Estrategias reproductivas de dos especies de frutos secos: almendro y nogal

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(1)Estrategias reproductivas de dos especies de frutos secos: almendro y nogal. Irene Martín Hurtado.

(2) Departament de Producció Vegetal i Ciència Forestal. TESIS DOCTORAL. ESTRATEGIAS REPRODUCTIVAS DE DOS ESPECIES DE FRUTOS SECOS: ALMENDRO Y NOGAL. Memoria presentada por: Irene Martín Hurtado Para optar al grado de Doctora en Biología.. Tesis realizada en el Departament de Olivicultura Elaiotecnia i Fruits secs de l’IRTA – Centre Mas de Bover. DIRECTOR Mercè Rovira Cambra. TUTOR : Juan Antonio Martín Sánchez. DOCTORANDA Irene Martín Hurtado. Dra. en Biología. Dr. Ingeniero Agrónomo. Bióloga.

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(4) AGRADECIMIENTOS. A la Dra. Mercè Rovira Cambra, directora de esta tesis, por confiar, durante 4 años y pico, en mi capacidad para realizar este trabajo. Por sus enseñanzas y sus consejos. Y en este último tramo de la tesis, por su paciencia al intentar hacerme comprender, que hay cosas, que es mejor escribir 40 veces, aunque me parezca que me repito, que dejar de hacerlo 1 y que la gente no entienda lo que se está explicando. Al Dr. Juan Antonio Martín Sánchez, tutor de esta tesis. Por sus consejos. Por estar, siempre, dispuesto a ayudar en cuanto fuera posible, incluso en aspectos en los que no tenía ninguna obligación de hacerlo y todo ello, con una amabilidad y cortesía extremas, que, como indica el refrán, Salamanca no presta. Al Dr. Ballester, al Dr. Werner y en particular a Esteve Collell y resto del personal de los laboratorios de análisis genético de Applus+ e IRTA de Cabrils por ceder parte de su tiempo y espacio de trabajo para analizar mis muestras y enseñarme cuanto dio tiempo sobre el mundo de los microsatélites. Al Dr. Julián Cuevas y la gente del departamento de Producción Vegetal de la Universidad de Almería, no solo por prestarme sus conocimientos sobre la observación de las flores de nogal bajo microscopio de fluorescencia, sino también por su hospitalidad durante mi ¡ojalá hubiera sido más larga! Estancia en esa bonita ciudad. A los profesores Jordi Voltas y Lluis Torres de la Universidad de Lérida y por su ayuda en todo lo referente al tratamiento estadístico de los datos. A los Señores, Antoni Carbonell, en el caso del almendro y Carbonell, Miquel, Pastor y Serra, en el caso del nogal, por permitirme trabajar en sus fincas: Entrar, salir, hacer, deshacer e incluso apropiarme de algún árbol durante 2 años completos. Además de dejarme planos, darme información y en resumen, contestarme a cuanta pregunta sobre las mismas que se me pasara por la cabeza. A los todos los compañeros de Mas de Bover (aunque para mí, diga lo que diga la normativa siempre será Mas Bové), especialmente a los que han trabajado conmigo en la unidad de Olivicultura, elaiotecnia y frutos secos. A Paco, Miguel Romero, Xavi y Agustí Romero por sus conocimientos y su guía y a la gente de campo, sobre todo a Ramón Magrinyà y Josep Fargas, estoy convencida que, de no ser por ellos, entre los problemas de riego y las ratas, esta Tesis se hubiera quedado sin realizar por falta de muestras. Al Dr. Pere Martínez Serra, por ser la primera persona que creyó en mí, cuando recién salida de la Universidad, aún era casi todo teoría y muy poca práctica. Algún día espero mandarte recuerdos desde esa zona de la costa de Francia donde se esconden los acelos. A mis amigos. A los lejanos, por demostrar su amistad acordándose de mí y mandando ánimos, incluso desde China y por supuesto, a los cercanos, por, pese a haberlo deseado en más de una ocasión (seguramente merecida), no haberme mandado nunca a paseo. Espero que todos ellos sepan entender por qué no he escrito aquí sus nombres. A mi familia, por no abandonarme nunca y confiar en mí incluso cuando yo dejé de hacerlo. Y a ti Señor, por ponerlos a todos ellos en mi camino..

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(6) RESUMEN El almendro y el nogal son dos especies de frutos secos de gran importancia en nuestro país. La superficie cultivada mundial de almendro se estima en 1.670.158ha y la de nogal en 805.572ha, con una creciente expansión de esta especie, en los últimos años. La biología floral de estas dos especies es muy distinta. El almendro (Prunus dulcis Mill.) es una especie originalmente autoincompatible, aunque en la actualidad la mayoría de las variedades presentes en las plantaciones proceden de programas de mejora genética en las que se ha introducido el gen de la autocompatibilidad. Es una especie homógama (simultanea floración masculina y femenina de una misma variedad), de polinización entomófila y con un elevado ratio de flores por rama. Contrariamente, el nogal (Juglans regia L.) es una especie autocompatible, mayoritariamente dicógama (floración masculina y femenina de una misma variedad desfasada en el tiempo), de polinización anemófila y con un bajo ratio de flores por rama. En este trabajo se ha estudiado la posible influencia del tipo de polinización (autopolinización o polinización cruzada) en distintas variedades autocompatibles de almendro (‘Constantí’, ‘Francolí’, ‘Guara’, ‘Marinada’ y ‘Vairo’) y en la variedad de nogal (‘Chandler’). Los estudios realizados se han centrado en la observación del crecimiento de los tubos polínicos a través de los tejidos del pistilo, en los porcentajes de cuajado y en distintas características del fruto: rendimiento en grano, peso, longitud, anchura y grosor. Se han utilizado marcadores moleculares (isoenzimas y microsatélites), para determinar la procedencia (flores autopolinizadas o de polinización cruzada) de las almendras o las nueces analizadas. A través de estos marcadores moleculares también se ha determinado el porcentaje de autopolinización o polinización cruzada que se produce en dos plantaciones comerciales de almendro y en tres plantaciones comerciales de nogal. El estudio del crecimiento de los tubos polínicos se ha realizado en laboratorio mediante la polinización manual de flores y posterior observación de los pistilos bajo microscopio de luz fluorescente. En las variedades de almendro ‘Constantí’, ‘Francolí’ y ‘Marinada’ los tubos polínicos correspondientes a la polinización cruzada han crecido más rápido que los correspondientes a la autopolinización. En las variedades ‘Guara’ y ‘Vairo’ se ha producido la situación inversa. En el caso del nogal, la variedad ‘Chandler’ no ha mostrado diferencias en el crecimiento de los tubos polínicos en relación al tipo de polen (propio o ajeno). Los resultados obtenidos en los ensayos de cuajado y características del fruto, no permiten generalizar sobre la influencia del tipo de polinización en estos aspectos. Las variedades de almendro presentan comportamientos distintos entre sí, por lo que podría considerarse que serían aspectos de la genética de la variedad los responsables de las características estudiadas. En la variedad de nogal ‘Chandler’ no se han observado diferencias entre la autopolinización y la polinización cruzada para las características de fruto estudiadas. Los frutos recogidos en las plantaciones comerciales de almendro y nogal se distinguieron entre los cercanos y los alejados de las variedades polinizadoras. Este procedimiento de toma de muestras, permitió realizar un estudio del porcentaje de autopolinización y de polinización cruzada que se produce en las plantaciones y su distribución dentro de las mismas. En las dos plantaciones de almendro la mayoría de almendras procedían de flores autopolinizadas, aunque una cantidad importante procedía de flores de polinización cruzada. En dos plantaciones de nogal, se ha observado la misma tendencia que para el almendro, mientras que en la tercera plantación de esta especie, la más joven de ellas, se ha observado un mayor porcentaje de nueces procedentes de flores polinizadas con polen ajeno. Estas distintas situaciones dependen, entre otros factores, de las variedades polinizadoras presentes en la plantación y de su distribución en la misma. Las características propias de la biología floral de estas dos especies de frutos secos no parecen influenciar en el comportamiento de las variedades estudiadas, frente al tipo de polinización (autopolinización o polinización cruzada)..

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(8) RESUM L'ametller i la noguera són dues espècies de fruits secs de gran importància a Espanya. La superfície conreada d'ametller s'estima en 1.670.158ha, i la de noguera en 805.572ha, amb una creixent expansió d'aquesta espècie, en els últims anys. La biologia floral d'aquestes dues espècies és molt diferent. L'ametller (Prunus dulcis Mill.) és una espècie originalment autoincompatible, tot i que actualment la majoria de les varietats presents en les plantacions procedeixen de programes de millora genètica en què s'ha introduït el gen de la autocompatibilitat. És una espècie homógama (simultània floració masculina i femenina d'una mateixa varietat), de pol·linització entomòfila i amb un elevat ràtio de flors per branca. Contràriament, la noguera (Juglans regia L.) és una espècie autocompatible, majoritàriament dicògama (floració masculina i femenina d'una mateixa varietat desfasada en el temps), de pol·linització anemòfila i amb una baixa ràtio de flors per branca. En aquest treball s'ha estudiat la possible influència del tipus de pol·linització (autopol·linització o pol·linització creuada) en diferents varietats autocompatibles d'ametller ('Constantí', 'Francolí', 'Guara', 'Marinada' i 'Vairo') i en la varietat de noguera ('Chandler'). Els estudis realitzats s'han centrat en l'observació del creixement dels tubs pol·línics a través dels teixits del pistil, en els percentatges de quallat i en diferents característiques del fruit: rendiment en gra, pes, longitud, amplada i gruix. S'han utilitzat marcadors moleculars (isoenzims i microsatèl·lits), per determinar la procedència (flors autopol·linitzades o de pol·linització creuada) de les ametlles o les nous analitzades. A través d'aquests marcadors moleculars també s'ha determinat el percentatge d'autopol·linització o pol·linització creuada que es produeix en dues plantacions comercials d'ametller i en tres plantacions comercials de noguera. L'estudi del creixement dels tubs pol·línics s'ha realitzat en laboratori mitjançant la pol·linització manual de flors i posterior observació dels pistils sota microscopi de llum fluorescent. En les varietats d'ametller 'Constantí', 'Francolí' i 'Marinada' els tubs pol·línics corresponents a la pol·linització creuada han crescut més ràpid que els corresponents a la autopol·linització. En les varietats 'Guara' i 'Vairo' s'ha produït la situació inversa. En el cas de la noguera, la varietat 'Chandler' no ha mostrat diferències en el creixement dels tubs pol·línics en relació al tipus de pol·len (propi o aliè). Els resultats obtinguts en els assajos de quallat i característiques del fruit, no permeten generalitzar sobre la influència del tipus de pol·linització en aquests aspectes. Les varietats d'ametller presenten comportaments diferents entre si, pel que es podria considerar que serien aspectes de la genètica de la varietat dels responsables de les característiques estudiades. En la varietat de noguera 'Chandler' no s'han observat diferències entre la autopol·linització i la pol·linització creuada per les característiques de fruit estudiades. Els fruits recollits a les plantacions comercials d'ametller i noguera es van distingir entre els propers i els allunyats de les varietats pol·linitzadores. Aquest procediment de presa de mostres, va permetre realitzar un estudi del percentatge d'autopol·linització i de pol·linització creuada que es produeix a les plantacions i la seva distribució dins de les mateixes. En les dues plantacions d'ametller la majoria d'ametlles procedien de flors autopol·linitzades, encara que una quantitat important procedia de flors de pol·linització creuada. En dues plantacions de noguera, s'ha observat la mateixa tendència que per l'ametller, mentre que a la tercera plantació d'aquesta espècie, la més jove d'elles, s'ha observat un major percentatge de nous procedents de flors pol·linitzades amb pol·len aliè. Aquestes diferents situacions depenen, entre altres factors, de les varietats pol·linitzadores presents en la plantació i de la seva distribució en la mateixa. Les característiques pròpies de la biologia floral d'aquestes dues espècies de fruits secs no semblen influir en el comportament de les varietats estudiades, enfront del tipus de pol·linització (autopol·linització o pol·linització creuada)..

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(10) SUMMARY Almonds and walnuts are two very important types of nuts in our country. The estimated area under almond tree cultivation is 1,670,158 ha, and under walnut tree cultivation is 805,572 ha; the latter has significantly grown in recent years. Flower biology is extremely different in these two species. Almond trees (Prunus dulcis Mill.) were originally self-incompatible although, nowadays, most varieties present in plantations have originated from genetic improvement programmes where the self-compatibility gene has been introduced. Besides, it is a homogamous species (male and female flowers of the same variety bloom simultaneously), of entomophilous pollination and with a high ratio of flowers per branch. In contrast with this, walnut trees (Juglans regia L.) is self-compatible, mainly dichogamous (male and female flowers of the same variety do not bloom simultaneously), of anemophilous pollination and with a low ratio of flowers per branch. In this work, we have studied the potential influence of different types of pollination (selfpollination or cross-pollination) on different self-compatible varieties of almond trees (‘Constantí’, ‘Francolí’, ‘Guara’, ‘Marinada’ and ‘Vairo’) and on one variety of walnut trees (‘Chandler’). Studies previously conducted have focused on observing the growth of pollen tubes through pistil tissues, the percentage of fruit set and its features: grain yields, weight, length, width and thickness. Molecular markers (isoenzymes and microsatellites) have been used in order to establish the source of almonds and walnuts being analyzed (self-pollinated or cross-pollinated). Thanks to these molecular markers we have been also able to determine the percentages corresponding either to self-pollination or cross-pollination in two commercial almond-tree plantations and three commercial plantations of walnut trees. The study of the pollen tube growth has been carried out in a laboratory, through manual pollination of flowers, and subsequently observing pistils under a fluorescent microscope. As regards pollen tubes of the varieties Constantí’, ‘Francolí’ and ‘Marinada’, those corresponding to cross-pollination have grown faster than the self-pollinated ones; in contrast with this, the situation has been the opposite as regards the varieties ‘Guara’ and ‘Vairo’. As far as walnut trees are concerned, the ‘Chandler’ variety did not show any differences in the growth of pollen tubes depending on the type of pollen used (their own pollen or coming from another source). The results obtained in fruit set test and the features of the fruit do not allow us to generalise on the influence of the type of pollination in these aspects. The different varieties of almond trees show different behaviours and, therefore, we can suspect that the genetic features of every variety are responsible for the characteristics subject of the study. In ‘Chandler’ walnut trees, no differences have been identified between self-pollination and cross-pollination as regards the studied fruit characteristics. Fruits harvested in commercial plantations of almond and walnut trees, were differentiated between those which were close to or far from pollinating varieties. The sample collection process allowed us to study the self- and cross-pollination percentage taking place in plantations and its distribution therein. As regards the two almond-tree plantations, most almonds came from selfpollinated flowers, although an important amount came from cross-pollinated flowers. In two walnut-tree plantations we have observed the same trend as in almond trees, while in the third and youngest one of this species, a higher percentage of walnuts originated in flowers pollinated with pollen from another source. Among other factors, these different outcomes depend on the pollinating varieties present in the plantation and their distribution therein. The floral biology characteristics of these two species of nuts do not seem to influence the behaviour of the varieties being studied, in contrast with the type of pollination (self- or crosspollination)..

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(12) RÉSUMÉ L’Amandier et le noyer sont deux espèces d’arbres à fruits secs très importantes en Espagne. La superficie de culture d’amandiers est de 1.670.158ha environ et celle du noyer représente environ 805.572ha, ce qui reflète une forte hausse de la culture de cette espèce au cours de ces dernières années. La biologie florale de ces deux espèces est très différente. L’amandier (Prunus dulcis Mill.) est une espèce à l’origine auto-incompatible, bien qu’au jour d’aujourd’hui la plupart des variétés présentes dans las plantations soient issues de programmes d’amélioration génétique où l’on a introduit le gène de l’auto-compatibilité. Il s’agit d’une espèce homogame (floraison masculine et féminine simultanée de la même variété), avec une pollinisation entomophile et avec un ratio élevé de fleurs par branche. Contrairement au noyer (Juglans regia L.) qui est une espèce auto-compatible, majoritairement dichogame (floraison masculine et féminine de la même variété décalée dans le temps), avec une pollinisation anémophile et un bas ratio de fleurs par branche. Dans ce travail, nous avons étudié la manière dont le type de pollinisation (auto-pollinisation ou pollinisation croisée) peut influencer les différentes variétés auto-compatibles d’amandier (‘Constantí’, ‘Francolí’, ‘Guara’, ‘Marinada’ et ‘Vairo’) et la variété de noyer (‘Chandler’). Les études réalisées se centrent sur l’observation de la croissance des tubes polliniques à travers les tissus du pistil, sur les pourcentages de nouaison et sur diverses caractéristiques des fruits : rentabilité des graines, le poids, la longitude, la largeur et le gabarit. Nous avons utilisé des marqueurs moléculaires (isoenzymes et des microsatellites), pour déterminer l’origine (des fleurs auto-pollinisées ou issues de la pollinisation croisée) des amandes ou des noix analysées. A travers ces marqueurs moléculaires nous avons aussi déterminé le pourcentage d’auto-pollinisation ou de pollinisation croisée produite dans deux plantations commerciales d’amandiers et dans trois plantations commerciales de noyers. L’étude sur la croissance des tubes polliniques a été réalisée dans le laboratoire à travers la pollinisation manuelle des fleurs et son observation à postériori des pistils sous un microscope à fluorescence. Chez les variétés d’amandiers ‘Constantí’, ‘Francolí’ et ‘Marinada’ les tubes polliniques issus d’une pollinisation croisée ont poussé plus vite que ceux issus de l’auto-pollinisation. Chez les variétés ‘Guara’ et ‘Vairo’ il s’est produit la situation inverse. En ce qui concerne le noyer, la variété ‘Chandler’ n’a pas affiché de différences de croissance des tubes polliniques par rapport au type de pollen, (propre ou étranger). Les résultats obtenus dans les essais de nouaison et de caractéristiques des fruits ne permettent pas de généraliser sur l’influence que les différents types de pollinisation ont dans ces aspects. Les variétés d’amandier présentent des différences de comportement entre elles, ce qui laisserait supposer que ce sont les différences génétiques des variétés les responsables des caractéristiques étudiées. En ce qui concerne la variété de noyer ‘Chandler’ l’on n’a pas apprécié des différences entre l’autopollinisation et la pollinisation croisée par rapport aux caractéristiques étudiées de ces fruits. Nous avons distingué les fruits ramassés dans les plantations commerciales d’amandiers et de noyers entre les fruits proches et les fruits éloignés des variétés pollinisatrices. Ce procédé de recueil d’échantillons a permis de réaliser une étude des pourcentages d’auto-pollinisation et de pollinisation croisée produites dans les plantations et de sa distribution au sein de la plantation. Dans les deux plantations d’amandier, la plupart des amandes étaient issues de fleurs autopollinisées même si une quantité non négligeable était issue de fleurs de pollinisation croisée. Dans deux plantations de noyers, nous avons observé la même tendance que chez les amandiers, tandis que dans la troisième plantation de cette espèce, la plus jeune parmi elles, nous avons observé un plus grand pourcentage de noix issues de fleurs pollinisées avec du pollen étranger. Ces situations différentes dépendent, parmi d’autres facteurs, des variétés pollinisatrices présentes dans la plantation et de sa distribution au sein de la plantation. Las caractéristiques propres de la biologie florale de ces deux espèces d’arbres à fruits secs ne semblent pas avoir une influence dans le comportement des variétés étudiées, par rapport au type de pollinisation (auto-pollinisation ou pollinisation croisée)..

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(14) ÍNDICE TEMÁTICO Índice Índice de tablas Índice de figuras Resumen Resum Summary Résume. I V IX V VII IX XI. ÍNDICE TEMÁTICO. I. ÍNDICE DE TABLAS. V. ÍNDICE DE FIGURAS. IX. INTRODUCCIÓN GENERAL. 3. 1.1.. BIOLOGÍA FLORAL DE ALMENDRO Y NOGAL.. 5. I.1.. LA IMPORTANCIA DE ESTAS DOS ESPECIES EN ESPAÑA.. 8. I.2.. PROGRAMA DE MEJORA GENÉTICA DEL ALMENDRO Y DEL NOGAL.. 13. OBJETIVOS GENERALES. 21. CAPITULO 1.. ESTUDIO DE LA DINÁMICA DEL CRECIMIENTO DE TUBOS. POLÍNICOS. EN. CONDICIONES. DE. LABORATORIO,. CUAJADO. Y. CARACTERÍSTICAS DEL FRUTO EN CINCO VARIEDADES AUTOCOMPATIBLES DE ALMENDRO (‘CONSTANTÍ’, ‘FRANCOLÍ’, ‘GUARA’, ‘MARINADA’ Y ‘VAIRO’). COMPARACIÓN ENTRE LA AUTOPOLINIZACIÓN FRENTE LA POLINIZACIÓN CRUZADA. 25. 1.1.. INTRODUCCIÓN. 27. 1.2.. OBJETIVOS. 28. 1.3.. MATERIAL Y MÉTODOS. 28. 1.3.1.. Ensayo en laboratorio: Observación de tubos polínicos bajo el microscopio de. fluorescencia. 29. 1.3.2.. Polinización manual de 5 variedades autocompatibles. 35. 1.4.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 37. 1.4.1.. Germinación y viabilidad del polen. 37. 1.4.2.. Ensayo en laboratorio: Observación de tubos polínicos bajo microscopio de. fluorescencia. 38. 1.4.3.. 40. Polinización manual de 5 variedades autocompatibles. I.

(15) 1.5.. CONCLUSIONES. CAPITULO 2.. 49. COMPARACIÓN DE LA POLINIZACIÓN LIBRE AUTOPOLINIZACIÓN,. MEDIANTE EMBOLSADO DE RAMAS, EN DOS VARIEDADES AUTOCOMPATIBLES DE ALMENDRO: ‘FRANCOLÍ’ Y ‘GUARA’. 51. 2.1.. INTRODUCCIÓN. 53. 2.2.. OBJETIVOS. 54. 2.3.. MATERIAL Y MÉTODOS. 54. 2.3.1.. Material vegetal. 54. 2.3.2.. Metodología. 55. 2.3.2.1. Toma de datos de la fenología las variedades. 55. 2.3.2.2. Embolsado y recolección de los frutos. 55. 2.3.2.3. Caracterización morfológica de los frutos. 55. 2.3.2.4. Análisis de los datos. 56. 2.4.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 56. 2.5.. CONCLUSIONES. 63. CAPITULO 3.. CARACTERÍSTICAS. DEL. FRUTO. DE. LAS. VARIEDADES. AUTOCOMPATIBLES DE ALMENDRO ‘FRANCOLÍ’ Y ‘GUARA’ PROCEDENTE DE AUTOPOLINIZACIÓN O POLINIZACIÓN CRUZADA. EVALUACIÓN DEL NIVEL DE CRUZAMIENTO QUE SE PRODUCE EN PLANTACIONES COMERCIALES DE ALMENDRO DE ESTAS VARIEDADES. 65. 3.1.. INTRODUCCIÓN. 67. 3.2.. OBJETIVOS. 69. 3.3.. MATERIAL Y MÉTODOS. 69. 3.3.1.. Material vegetal. 69. 3.3.2.. Metodología. 73. 3.3.2.1. Toma de datos de la fenología las variedades. 73. 3.3.2.2. Recolección, identificación y caracterización morfológica de los frutos. 74. 3.3.2.3. Nascencia de las plántulas.. 74. 3.3.2.4. Determinación del parental masculino de cada planta mediante el uso de marcadores (Isoenzimas y microsatélites).. 75. 3.3.2.5. Análisis por isoenzimas. 80. 3.3.2.6. Análisis por microsatélites. 81. 3.3.2.7. Análisis de los datos. 82. II.

(16) 3.4.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 82. 3.4.1.. Toma de datos de la fenología las variedades. 82. 3.4.2.. Recolección, identificación y caracterización morfológica de los frutos. 84. 3.4.3.. Nascencia de las plántulas.. 85. 3.4.4.. Determinación del parental masculino de cada planta mediante el uso de. marcadores (Isoenzimas y microsatélites). 3.4.5.. 85. Influencia del tipo de cruzamiento, autopolización o polinización cruzada, sobre. las características del fruto. 3.4.6.. 89. Estudio del nivel de cruzamiento producido en las plantaciones comerciales de. almendro estudiadas.. 91. 3.5.. 94. CONCLUSIONES. CAPITULO 4.. ESTUDIO DE LA DINAMICA DE CRECIMIENTO DE LOS TUBOS. POLÍNICOS EN CONDICIONES DE LABORATORIO EN LA VARIEDAD DE NOGAL ‘CHANDLER’. COMPARACIÓN ENTRE AUTOPOLINIZACIÓN Y POLINIZACIÓN CRUZADA. 95. 4.1.. INTRODUCCIÓN. 97. 4.2.. OBJETIVOS. 99. 4.3.. MATERIAL Y MÉTODOS. 99. 4.4.. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 106. 4.5.. CONCLUSIONES. 112. CAPITULO 5.. CARACTERÍSTICAS DEL FRUTO DE LA VARIEDAD DE NOGAL. ‘CHANDLER’ PROCEDENTE DE AUTOPOLINIZACIÓN O POLINIZACIÓN CRUZADA. EVALUACIÓN. DEL. NIVEL. DE. CRUZAMIENTO. QUE. SE. PRODUCE. EN. PLANTACIONES COMERCIALES DE ESTA VARIEDAD. 113. 5.1.. INTRODUCCIÓN. 115. 5.2.. OBJETIVOS. 118. 5.3.. MATERIAL Y MÉTODOS. 118. 5.3.1.. Material vegetal. 118. 5.3.2.. Metodología. 123. 5.3.2.1. Toma de datos de la fenología las variedades. 123. 5.3.2.2. Recolección, identificación y caracterización morfológica de los frutos. 124. 5.3.2.3. Nascencia de las plántulas.. 125. III.

(17) 5.3.3.. Determinación del parental masculino de cada planta mediante el uso de. marcadores (Isoenzimas y microsatélites). 126. 5.3.3.1. Análisis por isoenzimas. 129. 5.3.3.2. Análisis por microsatélites. 129. 5.3.3.3. Análisis de los datos. 130. 5.4.. RESULTADOSY DISCUSIÓN. 130. 5.4.1.. Fenología de las variedades.. 130. 5.4.2.. Recogida, caracterización y análisis de los frutos. 134. 5.4.3.. Nascencia de las plántulas. 135. 5.4.4.. Determinación del parental masculino de cada planta mediante el uso de. marcadores (Isoenzimas y microsatélites) 5.4.5.. 135. Influencia del tipo de cruzamiento, autopolinización o polinización cruzada, sobre. las características del fruto 5.4.6.. 140. Estudio del nivel de cruzamiento producido en las plantaciones comerciales de. nogal estudiadas.. 141. 5.5.. 148. CONCLUSIONES. CONCLUSIONES GENERALES BIBLIOGRAFIA. 149 1535. ANEXOS. 189. ANEXO I. Fichas varietales de las variedades de almendro utilizadas en esta Tesis. 191 ANEXO II. Fichas varietales de las variedades de nogal utilizadas en esta tesis.. 201. ANEXO III. Estadios florales del almendro.. 205. ANEXO IV. Estadios florares masculinos y femeninos del nogal.. 207. ANEXO V. Protocolo para la observación de tubos polínicos en el pistilo mediante microscopio de fluorescencia.. 209. ANEXO VI. Protocolo para la observación de isoenzimas.. 211. ANEXO VII. Esquema de los zimogramas de los enzimas estudiados en el almendro. 219 ANEXO VIII. Esquema de los zimogramas de los enzimas estudiados en el nogal.. 221. ANEXO IX. Artículos presentados en Congresos Internacionales durante la realización de esta tesis.. 223. IV.

(18) ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1: Cruzamientos realizados en los ensayos de laboratorio y campo. Tabla 1.2: Porcentajes de viabilidad del polen de almendro obtenidos en el test de FCR. Tabla 1.3: Cuajado de 5 variedades autocompatibles de almendro según el tipo de polinización. Tabla 1.4: Cuajado de 5 variedades autocompatibles de almendro según el tipo de polinización (autopolinización o polinización cruzada). Tabla 1.5: Cuajado de las variedades autocompatibles de almendro ‘Francolí’ y’ Guara’ según el genitor masculino. Tabla 1.6: Características del fruto de 5 variedades autocompatibles de almendro según el tipo de polinización (autopolinización o polinización cruzada). Tabla 1.7: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Constantí’ para los cruzamientos de autopolinización y polinización cruzada con la variedad ‘Vairo’. Tabla 1.8: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Francolí’ en los cruzamientos de autopolinización y polinización cruzada con las variedades ‘Glorieta’ y ‘Masbovera’. Tabla 1.9: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Francolí’ en los cruzamientos de autopolinización y polinización cruzada con la variedad ‘Glorieta’ o con la variedad ‘Masbovera’. Tabla 1.10: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Guara’ en los cruzamientos de autopolinización y polinización cruzada con las variedades ‘Ferraduel’ y ‘Masbovera’. Tabla 1.11: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Guara’ en los cruzamientos de autopolinización y polinización cruzada con la variedad ‘Ferraduel’ o con la variedad ‘Masbovera’. Tabla 1.12: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Marinada’ en los cruzamientos de autopolinización y polinización cruzada con la variedad ‘Tarraco’. Tabla 1.13: Caracteres morfológicos del fruto de la variedad ‘Vairo’ en los cruzamientos de autopolinización y polinización con la variedad ‘Constantí’. Tabla 2.1: Características de las parcelas de Mas de Bover y Les Borges Blanques. Tabla 2.2: Caracteres morfológicos de los frutos de almendro, obtenidos por autopolinización o polinización libre mediante embolsado de ramas. Tabla 2.3: ‘Francolí’; Características del fruto de la finca de Les Borges Blanques en los años 2008 y 2009. Autopolinización (embolsado) y polinización libre (control). Tabla 2.4: ‘Francolí’; Características del fruto de la finca de Mas de Bover en los años 2008 y 2009. Autopolinización (embolsado) y polinización libre (control). Tabla 2.5: ‘Guara’; Características del fruto de la finca de Les Borges Blanques en los años 2008 y 2009. Autopolinización (embolsado) y polinización libre (control). Tabla 2.6: ‘Guara’; Características del fruto de la finca de Mas de Bover en 2008. Autopolinización (embolsado) y polinización libre (control). Tabla 2.7: Porcentaje de almendras dobles de ‘Francolí’ en Mas de Bover y Les Borges Blanques para los años 2008 y 2009. Tabla 2.8: Porcentaje de almendras dobles de ‘Guara’ en Mas de Bover y Les Borges Blanques para los años 2008 y 2009. Tabla 3.1: Situación y características de las plantaciones. Tabla 3.2: Genes isoenzimáticos seleccionados para el estudio de las plántulas obtenidas de las almendras de ‘Francolí’ en la plantación A (‘Francolí ‘Glorieta’ y ‘Masbovera’) y de las almendras de ‘Guara’ de la plantación B (‘Guara’, ‘Ferraduel’ y ‘Masbovera’). Posibles genotipos de las plántulas. Tabla 3.3: Perfil genético para los SSRs “CPSCT012” y “CPPCT026” de las variedades de almendro ‘Francolí’, ‘Glorieta’ y ‘Masbovera’ (Plantación A) y para los SSRs “pchgms3” y “CPPCT005” de las variedades de almendro ‘Guara’, ‘Ferraduel’ y ‘Masbovera’ (Plantación B). Posibles perfiles genéticos de las plántulas.. 29 38 42 43 43 44 45. 45. 45. 46. 46 46 47 54 57 58 59 59 60 61 61 70. 77. 79. V.

(19) Tabla 3.4: Descripción de la fenología de las variedades de las plantación A y B en los años 2006 y 2007. Tabla 3.5: Características del fruto de la variedad de almendro ‘Francolí’. Años 2006 y 2007. Tabla 3.6: Características del fruto de la variedad de almendro ‘Guara’. Años 2006 y 2007. Tabla 3.7: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Francolí’ recogidas en 2006 y analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 3.8: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Francolí’ recogidas en 2007 y analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 3.9: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Guara’ recogidas en 2006 y analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 3.10: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Guara ‘recogidas en 2007 y analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 3.11: Caracterización de las almendras de ‘Francolí’ y ‘Guara’ para los años 2006 y 2007 según el tipo de polinización que las había originado, la plantación y el año de recogida de fruto. Tabla 3.12: Peso, longitud, anchura y grosor de las almendras autopolinizadas y procedentes de polinización cruzada del cultivar ‘Francolí’. Años 2006 y 2007. Tabla 3.13: Peso, longitud, anchura y grosor de las almendras autopolinizadas y procedentes de polinización cruzada del cultivar ‘Guara’. Años 2006 y 2007. Tabla 3.14: Porcentaje de almendras clasificadas como autopolinizadas o procedentes de polinización cruzada para cada variedad cada uno de los años en que se realizó el en sayo. Tabla 3.15: Porcentaje de almendras de ‘Francolí’, originadas por autopolinización o por polinización cruzada, teniendo en cuenta la zona del árbol de que se obtuvieron (ramas orientadas hacia el margen de la plantación o ramas orientadas hacia arboles de variedades polinizadoras). Años 2006 y 2007. Tabla 3.16: Porcentaje de almendras de ‘Guara’, originadas por autopolinización o por polinización cruzada, teniendo en cuenta la zona del árbol de que se obtuvieron (ramas orientadas hacia el margen de la plantación o ramas orientadas hacia arboles de variedades polinizadoras). Años 2006 y 2007. Tabla 4.1: Polinizaciones realizadas en condiciones de laboratorio. Tabla 4.2: Resultados del análisis de la varianza considerando tanto el tipo de polinización, autopolinización y polinización cruzada, como las variedades polinizadoras, ‘Fernette’ y ‘Franquette’. Tabla 4.3: Contractes de significación con Ho: μ1=μ2=0; comparación entre horas para cada tipo de polinización. Tabla 5.1: Situación y características de las plantaciones. Tabla 5.2: Genes isoenzimáticos seleccionados para el estudio de las plántulas obtenidas de las nueces de las fincas de Ascó (Cvs. ‘Chandler’, ‘Fernette’ y ‘Franquette’), Gimenells (Cvs. ‘Chandler’ y ‘Fernette’) y El Morell (Cvs. ‘Chandler’ y ‘Franquette’). Posibles genotipos de las plántulas. Tabla 5.3: Perfil genético para los SSRs “WGA001” y “WGA005” de las variedades de nogal ‘’Chandler’, ‘Fernette’, ‘Franquette’ y ‘Pedro’. Posibles genotipos de las plántulas. Tabla 5.4: Solapamiento de las floraciones masculinas de las distintas variedades con la femenina de variedad base ‘Chandler’ en las plantaciones comerciales de Ascó, El Morell y Gimenells en los años 2006 y 2007. Tabla 5.5: Características medidas de los frutos de la variedad ‘Chandler’ recolectados en las plantaciones de Ascó, El Morell y Gimenells durante los años 2006 y 2007.. 84 84 84 86 87 88 89. 90 90 90. 91. 93. 93 100. 107 108 119. 127. 128. 133 134. VI.

(20) Tabla 5.6: Parámetros comerciales calculados en los frutos de la variedad ‘Chandler’ recolectados en las plantaciones de Ascó, El Morell y Gimenells durante los años 2006 y 2007. Tabla 5.7: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Chandler’ obtenidas de las nueces de la finca de Ascó recogidas en 2006, analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 5.8: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Chandler’ obtenidas de las nueces de la finca de Ascó recogidas en 2007, analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 5.9: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Chandler’ obtenidas de las nueces de la finca de El Morell recogidas en 2006 y analizadas mediante isoenzimas y microsatélites. Tabla 5.10: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Chandler’ obtenidas de las nueces de la finca de El Morell recogidas en 2007 y analizadas mediante marcadores moleculares. Tabla 5.11: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Chandler’ obtenidas de las nueces de la finca de Gimenells recogidas en 2006 y analizadas mediante marcadores moleculares. Tabla 5.12: Resultado de la determinación del tipo de polinización de las plántulas de ‘Chandler’ obtenidas de las nueces de la finca de Gimenells recogidas en 2007 y analizadas mediante marcadores moleculares. Tabla 5.13: Influencia del árbol elegido para recolectar las semillas sobre las características de la nuez. Tabla 5.14: Porcentaje de nueces procedentes de flores autopolinizadas y de polinización cruzada para cada plantación comercial, en los dos años de ensayo (2006 y 2007). Tabla 5.15: Número de árboles de la variedad ‘Chandler’, y de las variedades polinizadoras presentes en cada plantación y el ratio entre ambos. Tabla 5.16: Influencia de la parcela y de la posición del árbol en la plantación sobre el tipo de cruzamiento.. 135. 136. 137. 138. 138. 139. 139 141. 141 142 143. VII.

(21) VIII.

(22) ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 1: Esquema de los órganos florales y del fruto del almendro. Fig. 2: Esquema de los órganos florales y del fruto del nogal. Fig. 3: Superficie dedicada por los 20 principales países al cultivo del almendro en el año 2008. FAO (2012). Fig. 4: Producción media de almendra en cáscara de los 20 principales países productores y porcentaje de cada uno respecto a la producción (2000-2008) FAO (2012). Fig. 5: Superficie dedicada por los 20 países principales al cultivo del nogal en cáscara en el año 2008. FAO (2012). Fig. 6: Distribución por países de la producción mundial de nuez para el año 2008. FAO (2009). Fig. 7: Evolución de la producción (tm) de nuez en España. MAGRAMA (2012). Fig. 8: Evolución de la superficie cultivada (Ha) dedicada al nogal en España desde 1999 hasta 2009 (MAGRAMA 2012). Fig. 9: Algunas de las variedades obtenidas por programa de mejora genética del IRTA utilizadas en esta Tesis. A: ‘Constantí’; B: ‘Francolí’; C: ‘Marinada’; D: ‘Masbovera’; E: ‘Vairo’. Fig. 1.1: Flores en estadio D recogidas para la extracción del polen. Fig. 1.2: Distintos pasos del proceso de obtención del polen de almendro. A. Anteras secándose en placas de Petri. Fig. 1.3: Aspecto de las flores emasculadas en las bandejas donde se polinizarían. Fig. 1.4: Flores de almendro conservadas en solución FAA. Fig. 1.5: Flores extraídas de la solución de FAA y preparadas para el proceso de tinción. Fig. 1.6: Tubos con flores tiñéndose en la solución de azul de anilina. Fig. 1.7: Flores montadas para su observación al microscopio. Fig. 1.8: Esquema de las secciones en que se dividió el pistilo para el ensayo y aspecto que ofrecerían el polen y los tubos polínicos bajo el microscopio de luz ultravioleta en 3 de dichas secciones. Fig. 1.9: Árbol de ‘Vairo’ en el momento en que se realizó la polinización y aspecto de las flores emasculadas. Fig. 1.10: Polinización con pincel de flores de ‘Francolí’. Fig. 1.11: Caracterización de la longitud de una almendra. A. Con cáscara. B. Sin cáscara. Fig. 1.12: Tubos polínicos de almendro creciendo en los tejidos del pistilo de una flor Fig. 1.13: Crecimiento medio alcanzado por los tubos polínicos de cada variedad, según el tipo de polinización en las distintas horas después de la realización de la polinización. Fig. 1.14: Evolución del cuajado de las flores polinizadas para cada uno de los cruzamientos realizados en el año 2006 en Mas de Bover. Fig. 1.15: Evolución del cuajado de las flores polinizadas para cada uno de los cruzamientos realizados en el año 2009 en Les Borges Blanques y Mas de Bover. Fig. 2.2: Ramas control: Polinización libre. Fig. 3.1: Vista aérea y plano esquemático de la distribución de variedades de la plantación de Vilallonga A. Fig. 3.2: Vista aérea y plano esquemático de la distribución de variedades de la plantación de Vilallonga B. Fig. 3.3: Almendra con su número identificativo. Medida de la longitud. Fig. 3.4: Estratificación de las almendras. Fig. 3.5: Semillas germinadas en el invernadero. Fig. 3.6: Distintos pasos del proceso de análisis por electroforesis de isoenzimas. Fig. 3.7: Fecha de floración de las variedades estudiadas en ambas fincas, durante los años 2006 y 2007.. 6 7 9. 10 11 12 13 13. 16 29 30 31 32 33 33 34. 34 36 36 36 38. 39 41 41 55 71 72 74 75 75 81 83. IX.

(23) Fig. 3.8: A Zimograma para el PGM para un grupo de semillas de la variedad de almendro ‘Francolí’. B Esquema del zimograma del enzima PGM. Fig. 3.9: Perfiles genéticos para el marcador “CPSCT012”. El perfil 1 de la gráfica corresponde a un caso de polinización cruzada ‘Francolí’ x ‘Glorieta’ y el perfil 2, es propio de semillas de ‘Francolí’ autopolinizadas. Fig. 3.10: A Zimograma para el enzima AAT para un grupo de semillas de ‘Guara’ y sus posibles parentales (segundo grupo de muestras). B Esquema del zimograma del enzima AAT. Fig. 4.1: Distintos pasos del proceso de obtención del polen de nogal. A. Amentos sobre papel sulfurizado. B. Polen recogido. C. Polen en el desecador. Fig. 4.2: Flores de ‘Chandler’ en las bandejas donde serían polinizadas A: Vista general, B: Detalle. Fig. 4.3: Flores de nogal conservadas en FAA. A. Flores de varios cruzamientos en FAA. B. Detalle del etiquetaje de cada grupo de flores recogido. Fig. 4.4: Flores extraídas del FAA y preparadas para el proceso de tinción. Fig. 4.5: Estigma (E) y ovario (O) de la flor de nogal Fig. 4.6: Estigmas, estilos y ovarios preparados para su observación al microscopio. Fig. 4.7: Esquema de las secciones en que se dividió el pistilo y aspecto que ofrecían el polen y los tubos polínicos bajo el microscopio de luz ultravioleta en dichas secciones. Fig. 4.8: Porcentaje de flores autopolinizadas de ‘Chandler’. que han alcanzado las distintas partes del pistilo a cada hora en la que se ha realizado la observación. Fig. 4.9: Porcentaje de flores de ‘Chandler’ de polinización cruzada que han alcanzado las distintas partes del pistilo a cada hora en la que se ha realizado la observación. Fig. 4.10: Posición del polen de ‘Fernette’ en el pistilo de ‘Chandler’ a las diferentes horas de observación. Número de flores por tratamiento: 10-12. Fig. 4.11: Posición del polen de ‘Franquette’ en el pistilo de ‘Chandler’ a las diferentes horas de observación. Número de flores por tratamiento: 10-12. Fig. 5.1: Vista aérea y plano esquemático de la distribución de variedades de la plantación de Ascó (fotografía obtenida de la web del ICC) Fig. 5.2: Vista aérea y plano esquemático de la distribución de variedades de la plantación de El Morell fotografía obtenida de la web del ICC) Fig. 5.3: Vista aérea y plano esquemático de la distribución de variedades de la plantación de Gimenells(fotografía obtenida de la web del ICC) Fig. 5.4: Nuez con su número identificativo. Medida de la longitud. Fig. 5.5: Apertura de la cáscara de la nuez para favorecer la entrada de la giberelina y con ello la germinación de la semilla. Fig. 5.6: Siembra de las nueces. A: Nueces recién sembradas; B: Plantón de nogal en vegetación. Fig. 5.7: Periodo de floración de las distintas variedades presentes en las plantaciones de estudio en el año 2006. Fig. 5.8: Periodo de floración de las distintas variedades presentes en las plantaciones de estudio en el año 2007. Fig. 5.9: A Zimograma para el MDH para un grupo de semillas de ‘Chandler’. B Esquema del zimograma del enzima MDH.. 85. 86. 88 101 102 103 103 104 104. 105 109 109 111 111 120 121 122 125 125 126 131 132 137. X.

(24) INTRODUCCIÓN GENERAL. ~1~.

(25) ~2~.

(26) Introducción general INTRODUCCIÓN GENERAL El principal objetivo de cualquier fruticultor, es la obtención de altas producciones en sus plantaciones. Obviamente, uno de los aspectos más importantes para poder alcanzar dicho objetivo, es disponer de un material vegetal lo más adaptado posible, tanto a las condiciones climáticas como edafológicas de la zona donde va a cultivarse. Pero además, en aquellas especies, que por determinadas características de su biología floral (autoincompatibilidad o dicogamia), requieren de variedades distintas de la misma especie para polinizarse y dar fruto, el conseguir una buena cosecha implica pensar, también, en un buen diseño de la plantación.. Este es el caso de muchas especies de frutales de fruta seca. El diseño de una plantación, se ha basado tradicionalmente, en buscar variedades, intercompatibles y coincidentes en época de floración, intentando determinar su mejor distribución dentro de la finca. Para el almendro son conocidos los estudios de: Graselly y Crossa-Raynaud (1980), Felipe (2000) y Vargas y Romero (2007a); para avellano Tous et al. (1987) y Germain et al. (1999); para nogal Aletà y Ninot (1993b) y Sibbett et al. (1998); Wood (1997) para pacanero y Vargas (1985) y Rovira (1999) para pistachero, entre otros.. El tipo de polinización al que esté adaptada la especie es un aspecto importante para determinar el porcentaje y la localización de las variedades base y sus polinizadores dentro de una plantación. La polinización entomófila, como la del almendro, necesita de la presencia de insectos para que éstos trasporten el polen de las variedades polinizadoras a las flores de la variedad base, por lo que es recomendable disponer de un elevado número de polinizadores en la plantación. Hay que tener presente que la actividad de la mayoría de los insectos disminuye en condiciones climáticas desfavorables como bajas temperaturas o lluvia. La polinización anemófila, la que presenta el nogal, se produce por la acción del viento. El número de árboles polinizadores requeridos en estas plantaciones es menor que el requerido en el caso de especies con polinización entomófila, ya que el polen es muy ligero y el viento lo dispersa a largas distancias, llegando a toda superficie de la plantación. La distribución de estos polinizadores, dentro de la plantación es crucial: Hay que situarlos teniendo en cuenta la dirección de los vientos dominantes durante la época de floración para que el polen alcance las flores femeninas de la variedad base.. Distintos estudios (Folcke, 1881; Swingle, 1928), demuestran que el efecto conocido como xenia o metaxenia (influencia del origen del polen en las características del fruto) está. ~3~.

(27) Introducción general presente en numerosas especies de fruta dulce, y muchos apuntan a que la polinización cruzada, es responsable de un mayor cuajado o de la obtención de frutos de mejor calidad que los que se producen por autopolinización: Stern et al. (1993) en litchis; Kahn et al. (1994) en chirimoya; Wallace y Lee (1999) y Wallace et al. (2002) en mandarina; Ehlenfeldt (2001) en arándanos; Honsho et al. (2004) en durazno o Pritchard y Edwards (2006) en manzana. Estos resultados obtenidos en distintas especies, plantean la posibilidad de que dicho efecto, pueda producirse también, en los frutales de fruta seca, lo que añadiría un nuevo factor a tener en cuenta en el diseño de nuevas plantaciones.. Sin embargo, los resultados de los pocos estudios realizados sobre este aspecto en especies de fruta seca, no son concluyentes. Mientras algunos resultados muestran, que como, en la fruta dulce, existe cierta relación entre el origen del polen y ciertas características del fruto y/o el cuajado: Soylu y Ayfer (1993) y Takada et al. (2009) en castaño, Ak (2001) en pistacho, Rahemi y Javadi (2001) en avellano. Otros no hallan rastro de dicha relación (Javadi y Gheshlaghi (2006) en avellano; Hormaza y Herrero (1998) en pistacho o Dicenta et al. (2002) en almendro y finalmente otros autores, solo la encuentran en algunas variedades, como Golzari et al. (2010) en el caso del nogal. Hay que tener en cuenta que muchos de estos estudios comparan el efecto de distintos pólenes sobre una variedad, pero no si hay alguna diferencia entre utilizar polen propio (autopolinización) o foráneo (polinización cruzada). Todo ello, conlleva la necesidad de realizar estudios, con nuevos planteamientos y métodos que permitan determinar si el tipo de polinización (autopolinización o polinización cruzada) afecta o no a las características del fruto, y de ser así, sobre qué aspectos y de qué forma (Socias i Company et al., 2008).. Los estudios realizados hasta el momento sobre el posible efecto del tipo de polen sobre las características del fruto y el cuajado, se han desarrollado en fincas experimentales utilizándose técnicas que podrían alterar, de forma substancial, el proceso normal de polinización y desarrollo del fruto: la emasculación necesaria para polinizar manualmente, es una clara manipulación del órgano floral y el embolsado de ramas o enjaulado del árbol causan automáticamente un aislamiento parcial del sujeto de su entorno. En la bibliografía consultada, no se conocen estudios que muestren lo que sucede en una plantación comercial “real”.. En esta tesis, a los ensayos en laboratorio y fincas experimentales de almendro y nogal, se añaden ensayos en plantaciones comerciales de estas 2 especies, en las que se trabaja con las variedades ya existentes y sin ninguna manipulación ni en los árboles ni en las flores.. ~4~.

(28) Introducción general La decisión de trabajar con estas 2 especies de fruta seca, almendro y nogal, se basó principalmente en 3 aspectos: . La diferente biología floral de ambas especies.. . La importancia de estas dos especies en España.. . Tratarse de 2 especies de fruta seca que se trabajan en el IRTA Centre de Mas de Bover desde hace muchos años (www.irta.cat), por lo que se dispone de gran información y material vegetal de las mismas.. 1.1. BIOLOGÍA FLORAL DE ALMENDRO Y NOGAL. Del buen desarrollo de los distintos procesos fisiológicos relacionados con la biología floral (inducción floral, maduración y crecimiento de los frutos…), depende la cosecha final de cualquier especie frutícola, por ello, las distintas especies de frutales tienen adaptados sus órganos florales para que dichos procesos puedan realizarse satisfactoriamente, lo que añadido a las adaptaciones de las especies a los factores climáticos, altamente determinantes en este tipo de procesos, genera una gran diversidad en la biología floral de estas especies.. Almendro El almendro (Prunus dulcis Mill.), es una especie homógama (posee los órganos masculinos y femeninos agrupados en la misma flor) que presenta un elevado número de flores por rama. Las flores salen antes que la hoja, en las axilas de las ramas del año; son actinomorfas, pentámeras, de color blanco, rosáceo o blanco-rosáceo, con una media de 30 estambres por flor. Se presentan solas, en pareja o en pequeños ramilletes. El estigma permanece receptivo solo durante 3-4 días después de la apertura de la flor (López González, 2001) (fig. 1).. Tradicionalmente, el almendro florece a finales de febrero, primeros de marzo, lo que lo convierte en una especie muy susceptible a las heladas de primavera. La duración de la floración, dentro de la especie, es muy variable (Grasselly y Crossa-Raynaud, 1980; Grasselly y Duval, 1997; Felipe, 2000).. ~5~.

(29) Introducción general. Fig. 1: Esquema de los órganos florales y del fruto del almendro.. La mayoría de las variedades de almendro son autoincompatibles (imposibilidad de una planta hermafrodita de producir zigotos después de su autopolinización) presentando autoincompatiblidad gametofítica regulada por una serie de alelos ‘S’ de incompatibilidad, presentando grupos de intercompatibilidad varietal (de Nettancourt, 1977) La reacción de incompatibilidad se produce entre el genoma haploide del polen y el tejido diploide del estilo. Normalmente, en este sistema de incompatibilidad, el polen germina en el estigma y crece a través de los tejidos del estilo pero sin llegar a alcanzar el ovario (Lewis y Crowe, 1954),. En el almendro se produce la polinización entomófila, los insectos, son atraídos por el color y olor de las flores vistosas, favoreciendo la polinización de las mismas, por lo que en muchas plantaciones se introducen colmenas de abejas durante la época de floración de las variedades. Condiciones climatológicas desfavorables para los insectos, repercuten directamente en el porcentaje de polinización y cuajado de la especie: La actividad óptima de las abejas, por ejemplo, e acontece con temperaturas de entre 15ºC-26ºC, decreciendo al descender las temperaturas, y llegando a detenerse, cuando éstas alcanzan valores por debajo de los 10ºC-12ºC) (Rovira, 1999).. Nogal El nogal común (Juglans regia L.), es una especie monoica, con flores femeninas y masculinas separadas en el mismo árbol. Las flores femeninas, son pequeñas, con un ovario. ~6~.

(30) Introducción general abultado, un estilo muy corto y 2 estigmas plumosos de color entre rosado-rojizo o amarillo, se desarrollan en parejas, solitarias o en grupos, en los brotes del año. Las flores masculinas nacen en las ramas del segundo año, formando amentos, de los que se desprenden grandes cantidades de polen (fig. 2) (López González, 2001).. La floración del nogal acontece durante el mes de abril, principios de mayo, dependiendo de las variedades. La floración femenina dura aproximadamente 15-20 días, con un periodo de plena floración de 8-14 días. Por su parte la floración masculina, dura entre 8-14 días con un periodo de plena floración de entre 5-6 días (Rovira, 1999).Para una misma flor, el periodo de receptividad de los estigmas, es algo más largo que la del almendro (5-7 días) sin embargo, la vida del polen de nogal, una vez liberado de las anteras, es solo de 2-3 días (Germain, 1992).. Fig. 2: Esquema de los órganos florales y del fruto del nogal.. Entre las variedades de nogal, existen distintos grados de homogamia (coincidencia de floración masculina y femenina en una misma variedad), La mayoría de las variedades presentan dicogamia (desfase en el tiempo de las floraciones masculina y femenina de una misma variedad) y son protandras (la floración masculina precede en el tiempo a la femenina), también hay variedades protoginas (la floración femenina precede en el tiempo a la masculina) y algunas de homógamas (Germain et al. 1999; Iannamico, 2009). Mauget y Germain (1982), determinaron que este desfase en las floraciones, depende de la distinta respuesta de los amentos y las yemas femeninas a la temperatura. El carácter protandro o. ~7~.

(31) Introducción general protogino de cada variedad de nogal, depende de su genética (Germain et al., 1999). Solar et al. (1997), relacionaron la dicogamia de distintas variedades de nogal con su época de desborre: La mayoría de variedades de brotación precoz eran protoginas y viceversa, las variedades de brotación tardía eran protandras.. La dicogamia en las variedades de nogal, requiere la presencia de variedades polinizadoras en las plantaciones comerciales, cuya época de emisión de polen coincida con la época de plena floración femenina de la variedad base, si se desea evitar problemas derivados de falta de polinización en las plantaciones.. El nogal es una especie autocompatible e intercompatible (Forde y Griggs., 1981; Germain, 1992) con alguna excepción aislada como la interincompatibilidad entre las variedades ‘Payne’ y ‘Eureka’ (De Tachini y Onorati, 1961) y algunos materiales autoestériles de poblaciones de nogal de Georgia, que necesitan de polinización cruzada forzosa (Kvaliashvili et al., 2006).. La polinización del nogal es anemófila, (Forde y Griggs, 1981) los granos de polen son ligeros y fácilmente transportados por el viento, por lo que es imprescindible considerar la dirección de los vientos dominantes en la zona durante la época de floración, si se desea realizar un buen diseño de la plantación y obtener una buena producción.. En el siguiente esquema se resumen las principales diferencias en la biología floral de almendro y nogal:. ALMENDRO Autoincompatibilidad. NOGAL Autocompatibilidad. Homogamia. Dicogamia. Polinización entomófila. Polinización anemófila. Elevado número de flores por rama. Bajo número de flores por rama. 1.2. LA IMPORTANCIA DE ESTAS DOS ESPECIES EN ESPAÑA. España, es uno de los principales importadores y exportadores de almendro del mundo, así como uno de los mayores importadores y consumidores de nuez (FAO, 2012). Esta circunstancia confiere a estas dos especies de frutos secos una relevancia particular que se ve acrecentada por un lado, por la revolución tecnológica que está empezando a sufrir el. ~8~.

(32) Introducción general sistema de cultivo del almendro (Vargas, 2007; Rubio-Cabetas, (2010)y que puede llegar a provocar un aumento considerablemente la producción española de este fruto y por la creciente expansión del cultivo del nogal (la superficie dedicada a plantaciones de nogal en España se incrementó en un 182% entre los años 2000 y 2008) (MAGRAMA, 2012).. Almendro En 2008, la producción mundial de almendra en cáscara se determinó en 2.420.189 tm repartida en una superficie de 1.670.158 ha. Dentro de este marco, España, con una superficie de con 566.869 ha (fig. 3) equivalentes al 33.94% de la superficie total mundial, es el país con mayor superficie dedicada a este cultivo, seguido de Estados Unidos y Túnez, con unas superficies cultivadas de 275.189ha y 160.000 ha, respectivamente (FAO, 2012).. Fig. 3: Superficie dedicada por los 20 principales países al cultivo del almendro en el año 2008. FAO (2012).. Sin embargo, España con una producción media de 216.912tm, el 12.2% del total (FAO, 2012) sería el segundo país con mayor producción de almendra en cáscara del mundo, muy por detrás de EE.UU, el mayor productor mundial de almendra en cáscara, con un promedio para los años 2000-2008 de 854.104tm (48.1% del total mundial) (fig.4). Este hecho se debe básicamente a la distinta forma de cultivo de la especie: Mayoritariamente tradicional en la Cuenca Mediterránea e intensivo y altamente tecnificado en EE.UU.. ~9~.

(33) Introducción general Libano 26.844tm 1.5% Turquía 44.423tm 2.5%. Pakistán 26.229tm 1.5%. Algeria 36.430tm 2.1%. China 24.555tm 1.4%. Afganistán 19.979tm 1.1%. Portugal 17.614tm 1%. Libia 25.444tm 1.4%. Uzbekistán 16.838tm 0.9% Australia 12.317tm 0.7%. Chile 9.293tm 0.5%. Tunez 44.777tm 2.5% Israel 6.572tm 0.4% Grecia 45.323tm 2.6%. Marruecos 75.804tm 4.3%. Iran 96.373tm 5.4%. Italia 108.086tm 6.1%. Estados Unidos 854.104tm 48.1%. Siria 112.105tm 6.3% España 216.912tm 12.2%. Fig. 4: Producción media de almendra en cáscara de los 20 principales países productores y porcentaje de cada uno respecto a la producción (2000-2008) FAO (2012).. Actualmente podría decirse que en España existen 3 sistemas de cultivo del almendro: (Vargas, 1999; Vargas y Romero, 2007b; Arquero et al, 2010; Miarnau et al., 2010b).. 1. Tradicional marginal: Caracterizado por plantaciones de pequeñas dimensiones, monovarietales con muy pocos polinizadores y con materiales vegetales envejecidos y de floración temprana. El manejo de la plantación es prácticamente nulo. Representa un elevado porcentaje de la superficie cultivada actual aunque va decreciendo.. 2. Tradicional en secano: Igual que el cultivo tradicional marginal también se caracteriza por plantaciones de tamaño pequeño. Pero en este caso, aun siendo también un cultivo en secano, el terreo es menos extremo y existe un manejo de la plantación. Los cultivares utilizados son, predominantemente, nuevos cultivares de floración más tardía. Su principal problema es la baja rentabilidad debida a una baja productividad y un elevado coste de cultivo.. 3. Nuevas plantaciones en regadío: Son explotaciones de tamaño medio-grande, con cultivares de floración tardía y autofértiles injertados sobre patrones seleccionados. Incluye plantaciones monovarietales y mixtas. Estas plantaciones representan un porcentaje muy. ~ 10 ~.

(34) Introducción general pequeño del total de la superficie cultivada actual y aunque su producción es mayor que la de los otros dos sistemas, los costes de manejo, también lo son. Los datos del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino del año 2008, otorgan al cultivo del almendro en secano una superficie de 527.342ha frente a las solo 39.527ha de cultivo en regadío, en España.. Pese a todo lo expuesto, hay que tener presente, que tanto EE.UU como Australia, principal competidor de España en la producción de almendra, cultivan variedades de cáscara blanda con un rendimiento en grano de aproximadamente el 50%, mientras que en el resto de países, se cultivan variedades de cáscara dura con un rendimiento en grano del orden del 25%, lo que repercute en la producción de almendra en grano aumentando la diferencia de producción entre los distintos países.. Nogal La superficie mundial cultivada de nogal en 2008, alcanzó las 805.572 ha (FAO, 2012) siendo, China, EE.UU y Turquía los 3 países con mayor superficie dedicada al cultivo de esta especie (fig. 5), sumando entre ellos el 55.9% del total de hectáreas de nogal cultivadas. Por su parte España con una superficie de 7.418ha ocupa el 14º lugar a nivel mundial y el 7º a nivel europeo.. 300000. 275000ha. 250000. 200000 150000 100000. 90246ha. 50000 7418ha. China EE.UU Turquía Irán Méjico India Polonia Francia Serbia Ucrania Chile Grecia Rusia España Croacia Austria Bielorusia Bulgaria Egipto Macedonia. 0. Fig. 5: Superficie dedicada por los 20 países principales al cultivo del nogal en cáscara en el año 2008. FAO (2012).. ~ 11 ~.

(35) Introducción general En lo referente a la producción de nuez, la producción total de 2008 se situó en 2.149.990tm, siendo China y EE.UU, con una producción de 828.635tm y 395.530tm respectivamente, los principales productores (FAO, 2012). Para el mismo año 2008, la producción española fue de 9.515tm, lo que sitúa a España en la posición número 25 a nivel mundial, representado un 0,44% del total. (fig. 6) muy por debajo de la de China o EE.UU (38.54% y 18.40% respectivamente). Marruecos 12.894tm 0,60%. Austria 19.130tm 0,89%. Italia 17.000tm 0,79%. Chile 23.000tm 1,07%. Uzbekistán 15.3000tm 0,71% Alemania 0,79%. Moldavia 13.742tm 0,64%. Bielorusia 12.000tm 0,56% Pakistán 12.722tm 0,59%. Polonia 11.577tm 0,54%. Grecia 15.100tm 0,70%. Afganistán 9.660tm 0,45% España 9.512tm 0,44%. República Checa 9.500tm 0,44%. Serbia 24.405tm 1,14%. Egipto 27.000tm 1,26%. Argentina 10.000tm 0,47%. Resto de paises 3,29%. Rumania 32.259tm 1,50%. Francia 36.591tm 1,70%. China 828.635tm 38,54%. India 37.000tm 1,72%. México 69.620tm 3,24% Ucrania 79.170tm 3,68%. Irán 170.000tm 7,91%. EE.UU 395.530tm 18,40%. Turquía 170.897tm 7,95%. Fig. 6: Distribución por países de la producción mundial de nuez para el año 2008. FAO (2009).. Sin embargo, en España se observa una producción bastante regular con una tendencia ascendente (fig. 7), debida entre otros factores al aumento de la superficie cultivada dedicada a esta especie que se está produciendo en los últimos años (fig. 8) (MAGRAMA, 2012). ~ 12 ~.

(36) Introducción general 13.657. 14.000. 11.903 11.418. 12.000 10.000. 8.967 9.046 8.091. 8.000. 10.059 9.503. 9.960. 8.717 8.282 8.110. 11.682 10.140 9.512 9.418 8.514 8.629. 7.713. 6.000 4.000 2.000 0. Producción (toneladas). Fig. 7: Evolución de la producción (tm) de nuez en España. MAGRAMA (2012).. Fig. 8: Evolución de la superficie cultivada (Ha) dedicada al nogal en España desde 1999hasta 2009 (MAGRAMA 2012).. 1.3. PROGRAMA DE MEJORA GENÉTICA DEL ALMENDRO Y DEL NOGAL.. Almendro Una de las principales características del almendro, es la de ser una especie, autoincompatible (Gagnard, 1954; Crowe, 1964; Socias i Company y Felipe, 1977; Godini,. ~ 13 ~.

(37) Introducción general 1977), lo que provoca la necesidad de disponer de como mínimo 2 variedades diferentes dentro de una misma plantación para poder obtener cosecha, con los consecuentes inconvenientes que ello provoca (elección de las variedades correctas, realización de distintos tipos de poda o recolección por zonas en la plantación, por ejemplo) y que suelen traducirse en un aumento del coste de producción del fruto. Por ello, desde el principio, el principal objetivo de muchos programas de mejora genética del almendro, fue la obtención de variedades autocompatibles (Godini, 1977; Grasselly et al., 1981; Socias i Company, 1989; Dicenta y García, 1993). Sobre todo, a partir de que unos trabajos realizados por del “Instituto di Coltivazioni Arboree dell’Universita degli Studi di Bari” en la región italiana de Apulia revelaron la existencia de variedades autocompatibles de almendro (Godini, 1977, Reina et al., 1985), que presentaban dicha característica de forma natural (Grasselly y Olivier, 1976) y podían actuar como genitores en los cruzamientos para la obtención de nuevas variedades.. Otros objetivos a destacar entre las características deseadas en los programas de mejora genética son, en líneas generales los propuestos por: Kester et al. (1984), Bertozz et al. (1998), Dicenta et al. (2010a y 2010b), Socias i Company et al. (2008) y Vargas et al. (2010). . Floración tardía para evitar el riesgo de heladas y mejorar el cuajado. . Autogamia. . Tolerancia a enfermedades (Fussicocum, mancha ocre) o plagas (Orange worm). . Resistencia a condiciones adversas. . Poca vecería (alternancia en la producción de un año a otro). . Buena calidad del fruto tanto a nivel morfológico como bioquímico. . Elevada productividad.. Los primeros programas de mejora genética del almendro nacieron en Estados Unidos, en 1923 (mediante un acuerdo entre el departamento de Agricultura y la Universidad de California) y en Yalta (Ucrania), en 1930, en el “Nikitski Botanic Garden”. Australia ha sido uno de los últimos países en iniciar programas de mejora genética del almendro (1995) caracterizándose principalmente por la utilización como genitores, de las variedades americanas ‘Nonpareil’ y ‘Texas’ y las francesas ‘Ferragnes’ y ‘Lauranne’, así como por la búsqueda de la autocompatibilidad mediante cruzamientos con la especie P. webii (siguiendo la estela de los programas americanos iniciados en 1950), con algunas variedades autocompatibles de almendro e incluso de melocotonero (Bertozz et al., 1998).. ~ 14 ~.