Ultraestructura de la epidermis del fruto del tomate (Solanum Lycopersicum L.) durante el desarrollo

Abstract

La epidermis es el tejido que recubre todos los órganos de las plantas, actuando como una barrera protectora y como un medio para el intercambio de gases, agua y nutrientes. En la parte más externa de la pared celular de las células epidérmicas se distingue la cutícula, una membrana de naturaleza fundamentalmente lipídica que constituye la primera barrera entre la atmósfera y las partes aéreas de la planta. Debido a su importancia económica, el fruto del tomate ha sido profundamente estudiado tanto a nivel de la cutícula como de la pared celular. Sin embargo, a pesar del papel fundamental que juegan en el crecimiento de la planta y en su interacción con el medio ambiente, los estudios enfocados en los cambios estructurales que se producen en ambas durante su desarrollo son muy escasos. Por ello, uno de los principales objetivos de esta tesis fue estudiar a nivel ultraestructural la formación de la cutícula y de la pared celular más externa de las células epidérmicas durante el desarrollo del fruto, escogiéndose para ello un genotipo de tomate de frutos tipo cereza denominado Cascada. Los resultados obtenidos revelan diversas modificaciones bioquímicas y morfológicas que ocurren en dichas estructuras durante los dos procesos que causan el crecimiento del fruto, la división y la expansión celular. Además, se ha descrito la presencia de una submicrométrica capa electrodensa de naturaleza globular que podría considerarse como la procutícula, un estadio de desarrollo temprano de la cutícula, así como de dominios polimórficos citoplasmáticos que contienen estructuras globulares electrodensas en su interior y que podrían intervenir en el proceso de formación de la misma.

Además de ello, se planteó como objetivo profundizar en la ocurrencia y características de dos posibles mecanismos de síntesis de la pared celular cutinizada: a partir de un proceso de autoensamblaje molecular y mediante la participación de una proteína específica. Así, ha sido posible confirmar la presencia en el fruto de tomate Cascada de unas nanopartículas denominadas cutinsomas, formadas por el autoensamblaje de los ácidos grasos polihidroxilados componentes de la cutina. Su localización en estadios tempranos de crecimiento y su ausencia en el interior de la cutina bien desarrollada sugieren su participación activa en la formación de la procutícula. Asimismo, se ha constatado la expresión de la proteína cutina sintasa CUS1 en el pericarpo del fruto de Cascada hasta los 30 días de desarrollo y su localización sobre la cutina en formación de la pared celular más externa de las células epidérmicas. Dicha proteína es una lipasa/hidrolasa con un motivo GDSL que podría intervenir en el entrecruzamiento de los monómeros de cutina. Por todo ello, se postula una acción temporal coordinada entre ambos mecanismos en la formación de la matriz de cutina.

El tomate cultivado, junto con 12 especies de tomates silvestres, forma parte de la sección Lycopersicon, dentro del género Solanum. La variabilidad natural presente en las especies silvestres de tomate convierte a estas en un potente recurso para la mejora del tomate cultivado. Sin embargo, a nivel de cutícula son pocos los trabajos que han ahondado en esta variedad existente. Por ello, en la presente tesis se planteó como objetivo la caracterización preliminar de la cutícula del fruto de diversas entradas de las especies de la sección Lycopersicon, con especial énfasis en su desarrollo anatómico. Así, se ha constatado la existencia de una variabilidad importante para caracteres tales como el grosor, grado de invaginación y composición de la cutícula. La implicación de estos caracteres en las propiedades biomecánicas e hídricas, de gran interés agronómico, sugieren su potencial aprovechamiento en programas de mejora.