Characterization of the sunspot in tomato (Solanum lycopersicum) grown in Cuba.
Dagmara Plana, Marta Álvarez, Francisco Dueñas, Regla M. Lara, Carlos Moya, Marilyn Florido, Idioleidys Alvarez, Ofelia Sam y J. L Rodríguez .
Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Cuba
RESUMEN
El propósito de este trabajo fue el de estudiar las afectaciones producidas por la mancha solar en frutos de tomate (Solanum lycopersicon) en nuestras condiciones de trabajo. Para ello, se empleo una escala e índice que nos permitió describir la severidad e intensidad del daño. Además, se llevo a cabo un estudio histológico, de calidad y nutricional con frutos sanos y afectados. El 80% de los frutos evaluados estaba afectado por mancha solar, con una intensidad baja (36,5), pero de severidad máxima en la escala. El estudio histológico revelo diferencias en cuanto al tamaño celular y morfología del pericarpio entre frutos sanos y con mancha solar. Los valores de los análisis de calidad no revelaron afectaciones debidas a la presencia de mancha, pero la estimación de la concentración de licopeno en frutos con mancha disminuyo de 92 µg/g en frutos sanos a 74 µg/g en frutos dañados. Estos resultados permitieron corroborar que estamos en presencia del desorden llamado mancha solar, que se caracteriza por un desarrollo anormal de la maduración y bajos valores de licopeno en los frutos afectados. Estas observaciones proveen las bases para comparar la mancha solar en tomates con otros desordenes de la maduración.
Palabras claves: Tomate, Solanum lycopersicon, mancha solar, hombro amarillo.
The aim of this work was to identify the sunspot performance in tomato fruits (Solanum lycopersicon). A scale and an index that permits described the intensity and severity of sunspot damage. Additionally, we realized a histological, quality and nutritional study. The 80 percent of evaluated fruit was affected by sunspot, with law intensity but a maxim severity in the scale. The histological in healthy and damaged fruits show different between pericarp cell sizes and morphologic. The quality values not show affectations, but the lycopene concentration decreased in fruits with sunspot (92 to 74 µg/g). Results allow confirm the present of sunspot disorder, characterized by aberrant ripening and low lycopene concentration in the tomato shoulder fruits. These observations provide a basis for comparing sunspot in uniformly ripening tomatoes with other blotchy ripening disorders.
Keyworks: Tomatoes, Solanum lycopersicon L, sunspot, yellow shoulder.
INTRODUCCIÓN
La mancha solar del fruto de tomate constituye una de las fisiopatías que disminuyen la calidad del mismo de cara a su comercialización (1). Al causar una devaluación de su producción en el mercado por la decoloración de los frutos, y una reducción en el valor nutritivo debido a la disminución del contenido de licopeno en sus frutos (2). El rango de síntomas va desde tejido interno blanco a distintivos sectores amarillos de tamaño variable en la región peduncular del fruto, que se continúa algunos milímetros en el interior del pericarpo. El daño ocasionado en la maduración de las zonas afectadas del fruto es debido a un desarrollo anormal en la síntesis de licopeno (3, 2).
Los escasos trabajos publicados hasta ahora en relación con la mancha solar en el fruto de tomate, buscan una explicación sobre sus causas y factores implicados. Se plantea que la expresión de este desorden, en sus diferentes manifestaciones, puede estar influenciado por factores ambientales, encontrándose entre los más citados la elevada radiación solar y altas temperaturas (1, 4, 5). En adición, hay reportes que indican un componente genético relacionado con su aparición (3, 6, 7).
Sin embargo, teniendo en cuenta que, emprender futuros trabajos de mejora genética en este sentido resulta muy complejo y laborioso, porque es importante para el resultado final la interacción de los factores ambientales donde se desarrollen los genotipos; ya que al parecer la expresión de la mancha solar está controlada por genes que responden a estímulos de tipo ambiental (2, 4, 8, 6, 7). Actualmente, se dedican esfuerzos en descifrar la genética de la mancha solar para desarrollar y aplicar herramientas que ajusten la selección para este carácter. Estas herramientas incluyen promover mediciones adecuadas usando datos objetivos con las condiciones ambientales donde se desarrollan los cultivos. Por este motivo el objetivo de este trabajo se encamino a estudiar las afectaciones producidas por la mancha solar en frutos de tomate (Solanum lycopersicon) en nuestras condiciones de trabajo.
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MATERIALES Y MÉTODOS
Los experimentos se realizaron en el área central Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), localizado a 23o latitud Norte y 82o 12´´ longitud Oeste a 138 m sobre el nivel del mar. Los experimentos se sembraron en bandejas de polietileno con sustrato estandarizado (14). A los 28 días de sembradas, las plántulas fueron transplantadas a un cantero ubicado al aire libre, que contenía mezcla de suelo Ferralítico Rojo y materia orgánica en proporción 3:1. La distancia de plantación fue de 90 cm entre hileras y 25 cm entre plantas. Se utilizó un diseño completamente aleatorizado, con cuatro repeticiones de 20 plantas cada una, ubicadas a cada lado de la canaleta. El cuidado del cultivo fue seguido según lo establecido para esta especie (15).
Las siembras se realizaron durante el llamado período invierno (diciembre 2005 a abril2006). Como referencia de las condiciones meteorológicas predominantes durante el ciclo de maduración de los frutos (abril 2006), fue analizada y promediada la radiación solar global, temperatura del aire (oC), humedad relativa (%) y precipitaciones (Tabla I).
El cultivar seleccionado para esta investigación fue Severino Corbarese (Solanum lycopersicon L.), procedente de Italia y con buena adaptación a las condiciones tropicales, de crecimiento indeterminado, buena cobertura del follaje; y reportado por nuestro equipo de trabajo (16) y el de La Estación Experimetal “La Mayora”, del CSIC España como susceptible a la mancha solar (17).
La identificación y caracterización de la mancha solar se llevo a cabo con frutos maduros rojos de cada planta cosechados aleatoriamente del segundo al cuarto racimo, a los que se le aplico una escala modificada que nos permitió definir los estadíos de afectación por mancha solar. La severidad de los daños causados por diferentes síntomas de la mancha solar fueron evaluados según los descriptores y escalas utilizados para el Hombro amarillo (YS), Desorden del hombro amarillo (YSD) y Tejido interno blanco (IWT) (5). Se construyó un índice para clasificar la escala, como indicadora de la severidad del daño observado en los frutos: número de frutos dañados/ (total de frutos evaluados)x(grado escala/grado máximo de la escala). La estimación de la intensidad de daño en la variedad desde el punto de vista estadístico, se realizó tomando como cociente el número de frutos dañados con cada síntoma entre el total de frutos evaluados.
Para el estudio histológico se cortaron 4 porciones de pericarpio de 10 frutos maduros ya clasificados, con mancha y 10 sin mancha, tomados al azar. Las muestras se cortaron en forma de cubo 3x3 y se colocaron sobre una placa de ELISA multipocillo, donde se realizó la fijación por 12 horas. La mezcla de fijación tubo la siguiente composición: tampón fosfato 0.1 M a pH 7.2, formaldehído al 2%, glutaraldehído 2.5%. En la deshidratación se sumergieron durante 30 minutos en diluciones de alcohol con porcentajes de 50, 70 y 90; y 15 minutos en 100. Este procedimiento se repitió por dos veces antes de dejarlas reposar por 30 minutos en alcohol al 100. La infiltración se realizó en la misma placa con resina LR White, a razón de dos infiltraciones de 3 horas cada una y una tercera de 12 horas, haciendo siempre el vacío entre pase y pase para permitir una buena infiltración de la resina en la muestra.
La inclusión de las muestras se llevo a cabo con cápsulas de gelatina y la polimerización de la misma a 58oC, durante al menos 24 horas, evitando el contacto con el aire. Los cortes fueron seccionados con un ultramicrótomo LKB con cuchillas de vidrio a una velocidad de 30 mm/s y 3 µm de grosor, obteniéndose secciones transversales. Las muestras se gelatinizaron en 1 gr gelatina y 0.1 gr de alumbre de cromo disueltos en 200 ml agua destilada. Las que posteriormente fueron secadas a 37oC por 24 horas. Los cortes se tiñeron con azul de toluidina a un porcentaje de 0,5 y se secaron a 60 oC por 30 minutos. Se observaron en un microscopio contraste de fase Olimpus .Las imágenes se tomaron con una cámara digital acoplada al microscopio óptico.
Licopeno (µg/g)=(AxVx1.000.000)
(A1%1cmx M x100)
Donde A: valor de obsorvancia de la solución a 470 nm de longitud de onda, V=volumen final de la solución, A1%1cm: coeficiente de abosortividad molar de un pigmento en un solvente específico, M= masa de la muestra tomada para el análisis. Para el licopeno en éter de petróleo el valor del coeficiente de abosortividad es 3450 gr-1 (12).
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando el programa estadístico SPSS 15.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Al inicio de los ensayos, para identificar la presencia de la mancha solar en nuestro país no se contaba con experiencia en el uso de claves evaluativas para este tipo de desordenes. Por lo que, se utilizaron claves muy engorrosas que no facilitaban el trabajo (2), y si bien ayudaron a describir la fisopatía no aportaban a la evaluación la magnitud del daño. Por todo ello, con el trabajo práctico se adopto nuestra clave descriptiva para evaluar la severidad del daño causado teniendo en cuenta que los frutos serían evaluados en el mismo estado fisiológico de rojo maduro. Describe claramente que porción del fruto (porcentaje), está dañado por el síntoma característico. Lo que determina en la calidad del fruto y pudiera ser medida de cuan afectado es, evitando errores producidos por el transito en los espacios de maduración, donde los colores son representativos de cada rango o estadio.
Una alta incidencia de mancha solar fue observada en los hombros de frutos del cultivar Severino Corbarese, en particular un 80,8 % de los frutos estaba afectado de alguna manera por mancha solar. La intensidad de daño estimada para la variedad fue de 36,5 con una severidad clasificada como 3; que es el grado máximo de la escala empleada. Lo que se traduce en el predomino de frutos rojos maduros, con mancha grave en más del 75 % del diámetro del hombro del fruto. Estos datos son similares a los obtenidos por nuestro equipo de trabajo y otros reportes anteriores.
El típico síntoma es un anillo de tejido alrededor de la cicatriz pedúncular (zona estilar del fruto) que toma un color amarillo (Figura 1). Esta manifestación de la mancha es llamada hombro amarillo (Yellow Shoulder ), puede tener un rango de severidad desde solo unos pocos milímetros de ancho en una porción del hombro hasta la tercera parte del fruto, mientras que el resto del tomate presenta una coloración roja normal. Estas características coinciden con las reportadas por otros autores para este genotipo en particular y otros susceptibles a esta fisiopatía (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 12).
]]> En la Figura 2 a y b, se muestra la estructura de un corte transversal de la zona que rodea el punto de abscisión de frutos de la variedad Severino Corbarese. Se observan como tres divisiones en el pericarpio, dadas por la diferencia en tamaño celular. Siendo las de la epidermis más pequeñas. Seguidas por una capa más alargada y como colapsada de tamaño irregular que contiene células de menor tamaño redondas u ovaladas, con espacios intercelulares en el tejido con mancha (Figura 2 a). A medida que se alejan de la epidermis aumenta el tamaño de las células; dando la apariencia de estar comprimidas casi adheridas a la cutícula cuando presenta mancha (Figura 2 a), y son más pequeñas que las de una zona similar del fruto maduro sin mancha (Figura 2 b).Las restantes células del pericarpio (Figura 2 a y b), por el contrario se ven mucho mayores que las del fruto sano. Teniendo en cuenta que el grado de maduración de los frutos estudiados fue el mismo, a la hora de tomar las muestras, garantizamos que cualquier tipo de diferencia entre las muestras no sea justificada por el estado de desarrollo y de madurez del fruto. Estas imágenes revelan diferencias en cuanto al tamaño y morfología celular del pericarpio.
Otros autores coinciden en afirmar que las células de las regiones del fruto afectadas por este desorden fueron notablemente más pequeñas que las células adyacentes del tejido maduro rojo (2, 4). Estas células encontradas en tejidos manchados no estaban organizadas de la misma forma que en los tejidos de fruto maduro. Las evidencias encontradas, en nuestras condiciones de trabajo, confirman un desarrollo anormal en las células de este tejido afectado; caracterizado por una reducción en el tamaño y una distribución aleatoria de células en el tejido afectado. La coloración amarilla del fruto maduro en determinadas regiones del hombro afecta a las capas más externas del mismo (exocrapo, mesocarpo), sin llegar a penetrar en el mucílago.
Reportes anteriores, (2, 3, 6), afirman que esta zona amarilla presenta a la vez una disposición celular más parecida al de un tejido verde inmaduro, consistente con las células pequeñas y sus paredes celulares bien formadas. Cuando analizaron el pericarpio del fruto verde el tamaño celular resulto ser menor que el pericarpio de un tomate rojo maduro, y los cortes procedentes de la zona de la mancha se asemejan a lo observado en estos. Lo que concluye que pudiera estar relacionado con un fracaso en el desarrollo de los cloroplastos verdes en cromoplastos rojos, responsables del incremento de la concentración de carotenoides totales en el fruto; causado por la desaparición de tilacoides y la aparición de nuevas estructuras para la síntesis y almacenamiento de carotenoides.
La mancha solar involucra el desarrollo normal del fruto y no es una dilación o retraso de la maduración del fruto. Este desarrollo anormal puede ser disparado muy temprano en el desarrollo del fruto y no es reversible por demorar las cosechas, como pudimos comprobar en los númerosos ensayos realizados. De hecho, el retraso en la cosecha para permitir que los sectores descoloridos continúen su maduración es inefectivo, y puede reducir aún más la calidad de los frutos seleccionados debido a la sobremaduración.
Los valores medios de los análisis de calidad y nutricional de frutos con manchas y maduración normal, se muestran en la Tabla II. Los parámetros de calidad sólidos solubles, pH y acides son considerados como los de mayor importancia para la calidad el cultivo del tomate; y los resultados obtenidos están dentro de los niveles adecuados para los frutos maduros de tomate (9). La concentración de licopeno es aceptable para frutos destinados al consumo fresco o industria, sin embargo se ve reducida considerablemente cuando los frutos tienen mancha solar. Lo que reafirma como esta fisiopatía afecta significativamente la concentración de licopeno en los frutos afectados (2, 7).
La comparación de los valores medios (Tabla II), detecto diferencias significativas entre los valores de acides, sólidos solubles y licopeno de los frutos sin mancha y con mancha. El pH no es afectado, pero tiende ligeramente a incrementarse. La disminución de licopeno podría relacionarse tanto con un descenso en la tasa neta de síntesis del mismo, como con procesos de transformación u oxidación. Por otro lado, los valores de pH, acides y sólidos solubles más elevados en frutos manchados hacen inferir que se afectan tejidos específicos del fruto en lo que intervienen factores relacionados directamente con el control del crecimiento y desarrollo de las células del tejido afectado. Estas observaciones proveen las bases para afirmar que es un claro desorden de la maduración.
Las ventajas de un correcto estudio de las afectaciones causadas por la mancha solar pudieran ser de gran utilidad para separar las alteraciones fisiológicas y el desarrollo de la aparición de las manifestaciones de esta fisiopatía. La concentración de licopeno en la zona de la mancha solar del fruto es notablemente inferior a la detectada en la zona roja del fruto (Tabla II). Lo que hace inferir que los cloroplastos en tejido afectado fracasan su desarrollo en cromoplastos, y como consecuencia la degradación de la clorofila y el incremento en la biosíntesis y acumulación de carotenoides es mínima, licopeno en particular. Al contar con una rutina de análisis que confirmen su presencia se impone un profundo análisis genético y no una simple observación de variedades comerciales como se ha hecho hasta el momento.
La mayoría de estos desordenes son muy difíciles de resolver porque ellos involucran una interacción de muchos factores; tales como genotipo y clima. Aunque las condiciones ambientales pueden ser manejadas y en otras ocasiones no son causantes a simple vista, como en este caso donde de forma general los frutos se desarrollaron en buenas condiciones (Tabla I). Entonces, sería correcto indicar una investigación más minuciosa de las etapas del desarrollo del fruto, con control ambiental y variantes genéticas que apoyadas en un correcto protocolo de investigación permitan dilucidar el momento de aparición, causas de la mancha solar; así como factores genéticos que podrían desempeñar un importante rol. Estos puntos abren nuevas vías de investigación que podrían ser considerados en un futuro próximo.
En este sentido, algunos autores (2, 3, 4, 5, 6, 8, 7, 13), sugieren una simple estrategia para la variación genética; con un alto número de de replicas biológicas y bajo número de replicaciones en orden de evaluar un gran número de genotipos. También debería prestársele atención a un par de genes específicos que están en uso corriente en los programas de mejora. Por ejemplo, el gen old gold crimson (ogc), que es una mutación natural de la ß-cyclasa, que se manifiesta en el color rojo de los frutos con incremento del licopeno y reducción del ß-caroteno. Este gen está presente en FG00-124, hibrido homocigoto para ogc, con baja concentración de ß-carotenos, explica del 18 al 27 porciento total de la variación fenotípica para el color (14).
]]> La mejora genética de variedades resistentes a mancha solar pudiera ser una efectiva estrategia para incrementar los valores agregados del tomate para los productores y procesadoras industriales. Estudios como estos, demuestran que la mancha solar también afecta el valor de los productos del tomate desde la perspectiva del consumidor. Un mayor contenido de licopeno en la producción de tomates dará valor agregado, reflejándose en la calidad final del producto, mejorando los estándares de calidad y, potencialmente, su consumo en el mercado. Además, se podrán crear otras alternativas para la utilización de la materia prima del tomate como colorante o para reforzar el contenido nutritivo de algunos alimentos de importancia en el consumo diario de la población.
REFERENCIAS
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Recibido 06/07/2010, aceptado 14/06/2011
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