Gravina Alfredo¹, Fornero Cecilia, Galiger Sebastián, Inzaurralde Cristian, Fasiolo Carolina, Gambetta Giuliana

 1Departamento de Producción Vegetal. Ecofisiología de Citrus, Facultad de Agronomía, Universidad de la República, Garzón 780, C P 12900. Correo electrónico: agravina@fagro.edu.uy

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Recibido: 29/11/10 Aceptado: 16/9/11

Resumen

La mandarina ‘Afourer’, ha sido registrada como una variedad sin semillas. En las condiciones productivas de Uruguay, en todas las situaciones relevadas, la mayor parte de los frutos presenta semillas, lo que limita su precio y comercialización. Los objetivos de este trabajo fueron determinar la capacidad partenocárpica de la mandarina ‘Afourer’ y determinar la eficiencia polinizadora de cuatro variedades presentes en plantaciones comerciales. En condiciones de aislamiento de polinización mediante mallas, el 99% de los frutos en Paysandú y el 100% en San José no tuvieron semillas. En Paysandú, los componentes del rendimiento fueron similares en condiciones de libre polinización y bajo mallas, demostrando una alta capacidad partenocárpica. Los tratamientos de polinización artificial alcanzaron un porcentaje de cuajado superior a 40% en todos los casos y las flores embolsadas, emasculadas y embolsadas, y polinizadas con ‘Afourer’ y embolsadas, no presentaron semillas. El porcentaje de germinación de polen in vitro de ‘Afourer’ y ‘Ortanique’ alcanzó el 25% mientras que el de ‘Valencia’, limón tipo ‘Lisbon’ y ‘Clementina de Nules’, no superó el 8%. No se encontró una asociación clara entre estos porcentajes y el número de semillas por fruto. El porcentaje de frutos con semillas con polinización artificial fue variable, desde un mínimo de 18% con polen de limón tipo ‘Lisbon’, a un máximo de 88% con polen de naranja ‘Valencia’. Estos resultados sirven de base para el diseño de nuevas plantaciones y medidas de manejo que permitan disminuir el número de semillas.

Summary

Parthenocarpy, Cross Pollination and Seed Presence in ‘Afourer’ Mandarin

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‘Afourer’ mandarin has been registered as a seedless cultivar. Under Uruguayan productive conditions, in all the evaluated situations, most of the fruits have seeds, which limits its commercial value and marketing. The objectives of this work were to determine ‘Afourer’parthenocarpyc ability and pollination efficiency of four varieties in commercial plantations. Isolation of cross-pollination with nets in two experiments, resulted in 99% of seedlees fruits in Paysandú and 100% in San José. In Paysandú, yield components were similar in open-pollination or isolation, demonstrating high parthenocapic ability. Fruit-set in artificial pollination was 40% or more in all cases. Flowers isolated, emasculated and isolated, and pollinated with ‘Afourer’ and isolated resulted in seedlees fruits. The in vitro pollen germination percentage of ‘Afourer’ mandarin and ‘Ortanique’ tangor reached 25%, while ‘Valencia’ orange, ‘Lisbon’ lemon and ‘Nules Clementine’ mandarin, did not exceed 8%. No clear association between these percentages and the number of seeds per fruit was found. The percentage of seeded fruit with artificial pollination was variable, from 18% with ‘Lisbon’ lemon pollen, to 88% with ‘Valencia’ orange pollen. These results can be used for new plantations design and agronomical practices implementation to reduce fruit seed number.

Key words: ARTIFICIAL POLLINATION, EMASCULATION, POLLEN GERMINATION

Introducción

La partenocarpia, definida como la producción de frutos sin semillas, puede ser de dos tipos: obligada o autonómica y estimulativa. La primera se define como el cuajado de los frutos sin ningún estimulo externo, cuyos ejemplos más conocidos son la naranja ‘Washington’ navel y la mandarina ‘Satsuma’. La partenocarpia estimulativa, requiere de algún factor promotor para la producción de frutos. En este caso los estímulos pueden ser la polinización, la germinación del polen, o el crecimiento del tubo polínico sin que exista la fecundación (Frost y Soost, 1968).

Uno de los aspectos centrales a controlar en la producción de frutos sin semillas, es la polinización cruzada en aquellos cultivares autoincompatibles, pero que generan gametos viables. En la década del 60 se presentan ya los primeros estudios sobre autoincompatibilidad y polinización cruzada en mandarinos híbridos (Hearn et al., 1969). Más recientemente, en las condiciones de España, Soler (1999) y Bono et al. (2000) realizaron cruzamientos manuales dirigidos entre las principales especies y variedades del género Citrus cultivadas, estableciendo la presencia y número medio de semillas por fruto de acuerdo a la fuente de polen utilizada.

En variedades de cítricos partenocárpicas, la polinización por otros cultivares es fundamentalmente entomófila, siendo las abejas los principales agentes polinizadores. La distancia a la que puede encontrarse polen de variedades donadoras transportado por abejas, fue determinada por Chao (2005b) en las condiciones de California, mediante el uso de marcadores moleculares, alcanzando a 500 y 960 metros para polen de ‘Clementina de Nules’ y ‘Afourer’ respectivamente. Esto plantea las dificultades para aislar a los cultivares partenocárpicos facultativos de la polinización cruzada, en condiciones de producción comercial. Polinizaciones artificiales en ‘Afourer’ con polen de Clementinas e híbridos como ‘Fortune’, ‘Nova’ y ‘Ortanique’ en las condiciones de España, demuestran una alta capacidad de formación de semillas con todas ellas (Bono et al., 2000). No existen reportes en nuestro país sobre la capacidad partenocárpica de ‘Afourer’, ni sobre la capacidad polinizadora de algunas de las principales variedades comerciales presentes en nuestras plantaciones.

En este trabajo se plantearon como objetivos, determinar la capacidad partenocárpica de la mandarina ‘Afourer’ en nuestras condiciones agroclimáticas y evaluar la capacidad polinizadora de diferentes cultivares de Citrus, en la formación de semillas de esta mandarina.

Materiales y métodos

Estudios de partenocarpia. Se establecieron dos experimentos: (1) En el departamento de Paysandú (31º LS), en un cuadro de mandarina ‘Afourer’ injertada sobre P.trifoliata L.(Raf.), de dos años de edad, se marcaron veinte plantas homogéneas en altura y volumen de copa. A la mitad de ellas, seleccionadas al azar se les impidió la polinización cruzada, mediante el uso de malla tipo TNT, la cual se fijó en estructuras de madera colocadas sobre las copas, desde el inicio de la brotación hasta el final de la caída de pétalos. En cosecha, se determinó el rendimiento y se contaron todos los frutos de cada planta y en una muestra de 50 frutos por planta, se evaluó la presencia y el número de semillas por fruto. Se instaló durante el período de cuajado un sensor de temperatura y humedad relativa (Hygrochron), con registro horario de información en cada situación (2). En el departamento de San José (35º LS), se seleccionaron considerando vigor, volumen de copa y estado sanitario, 10 plantas de ‘Afourer’ de siete años de edad, injertadas también sobre P.trifoliata, y en condiciones de fertirriego. En cada una, se marcaron dos ramas secundarias y a una de ellas se la protegió de la polinización cruzada, mediante estructuras de alambre forradas de malla tipo tul, en un período similar al del experimento 1. En maduración, se colectaron todos los frutos de cada rama y se evaluó número y porcentaje de frutos sin semilla y número de semillas por fruto. En ambos experimentos, a partir del fin de la caída fisiológica (segunda quincena de diciembre y primera de enero respectivamente), se midió el diámetro ecuatorial de 10 frutos por planta o cinco por rama hasta la maduración.

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Polinización cruzada: cuajado y presencia de semillas. Experimento 1. En Paysandú (31º LS), en un cuadro de ‘Afourer’ injertado sobre P.trifoliata de siete años de edad, se seleccionaron quince plantas y en cada una se marcaron 60 brotes de flor terminal, totalizando 900 brotes. Se aplicaron seis tratamientos con 150 flores en cada uno: a) Polinización abierta (testigo) b) Flores embolsadas c) Flores emasculadas y embolsadas d) Flores emasculadas, polinizadas con polen de ‘Afourer’ y embolsadas e) Flores emasculadas, polinizadas con polen de mandarina ‘Clementina de Nules’ y embolsadas f) Flores emasculadas, polinizadas con polen de naranja ‘Valencia’ y embolsadas.

Experimento 2. En el cuadro de San José, durante la brotación y antes de la antesis, se marcaron en 10 árboles un total de 450 brotes de flor terminal, en los que se aplicaron tres tratamientos: testigo, emasculación y polinización artificial con polen de tangor ‘Ortanique’ y con polen de limón tipo ‘Lisbon’, totalizando 150 flores por tratamiento. Los dos últimos se embolsaron con mallas tipo tul durante los 15 días posteriores a las polinizaciones. La selección de las variedades polinizadoras en cada zona se realizó en función de la cercanía de cada una al cuadro de ‘Afourer’.

En ambos experimentos, los tratamientos se aplicaron con flores en el estado 59 de la escala BBCH (Agustí et al., 1997). Las anteras de las variedades donadoras fueron colectadas el día previo a la polinización y mantenidas en oscuridad a 20 ºC. A los quince días de los tratamientos se retiraron las bolsas; cada 15 días y hasta el fin de caída fisiológica se cuantificó el porcentaje de cuajado (frutos presentes/flores iniciales x 100) y hasta la maduración el diámetro de los frutos. En cosecha se contabilizaron todos los frutos, se determinó el porcentaje de cuajado final y se cuantificó presencia y número de semillas por fruto.

Germinación de polen in vitro

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En todos los casos, se realizó una prueba de germinación in vitro de las diferentes fuentes de polen utilizadas. Las flores se colectaron de plantas de ‘Clementina de Nules’, ‘Valencia’ y ‘Afourer’ en Paysandú y limón tipo ‘Lisbon’ y ‘Ortanique’ en San José. Se colocaron en una caja de Petri abierta, en una cámara con sílica gel durante 24-36 horas para que abrieran las anteras y se mantuvieron abiertas en heladera durante dos horas, para que se hidrataran los granos de polen. La germinación de los granos de polen se realizó en portaobjetos, colocando una base de 750 µl de medio sólido (Brewbaker y Kwack, 1963). De las anteras se extrajeron los granos de polen frotando las mismas con pincel fino para recoger la mayor cantidad posible, los cuales se depositaron sobre el medio sólido de cada portaobjeto. Posteriormente se cubrieron los granos de polen con 30 µl del mismo medio de cultivo líquido. Se colocaron los preparados en cámara oscura a 25 ºC y 70-80% de humedad durante 72 horas hasta que el tratamiento control germinó. Una vez que germinaron, los granos de polen se fijaron con solución de FAA (formaldehído, acético, etanol al 70%; 5:5:90). La germinación de polen, se evaluó contabilizando un promedio de 300-400 granos de polen por repetición, con microscopio óptico (OLYMPUS ECE-Bi). Del total de granos contabilizados, se determinó el número de granos de polen germinados y se calculó el porcentaje de germinación, tomando como criterio que un grano de polen germinó, cuando el largo del tubo polínico superaba el diámetro del mismo (Stanley y Linskens, 1974).

Las variables continuas se analizaron por el Modelo Lineal Generalizado y las proporciones por razón de verosimilitud.

Resultados y discusión

En condiciones de aislamiento de polinización, el 99% de los frutos en Paysandú y el 100% en San José no tuvieron semillas (Cuadro 1). Adicionalmente, el porcentaje de frutos sin semillas en el tratamiento de autopolinización (embolsado) realizado en flores individuales en Paysandú, alcanzó el 100%.

Estos resultados confirman los reportes de Bono et al. (2000) y Chao (2005a) en las condiciones de España y California respectivamente, por lo que la presencia de semillas en frutos de ‘Afourer’ en nuestras plantaciones, debe explicarse casi exclusivamente por la polinización cruzada de otras variedades. A su vez, en condiciones de polinización abierta, solamente un 34% de los frutos fueron partenocárpicos en Paysandú, y un 29% en San José (Cuadro 1).

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Los resultados de la cosecha del experimento de Paysandú, indican que los componentes del rendimiento fueron prácticamente iguales en las plantas de polinización abierta y las aisladas de la polinización cruzada. Las temperaturas máximas y medias registradas bajo las mallas, fueron superiores a las plantas testigo (Figura 1); estas diferencias, aunque adelantaron el desarrollo de las flores en aproximadamente una semana, no tuvieron incidencia en el número final de frutos. En las condiciones experimentales de este trabajo, la capacidad partenocárpica de ‘Afourer’ fue muy alta, logrando cuajar y desarrollar un número igual de frutos, que en condiciones de polinización abierta. (Cuadro 2). Se destaca que el tamaño de frutos fue igual para ambas condiciones, sin diferencias en función de la presencia de semillas. Por el contrario, en el experimento de San José, el número de frutos por rama en condiciones de polinización abierta, fue significativamente superior al de las ramas cubiertas con malla (27 y 13 respectivamente). Esta diferencia puede explicarse por las condiciones de competencia de frutos sin semilla y frutos con semilla en la misma planta en los árboles de San José. ‘Afourer’ ha sido reportada como una mandarina de alta productividad en las condiciones de España, en condiciones de polinización abierta y con presencia de semillas (Agustí et al., 2005). Sin embargo, no se cuenta con información sobre su capacidad productiva en condiciones de aislamiento, el cual puede conseguirse mediante la separación espacial de posibles cultivares polinizadores, la plantación de cultivares que no generan polen viable (por ejemplo naranjas navel) en sus proximidades o la cobertura con mallas que impidan el acceso de abejas durante el período de la floración (Nadori, 2004).

Germinación de polen in vitro

El comportamiento in vitro del polen de las variedades utilizadas y de ‘Afourer’, fue diferente, siendo esta última junto con ‘Ortanique’ las que alcanzaron el mayor porcentaje de germinación (25%) mientras que ‘Clementina de Nules’, limón tipo ‘Lisbon’ y ‘Valencia’, no superaron el 8% de germinación in vitro. Existe un alta variabilidad en distintas especies y variedades de cítricos y entre años, en esta característica, determinándose valores entre 0,6% y 86,3%, (Pardo et al., 2007). No se encontró ninguna asociación entre el porcentaje de germinación in vitro y la presencia de semillas en los frutos provenientes de esas polinizaciones.

Autopolinización y polinización cruzada: cuajado y presencia de semillas

El porcentaje de cuajado en todos los tratamientos fue muy alto en ambos experimentos, con un mínimo en Paysandú de 40% en el tratamiento de polinización con ‘Clementina de Nules’ y un máximo de 72% en el testigo de polinización abierta. En los dos tratamientos donde se impidió la polinización cruzada (flores embolsadas, y emasculadas y embolsadas), el cuajado superó el 40% y todos los frutos obtenidos fueron sin semillas, indicando también en este caso una alta capacidad partenocárpica de ‘Afourer’. La autopolinización artificial, alcanzó los mismos porcentajes de cuajado lo que permite postular que la partenocarpia de ‘Afourer’ es autónoma, no dependiendo del estímulo de la polinización (Cuadro 3).

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En San José, el mínimo cuajado lo presentó el tratamiento de polinización con limón (67%) y el máximo las flores polinizadas con ‘Ortanique’ (78%), aunque sin alcanzar diferencias significativas (Cuadro 4).

Este elevado porcentaje de cuajado en todos los tratamientos, puede atribuirse además de la alta capacidad partenocárpica de ‘Afourer’, a que los brotes utilizados eran de flor terminal los cuales presentan mayor porcentaje de cuajado (daCunha Barros y Gravina, 2006), y a que las polinizaciones se realizaron al final del período de floración con temperaturas más favorables para el cuajado.

El polen de naranja ‘Valencia’ fue el más eficiente polinizador, ya que produjo el menor número de frutos sin semilla y el mayor número de semillas por fruto, mientras que ‘Clementina de Nules’ fue muy poco eficiente como polinizadora, registrándose un 79% de frutos sin semilla y un muy bajo número de semillas por fruto (Cuadro 3). Los frutos provenientes de flores polinizadas con limón tipo ‘Lisbon’ y ‘Ortanique’, también presentaron un alto porcentaje sin semillas y un número bajo de semillas, lo que indica una baja capacidad de fecundación de flores de ‘Afourer’ (Cuadro 4). Existe importante variabilidad en los resultados disponibles sobre polinización artificial en ‘Afourer’, tanto en el porcentaje de cuajado, como en la presencia de semillas. Fang et al. (2008) reportan 0% de cuajado cuando las flores fueron polinizadas artificialmente con ‘Valencia Midknight’ y ‘Delta’, lo que contrasta con el alto cuajado verificado en nuestros resultados con el clon CV 64 de ‘Valencia’. En polinizaciones naturales, Agustí et al. (2005), indican también una baja eficiencia del polen de naranja ‘Valencia’ en promover la presencia de semillas en ‘Afourer’. Inesperadamente, en San José, el porcentaje de frutos sin semillas y número de semillas por fruto provenientes de flores de polinización abierta fue similar al de flores polinizadas artificialmente, en donde la cantidad de polen aplicada es muy superior y concentrada en el momento de mayor receptividad del estigma (Cuadro 4).

Crecimiento y tamaño final de frutos

La evolución del diámetro ecuatorial de los frutos por tratamiento de polinización en Paysandú, se presenta en la Figura 2. A partir de los 55 días de haberse realizado los tratamientos, los frutos provenientes de polinización abierta (testigo) y polinizados con ‘Valencia’ presentaron los mayores tamaños, manteniéndose este comportamiento durante la mayor parte del desarrollo de los mismos.

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En cosecha, si bien la tendencia fue similar, las diferencias estadísticas en el diámetro de frutos se confirmaron entre los provenientes de flores polinizadas con ‘Valencia’ y los correspondientes a ‘Afourer‘, ‘Clementina de Nules’ y emasculadas sin polinización, quedando en un nivel intermedio los testigos y los embolsados. El mayor número de semillas en los frutos polinizados con naranja ‘Valencia’ en relación a los de polinización abierta, no se tradujo en este estudio en diferencias significativas en el tamaño de los mismos.

Conclusiones

En condiciones de aislamiento de polinización cruzada, los frutos de ‘Afourer’ no presentaron semillas. Su capacidad partenocárpica fue muy elevada en el caso de flores individuales y a nivel de planta en Paysandú; en San José, el cuajado de frutos bajo malla fue inferior al de polinización abierta, cuando ambas situaciones competían en el mismo árbol. De todos los cultivares donadores utilizados en nuestro trabajo, el polen de naranja ‘Valencia’ resultó el más eficiente, con altos porcentajes de fruta con semilla y el mayor número de semillas por fruto. ‘Clementina de Nules’, limón tipo ‘Lisbon’ y ‘Ortanique’, no resultaron buenos polinizadores. Al no verificarse diferencias en el porcentaje de cuajado de frutos entre las flores de ‘Afourer’ autopolinizadas artificialmente y las emasculadas y embolsadas, se postula que la partenocarpia en este cultivar es de tipo autonómica. Esta información se considera relevante para la planificación del diseño de las plantaciones de mandarina ‘Afourer’ y la implementación de medidas de manejo que permitan disminuir el número de semillas.

Al personal técnico y de campo de los establecimientos ‘El Repecho’, ‘Azucitrus’ y ‘Browni S.A.’ por el apoyo para la realización del trabajo. A la Ing. Agr. (M.Sc.) Ximena Chouza por el adiestramiento en las técnicas de laboratorio. A la Ing. Agr. (M.Sc.) Alejandra Borges por la colaboración en los análisis estadísticos.

Bibliografía

Agustí M, Martínez-Fuentes A, Reig C, Mesejo C. 2005. Comportamiento agronómico del tangor ‘Afourer’. Levante Agrícola, 375: 124 – 128.

Agustí M, Zaragoza S, Bleiholder H, Buhr L, Hack H, Klose R, Staub R. 1997. Adaptation de l’échelle BBCH à la description des stades phénologiques des agrumes du genre Citrus. Fruits, 52: 287 – 295.

Barry GH. 2004. The Quest for Seedless Citrus Fruit. Proceedings International Society of Citriculture, I: 346.         [ Links ]

Bono R, Soler J, Buj A. 2000. Problemática de la presencia de semillas en los cítricos. IV Congreso Citrícola de l’Horta Sud: 29-46. Valencia, España.

Brewbaker JL, Kwack BH. 1963. The essential role of calcium ion in the pollen tube growth. American Journal of Botany., 50: 859 – 865.

Chao Ch. 2005a. Pollination study of mandarins and the effect on seediness and fruit size: implications for seedless mandarin production. HortScience, 40(2): 362 – 365.

Chao Ch. 2005b. Long distance pollen flow in mandarin orchards determined by AFPL markers-Implications for seedless mandarin production. Journal of American Society for Horticultural Science, 130(3): 374 – 380.

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da Cunha Barros M, Gravina A. 2006. Influencia del tipo de brote en el cuajado y crecimiento de frutos del tangor Ortanique. Agrociencia, X (1): 37- 46        [ Links ]

Fang JG, Wu CJ, Zheng YS, Chao CT. 2008. Cross pollination, seediness, and stimulated parthenocarpic of ‘Nules’ Clementine, ‘Fina Sodea’ Clementine, and ‘W.Murcott’ mandarin. Proceedings International Society of Citriculture, 2010, I: 825-826

Hearn CJ, Reece PC, Fenton R. 1969. Self-incompatibility and the effects of different pollen sources upon fruit characteristics of four Citrus hybrids. Proc.First. Int.Citrus Symposium, I: 183-187.         [ Links ]

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Nadori E. 2004. Nadorcott mandarin: a promising new variety. Proceedings International Society of Citriculture, I: 356-359.         [ Links ]

Pardo J, Bermejo A, Cano A, Zaragoza S. 2007. La Germinación del polen y la formación de las semillas en los cítricos. Levante Agrícola, 384: 16 - 20.         [ Links ]

Soler J. 1999. Reconocimiento de variedades de cítricos en campo. Valencia : Generalitat Valenciana. 187p. (Serie de divulgación técnica; 43).         [ Links ]

Stanley RG, Linskens HF. 1974 Pollen: biology, chemistry, management. New York: Springer. 307p.         [ Links ]