Biochemical basis for kernel testa pigmentation of groundnut (Arachis hypogaea L.) genotypes under ambient storage

Resumen Técnico: Base Bioquímica de la Pigmentación del Testa del Grano en Genotipos de Cacahuate bajo Almacenamiento Ambiental

Planteamiento del Problema
El cacahuate (Arachis hypogaea L.) es un cultivo de semillas oleaginosas crítico en la India, particularmente en las regiones tropicales semiáridas de Andhra Pradesh. Sin embargo, el deterioro de la calidad de la semilla durante el almacenamiento ambiental prolongado por parte de los agricultores antes de su comercialización sigue siendo una limitación significativa. Los estresores ambientales, como las temperaturas elevadas y la humedad relativa fluctuante, aceleran el metabolismo oxidativo, la peroxidación lipídica y la degradación de los metabolitos asociados con antioxidantes. Este deterioro impacta negativamente la capacidad de almacenamiento de la semilla, la estabilidad bioquímica y la calidad nutricional. Si bien se sabe que los constituyentes bioquímicos como los fenoles, flavonoides, antocianinas, azúcares y proteínas influyen en el vigor de la semilla y el potencial antioxidante, existe la necesidad de caracterizar la variabilidad genotípica de estos metabolitos y su estabilidad bajo condiciones de almacenamiento tropical semiárido para identificar variedades con una mayor resiliencia postcosecha.

Metodología
El estudio se llevó a cabo en la Estación de Investigación Agrícola Regional (RARS), Tirupati, durante las temporadas de Kharif de 2024 y 2025. Se evaluaron seis genotipos de cacahuate cultivados—K-6, Dharani, Kadiri Lepakshi, Narayani, Himani y Visishta—utilizando un Diseño de Bloques Completos al Azar (RBD) con tres réplicas.

• Muestreo y Almacenamiento: Las muestras de los granos se recolectaron en la cosecha y posteriormente se analizaron a los 30 y 60 días después de la cosecha (DAH) bajo condiciones de almacenamiento ambiental.
• Ensayos Bioquímicos:
  • Fenoles Totales: Estimados mediante el método colorimétrico de Folin–Ciocalteu (Singleton y Rossi, 1965), expresados en mg de equivalentes de ácido gálico (GAE) g⁻¹ FW.
  • Antocianinas Totales: Determinadas mediante el método diferencial de pH, expresadas en mg g⁻¹ FW.
  • Flavonoides Totales: Medidos mediante el ensayo colorimétrico de cloruro de aluminio, expresados en mg de equivalentes de quercetina g⁻¹ FW.
  • Azúcares Totales: Estimados mediante el método de Anthrone (Yemm y Willis, 1954), expresados en mg g⁻¹ FW.
  • Contenido de Proteína: Analizado siguiendo el método de Lowry et al. (1951), expresado en porcentaje.
  • Contenido de Aceite: Determinado mediante Espectroscopía de Reflectancia de Infrarrojo Cercano (NIRS).
• Análisis Estadístico: Los datos fueron sometidos a un Análisis de Varianza (ANOVA) para RBD. Se computaron los coeficientes de correlación de Pearson para evaluar las asociaciones entre metabolitos, y se realizó un análisis de regresión lineal para examinar la relación entre los fenoles totales y las antocianinas. Se utilizó el Análisis de Componentes Principales (PCA) para dilucidar las relaciones multivariadas entre los rasgos bioquímicos y de almacenamiento.

Resultados Clave
Se observó una variabilidad genotípica significativa en todos los metabolitos bioquímicos y rasgos de rendimiento evaluados.

• Composición Bioquímica en la Cosecha:

  • Fenoles: El genotipo K-6 exhibió el mayor contenido de fenoles totales (5.70 mg g⁻¹ FW), seguido de Himani y Kadiri Lepakshi.
  • Antocianinas: K-6 registró el mayor contenido de antocianinas (0.347 mg g⁻¹ FW), seguido de Dharani (0.308 mg g⁻¹ FW).
  • Azúcares y Proteínas: Dharani mostró el mayor contenido de azúcar total (0.83 mg g⁻¹ FW) y contenido de proteína (25.64%).
  • Contenido de Aceite: Kadiri Lepakshi demostró el mayor contenido de aceite (48.8%).
  • Rendimiento: El genotipo Visishta registró el rendimiento superior de vainas (2015.4 kg ha⁻¹) y de grano (1396.7 kg ha⁻¹). Kadiri Lepakshi alcanzó el índice de cosecha más alto (71.7%).

• Dinámica de Almacenamiento:

  • Se observó un declive progresivo en los fenoles, antocianinas y azúcares desde la cosecha hasta los 60 DAH. Esta reducción se atribuye a la degradación oxidativa mediada por el entorno de almacenamiento y al metabolismo respiratorio.
  • El contenido de proteína exhibió una variación relativamente menor en comparación con los fenoles y las antocianinas, indicando una mejor estabilidad de las proteínas de almacenamiento bajo condiciones ambientales.
  • Los genotipos pigmentados acumularon generalmente niveles más altos de fenoles, flavonoides y antocianinas en comparación con los genotipos ligeramente pigmentados.

• Correlaciones y Análisis Multivariante:

  • El análisis de correlación de Pearson reveló una asociación positiva entre los fenoles, flavonoides y antocianinas, lo que sugiere una acumulación coordinada de metabolitos derivados de la vía de los fenilpropanoides.
  • Se encontró una débil asociación lineal positiva entre los fenoles totales y las antocianinas (Ecuación de regresión: $y = 0.0068x + 0.2448$; $R^2 = 0.014$).
  • El PCA indicó que los dos primeros componentes principales explicaron el 81.9% de la variación total. El biplot diferenció los genotipos basados en la composición bioquímica: K-6 se agrupó con los vectores de fenol y antocianina; Dharani con proteína y azúcar; Kadiri Lepakshi con el contenido de aceite; y Narayani con los rasgos relacionados con la antocianina.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo postula que la variabilidad genotípica identificada en los metabolitos bioquímicos asociados al testa del grano es crucial para comprender la estabilidad del almacenamiento en entornos tropicales semiáridos. El estudio afirma que:

1. Selección Genotípica: Genotipos específicos poseen una estabilidad bioquímica inherente. K-6, Dharani y Narayani se destacan por su superior estabilidad bioquímica y acumulación de metabolitos antioxidantes, lo que los convierte en recursos genéticos valiosos para mejorar la calidad postcosecha.
2. Papel de los Metabolitos: La asociación positiva entre fenoles, flavonoides y antocianinas sugiere su papel colectivo en el mantenimiento de la pigmentación del testa del grano y la estabilidad bioquímica durante el almacenamiento, potencialmente estabilizando el equilibrio redox celular.
3. Resiliencia de Almacenamiento: Los genotipos con una mayor acumulación inicial de metabolitos antioxidantes pueden exhibir una mejor resiliencia de almacenamiento comparativa contra el estrés oxidativo prevalente en las condiciones tropicales semiáridas de Andhra Pradesh.

Los autores concluyen que, si bien Visishta ofrece un potencial de rendimiento superior, los perfiles bioquímicos de K-6, Dharani y Narayani ofrecen ventajas específicas para mejorar la resiliencia del almacenamiento y la calidad nutricional del cacahuate bajo las condiciones ambientales estudiadas.