste en sincronizar la maduración de la fruta para ayudar a una recogida de la fruta eficaz desde el campo. Otro propósito consiste en prevenir la caída de la fruta, de manera que la fruta permanezca en la planta hasta el período del tiempo de maduración apropiado. Otro propósito de los agentes de maduración de la fruta consiste en mejorar el desarrollo del color de la fruta, de manera que la fruta tenga un color mejor y más uniforme, tal como lo esperan los consumidores del comercio de fruta al por menor. En los Estados Unidos, es una práctica habitual tratar muchos tipos de frutas con uno o más de dichos agentes durante los procesos de cultivo.
Algunos de los agentes que se han venido utilizando para controlar la maduración de la fruta son agentes puramente sintéticos que han resultado tener el efecto deseado sobre la fruta en concreto. Desgraciadamente, debido a cuestiones relacionadas con su potencial toxicidad y oncogenicidad, se han prohibido muchos de estos agentes químicos sintéticos para la maduración de la fruta, o se ha recortado bastante su uso como consecuencia de la resistencia comercial o por parte del consumidor a dichos productos. El agente más popular que se utiliza actualmente para mejorar la maduración de la fruta es ethephon, un compuesto sintético que se vende con el nombre de Ethrel, marca registrada de Rhone-Poulenc Ag. Co. (Research Triangle Park, NC). A pesar de que este agente estimula la maduración, también hace que la fruta se ablande. Por lo tanto, la fruta tratada con ethephon tiene una vida en almacenamiento bastante insuficiente. Existe una necesidad crítica de contar con un agente de maduración que sea seguro para el medio ambiente y que no haga que las frutas se ablanden. Por otra parte, los consumidores están dispuestos a pagar un precio de primera clase por frutas maduradas en la planta. No obstante, las frutas maduradas en la planta no se pueden transportar durante largas distancias, ya que estas frutas se ablandan y presentan una vida en almacenamiento escasa. Por consiguiente, sería beneficioso mejorar la vida en almacenamiento de las frutas maduradas en la planta.
Asimismo, existe un enorme interés en la industria de los vegetales (sobre todo en las industrias de las verduras frescas y las flores cortadas) por hallar un producto seguro para el medio ambiente que retarde la senescencia y que favorezca la vida en almacenamiento o en el jarrón. Actualmente, se están utilizando compuestos tóxicos para el medio ambiente, como por ejemplo tiosulfato de plata, para aumentar la duración en el jarrón de las flores cortadas. No obstante, el uso de tiosulfato de plata está siendo recortado como consecuencia de la preocupación por el medio ambiente. Por consiguiente, es deseable desarrollar alternativas al tiosulfato de plata que tengan más posibilidades de ser aceptadas sin problemas por los intereses comerciales y el público consumidor.
Las lisofosfatidiletanolaminas (en adelante denominadas ``LPE'') consisten en un grupo de compuestos que se presentan como prometedores en el control de la maduración de la fruta, la mejora de la estabilidad de la fruta durante el almacenamiento, y el aumento de la vida en almacenamiento de la fruta almacenada. En las patentes EE.UU. Nº 5.126.155 y 5.110.341 se describen métodos para utilizar LPE purificadas a partir del huevo (en adelante denominadas ``LPEhuevo'') para mejorar la maduración de la fruta y su estabilidad. Las LPE se derivan de fosfatidiletanolamina, un lípido que se encuentra normalmente en las membranas de célula. Fosfatidiletanolamina es un fosfolípido con dos fracciones de ácido graso que abunda en la yema de huevo. La eliminación de un ácido graso de la fosfatidiletanolamina mediante fosfolipasa A_{2} produce LPE.
Las LPE también están presentes de forma natural en el tejido animal y vegetal, siendo especialmente abundante en la yema de huevo y el tejido del cerebro. Está distribuido en el comercio por Avanti Polar Lipids, Inc. (Alabaster, Alabama). Existen numerosos ácidos grasos diferentes que se pueden encontrar en LPE purificadas de fuentes naturales. Los ácidos grasos pueden variar en cuanto a la longitud de cadena, así como por su grado de insaturación. No obstante, no se ha examinado la eficacia relativa de diversas especies de LPE ni tampoco la de diferentes tipos de lisofosfolípidos distintos a LPE en el control de la maduración de la fruta y la mejora de la estabilidad de la fruta.
En las patentes estadounidenses Nº 5.110.341 y 5.126.155 se describe el uso de lisofosfolípidos naturales y fosfolípidos que contienen etanolamina para mejorar las características de maduración y almacenamiento de la fruta. Se describe el uso de lisofosfatidiletanolamina derivada de yema de huevo.
En Farag, K.M. y cols., Physiologia Plantarum, vol, 87 nº 4.1993, páginas 515-512 se describe el uso de lisofosfatidiletanolamina para retardar la senescencia de las hojas y frutas de la tomatera.
En Farag, K.M. y cols., Hort. Technology, vol. 3, Nº 1.1993 páginas 62-65, se describe el uso de lisofosfatidiletanolamina natural como agente de maduración de la fruta del tomate.
La presente invención se refiere a un método para retrasar la senescencia de la fruta o los tejidos vegetales. Dicho método implica la aplicación sobre la fruta u otros tejidos de la planta, ya sea antes o después de la cosecha, de una composición que contiene un lisofosfolípido y un agente activante. La composición contiene una cantidad de un lisofosfolípido que es eficaz para retrasar la senescencia de la fruta y otros tejidos vegetales. El lisofosfolípido contenido en la composición es lisofosfatidilinositol y /o lisofosfatidiletanolamina (18:1). Además de contener el lisofosfolípido, la composición puede contener también un agente activante, como por ejemplo etanol, Tergitol® o Sylgard® 309.
Por otra parte, la presente invención se refiere a un método para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta. Dicho método implica la aplicación sobre las plantas enteras, antes de la cosecha, de una composición que contiene un lisofosfolípido y un agente activante. La composición contiene una cantidad de lisofosfolípido que es eficaz para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta. El lisofosfolípido contenido en la composición es lisofosfatidilinositol y/o lisofosfatidiletanolamina (18:1). Además de contener el lisofosfolípido, la composición puede contener también un agente activante, como etanol, Tergitol® o Sylgard® 309.
Breve descripción de los gráficos
La figura 1 es un gráfico en el que se muestra la inhibición de la actividad de la enzima PLD (fosfolipasa) en calabaza parcialmente purificada con varias concentraciones de LPE con diferentes cadenas de acilo.
La figura 2 es un gráfico en el que se muestra la especificidad estructural de LPE (18:1) para su inhibición de la actividad de PLD de calabaza parcialmente purificada.
La figura 3 es un gráfico en el que se muestra la inhibición de la actividad de PLD en calabaza parcialmente purificada en función de la concentración de LPE.
La figura 4 es un gráfico en el que se muestra el efecto de la concentración de sustrato sobre la inhibición de PLD en calabaza parcialmente purificada mediante LPE (18:1).
La figura 5 es un gráfico en el que se muestra el efecto de diferentes lisofosfolípidos sobre la actividad de PLD en calabaza parcialmente purificada.
La figura 6 es un gráfico en el que se muestra el contenido en clorofila relativo de hojas tratadas con LPA, LPC, LPEhuevo o LPI.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a un método para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta y para retrasar la senescencia de la fruta y otros tejidos vegetales utilizando LPE (18:1) y/o lisofosfatidilinositol (en adelante denominado ``LPI''). Tal como se utiliza aquí, el término ``lisofosfolípidos'' se refiere a derivados de fosfolípidos que tienen un ácido graso único eliminado mediante fosfolipasa A_{2}. Tal como se utiliza aquí, el término ``tejidos vegetales'' se refiere a cualquier parte u órgano de una planta viva. Entre los ejemplos se incluyen fruta, flores, raíces, tallos, hipocótilos, hojas, peciolos, pétalos, etc.
El método de la presente invención implica el tratamiento de fruta u otros tejidos vegetales antes o después de la cosecha con una composición que contiene LPI y/o LPE (18:1).
Preferiblemente, la composición contiene un vehículo aceptable para el lisofosfolípido, como por ejemplo agua. No obstante, se pueden utilizar también otros vehículos como por ejemplo disolventes orgánicos. La composición contiene una cantidad de lisofosfolípido que es eficaz para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta, así como para retrasar la senescencia de la fruta y otros tejidos vegetales. Más específicamente, la cantidad de lisofosfolípido en la composición puede oscilar entre 0,5 y 1000 mg por cada litro de la composición, preferiblemente entre 1 y 500 mg por cada litro de la composición, siendo incluso más preferible entre 5 y 250 mg por litro de la composición, siendo incluso más preferible de 5 a 100 mg por cada litro de la composición. La composición se puede aplicar a la fruta o los tejidos vegetales como un rociado o simplemente en forma líquida.
Además de contener los lisofosfolípidos, la composición puede incluir también uno o más compuestos activantes. Tal como se utiliza aquí, el término ``compuestos activantes'' se refiere a agentes que mejoran la absorción de humectabilidad y la eficacia del ingrediente activo, que es el lisofosfolípido. Entre los ejemplos de compuestos activantes que se pueden utilizar en el método de la presente invención se incluyen etanol, Tergitol® y Sylgard® 309 (comercializado por Dow Corning Co., Midland, MI). Los compuestos activantes están presentes en una cantidad comprendida entre 0,05 y 2,0% v/v de la composición.
El lisofosfolípido, LPE (18:1) es una especie de LPE que tiene un ácido graso de 18 átomos de carbono que contiene un solo enlace doble. Se ha observado que LPE (18:1) es particularmente superior a otras especies de LPE para promover la maduración de la fruta y retrasar la senescencia de la fruta y los tejidos vegetales. Se ha observado que LPI es comparable con LPE (18:1) y que es superior a otras LPE distintas a LPE (18:1) para mejorar la maduración de la fruta y retrasar la senescencia de la fruta y los tejidos vegetales.
Tal como se describe en las patentes EE.UU. 5.126.155 y 5.110.341, LPE es eficaz para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta. El mecanismo exacto a través del cual se consiguen estos efectos tan sólo se comprende parcialmente. En la patente EE.UU. 5.126.155 y 5.110.341 se describe que según lo observado, LPE estimula la producción de etileno y que suprime la respiración de la fruta. Se especula así que estos efectos podrían explicar la mejor maduración y estabilidad de la fruta tratada con LPE. Se observó asimismo que el retraso de la senescencia de la fruta tratada con LPE y los tejidos vegetales está relacionada con una menor infiltración de electrolitros a través de membranas (5). Por lo tanto, los autores de la invención han sospechado que LPE puede regular un proceso clave de deterioro de la membrana en la senescencia y envejecimiento de la planta.
La mayor infiltración de electrolitos durante la senescencia de la planta ha sido achacada a la rotura de los fosfolípidos de membrana (1,2). La menor infiltración de electrolitos en las hojas, flores y frutas tras la cosecha tratadas con LPE sugiere que LPE puede proteger la integridad de la membrana inhibiendo la degradación de lípidos de la membrana (3). En función de la cinética de liberación de diversos productos lipolíticos in vivo y in vitro, se ha propuesto la fosfolipasa D (en adelante denominada ``PLD'') como mediadora de la degradación selectiva de los fosfolípidos de membrana, que es un evento rápido y temprano que se produce en tejidos en senescencia (4-9). Se observó un aumento en la expresión PLD en los tejidos de la hoja en senescencia y se caracterizó la expresión de PLD a través de modos complejos incluyendo un aumento de PLD asociada a membrana, expresión diferencial de variantes de PLD y cambios en las cantidades de proteínas de PLD y ARNm (10).
Tal como se ha descrito aquí, los autores de la presente invención han demostrado que el lisofosfolípido LPE puede inhibir la actividad de PLD parcialmente purificada en una manera altamente específica en plantas. Tal como demuestran los ejemplos que se exponen más adelante, los lisofosfolípidos LPE (18:1) y LPI son inhibidores particularmente fuertes de la PLD. Por otra parte, el tratamiento de plantas con LPE (18:1) o LPI va asociado a una menor producción de etileno. Se ha observado que LPI es particularmente eficaz para retrasar la senescencia de las hojas, tal como lo pone de manifiesto el alto contenido en clorofila de las hojas en senescencia tratadas con LPI en comparación con un control, y también en comparación con hojas tratadas con LPE o LPC. En consecuencia, los lisofosfolípidos, como por ejemplo LPE (18:1) y LPI son agentes particularmente atractivos para retrasar la senescencia de la fruta y tejidos vegetales. Los autores de la invención también han demostrado asimismo que LPE (18:1) y LPI son particularmente eficaces para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta.
A continuación, se exponen ejemplos de la presente invención.
Ejemplo 1 Inhibición específica de PLD mediante LPE (18:1) y LPI
Ejemplo 1a
Materiales químicos y vegetales
Se obtuvieron lisofosfolípidos naturales purificados de yema de huevo, hígado bovino, y soja y LPE sintético con diferentes cadenas de acilo (14:0, 16:0, 18:0, 18:1) de Avanti Polar Lipids (Alabaster, Alabama). Se obtuvieron todos los demás productos químicos de fosfolípido y materiales utilizados de Sigma (St. Louis, MO). Se disolvieron los fosfolípidos y ácido graso en cloroformo: metanol: KOH (1N) (95:5:1, v/v). Después de añadir agua, se desprendieron disolventes orgánicos por fluido de gas nitrógeno. Se ajustaron las concentraciones de la solución de reserva en 1 mM con agua antes de añadirla a la mezcla de reacción de PLD. Se preparó la solución de LPE para tratar fruta y tejidos vegetales a granel por sonicación del polvo de LPE suspendido en agua sin el uso de disolventes orgánicos.
Se disolvió PLD de calabaza parcialmente purificada, utilizado normalmente para investigar aspectos bioquímicos y fisiológicos de PLD (11,12), en Tris 50 mM (pH 8,0) y se añadió a la mezcla de reacción con una concentración final de 0,6 \mug/ml con el fin de examinar el efecto de LPE sobre la actividad de PLD.
Además de PLD de calabaza parcialmente purificada, los autores de la invención también investigaron el efecto de LPE en la actividad de PLD asociado a membrana y PLD soluble, que se obtuvieron de dos fuentes vegetales, es decir calabaza (Brassica oleracea L. Blue Vintage) y semilla de ricino (Ricinus communis L. cv Hale). Se cultivaron plantas de la semilla de ricino en tiestos de plástico que contenían una mezcla de vermiculita y parlay (1:1, v/v), que fueron subirrigadas a 22ºC con solución nutriente Hoagland bajo luces fluorescentes blancas frías (150 \mumoles min^{-1} m^{-2}) con fotoperíodo de 14 h (10). Se obtuvo calabaza de mercado fresca.
Ejemplo 1b
Fraccionamiento de tejido
Se recogieron hojas totalmente expandidas de plantas de semilla de ricino de dos meses y calabaza, se congelaron rápidamente en nitrógeno líquido, y se homogeneizó con un mortero y una maza enfriados con hielo (13). Se añadió un tampón de extracción que contenía Tris-HCl 50 mM (pH 8,0) KCl 10 mM, EDTA 1 mM, PMSF 0,5 mM y DTT 2 mM a las muestras en polvo. Después de triturarlo durante 5 minutos más, se centrifugó el homogenato a 6.000 g durante 10 minutos para eliminar los restos. Se centrifugó el sobrenadante a 100.000 g durante 30 minutos para fraccionar el extracto en PLD asociado a membrana y soluble. Se recogió el sobrenadante resultante como la fracción soluble y el pelet como la fracción de membrana. Se lavó la fracción de membrana una vez con tampón de extracto para eliminar las sustancias contaminantes solubles. Se añadieron las muestras de PLD solubles y PLD asociado a membrana a las mezclas de reacción a una concentración final de 100 \mug/ml y 10 \mug/ml, respectivamente.
Ejemplo 1c
Ensayo de actividad de PLD
Se sometió a ensayo la actividad de PLD de calabaza parcialmente purificada midiendo el contenido en fósforo incluido en fosfatidiletanol (en adelante denominado ``PEOH'') y ácido fosfatídico (en adelante denominado ``PA'') liberado de la fosfatidil colina de sustrato (en adelante denominada ``PC'') (13). Para este ensayo, se secaron 20 \mumoles de PC de huevo en cloroformo bajo una corriente de gas nitrógeno. Se emulsionó el lípido en 1 ml de H_{2}O por sonicación a temperatura ambiente. Una mezcla de ensayo de enzima patrón contenía 100 mM Mes/NaOH (pH 6,5), CaCl_{2} 50 mM, SDS 0,5 mM, 20 \mul de sustrato (0,4 \mumoles de PC), 1% de etanol y 20 \mul de PLD en un volumen total de 200 \mul (14). A continuación, se incubó la mezcla de ensayo a 30ºC durante 30 minutos en el baño de agua. Se detuvo la reacción añadiendo 750 \mul de cloroformo:metanol (1:2). Se añadió cloroformo (200 \mul) a la mezcla seguido de 200 \mul de KCl (2M). Después de agitar con torbellino, se separaron las fases de cloroformo y acuosa por centrifugado a 12.000 g durante 5 minutos. Se recogió la fase de cloroformo y se secó. Se disolvieron las muestras secas en 50 \mul de cloroformo antes de detectarlas en una placa de TLC (gel de sílice G). Se reveló la placa con disolvente de cloroformo:metanol:NH_{4}OH (65:35:5). Se visualizaron lípidos sobre las placas por exposición a vapor de yodo. Se rasparon manchas que correspondían a los patrones de lípido PEOH, PA y PC en viales y se determinaron las cantidades midiendo el contenido en fósforo tal como describe Rouser y cols. (15). Se utilizó PEOH, el producto de la reacción de transfosfatidilación como indicador de la actividad de PLD en lugar de PA, el producto de la reacción hidrolítica, ya que el primero no se metaboliza fácilmente.
Se midieron la actividad de PLD asociada con la membrana y las fracciones solubles obtenidas de tejidos de calabaza y semilla de ricino determinando la liberación de PA y PEOH radio etiquetado del sustrato PC (10). Para este propósito, se mezclaron 0,4 \muCi de L-3-fosfatidilcolina, 1,2-di[1-C^{14}] palmitol (Amersham (Arlington Heights, IL)) con 20 \mumoles de PC de huevo en cloroformo. Las condiciones de ensayo y separación de producto de reacción fueron las mismas que las antes descritas. Se determinó cuantitativamente la radioactividad en PEOH, PA y PC raspado de TLC por espectroscopía de centelleo.
Ejemplo 1d
Tratamiento de LPE y producción de etileno de la fruta
Se ha observado que el tratamiento después de la cosecha de tejidos de fruta con LPEhuevo (que está purificado del huevo y consiste principalmente en LPE 16:0 y LPE 18:0) retrasa la senescencia y mejora la vida en almacenamiento de las frutas (3,16). No obstante, el impacto de las diferentes cadenas de acilo de LPE sobre la senescencia de la fruta no ha sido investigado. En el estudio de la presente invención, de forma complementaria al efecto de las diferentes cadenas de acilo de LPE sobre la actividad de PLD, los autores de la invención investigaron el efecto de diferentes cadenas de acilo de LPE sobre la producción de etileno de frutas de arándano. Se recogieron frutas de arándano totalmente maduras (Vaccinium macrocarpon Ait ``Stevens'') durante la estación del otoño y se mantuvieron en una cámara fría. Se sumergieron frutas de arándano después de recogerlas seleccionadas al azar (15 bayas por muestra) en soluciones de LPE con diferentes cadenas de acilo (100 \muM) durante 30 minutos, después se secaron al aire y se dejaron a temperatura ambiente (26 \pm 2ºC). Al cabo de dos días, se incubaron las bayas en un tarro de vidrio sellado durante 24 horas con el fin de medir la producción de etileno. Se determinó cuantitativamente el etileno con un aparato de cromatografía de gases equipado con un detector de ionización de llama (Shimadzu 9AM, Shimadzu Corporation, Kioto, Japón) (3).
Ejemplo 1e
Efecto de lisofosfolípidos en el contenido de clorofila de la hoja
Para evaluar la eficacia relativa de diversas especies de lisofosfolípidos en el retraso de la senescencia de las hojas, se aplicaron soluciones de tratamiento que contenían ácido lisofosfatídico (LPA), lisofosfatidilcolina (LPC), LPE, LPI, o agua sobre las hojas. Se midió el contenido en clorofila de cada muestra a través de métodos convencionales (10) tras una senescencia de ocho días. El contenido de clorofila relativo se expresó como el porcentaje del control.
Ejemplo 1f
Resultados y Explicación Inhibición de la actividad PLD mediante LPE con diferentes cadenas de acilo
Los autores de la invención estudiaron si LPE, un fosfolípido natural, actúa como mediador de lípido biológicamente activo inhibiendo la actividad PLD in vitro de una manera específica. Se sometieron a ensayo los efectos de inhibición de LPE sobre PLD de calabaza parcialmente purificada utilizando PC como sustrato. Se inhibió la actividad de PLD a través de LPE con diferentes cadenas de acilo, a concentraciones de 40 a 200 \muM (figura 1). El grado de inhibición aumentó con la longitud y la insaturación de cadenas de acilo. LPE con una cadena de acilo de 18:1 fue el inhibidor más eficaz entre las especies sometidas a ensayo y la actividad de PLD resultante fue 16% y 11% del control a las concentraciones de LPE de 40 y 200 \muM, respectivamente. Por otra parte, LPE 14:0, que raramente está presente en los tejidos vegetales, presentó un efecto muy escaso. Sería interesante someter a ensayo los efectos de LPE con otras cadenas de acilo, incluyendo 18:2 y 18:3, pero estas formas de LPE no están comercializadas en el momento actual. Una espectacular inhibición de PLD mediante LPE (18:1), en comparación con otras moléculas de LPE ensayadas, sugiere que es necesaria la configuración específica de LPE para este efecto inhibidor.
Especificidad estructural de LPE (18:1) para su inhibición de PLD
Se sometió a ensayo el efecto de diferentes componentes de moléculas LPE sobre la actividad de PLD para determinar si era necesaria alguna especificidad estructural para la inhibición de LPE. El grupo de cabeza (etanolamina) y la cadena de acilo (ácido graso 18:1) por sí mismos no tuvieron ningún efecto inhibidor sobre la actividad de PLD (Figura 2). Estos resultados indican que tan solo la molécula de LPE intacta es capaz de inhibir PLD, y la pérdida de cualquiera de los componentes estructurales tiene como resultado una completa ineficacia lo que indica, por tanto, su especificidad estructural. De hecho, la fosfatidiletanolamina (PE) presentó cierto efecto estimulador sobre la actividad PLD. En presencia de 200 \muM PE, la actividad de PLD fue 126% del control (figura 2). Dado que PE es por sí mismo un sustrato preferencial de PLD (17), el aumento de la actividad de PLD podría explicarse por su efecto estimulador directo sobre PLD y/o una hidrólisis preferencial de PE mediante PLD.
Dependencia de dosis y cinética de la inhibición de PLD mediante LPE (18:1)
La inhibición de PLD mediante LPE fue dependiente de dosis (figura 3). LPE (18:1) presentó un considerable efecto inhibidor a la concentración de 10 \muM teniendo como resultado un 50% de la actividad del control y un aumento gradual de la inhibición al aumentar la concentración hasta 200 \muM. Las concentraciones de LPE de 10 y 200 \muM reflejan porcentajes de 0,5 y 10% en moles del total de fosfolípido en las mezclas de reacción, respectivamente.
Para caracterizar la inhibición de PLD, se analizaron los efectos de la concentración del sustrato sobre la inhibición de PLD en presencia y ausencia de LPE (figura 4). Las condiciones de ensayo normales utilizan la concentración de saturación del sustrato (PC 2 mM). Se mantuvo el efecto de inhibición de LPE (18:1) incluso a una concentración del sustrato 4 mM. El Km aparente para PLD fue 1,7 mM y no cambió en presencia de LPE. No obstante, la presencia de LPE (18:1) tuvo como resultado un espectacular descenso en Vmax (2,0 \mumoles min^{-1} mg^{.1} proteína). Estos resultados sugieren una inhibición no competitiva de PLD mediante LPE.
Inhibición in situ de PLD mediante LPE (18:1)
Dado que PLD está presente no solamente en una forma soluble en el citosol, sino también en una forma asociada a membrana, los autores de la invención determinaron la inhibición in situ de LPE sobre PLD asociada a membrana extraída de las hojas de semilla de ricino y calabaza. Las actividades específicas de PLD de calabaza soluble y asociada a membrana disminuyeron a 59% y 51% del control en presencia de LPE (18:1), respectivamente (tabla 1). La actividad de PLD de semilla de ricino soluble y asociada a membrana también disminuyó a un 31% y un 30% del control, respectivamente. Estos resultados indican que ambas actividades de PLD tanto soluble como asociada a membrana son inhibidas por LPE. La inhibición de PLD asociada a membrana y fracciones solubles fue, sin embargo, menos pronunciado que la inhibición de PLD de calabaza parcialmente purificada a través de LPE (figura 1 y tabla 1). Tal vez esto se deba a la presencia de ciertos factores de interferencia o a la presencia de otras formas de PLD que son menos sensibles a LPE. Se ha sugerido, por lo tanto, que la purificación parcial de PLD es crítica para caracterizar el mecanismo regulador de PLD (18). Por esta razón, en este estudio, los autores de la presente invención han utilizado PLD de calabaza parcialmente purificada, que está comercializada. No obstante, el efecto inhibidor observado de LPE sobre PLD soluble y asociado a membrana extraído de los tejidos de la hoja corrobora los resultados obtenidos con PLD parcialmente purificada.
TABLA 1 Inhibición la actividad PLD asociada a membrana y soluble (nmol min^{-1} mg^{-1} proteína) mediante LPE (18:1). Los datos son una media \pm SE (error típico) de dos extracciones por separado (experimentos por duplicado de cada extracción) preparadas de hojas de semillas de ricino y calabaza.
PLD soluble PLD asociado a membrana
Calabaza Semilla de Calabaza Semilla de
ricino ricino
Control 45,2 \pm 3,5 10,2 \pm 0,1 368,8 \pm 6,5 153,8 \pm 8,5
LPE 18:1
(200 \muM) 23,1 \pm 16 31 \pm 0,1 217,0 \pm 13,0 47,0 \pm 3,6
Relación
(LPE/control) 0,51 0,30 0,59 0,31
Inhibición de producción etileno de la fruta mediante LPE con diferentes cadenas de acilo
Previamente, se había observado que LPEhuevo (extraído de yema de huevo) retrasa la senescencia de la fruta, tal como lo indica una menor velocidad de la producción de etileno en comparación con el control (3). Dado que los autores de la invención han observado que la eficacia inhibidora de LPE sobre PLD dependía de la longitud y la insaturación de la cadena de acilo de LPE (figura 1), se sometieron a ensayo los efectos de LPE con diferentes cadenas de acilo sobre la senscencia de la fruta. Se trataron frutas de arándano con LPE con longitudes de cadena de 14:0, 16:0, 18:0 y 18:1, y se llevó un seguimiento de la producción de etileno de estas frutas. La inhibición de la producción de etileno aumentó con la longitud de cadena de acilo y la insaturación de LPE (tabla 2). LPE (18:1) tuvo como resultado el descenso más espectacular (40%) en la producción de etileno 2 días después del tratamiento. Resulta interesante observar que este modelo de inhibición de la producción de etileno mediante diferentes tipos de LPE fue similar al modelo de inhibición de PLD mediante diversos tipos de LPE (figura 1). Estos resultados indican que la inhibición de la actividad de PLD y la producción de etileno depende correspondientemente de la longitud de cadena de acilo y la insaturación de LPE. Estos resultados sugieren que LPE (18:1) es superior a otras especies de LPE sometidas a ensayo en la inhibición de LPE y el retraso de la senescencia de la fruta.
TABLA 2
Inhibición de producción de etileno en frutas de arándano mediante LPE (100 \muM) con diferentes cadenas de acilo. Los valores son la media \pm SE (error típico) de estas replicaciones.
Control LPE 14:0 LPE 16:0 LPE 18:0 LPE 18:1
Etileno 1,78 \pm 0,38 1,78 \pm 0,11 1,65 \pm 0,05 1,27 \pm 0,05 1,06 \pm 0,13
(nl hr^{-1} g^{-1})
% relativo 100 100,0 92,7 71,3 59,6
Regulación estructuralmente selectiva de PLD mediante lisofosfolípidos
Para determinar si la inhibición de PLD podría darse a lo largo de una amplia variedad de lisofosfolípidos, se comparó el efecto inhibidor de LPE sobre PLD con la inhibición mediante lisofosfolípidos relacionados presentes en las células vegetales (figura 5). La lisofosfatidilcolina (en adelante denominada ``LPC''), lisofosfatidilglicerol (en adelante denominado ``LPG'') y lisofosfatidilserina (en adelante denominado ``LPS'') no afectaron significativamente a la actividad de PLD. No obstante, LPI presentó efectos de inhibición en cierto modo similares a los de LPE. En cambio, el ácido lisofosfatídico (en adelante denominado ``LPA'') aumentó significativamente la actividad de PLD (figura 5). Por ejemplo, a una concentración de 200 \muM de LPI y LPA, la actividad de PLD fue 31% y 169% del control, respectivamente. El único lisofosfolípido sintético sometido a ensayo en la figura 5 fue LPA. Todos los demás lisofosfolípidos fueron de fuentes naturales que contenían principalmente ácidos grasos 16:0 o 18:0. Además de LPA (16:0) (figura 5), los autores de la invención también sometieron a ensayo LPA (18:1) y observaron resultados similares de los dos tipos de LPA. En el este estudio, LPE pero no LPC presentó un fuerte efecto inhibidor sobre PLD (figura 5). Estos resultados indican que el efecto regulador de lisofosfolípidos individuales sobre la enzima PLD es muy específico y estructuralmente selectivo.
Además de LPE, los resultados sugieren que LPI puede ser también un mediador de lípidos para retardar la senescencia en plantas.
Retraso de la senescencia de la hoja mediante LPI
Se observó que el contenido en clorofila de las hojas en senescencia tratadas con LPI era mucho más alto que el de las hojas tratadas con LPA, LPC o LPEhuevo (Figura 6). Los resultados indican que LPI es particularmente eficaz en el retraso de la senescencia de la hoja.
Compendiando el ejemplo 1, según han podido saber los autores de la invención, este es el primer estudio en el que se muestra una regulación inhibidora específica de PLD mediante LPE (18:1) y LPI, que apunta directamente a la actividad de la enzima PLD. Se trata de un hallazgo importante ya que no hay inhibidores específicos conocidos de PLD en plantas y animales (19). Asimismo, se ha demostrado que el tratamiento de plantas de fruta con LPE (18:1) reduce la producción de etileno más que las especies LPE con longitudes de cadena de acilo más cortas o un mayor grado de saturación. Dado que tanto el etileno como PLD están asociados a la senescencia de las plantas, es razonable esperar que LPE (18:1) y LPI sean particularmente eficaces para retrasar la senescencia de la fruta y los tejidos vegetales, en mayor grado que otras especies de LPE.
Ejemplo 2 Retraso de la senescensia y mejora de la vida en almacenamiento de flores
Se recogieron espigas en floración de dragón (Antirrhinum majus L. c.v. Potomac Blanco) y se distribuyeron desde el cultivador comercial durante toda la noche (20). Al recibirlas, se cortaron las puntas de los tallos de las espigas bajo agua destilada y se dejaron que se rehidrataran durante 2 horas. Después de la rehidratación, se recompusieron las espigas a una longitud de 40 cm y se arrancaron las hojas a 18 cm en la parte de debajo de la espiga. De esta forma se evitó que las hojas fueran una fuente de la contaminación bacteriana y fúngica en el jarrón. Se agruparon todas las espigas y se seleccionaron al azar para su tratamiento. Se prepararon LPE (18:1), LPI y LPEhuevos en agua destilada. Se aplicó sonicación para facilitar la disolución de LPE y otros lisifosfolípidos en agua.
Para el tratamiento con LPE, se mantuvo el extremo cortado de las espigas durante 24 horas en una solución de LPE a diferentes concentraciones. A continuación, se transfirieron a agua destilada y se mantuvieron en ese agua durante 3 semanas. Se observaron las espigas para determinar la apertura de sus capullos florales y también para detectar síntomas de senescencia (marchitamiento y empardecimiento). Cuando el cuello de la flor se marchitó, se consideró que la flor no se podía comercializar. Se consideró que la espiga se podía comercializar siempre y cuando permaneció turgente (no marchita) y cuando más de un 50% de las flores permaneciera sana. Al final del estudio, se determinó el contenido en agua de las hojas de espiga como indicador de turgencia y salud de las hojas midiendo la relación entre el peso fresco y el peso seco.
Tal como se muestra en la tabla 3 a continuación, el tratamiento con LPEhuevo (LPE purificado de huevo) pudo retrasar la senescencia en comparación con el control; en el primero de 37 a 52% de espigas se marchitaron, mientras que en el control, un 76% de ellas se marchitaron al cabo de 7 días de tratamiento. El tratamiento con LPE (18:1) y LPI resultó particularmente eficaz en aumentar la vida en el jarrón de las flores de dragón; solamente un 30 a 39% y un 15 a un 22% de las espigas se marchitaron respectivamente en estos dos tratamientos. LPE (18:1) y LPI no solamente aumentaron la vida en el jarrón de la flor, sino que también aumentaron la sensibilidad de las flores a estos lípidos. Por ejemplo, 5 mg/L de LPI y LPE (18:1) proporcionaron una mayor prolongación de la vida en el jarrón de la flor, que 25 mg/L de LPEhuevo, lo que indica que LPI y LPE (18:1) son formas más activas entre los lisofosfolípidos para retrasar la senescencia. Las flores tratadas con LPI y LPE (18:1) siguieron siendo comerciables durante 13 días, mientras que las flores tratadas con agua y las flores tratadas con LPE huevo siguieron siendo comerciales durante 4 días y 7 días, respectivamente. El contenido en agua en la hoja de las espigas tratadas con LPE (18:1) y LPI fue mayor que el de las tratadas con LPEhuevo y agua a los 18 días del tratamiento. Los datos se corresponden con una mejor vida en almacenamiento de las flores tratadas con LPE (18:1) y LPI. Estos datos corroboran que LPE (18:1) y LPI son superiores a LPEhuevo.
TABLA 3
Tratamiento Espigas con las Contenido en Vida en jarrón** de
flores marchitas al agua de la hoja al espigas (días)
cabo de 7 días (% cabo de 18 días
del total) (peso fresco/peso
seco)
Media \pm SE* Media \pm SE*
Control (agua) 75,5 \pm 10,3 5,79 \pm 0,18 4
LPEhuevo
5 mg/L 52,3 \pm 9,5 6,77 \pm 0,44 --
10 50,0 \pm 15,5 -- --
25 36,7 \pm 5,55 -- 7
LPE 18:1
5 mg/L 34,5 \pm 5,5 7,81 \pm 0,22 --
10 30,0 \pm 5,5 -- 12
25 38,7 \pm 8,5 -- --
LPI
5 mg/L 21,6 \pm 7,0 7,57 \pm 0,52 --
10 15,0 \pm 11,5 -- 13
25 17,8 \pm 7,5 -- --
* Los datos son la media \pm SE (error típico) de dos experimentos independientes. Se realizó cada experimento con 12 espigas por tratamiento.
** Vida en jarrón: días cuando > 50% de las espigas siguieron siendo comerciables.
Se trataron espigas en floración de clavel (Dianthus caryophyllus L. c.v. Sim blanco) obtenidas de un productor comercial con diversos lípidos, tal como se ha descrito en el caso anterior con los dragones. Al igual que con las flores dragones, LPI y LPE (18:1) a 25 mg/L resultaron superiores a LPEhuevo y el control en cuando a la prolongación de la vida en el jarrón de los claveles (tabla 4). LPEsoja (LPE purificada de soja) también proporcionó una mejor vida en almacenamiento que LPEhuevo (LPE purificado de huevo). LPEsoja consiste en un 64% de LPE insaturado, como por ejemplo LPE (18:1), LPE (18:2) y LPE (18:3) y un 30% de LPE saturado como por ejemplo LPE (16:0) y LPE (18:0), y un 2% de LPI (distribuido por Avanti Polar Lipids, Inc., Alabaster, Alabama), mientras que LPEhuevo contiene sobre todo (> 94%) de LPE saturado, como por ejemplo LPE (16:0) y LPE (18:0). Este resultado corrobora las conclusiones de los autores de la invención de que LPE (18:1) y LPI son superiores a otras especies LPE en lo que se refiere a prolongar la vida en el jarrón de las flores.
TABLA 4
Tratamiento Flores comerciables al cabo de 6 días de
tratamiento (% del total)
* Media \pm SE
Control 27,5 \pm 3,3
(agua)
LPEhuevo 30,8 \pm 3,3
LPE 18:1 41,7 \pm 8,3
LPI 44,2 \pm 8,3
LPE soja 41,7 \pm 83
* Los datos son la media \pm SE (error típico) de 36 flores por tratamiento. (9 flores/replicaciones)
Ejemplo 3 Retraso de la senescencia de fruta
Se recogieron frutas verdes maduras de tomate (Lycopersicon esculentum c.v H9144) de plantas de tres meses. Se sumergieron las frutas recogidas en las soluciones de lisofosfolípido indicadas en la tabla 5 a continuación, a una concentración de 100 mg/L en etanol al 1% durante 20 minutos. Se sumergieron los tomates de control en agua destilada que contenía etanol al 1%. Después de la inmersión, se almacenaron las frutas a temperatura ambiente durante 3 semanas. Se midió la producción de gas etileno 7 días después del tratamiento. La velocidad de producción de etileno de las frutas aumentó gradualmente a medida que las frutas empezaron a madurar. Mientras que las verdes maduras el día 0 no presentaron producción de etileno, las frutas de control sin tratar produjeron etileno a una velocidad de 1,26 nl/g.hr^{-1} al cabo de 7 días de tratamiento (véase la tabla 5 a continuación). Las frutas tratadas con LPEhuevo presentaron una producción de etileno similar al control. En cambio, tanto las frutas tratadas con LPE (18:1) como las tratadas con LPI presentaron una supresión de la producción de etileno, y esta velocidad fue únicamente la mitad que la de control, en las frutas tratadas con LPEhuevo, la supresión de la producción de etileno fue paralela a la prolongación de la vida en almacenamiento de las frutas. En correspondencia con estas expectativas, los porcentajes de frutas podridas al cabo de 3 días de incubación indicaron también que LPE (18:1) y LPI son particularmente más eficaces que LPEhuevo y que el control para extender la vida en almacenamiento de los tomates. Se observó que LPE soja resultó mejor que LPE huevo en lo que se refiere a prolongar la vida en almacenamiento de las frutas (frutas podridas: 24% en LPE huevo y 15% en LPE soja).
TABLA 5
Tratamiento* Producción de etileno Frutas podridas al cabo
tras 7 días (nl/g.h^{-1}) de 3 días (% del total)
Media \pm SE**
Control 1,26 \pm 0,21 37,2
LPE huevo 1,22 \pm 0,22 24,4
LPE (18:1) 0,70 \pm 0,20 7,7
LPI 0,71 \pm 0,40 17,5
LPE soja 0,74 \pm 0,10 15,0
* Todas las soluciones se prepararon en etanol al 1% (v/v)
** Los datos son la media \pm SE (error típico) de dos experimentos independientes.
Cada experimento tuvo 9 frutas por tratamiento.
Ejemplo 4 Retraso de la senescencia de la hoja inducida por Ethephon
Ethephon, también conocido como Ethrel (Ethrel es una marca registrada de Rhone-Poulenc Ag. Co. (Research Triangle Parck, NC)) es una formulación acuosa que se descompone en etileno y cuyo uso está bastante extendido para aumentar al máximo el rendimiento de frutas de tomate maduras en operaciones de recogida de una sola vez. La presente invención demuestra que LPE (18:1) es superior a LPE huevo y otros lisofosfolípidos en la protección de hojas frente a la senescencia de la hoja inducida por ethephon. Se cultivaron plantas de tomate c.v H9144 en un invernadero durante dos meses y medio para que sirvieran como fuentes de muestras de hoja. Se pulverizaron las plantas por escorrentía con ethephon a 1000 mg/L o con ethephon más mezclas de lisofosfolípidos tal como se muestra más adelante en la tabla 6. Se prepararon soluciones de lisofosfolípido a 50 mg/L en etanol al 1% (v/v) y se mezclaron con ethephon (1000 mg/L). Se pulverizaron las plantas de control con ethephon en solitario en etanol al 1% (v/v). Se determinó cuantitativamente la senescencia de las hojas tratadas de 10 a 14 días tras el tratamiento a través de la medida de clorofila y el contenido en proteínas. El tejido de las hojas pulverizadas con ethephon presentó una considerable pérdida de clorofila y del contenido en proteínas tal como se indica en la tabla 6 más adelante. LPE huevo retardó significativamente la senescencia inducida por ethephon. LPE (18:1) presentó un retraso mucho mejor de la senescencia de la hoja causado por ethephon. LPI presentó un escaso efecto de retraso en la senescencia de la hoja inducida por ethephon. Estos resultados demuestran que LPE (18:1) funciona incluso mejor que otras formas de LPE para este fin.
TABLA 6
Tratamiento* Contenido en clorofila Contenido en proteína
(mg/g peso en seco) (mg/g peso en seco)
Media \pm SE** Media \pm SE**
Ethephon (E) 3,65 \pm 0,25 58,8 \pm 14,7
E + LPE huevo 5,88 \pm 2,04 81,9 \pm 17,6
E + LPE (18:1) 8,40 \pm 2,70 100,0 \pm 20,0
E + LPI 4,12 \pm 0,55 60,0 \pm 14,7
* Se prepararon todas las soluciones en etanol al 1% (v/v)
** Los datos son la media \pm SE (error típico) de tres experimentos independientes. Se recogieron los datos de 10 a 14 días después del tratamiento.
Ejemplo 5 Mejora de la maduración de la fruta
Se llevó a cabo este experimento para comparar los efectos de LPE huevo, LPE (18:1) y LPI en la maduración de la fruta. Se cultivaron plantas de tomate c.v H9478 en tiestos durante dos meses y medio con luces fluorescentes. Se pulverizaron todas las plantas en el estado de maduración que tenían aproximadamente un 10% de sus frutas con una solución que contenía 100 mg/L de diferentes lisofosfolípidos como LPE huevo, LPE (18:1) o LPI. Todas las soluciones contenían etanol al 1% y 0,05% de Sylgard 309 (Dow Corning Co., Midland, MI) como agentes activantes. Los plantas de control recibieron agua destilada que contenía 1% de etanol y 0,05% de Sylgard 309. Se recogieron las frutas 10 días después del tratamiento y se graduaron en verdes, parcialmente rojas y rojas (lo que indica una total maduración). LPE huevo aumentó la maduración de la fruta de forma significativa en comparación con el control tal como se ha descrito anteriormente en las patentes EE.UU. 5.126.155 y 5.110.341 (véase tabla 7). No obstante, se observó que LPI y LPE (18:1) eran más eficaces que LPE huevo. LPI y LPE (18:1) mejoraron también la estabilidad de la fruta al prolongar la vida en almacenamiento de las frutas después de haberlas recogido en comparación con el control y LPE huevo (véase Tabla 7).
TABLA 7
En la recogida 3 semanas
después de la
cosecha
Tratamiento* Verde Parcialmente Rojo Frutas blandas
Rojo (no
comerciables)
(% en peso del total) (% peso del
total)
Control 33,2 13,2 53,6 47,8
LPE huevo 22,8 15,9 61,3 36,6
LPE (18:1) 22,9 11,7 65,4 33,0
LPI 18,3 11,7 70,1 25,6
* Se prepararon todas las soluciones en etanol al 1% (v/v) y 0,05% de Sylgard 309. Se realizaron aplicaciones de pulverización 10 días antes de la recogida.
** Los datos son la media que representa tres experimentos independientes.
Referencias
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Claims (13)

1. Un método para retrasar la senescencia en la fruta y otros tejidos vegetales, incluyendo dicho método la etapa de aplicar en la fruta y en otros tejidos vegetales una composición que consiste en lisofosfatidilinositol o lisofosfatidiletanolamina (18:1) o una combinación de ellos.
2. El método de la reivindicación 1, en el que la composición incluye además un agente activante.
3. El método de la reivindicación 1 en el que la composición es una solución acuosa.
4. El método de la reivindicación 1 en el que la composición se aplica antes o después de la cosecha.
5. El método de la reivindicación 1 en el que la composición contiene una cantidad efectiva de lisofosfatidilinositol, lisofosfatidiletanolamina (18:1) o combinaciones de ellos para retrasar la senescencia de la fruta y otros tejidos vegetales.
6. El método de la reivindicación 1 en el que la composición contiene de 0,5 a 1000 mg por litro de lisofosfatidilinositol, lisofosfatidiletanolamina (18:1) o combinaciones de ellos.
7. El método de la reivindicación 2, en el que el agente activante es etanol, TERGITOL® o SYLGARD® 309.
8. Un método para mejorar la maduración y estabilidad de las frutas, incluyendo dicho método la etapa de aplicar antes de la cosecha a todos los tejidos de la planta una composición que consiste en lisofosfatidilinositol o lisofosfatidiletanolamina (18:1) o una combinación de ellos.
9. El método de la reivindicación 8 en el que la composición incluye además un agente activante.
10. El método de la reivindicación 8 en el que la composición es una solución acuosa.
11. El método de la reivindicación 8, en el que la composición contiene una cantidad eficaz de lisofosfatidilinositol, lisofosfatidildietanolamina (18:1) o combinaciones de ellos para mejorar la maduración y estabilidad de la fruta.
12. El método de la reivindicación 8 en el que la composición contiene de 0,5 a 1000 mg por litro de lisofosfatidilinositol, lisofosfatidiletanolamina (18:1) o combinaciones de ellos.
13. El método de la reivindicación 9 en el que el agente de activación es etanol, TERGITOL® o SYLGARD® 309.
ES98956657T 1997-11-10 1998-11-09 Utilizacion de lisofosfatidiletanolamina (18:1) y de lisofosfatidilinositol para retrasar el periodo de maduracion y aumentar la maduracion de las frutas. Expired - Lifetime ES2198078T3 (es)

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