Estrategias innovadoras con elicitores para reducir las pérdidas en la cosecha y preservar la calidad y vida útil de productos vegetales

Abstract

En la presente Tesis se han estudiado los efectos de la aplicación de elicitores sobre distintas especies vegetales, con el objetivo de reducir fisiopatías que se producen en la precosecha, así como disminuir la pérdida de calidad y los daños por frío originados durante el almacenamiento de los frutos en la poscosecha incrementado su vida útil. Otro de los objetivos principales ha sido evaluar el efecto sinérgico al combinar los elicitores como tratamientos de origen natural junto con sustancias de origen artificial ampliamente utilizadas en la poscosecha de frutos como es el 1-metilciclopropeno (1-MCP). Las cerezas son frutas de gran relevancia a nivel nacional, y su producción se destina principalmente al consumo en fresco. No obstante, los cultivos de esta fruta experimentan pérdidas considerables debido a su vulnerabilidad frente a las heladas y el agrietado, especialmente en las variedades de cosecha temprana. Las heladas ocurridas durante la floración y las lluvias acaecidas en el estado de fructificación, comprometen la integridad de los órganos florales y del fruto, ocasionando importantes pérdidas económicas. Las excesivas precipitaciones, los cambios de temperatura y la alta humedad provocan el agrietado de las cerezas que son frutos con la piel fina. Esto facilita que sean más sensibles al agrietado a diferencia de otras especies vegetales. Este cultivo también sufre heladas primaverales que afectan a su rendimiento y al número de frutos cosechados. Las fisiopatías del fruto debido a las condiciones climáticas generan una cantidad importante de pérdidas económicas para los agricultores, y en especial, para aquellos dónde la topografía y la localización del terreno implica la incidencia de lluvias de manera constante como es el caso de la cereza evaluada en esta Tesis acogida a la Indicación Geográfica Protegida (IGP) “Cerezas de la Montaña de Alicante”. Por ello, para poder mitigar los efectos negativos que se están produciendo en el cultivo de la cereza debido a la variabilidad de las condiciones climáticas, en la presente Tesis se han desarrollado diferentes estrategias precosecha. Además, la influencia de los distintos estados de madurez del fruto en el árbol no ha sido evaluado todavía en el agrietado de las cerezas. El estudio de este factor podría aportar el conocimiento suficiente para optimizar herramientas eficaces en la reducción del agrietado de las cerezas y por esta razón se ha decidido que sea materia de estudio para la Tesis. Este trabajo se enfoca en aplicar tratamientos de origen natural en etapas clave del desarrollo de las cerezas de las variedades 'Prime Giant', 'Sweetheart', 'Early Lory' y 'Staccato', con el propósito de ofrecer soluciones para mitigar los problemas de heladas y agrietado de los frutos y evaluar su efecto en la calidad al momento de la cosecha. Para poder paliar esta problemática se han utilizado elicitores como el jasmonato de metilo (JaMe) a 0,5 mM, la putrescina (PUT) a concentraciones de 1 mM y 10 mM y la melatonina (MT) (0,01, 0,05 y 0,1 mM) mediante pulverización foliar durante diferentes ciclos productivos (2019, 2020, 2021, 2022, 2023). El JaMe, la PUT y la MT son hormonas vegetales que poseen los tejidos vegetales de forma endógena y se encargan del crecimiento y el desarrollo de las plantas, así como la inducción de respuesta al estrés. Con la utilización de PUT y MT es posible minimizar el impacto de las heladas primaverales sobre las cerezas al reducir el contenido de malondialdehído (MDA) en los botones florales y aumentar el cuajado de los frutos. Las cerezas tratadas con JaMe, PUT y MT aumentaron de forma eficaz la tolerancia del fruto al agrietado inducido por la lluvia. Se ha podido comprobar que existe diferente variabilidad en la sensibilidad del fruto al agrietado, siendo dependiente del cultivo y de la etapa de maduración. Los tratamientos de JaMe y PUT en cereza han mostrado eficacia en la reducción de la maduración de la fruta; aumentando la firmeza, la acumulación de los sólidos solubles y retrasando la evolución del color en el momento de la cosecha. Además, los tratamientos consiguieron mantener la calidad general del fruto, con valores incrementados de firmeza y un retraso en el desarrollo del color, los sólidos solubles y la acidez total en comparación con la fruta no tratada en el momento de la cosecha. Los resultados sugieren que los tratamientos con elicitores en precosecha de la cereza pueden servir como una herramienta eficaz para mitigar las pérdidas de producción, proporcionando así una estrategia prometedora para adaptarse al cambio climático y mitigar el estrés.

In this Doctoral Thesis, the effects of applying elicitors on different plant species have been studied, aiming to reduce physiological disorders occurring during preharvest, as well as minimizing quality loss and chilling injuries the postharvest storage of fruits, thereby extending their shelf life. Another primary objective has been to evaluate the synergistic effect of combining elicitors as natural-origin treatments with artificial-origin substances widely used in postharvest fruit preservation, such as 1-methylcyclopropene (1-MCP). Sweet cherries are fruits of high national importance, primarily produced for fresh consumption. However, their production often suffers significant losses due to susceptibility to frost and cracking, especially in early-harvest varieties. The frost during flowering and rainfall during the fruiting stage can compromise the integrity of floral organs and the fruit itself, leading to substantial economic losses. Excessive rainfall, temperature fluctuations, and high humidity levels cause cracking in sweet cherry, which have thinner skins, making them more prone to cracking compared to other plant species. This crop is also affected by spring frosts, impacting yield and the number of harvested fruits. The physiological disorders caused by climatic conditions result in significant economic losses for growers, particularly those in areas where the topography and location result in consistent rainfall, as is the case for the sweet cherry evaluated in this Doctoral Thesis under the Protected Geographical Indication (PGI) "Cerezas de la Montaña de Alicante." Therefore, to mitigate the negative impacts on sweet cherry due to the variability of climatic conditions, this Doctoral Thesis has developed various preharvest strategies. Moreover, the influence of different maturity stages on sweet cherry cracking has not yet been evaluated. Studying this factor could provide sufficient knowledge to optimize effective tools for reducing sweet cherry cracking, which is why it has been chosen as a subject of study for this Doctoral Thesis. The contribution of this work focuses on the use of natural-origin treatments applied at key development stages for the 'Prime Giant', 'Sweetheart', 'Early Lory' and 'Staccato' cultivars, aiming to address the challenges of frost and cracking in cherries and evaluate their impact on quality at harvest time. To tackle this issue, elicitors such as methyl jasmonate (MeJa) at 0.5 mM, putrescine (PUT) at 1 mM and 10 mM, and melatonin (MT) (0.01, 0.05, and 0.1 mM) were applied through foliar spraying across different growing cycles (2019, 2020, 2021, 2022, 2023). MeJa, PUT, and MT are endogenous plant hormones present in plant tissues that play roles in growth, development, and stress response induction. Using putrescine and MT has been shown to reduce the impact of spring frosts on cherries by lowering the MDA content in flower buds and increasing fruit set. Sweet cherries treated with MeJa, PUT, and MT effectively improved the fruit's tolerance to rain-induced cracking. It has been observed that there is variability in fruit sensitivity to cracking, depending on the cultivar and maturation stage. The MeJa and PUT treatments in sweet cherry have proven effective in slowing down fruit ripening, increasing firmness, enhancing soluble solid accumulation, and delaying colour progression at harvest. Additionally, these treatments helped maintain the overall quality of the fruit, showing increased firmness and delayed development of colour, soluble solids, and total acidity compared to untreated fruit at harvest. The results suggest that preharvest elicitor treatments for cherries can serve as an effective tool for mitigating production losses, offering a promising strategy for adapting to climate change and alleviating stress.