Catalizador de base biológica para retardar procesos de desarrollo de plantas.

Un método para retardar un proceso de desarrollo de una planta que comprende exponer una planta o parte de una planta a una o más enzimas aisladas,

en el que la una o más enzimas aisladas se seleccionan del grupo que comprende nitrilo-hidratasas, amidasas, asparaginasas y sus combinaciones, y en el que la una o más enzimas aisladas se exponen a la planta o parte de la planta en una cantidad suficiente para retardar el proceso de desarrollo de una planta.

Catalizador de base biológica para retardar procesos de desarrollo de plantas Campo de la invención La presente invención se refiere a métodos para retardar el desarrollo de plantas que comprende exponer a una planta o parte de una planta a una o más enzimas. Se proporcionan además aparatos para retardar un proceso de desarrollo de plantas.

Antecedentes de la invención La producción de etileno en plantas y partes de una planta es inducida por diversos factores y agentes estresantes externos, incluyendo la realización de incisiones, la aplicación de hormonas (por ejemplo, auxina) , condiciones anaerobias, enfriamiento, calor, sequía e infección por patógenos. También se observa una mayor producción de etileno durante diversos procesos de desarrollo de plantas, incluyendo maduración de frutas o verduras, germinación de semillas, abscisión de hojas y senescencia floral.

La biosíntesis de etileno en plantas se representa habitualmente como un esquema enzimático que implica tres enzimas, tradicionalmente denominada el “Ciclo de Yang”, en el que la S-adenosil-L-metionina (SAM) -sintasa cataliza la conversión de metionina en S-adenosil-L-metionina (AdoMet) ; la ácido 1-aminociclopropan-1-carboxílico (ACC) -sintasa cataliza la conversión de AdoMet en ACC; y la ACC-oxidasa cataliza la conversión de ACC en etileno y los subproductos dióxido de carbono y cianuro de hidrógeno, véase, por ejemplo, Srivastava (2001) Plant Growth and Development: Hormones and Environment (Academic Press, New York) para una descripción general de la biosíntesis de etileno en plantas y procesos de desarrollo de plantas regulados por etileno.

Investigaciones anteriores han establecido que en frutas climatéricas se desencadena la maduración, al menos en parte, por un súbito y significativo aumento de la biosíntesis de etileno. Aunque un súbito incremento de la producción de etileno está implicado en el proceso de maduración de frutas, en el caso de frutas climatéricas, el mecanismo exacto, particularmente en frutas no climatéricas, no se entiende completamente. Aunque no hay ningún incremento súbito de la producción de etileno en una fruta no climatérica, la fruta no climatérica responderá al etileno. Además, frutas, verduras y otros productos vegetales varían en la cantidad de etileno sintetizado y también en la sensibilidad del producto particular al etileno. Por ejemplo, las manzanas muestran un alto nivel de producción de etileno y sensibilidad al etileno, mientras que las alcachofas muestran un nivel bajo de biosíntesis de etileno y sensibilidad al etileno. Véase, por ejemplo, Cantwell (2001) “Properties and Recommended Conditions for Storage of Fresh Fruits and Vegetables” en postharvest.ucdavis.edu/Produce/Storage/index.shtml (última visita el 6 de marzo de 2007) . La maduración de frutas da como resultado habitualmente un cambio de color, ablandamiento del pericarpio y cambios del contenido de azúcar y del sabor de la fruta. Aunque la maduración hace inicialmente a la fruta más comestible y atractiva para comerla, el proceso conduce finalmente a la degradación y al deterioro de la calidad de la fruta, haciéndola inaceptable para el consumo, conduciendo a pérdidas monetarias comerciales significativas. El control del proceso de maduración es deseable para mejorar el periodo de conservación y prolongar el tiempo disponible para el transporte, almacenamiento y venta de la fruta y otros productos agrícolas sometidos a maduración.

Además de un súbito aumento de la biosíntesis de etileno en las frutas climatéricas, los cambios relacionados con la maduración también están asociados a un aumento de la velocidad de respiración. Se produce calor como consecuencia de la respiración en frutas, verduras y otros productos vegetales y, como consecuencia, afecta al periodo de conservación y a las condiciones de almacenamiento requeridas (por ejemplo, refrigeración) para estos productos. Los productos vegetales con velocidades de respiración más elevadas (por ejemplo, alcachofas, flores cortadas, espárragos, brócolis, espinacas, etc.) muestran periodos de conservación más cortos que los que tienen velocidades de respiración más bajas (por ejemplo, nueces, dátiles, manzanas, frutas cítricas, uvas, etc.) . La respiración resulta afectada por una serie de factores medioambientales que incluyen temperatura, composición atmosférica, estrés físico, luz, estrés químico, radiación, estrés hídrico, reguladores del crecimiento y ataque de patógenos. En particular, la temperatura desempeña un papel significativo en la velocidad de respiración. Para una descripción general del metabolismo respiratorio y de las condiciones atmosféricas controladas recomendadas para frutas, verduras y otros productos vegetales, véanse, por ejemplo, Kader (2001) Postharvest Horticulture Series No. 22A: 29-70 (University of California - Davis) ; Saltveit (University of California - Davis) “Respirator y Metabolism” en usna.usda.gov/hb66/019respiration.pdf (última vista el 6 de marzo de 2007) ; y Cantwell (2001) “Properties and Recommended Conditions for Storage of Fresh Fruits and Vegetables” en postharvest.ucdavis.edu/Produce/ Storage/index.shtml (última vista el 6 de marzo de 2007) .

Los métodos y composiciones para retardar el proceso de maduración de frutas incluyen, por ejemplo, la aplicación de sales de plata (por ejemplo, tiosulfato de plata) , 2, 5-norbornadieno, permanganato potásico, 1-metilciclopropeno (1-MCP) , ciclopropeno (CP) y sus derivados. Estos compuestos tienen desventajas significativas, tales como la presencia de metales pesados, malos olores y propiedades explosivas cuando se comprimen, lo que les hace inaceptables o de aplicabilidad limitada para su utilización en la industria alimentaria. También se están investigando estrategias transgénicas para controlar la producción de etileno para retardar procesos de desarrollo de plantas (por

ejemplo, maduración de frutas) introduciendo secuencias de ácidos nucleicos que limiten la producción de etileno, particularmente reduciendo la expresión de las enzimas ACC-sintasa o ACC-oxidasa. La respuesta del público a productos agrícolas modificados genéticamente, sin embargo, no ha sido totalmente favorable.

Por consiguiente, sigue habiendo una necesidad significativa en la técnica de métodos y aparatos seguros para retardar procesos de desarrollo de plantas. Dichos métodos y aparatos podrían proporcionar un mejor control de la maduración de frutas, la maduración de verduras, la senescencia floral, la abscisión de hojas y la germinación de semillas y prolongar el periodo de conservación de diversos productos agrícolas (por ejemplo, frutas, verduras y flores cortadas) , permitiendo de este modo el transporte a mayor distancia de estos productos sin necesidad de refrigeración, aumentando el atractivo del producto para los consumidores y reduciendo los costes monetarios asociados a la pérdida de productos debida a maduración y senescencia inoportunas.

Breve sumario de la invención Se proporcionan métodos para retardar un proceso de desarrollo de plantas incluyendo, aunque sin limitación, maduración de frutas, maduración de verduras, senescencia floral y abscisión de hojas. Los métodos de la presente invención comprenden generalmente exponer una planta o parte de una planta a una o más enzimas aisladas en una cantidad suficiente para retardar el proceso de desarrollo de plantas de interés. En algunos aspectos de la presente invención, las bacterias que proporcionan las enzimas aisladas se seleccionan del grupo que comprende Rhodococcus spp., Pseudomonas chloroaphis, Brevibacterium ketoglutamicum y sus mezclas. Las bacterias utilizadas en la puesta en práctica de los presentes métodos pueden ser tratadas, además, con un agente inductor que incluye, por ejemplo, asparagina, glutamina, cobalto, urea y sus mezclas, para inducir la capacidad de las bacterias de retardar un proceso de desarrollo de plantas de interés.

Cualquier aparato que permita la exposición de una planta o parte de una planta al catalizador y retarde el proceso de desarrollo de una planta de interés queda comprendido en la presente invención. Los aparatos ilustrativos incluyen aquellos en los que el catalizador está inmovilizado en una matriz y se colocan en, sobre o se fijan de otra manera a cualquier estructura física. Se consideran y describen con más detalle más adelante en la presente memoria diversas configuraciones de los aparatos descritos. Los métodos y aparatos de la presente invención para retardar un proceso de desarrollo de plantas son particularmente útiles para aumentar el periodo de conservación y facilitar el transporte a mayor distancia de productos vegetales, tales como frutas, verduras... [Seguir leyendo]

1. Un método para retardar un proceso de desarrollo de una planta que comprende exponer una planta o parte de una planta a una o más enzimas aisladas, en el que la una o más enzimas aisladas se seleccionan del grupo que comprende nitrilo-hidratasas, amidasas, asparaginasas y sus combinaciones, y en el que la una o más enzimas aisladas se exponen a la planta o parte de la planta en una cantidad suficiente para retardar el proceso de desarrollo de una planta.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la una o más enzimas aisladas son proporcionadas por una o más bacterias.

3. El método de la reivindicación 2, en el que la una o más enzimas aisladas son purificadas o semi-purificadas de la una o más bacterias.

4. El método de la reivindicación 2 o 3, en el que la una o más bacterias se seleccionan del grupo que consiste en Rhodococcus spp., Brevibacterium ketoglutamicum, Pseudomonas chloroaphis y sus mezclas.

5. El método de la reivindicación 4, en el que la una o más bacterias incluyen Rhodococcus spp., opcionalmente, en el que la Rhodococcus spp. incluye la cepa Rhodococcus rhodochrous DAP 96253, la cepa Rhodococcus sp. DAP 96622, Rhodococcus er y thropolis o sus mezclas.

6. El método de la reivindicación 2 o 3, en el que la una o más bacterias son inducidas por exposición a un agente inductor seleccionado del grupo que consiste en asparagina, glutamina, cobalto, urea y sus mezclas.

7. El método de la reivindicación 1, en el que la planta o parte de la planta es expuesta indirecta o directamente a la una o más enzimas aisladas.

8. El método de la reivindicación 1, en el que el proceso de desarrollo de una planta es maduración de frutas, maduración de verduras o abscisión de hojas.

9. El método de la reivindicación 1, en el que la parte de la planta es una fruta, una verdura o una flor; opcionalmente, en el que la fruta es una fruta climatérica, opcionalmente en el que la fruta climatérica se selecciona del grupo que consiste en plátanos, melocotones, ciruelas, nectarinas, manzanas, tomates, peras y aguacates.

10. El método de la reivindicación 1, en el que la parte de la planta es una flor y el proceso de desarrollo de una planta es senescencia floral, marchitamiento, abscisión o cierre de pétalos, opcionalmente en el que la flor es un clavel, rosa, orquídea, verdolaga, malva o begonia.

11. El método de la reivindicación 1, en el que el retardo del proceso de desarrollo de una planta da como resultado un mayor periodo de conservación o facilita el transporte a mayor distancia de la planta o parte de la planta.

12. El método de la reivindicación 1, en el que la una o más enzimas aisladas se inmovilizan y se colocan en, se colocan sobre o se fijan a una estructura física.

13. Un aparato para retardar un proceso de desarrollo de una planta que comprende múltiples capas, en el que al menos una capa comprende un catalizador que comprende una o más enzimas aisladas seleccionadas del grupo que consiste en nitrilo-hidratasas, amidasas, asparaginasas y sus combinaciones, en el que el catalizador está colocado en, está colocado sobre o está fijado a una estructura física, y en el que la una o más enzimas aisladas están dispuestas en una cantidad suficiente para retardar el proceso de desarrollo de una planta.

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que la una o más enzimas aisladas están inmovilizadas en una matriz que comprende DEAE-celulosa reticulada, una matriz que comprende alginato, una matriz que comprende carragenanos, una matriz que comprende poliacrilamida o perlas de alginato cálcico.

15. El aparato para retardar un proceso de desarrollo de una planta de la reivindicación 13, en el que el aparato es un aparato con catalizador permeable al aire para retardar un proceso de desarrollo de una planta y comprende:

una primera capa; y

una segunda capa que incluye un catalizador que comprende una o más enzimas aisladas seleccionadas del grupo que consiste en nitrilo-hidratasas, amidasas, asparaginasas y sus combinaciones, en el que la una o más enzimas aisladas están dispuestas en una cantidad suficiente para retardar el proceso de desarrollo de una planta;

en el que la primera capa proporciona integridad estructural al aparato.

16. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que la estructura física es una película, lámina, capa de recubrimiento, caja, bolsita, bolsa o cámara ranurada.