Mejora de la calidad de la cereza en la cosecha y durante el almacenamiento mediante el uso de elicitores

Abstract

La cereza (Prunus avium L.) es un fruto muy apreciado por los consumidores por sus atributos internos, como el sabor, la relación sólidos solubles/acidez, la textura y el contenido de compuestos bioactivos, aunque también es muy valorada por sus características externas, como el tamaño, el color rojo intenso, la ausencia de defectos y pedicelos verdes y turgentes. Pero es un fruto muy sensible, en el que la maduración y senescencia evolucionan rápidamente tras la cosecha, reduciendo los atributos de calidad del fruto incluso en condiciones adecuadas de almacenamiento. En los últimos años, se han investigado distintas estrategias precosecha enfocadas a incrementar la calidad del fruto en el momento de la recolección y mantenerla durante su almacenamiento. Por ello, la aplicación de elicitores en los cultivos es una estrategia interesante en la agricultura actual, ya que son compuestos que se encuentran naturalmente en las plantas, que inducen cambios fisiológicos y morfológicos que mejoran los parámetros de calidad de los frutos, de manera sostenible y respetuosa con el medio ambiente. En esta Tesis Doctoral se ha estudiado el efecto de la aplicación precosecha de tratamientos con melatonina, ácido gammaaminobutírico (GABA) y ácido giberélico (GA3), con la finalidad de mejorar los parámetros de calidad de la cereza, tanto en el momento de la recolección como durante su almacenamiento postcosecha. Los elicitores se aplicaron mediante pulverización foliar durante el desarrollo del fruto en el árbol, en las variedades ‘Prime Giant’, ‘Lapins’ y ‘Sweet Heart’, para melatonina se utilizaron dosis 0,1 mM, 0,3 mM y 0,5 mM, para GABA se emplearon dosis de 10 mM, 50 mM y 100 mM, en las disoluciones se añadió 0,1 % Tween-20 como surfactante. Para ambos elicitores se realizaron tres aplicaciones, coincidiendo con los estados fenológicos de endurecimiento de hueso, cambio de color y tres días antes de recolección, los ensayos se llevaron a cabo en la campaña de cultivo 2019 y 2020 en España. En la campaña de cultivo 2022 se realizó otro ensayo en Chile, en el que se realizaron tratamientos con GA3 en la variedad ‘Bing’ y ‘Lapins’, con 30 ppm fraccionadas en 15 ppm y 15 ppm, 45 ppm fraccionadas en 25 ppm y 20 ppm, y 60 ppm fraccionadas en 30 ppm y 30 ppm, la primera aplicación se realizó en endurecimiento de hueso y la segunda en color pajizo. En todos los ensayos se disponían de controles que fueron pulverizados con agua. Los resultados muestran que durante dos años consecutivos, los tratamientos precosecha con melatonina o GABA mejoraron los atributos de calidad de la cereza. Los sólidos solubles, la acidez y firmeza fueron superior en los frutos tratados que en los controles, tanto en el momento de la cosecha como durante el almacenamiento, estos elicitores también redujeron las pérdidas de peso durante el periodo postcosecha. Los compuestos bioactivos como fenoles y antocianinas, incrementaron su concentración cuando se aplicó GABA o melatonina y el color se incrementó correlacionándose con el contenido de antocianinas. La actividad de las enzimas antioxidantes como catalasa, ascorbato peroxidasa y peroxidasa aumentó en los frutos tratados, tanto en el momento de la cosecha como durante el almacenamiento. El incremento de los sistemas antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos como consecuencia de la aplicación de GABA o melatonina, mejoraron la eficiencia de los tejidos para neutralizar las especies reactivas del oxígeno, retrasando el proceso de senescencia y manteniendo los parámetros de calidad durante el almacenamiento. Respecto a los tratamientos con GA3, los resultados mostraron que la cosecha se retrasó entre dos y cuatro días en función de la dosis. Independientemente de la concentración utilizada, los frutos tratados presentaron una mayor resistencia en el momento de la cosecha, debido al incremento del módulo de elasticidad y de la tensión en el punto máximo, manteniéndose constante la deformación del tejido. Sin embargo, después de 35 días de almacenamiento a 0°C en bolsa de atmósfera modificada (MAP), los frutos mantuvieron una alta tensión en el punto máximo y un elevado módulo de elasticidad, pero disminuyó la deformación del tejido, lo que generó un fruto más rígido. Por otro lado, se observó que a medida que avanza la madurez del fruto, disminuye el daño mecánico inducido debido al aumento de la capacidad de deformación del tejido, por lo tanto, en la cosecha se debe de evaluar adecuadamente el grado de madurez del fruto para minimizar este problema. En conclusión las aplicaciones precosecha con melatonina, GABA y GA3, han conseguido incrementar la calidad de la cereza en el momento de la cosecha y durante el almacenamiento, alargando la vida útil del fruto con unos parámetros de calidad aceptables. Teniendo en cuenta todas las dosis evaluadas y los resultados obtenidos, la dosis más efectiva fue 50 mM para GABA y 0,3 mM para melatonina, los resultados del GABA destacaron ligeramente respecto a la melatonina, además este elicitor tiene un coste inferior por unidad de superficie tratada, pero aun así su aplicación no es viable económicamente. Por otro lado, el GA3 es una herramienta que deben seguir utilizando los productores para incrementar la calidad de la cereza con un reducido coste. La dosis a emplear dependerá del objetivo perseguido, se ha observado que dos aplicaciones de 15 ppm han dado buenos resultados con un retraso mínimo en la cosecha.

Sweet cherry (Prunus avium L.) is a fruit highly appreciated by consumers, due to its internal attributes, such as flavour, acid/sugar balance, texture and content of bioactive compounds, although it is also highly valued for its external characteristics, such as size, deep red colour, absence of defects and turgid green pedicels. However, it is a very sensitive fruit, in which ripening and senescence advance quickly after harvest, reducing the quality attributes of the fruit even under proper storage conditions. In recent years, different preharvest strategies have been investigated, focused on increasing the quality traits of the fruit at the time of harvest and maintaining it during storage. Therefore, the application of elicitors in crops is an interesting strategy in current agriculture, since elicitors are compounds that are naturally found in plants, which induce physiological and morphological changes that improve the quality traits of the fruits, in a sustainable and environmentally friendly way. In this Doctoral Thesis, the effect of the preharvest application of treatments with melatonin, gammaaminobutyric acid (GABA) and gibberellic acid (GA3) has been studied, with the aim of improving the quality parameters of the sweet cherry at the time of harvest and during postharvest storage. The elicitors were applied by foliar spraying during fruit development on the tree, in the varieties ‘Prime Giant’, ‘Lapins’ and ‘Sweet Heart’, for melatonin were used doses of 0.1 mM, 0.3 mM and 0.5 mM, for GABA were used doses of 10 mM, 50 mM and 100 mM, in the solutions 0.1% Tween-20 was added as a surfactant. For both elicitors, three treatments were applied, coinciding with the phenological states of pit hardening, colour change and three days before harvest, the trials were carried out in the 2019 and 2020 crop season in Spain. In the 2022 crop season, another trial was carried out in Chile, in which GA3 treatments were applied on the ‘Bing’ and ‘Lapins’ varieties, with 30 ppm divided into 15 ppm and 15 ppm, 45 ppm divided into 25 ppm and 20 ppm, and 60 ppm divided into 30 ppm and 30 ppm, the first application was carried out in pit hardening and the second in straw colour development. In all the trials there were controls that were sprayed with water. The results show that for two consecutive years, preharvest treatments with melatonin or GABA improved sweet cherry quality attributes. The soluble solids, acidity and firmness were higher in treated fruits than in controls at harvest and during storage, these elicitors also reduced weight losses during the postharvest period. Bioactive compounds such as phenols and anthocyanins increased their concentration when GABA or melatonin was applied and colour increased correlating with anthocyanin content. The activity of antioxidant enzymes such as catalase, ascorbate peroxidase and peroxidase increased in treated fruits, both at harvest and during storage. The increase in enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems as a result of the application of GABA or melatonin improved the efficiency of the tissues to neutralize reactive oxygen species, delaying the senescence process and maintaining quality parameters during storage. Regarding GA3 treatments, the results showed that harvest was delayed by two to four days depending on the dose. Regardless of the concentration used, the treated fruits showed greater resistance at harvest, due to the increase in the modulus of elasticity and the stress at maximum point, while maintaining constant tissue strain. However, after 35 days of storage at 0°C in a modified atmosphere packaging (MAP) bag, the fruits maintained a high stress at the maximum point and a high modulus of elasticity, but tissue strain decreased, which generated a more rigid fruit. On the other hand, it was observed that as the fruit matures the induced mechanical damage decreases due to the increase in the tissue’s deformability, therefore, during harvest, the degree of fruit maturity must be adequately evaluated to minimize this problem. In conclusion, preharvest applications of melatonin, GABA and GA3 have managed to increase the sweet cherry quality at harvest and during storage, extending the shelf life of the fruit with acceptable quality parameters. Taking into account all the doses evaluated and the results obtained, the most effective dose was 50 mM for GABA and 0.3 mM for melatonin, the results for GABA stood out slightly compared to melatonin, also this elicitor has a lower cost per unit of treated surface, but even so its application is not economically viable. On the other hand, GA3 is a tool that producers should continue to use to increase sweet cherry quality at a low cost. The dose to be used will depend on the objective pursued, it has been observed that two applications of 15 ppm have given good results with a minimum delay in the harvest.