Análisis de diversos factores biológicos que influyen en el proceso de floración, producción y calidad del fruto en variedades de cerezo (Prunus avium L.) cultivadas en la Región de Murcia

Abstract

El cultivo del cerezo (Prunus avium L.) presenta una serie de ventajas frente a otros cultivos como son bajos requerimientos de agua y abono nitrogenado, con las consiguientes ventajas de protección del medioambiente, o su tolerancia al Virus de la Sharka (Plum Pox Virus, PPV), de gran impacto en albaricoquero (Prunus armeniaca L.), en ciruelo (Prunus domestica L.) y en melocotonero (Prunus persica L.). Por otra parte, la climatología del sureste español, disponiendo de las variedades adecuadas, permite la entrada en producción del cerezo con una precocidad que es difícilmente igualada por otras regiones españolas y muy por delante de las regiones productoras en Europa, lo que permitiría a las empresas exportadoras de la Región de Murcia explotar la ventaja comercial de las primeras cerezas del mercado. Existe un gran interés del cerezo para la Región de Murcia y en esta Tesis se han estudiado y analizado una serie de parámetros para obtener información acerca del comportamiento de siete variedades de cerezo cultivadas en la Región de Murcia. Muchas especies leñosas de hoja caduca y otros árboles frutales perennes de climas templados requieren una cierta cantidad de frío invernal para superar el periodo de reposo invernal y posteriormente un aumento de la temperatura para que se produzca la floración. Entre estas especies se incluye el cerezo, en el que además existen diferencias entre cultivares, por lo que el conocimiento de los requerimientos de frío y de calor de cada variedad permitirá seleccionar aquella más adecuada para una zona determinada y así, conseguir una floración completa y una alta productividad. Además, el conocimiento de las necesidades de frío también es importante en los programas de mejora, cuando se pretende elegir parentales para obtener variedades de floración temprana. En este sentido, se han calculado los requerimientos de frío de las variedades de cerezo ‘Brooks’, ‘Burlat’, ‘Cristobalina’, ‘Marvin’, ‘New Star’, ‘Ruby’ y ‘Somerset’ con diferentes métodos: el número de horas de frío por debajo de 7 ºC y los modelos Utah y Dinámico. En este estudio no se encontraron diferencias entre los modelos Utah y Dinámico cuando se estimaron los requerimientos de frío de estas variedades, lo que puede deberse a que las temperaturas durante el invierno en el noreste de Murcia son moderadas y los valores bajo cero son poco importantes. Sin embargo, los valores obtenidos con el modelo del número de horas por debajo de 7 ºC no se correlacionaron con los del modelo Utah ni con los del modelo Dinámico, lo que sugiere que no es apropiado para el cálculo de las necesidades de frío de las variedades de cerezo en las condiciones de clima mediterráneo. Los resultados mostraron que las dos variedades de floración temprana, ‘Cristobalina’ y ‘Brooks’, tienen requerimientos de frío más bajos, las variedades ‘Burlat’, New Star’, ‘Ruby’ y ‘Somerset’ requerimientos de frío intermedios y ‘Marvin’ los requerimientos más elevados, siendo también la de floración más tardía. Todas estas variedades pueden alcanzar sus requerimientos de frío en la Región de Murcia cuando se cultiven por encima de los 650 m sobre el nivel del mar, e incluso ‘Cristobalina’ y ‘Brooks’ podrían superar el período de reposo invernal cultivadas por encima de los 325 m. La mayoría de las variedades de cerezo son auto-incompatibles, por lo que requieren polinización cruzada. Sin embargo, los períodos de floración pueden variar entre 3 y 4 semanas entre los distintos cultivares,por lo que puede que no se solapen en el tiempo las floraciones de dos cultivares que se desee cruzar por sus adecuadas características, siendo necesario realizar una polinización cruzada controlada. Con esta finalidad el polen de la variedad polinizadora debe ser recolectado y secado para posteriormente proceder a la polinización manual. Sin embargo, la viabilidad del polen disminuye rápidamente dependiendo de las condiciones de almacenaje y de la variedad. En el estudio realizado con seis variedades de cerezo (‘Books’, ‘Cristobalina’, ‘Marvin’, ‘New Star’, Ruby’ y ‘Somerset’) se ha comprobado que en la mayoría de ellas la viabilidad del polen se perdía casi por completo después de 60 días de conservación a 4 ºC. Sin embargo, los porcentajes de germinación del polen de todas las variedades estudiadas fueron suficientemente elevados después de un año de conservación a -20 ºC. Solamente después de 540 días de almacenaje se observó una disminución significativa de la viabilidad del polen, excepto en ‘Cristobalina’ y ‘Somerset’ en las cuales seguía manteniéndose en los valores iniciales, incluso después de este largo período de conservación. Debido a que el interés de los mejoradores es diverso, el conocimiento de la biología floral, del comportamiento productivo o de la calidad de los frutos de las variedades estudiadas puede ayudar a escoger las más adecuadas para cultivar en condiciones de clima mediterráneo o para que sean utilizadas como parentales en futuros programas de mejora. Así se han caracterizado las variedades de cerezo en lo referente a su densidad de floración, número de yemas florales por ramillete de Mayo, número de flores totales desarrolladas por ramillete de Mayo y porcentaje de yemas florales caídas, así como porcentaje de frutos cuajados y porcentaje de frutos dobles. Además, en este estudio se analizaron algunos parámetros relacionados con la calidad del fruto en diferentes estados de maduración, como peso, color, sólidos solubles totales, acidez total y firmeza. Tanto el número de yemas florales y el número de flores totales por ramillete de Mayo como el porcentaje de cuaje presentaron una gran variabilidad entre variedades y entre los diferentes años de cultivo analizados. Los parámetros de calidad también fueron diferentes entre variedades y estados de maduración. La variedad ‘Brooks’ presentó una elevada producción de yemas florales, un número apropiado de flores por ramillete y sus frutos presentaron en estado de madurez comercial altos niveles de sólidos solubles, de índice de maduración y de firmeza. Las variedades ‘Burlat’ y ‘Somerset’ presentaron unos valores intermedios en los parámetros relacionados con la biología floral y con la calidad del fruto. En ‘Cristobalina’ y ‘Marvin’ el número de yemas florales y el número de flores por nudo en los diferentes años fue aceptable. Además la variedad auto-compatible ‘Cristobalina’ presentó un alto porcentaje de cuaje de frutos en todos los años de estudio, aunque el tamaño de la cereza y sus valores de firmeza fueron muy bajos. ‘Marvin’ presentó un porcentaje de frutos dobles bajo, un período de maduración bastante corto y fue la variedad que presentó el color rojo más oscuro. ‘Ruby’ presentó una alta producción de yemas florales y un elevado número total de flores por ramillete, aunque el porcentaje de cuajado fue muy errático y el porcentaje de frutos dobles elevado. No obstante, esta variedad mostró un valor apropiado de índice de maduración y una firmeza elevada. Finalmente, la variedad auto-compatible ‘New Star’ se caracterizó por presentar un elevado porcentaje de cuajado de frutos y bajo porcentaje de frutos dobles, así como un buen tamaño del fruto y una firmeza elevada.

Sweet cherry (Prunus avium L.) crop has advantages over other crops as low water and nitrogen fertilizer requirements, with important environment benefits, or resistance to Plum Pox Virus (PPV), which causes important losses in apricot (Prunus armeniaca L.), plum (Prunus domestica L.) and peach (Prunus persica L.) yields. Moreover, using appropriate cultivars, the weather conditions of the southeast of Spain allow sweet cherry early productions that are difficult to obtain in other Spanish regions or in Europe. Companies from Murcia region could take the advantage of this precocity to export the fruits. There is a great interest of sweet cherry crop in Murcia and, in this Thesis, some parameters have been analyzed to obtain information about the agronomical behaviour of seven sweet cherry cultivars grown in the Region of Murcia. Deciduous fruit trees and other woody perennials of temperate climates, including sweet cherry, require a certain amount of winter chilling to overcome their dormancy. Once the chilling requirements have been satisfied, heat is also required to reach full bloom. Sweet cherry cultivars have different chilling and heat requirements for breaking rest and inducing flowering. The knowledge of these requirements may be valuable in the selection of the appropriate cultivars for producers and to avoid losses caused by an inadequate cultivar selection in a particular area. Determination of chilling and heat requirements is also important within a breeding programme, when choosing parents to obtain early flowering cultivars. In this work chilling requirements of seven sweet cherry cultivars (‘Brooks’, ‘Burlat’, ‘Cristobalina’, ‘Marvin’, ‘New Star’, ‘Ruby’ and ‘Somerset’) were calculated using different methods (hours below 7 ºC, Utah and Dynamic models), which were compared. Differences were not found between Utah and Dynamic models when estimating the chilling requirements for these seven sweet cherry cultivars, which could be due to mean temperatures during winter are moderate and negative chilling values, generated with the Utah model, are not important. However, the results obtained with the hours below 7 ºC model were not correlated with either the Dynamic or the Utah model, suggesting that this model is not appropriate for calculation of sweet cherry chilling requirements in our Mediterranean climatic conditions. Results showed that the early flowering cultivars, ‘Cristobalina’ and ‘Brooks’, had the lowest chilling requirements. ‘Burlat’, ‘New Star’, ‘Ruby’ and ‘Somerset’ had medium chilling and heat requirements for flowering, and ‘Marvin’ showed the highest values and also the latest blooming date. All the studied cultivars may have their chilling requirements satisfied in the region of Murcia, if grown at least 650 m above sea level. Some cultivars, such as ‘Cristobalina’ and ‘Brooks’, could successfully break dormancy already when grown at an altitude above 325 m. In breeding programs controlled cross-pollinations require the use of selected pollen from elite cherry cultivars, since most of them are self-incompatible and bloom times often do not overlap between cultivars (from 3 to 4 weeks differences between late and early flowering). Due to these differences usually pollen is collected and dried before hand pollination. However, pollen viability decreases depending on storage conditions and genotype. In this study pollen of six sweet cherry cultivars, ‘Brooks’, ‘Cristobalina’, ‘Marvin’, ‘New Star’, ‘Ruby’ and ‘Somerset’ was used and pollen viability was completely lost for most cultivars after only 60 days of storage at 4 °C. Nevertheless, results indicate that pollen viability could be maintained at reasonably high percentages after storage at –20 °C during one year for all cultivars studied. Storage for 540 days at –20 °C produced a decrease in pollen viability, with the exception of ‘Cristobalina’ and ‘Somerset’ pollen that maintained similar viability at all times. Since the interest of breeders is diverse, the knowledge of floral biology, fruit set behaviour and fruit quality of the cultivars studied here could be useful to choose the appropriate ones to be grown under Mediterranean climatic conditions or used as parentals in future breeding programs. Therefore, the cultivars ‘Brooks’, ‘Marvin’, ‘Ruby’, ‘Burlat’, ‘New Star’ and ‘Somerset’ have been characterized. Flower density, flower buds drop, number of developing flower buds per node, total number of flowers per node, fruit set and percentage of double fruits have been determined. Also some parameters related to fruit quality, such as fruit weight, colour, soluble solids, total acidity and firmness were evaluated at different ripening stages. The number of flower buds per node, total number of flowers per node, fruit set and percentage of double fruits had a great variability between cultivars and the year also had a strong influence in these parameters, with the exception of double fruit production. Likewise, all fruit quality parameters were very different between cultivars and ripening stages. The cultivar ‘Brooks’ showed high production of flower buds and an appropriate total number of flowers per node in different years, besides high levels of total soluble solids (TSS), ripening index and fruit firmness. ‘Burlat’ and ‘Somerset’ ranged medium values of most of the analyzed floral biology and fruit quality parameters. In ‘Cristobalina’ and ‘Marvin’ the production of flower buds and total number of flowers per node in different years was acceptable. In addition, the self-compatible cultivar ‘Cristobalina’ had high fruit set percentages in all years of study, but the fruit size and the fruit firmness values were low. In ‘Marvin’ the percentage of double fruits was low. The maturation period of ‘Marvin’ fruits was very short and at the commercial ripening stage these fruits showed the darkest red colour. Although ‘Ruby’ recorded high production of flower buds and total number of flower per node in different years, the fruit set was very erratic and the percentage of double fruits was high. This cultivar presented a good ripening index and fruit firmness levels. The self-compatible cultivar ‘New Star’ was characterized by consistent high fruit set percentages and low percentage of double fruits as well as by good fruit size and firmness levels.