DomingoJ. Iglesias

Regulación del crecimiento ydesarrollo de los cítricos

(Regulation of growth and development)

Centro de Citricultura y ProducciónVegetal.Instituto Valenciano de InvestigacionesAgrarias.Ctra. Moncada-Náquera Km. 4,5.46113 Moncada (VALENCIA).

Email: iglesias_dom € gva.es

La regulación del crecimiento ydesarrollo de los cítricos englobanumerosos aspectos de su biología ycomprende un amplio abanico de proce-sos fisiológicos que se suceden a distin-tos niveles. Es interesante resaltar quelos cítricos presentan toda una serie depeculiaridades en su fisiología que losdiferencian del resto de especies de fru-tales leñosos y que los convierten en uncultivo modelo para el estudio de su cre-cimiento y desarrollo.

En la sesión del XII Congresode citri-cultura dedicada a este tema se presen-taron un total de 19 comunicaciones, 6de las cuales fueron orales y el resto enforma de pósters (véase libro de resúme-nes en www.citruscongress2012.0rg). Lasesión comenzó con un resumen delestado actual del conocimiento por partedel Prof. E. Goldschmidt, investigadorisraelí en este área durante más de cin-cuenta años, que proporcionó una pers-pectiva histórica -a través de su visiónpersonal- de lo que fue y ha venido sien-do la investigación en cítricos en materiade regulación del desarrollo desde susinicios hasta la actualidad. Tal y comorelató, los objetivos de la misma han idoevolucionando en forma de etapas muyestrechamente ligadas al progreso tecno-lógico. Así, a mitad del siglo pasado los

avances en las técnicas microscópicasimpulsaron el desarrollo de trabajos mor-fológicos, anatómicose histológicos. Mástarde, con la aparición del concepto debalance hormonal, las hormonas vegeta-les adquirieron un papel preponderante.La puesta a punto de novedosas técnicasde identificación y cuantificación permitióno sólo el desarrollo de trabajos muyori-ginales y punteros para la época -anali-zando con gran detalle su papel en losdistintos eventos fisiológicos-, sino quetambién se estudió a fondo el efecto delas giberelinas, auxinas y citoquininascomo consecuencia de tratamientosagronómicos. Fue ésta, por excelencia,la época de las aplicaciones hormonalesde todo tipo y condición en campo, y delos ensayos correspondientes en el labo-ratorio. El surgimiento posterior del con-cepto de balance entre fuentes y sumide-ros, junto con todas sus implicaciones,restó protagonismo a las hormonas. Lasnuevas hipótesis derivadas de esta teoríaimplicaban que el estado nutricional -

principalmente determinado por los nive-les de carbohidratos- constituye un ele-mento crucial para un adecuado creci-miento y desarrollo de la planta.

Con los avances tecnológicos de losúltimos tiempos, las nuevas herramientasbioquímicas y moleculares han impulsa-do el estudio de aspectos muy novedo-sos de la regulación del crecimiento ydesarrollo de los cítricos, habiéndose tra-ducido en hallazgos sin duda inimagina-bles hace tan sólo unas décadas. Dehecho, un buen ejemplo fue la exposiciónde un estudio por parte del mismo Prof.Goldschmidt en el que su grupo investigólas bases moleculares de las interaccio-nes entre variedad y patrón a nivel delinjerto. A pesar de que ésta es una técni-ca de propagación muy común en culti-

vos hortícolas, la base fisiológica de lasinteracciones variedad-patrón no esbien conocida. Pese a que algunas apro-ximaciones sugieren un papel preponde-rante de algunas hormonas en el proce-so, los fenómenos subyacentes a nivelbioquímico y molecular son en buenamedida desconocidos. En esta interven-ción se describió el papel de algunosmicroRNAsque alteraron drásticamentesus niveles de expresión en función delacombinación variedad-patrón. Éstas yotras técnicas punteras como el empleode micromatrices decítricos, la secuen-ciación del genomao el análisis del pro-teoma han sido objeto de variadas inter-venciones, brindándonos la oportunidadde contemplar aspectos hasta hoy inex-plorados dela fisiología de los cítricos.

Tal y como se ha comentado, el desa-rrollo y crecimiento de los cítricos englo-ba un amplio abanico de procesos fisioló-gicos que, clásicamente, se dividen envegetativos y reproductivos. A pesarde que contamos con numerosos resulta-dos obtenidos fruto de las investigacio-nes desarrolladas en las últimas déca-das, algunos aspectos todavía descono-cidos han sido tratados en varios estu-dios presentados al Congreso. Así porejemplo, una de comunicaciones profun-dizó en la regulación del tiempo de desa-rrollo vegetativo y reproductivo para el

caso particular de Citrus latifolia en cli-mas tropicales (Medina-Urrutia y cols.).Adicionalmente ya ha sido mencionada laimportancia de los factores nutriciona-les y hormonales en la mayor parte delos procesos del desarrollo de los cítricosy, particularmente, el papel de las hormo-nas en diversos procesos reguladores,habiendo sido objeto de intenso debateen distintos foros a lo largo del Congreso.

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XII Congreso Internacional de Cítricos E

CRECIMIENTO Y DESARROLLO

Los cítricos, al igual que muchas otrasespecies leñosas, florecen abundanta-mente y, por su importancia agrónomica,durante la presente sesión se ha dedicadouna atención especial al estudio de losprocesos fisiológicos relacionados con lafloración. A diferencia de otros climas, lainducción floral tiene lugar en nuestraslatitudes en otoño/invierno, mientras quela diferenciación floral sucede en primave-ra. En su regulación se ha distinguido his-tóricamente entre factores exógenosy en-dógenos. Los primeros incluyen funda-mentalmente parámetros climáticos, demanera que variables ambientales talescomo la temperatura, el fotoperíodo o lascondiciones de estrés (déficit hídrico osalinidad, por ejemplo) son capaces demodular las respuestas fisiológicas consi-guientes. En este sentido, se presentaronalgunas comunicaciones ahondando enlos aspectos más relevantes.

Por su parte, dentro de los factoresendógenos que regulan el proceso de flo-ración se incluyen los genéticos o mole-culares y también los hormonales. Lasfitohormonas, tales como citoquininas,auxinas o giberelinas, son bien conoci-das por su papel en este contexto y, enparticular, éstas últimas han sido tradicio-nalmente consideradas como inhibidoresesenciales de la inducción floral. Preci-samente, ilustrando aspectos tanto teóri-cos como aplicados de la regulación hor-monalde la floración, se presentaron alCongreso algunos trabajos muy sobresa-lientes. En uno deellos, por ejemplo, semostró que el inhibidor de las giberelinaspaclobutrazol (PCB) aplicado en manda-rinas Hernandinas es capaz de afectarseveramene al patrón de acumulación decarbohidratos en sus distintos órganos,con consecuencias muy marcadas en lafloración (Martínez-Fuentes y cols.). Eltrabajo presentado reveló que la aplica-ción al suelo de este compuesto duranteel perídodo de inducción floral (noviem-bre) incrementó significativamente la flo-ración al año siguiente, con el consi-guiente interés agronómico.

También la presencia de fruta constitu-ye un inhibidor muy importante dela flora-ción en cítricos. La alternancia de cose-chas, que consiste básicamente en lasucesión de años con elevada produccióny años de muy baja o nula cosecha, redu-ce los ingresos de los agricultores en oca-siones de un modo muy marcado. Porello

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es importante entender cuáles son lasbases fisiológicas de este fenómeno, quevaría en intensidad en función dela varie-dad y especie de cítrico de que se trate(Figura 1). Varios trabajos recientementepublicados por nuestro grupo de investi-gación (Muñoz-Fambuena y cols., 2011,2012) describen de un modo muy precisoel modo en que la carga de fruta actúacomo inhibidor de la floración y profundi-zan en su regulación molecular. Los resul-tados revelaron que, tanto a nivel de hojascomo de yemas, el gen promotor CiFTdesempeña un papel crucial en la deter-minación dela floración y su expresión envariedades altemantes se ve fuertementemodulada por la presencia de fruta a tra-vés de mecanismos represores.

Varias ponencias en la sesión se cen-traron en el estudio de la alternancia decosechas. La primera fue liderada por laDra. Carol Lovatt, cuyo grupo ha estudiadoel proceso haciendo uso de distintas apro-ximaciones. De acuerdo con sus datos,losaños caracterizados por una elevadacarga de fruta parecen estar directamenterelacionados con cambios muy patentesen los niveles de ciertas hormonas -afec-tando de forma muy marcada, por ejemplo,al balance auxinas: citoquininas-, lo cualse traduce en una reducción del númerode inflorescencias al año siguiente. Lainyección al tronco de inhibidores deltransporte de auxinas y/o citoquininas enjulio y en enero redujo drásticamente elefecto de la presencia de fruta sobre la flo-ración, lo que podría representar una me-jora en el desarrollo de aplicacionesy tra-tamientos agronómicos en algunas va-riedades muy alternantes. Del mismomodo se expusieron avances en el conoci-miento de las bases moleculares subya-centes a la alternacia de cosechas. Así, laDra. Nishikawa expuso un estudio detalla-do del papel del gen CiFT sobre la supre-sión de la floración inducida por la presen-cia de fruta en mandarinos de la variedadSatsuma, confirmando los resultados denuestro grupo de trabajo antes descritos.Este gen es muy relevante en la floración,hasta el punto de que algunas investiga-ciones lo asocian directamente con el míti-co “florígeno”. Su expresión en el períodode inducción floral correlacionó negativa-mente con el peso de fruta cosechada ypositivamente con el número de flores pro-ducidas en la primavera siguiente, confir-mando que el exceso de fruta reduce elnúmero de flores la primavera siguiente a

través de la supresión de la expresión delgen CiFT, lo que parece constituir un fenó-meno generalizado en todaslas especies yvariedades de cítricos.

La regulación del crecimiento ydesarrollo del fruto constituyó una partemuy importante en el desarrollo de las dis-cusiones derivadas de los trabajos pre-sentados al Congreso. En primer lugar, semostraron estudios novedosos sobre fe-cundación y polinización. Así por ejem-plo, Abe y cols., han identificado con pre-cisión ciertas proteínas expresadas en eltubo polínico, algunas de las cuales podrí-an ser relevantes en reacciones de com-patibilidad entre variedades.

También se presentaron progresos enrelación con el papel de las hormonas -fun-damentalmente auxinas, giberelinas y ci-toquininas- y nutrientes en distintos mo-mentos del desarrollo del fruto (Figura 2).Varios grupos contrastaron el efecto deaplicaciones hormonales en distintas con-centraciones sobre el cuajado del fruto,confirmando datos previos en otras espe-cies y variedades y matizando para casosy áreas de estudio específicas. Asimismo,su efecto a nivel de productividad y calidaddela fruta fue objeto de debate en algunascomunicaciones. Así por ejemplo, Galván ycols. contemplaron el efecto de algunashormonas y micronutrientes -aplicadas adiferentes concentraciones- sobre la cali-dad y producción de naranjas de la varie-dad Valencia en Mexico. Como era deesperar, la aplicación de compuestos denaturaleza hormonal y de micronutrientestuvo, en general, un efecto muy positivosobre la mayor parte de las variables eva-luadas. Otros equipos participantes, por suparte, experimentaron en ltalia el efecto deaplicaciones de compuestos de naturalezahormonal sobre distintos parámetros re-productivos de mandarinas clementinas,entre ellos cuajado, tamaño del fruto, pro-ductividad y la calidad final de la fruta. Susresultados confirmaron en buena medidaobservaciones previas ya reportadas ennuestras áreas de estudio. Uno de ellos(Zurru y cols.) determinó el efecto delTriclopyr (ácido 3,5-6-tricloro-2-piridiloxia-cético) como alternativa al 2,4-D (ácidodiclorofenoxiacético) para el control de laabscisión y calidad final de la fruta. El tra-tamiento aplicado fue más efectivo sobrefrutos de 18-22 mm de diámetro (alrededorde mitad de Julio), incrementando signifi-cativamente el tamaño final y, en ocasio-

Actividadfotosintética

1 Regulaciónfeed-back

Carbohidratos

Factores hormonales Disponibilidadde carbono

4 FIGURA 1. La presencia de fruta inhibe la floración en árbo-les adultos de cítricos, fenómeno especialmente relevante enlas variedades más alternantes. La fotografía muestra un deta-lle de un árbol adulto en el que flores y frutos coexisten en susramas. En el presente Congreso se han presentado distintostrabajos analizando el modo en queel fruto inhibe la floración adistintos niveles, tanto fisiológico como también metabólico ymolecular (adaptado de Muñoz-Fambuenay cols., 2011).

Cuajado Maduración

a FIGURA 2. Regulación del cuajado y desarrollo del fruto.Además de la floración, los factores nutricionales y hormonalesconstituyen reguladores fundamentales de ambos procesos. Lasgiberelinas parecen jugar un papel crucial en la transición ovario-fruto mientras que, una vez activado el crecimiento, su desarrolloposterior se encuentra principalmente modulado por la disponibili-dad de nutrientes (adaptado de Iglesias y cols., 2010).

4 FIGURA 3. Esquema general del proceso de fotosíntesis. A partir delas sales minerales que la planta obtiene del suelo y del CO, de la

atmósfera, ésta produce fotoasimilados en sus órganos fotosintéticos(principalmente, hojas) que son transformados en carbohidratos y distri-buidos a los diferentes órganos en crecimiento. Por consiguiente, unincremento dela actividad fotosintética genera un aumento dela fijaciónde carbono que se traduce en un mayor crecimiento vegetativo y una—ieCarbohidratos1 Producción

fotoasimilados

$ Superficie foliar

J Producciónfotoasimilados

mejora de la productividad (adaptado de Iglesias y cols., 2003).

4 FIGURA 4. Relaciónentre superficie foliar yproductividad. En prin-cipio, una mayor super-ficie foliar implica unamayor capacidad foto-sintética, mientras queuna menor área foliargenera, como conse-cuencia de la menorproducción de fotoasi-milados, un menor cre-cimiento vegetativo yuna menor producciónde fruta. No obstante,existen distintos meca-nismos fisiológicos deajuste entre los nivelesde carbohidratos acu-mulados en las hojas ysus tasas de fotosínte-sis, maximizando asíelnúmero de frutos quellegan al final de su pro-ceso de crecimiento(adaptado de Iglesias ycols., 2003)

4 FIGURAS. Cítrico adulto con síntomas deestrés muy marcados. Como consecuenciade las condiciones ambientales adversas, laafección de procesos metabólicos a distintosniveles suele conferir al vegetal un aspectomuy deteriorado. En general, el potencialfotosintético de las hojas disminuye -en oca-siones muy notablemente- hasta el punto deque, si la situación se prolonga en el tiempo,éstas acabarán abscindiendo siguiendo unasecuencia hormonal característica. Estasituación provoca una defoliación más omenos rápida en el tiempo que, en ocasio-nes, es también acompañada de una caídade frutos que puede causar graves dañosalvegetal (adaptado de Iglesias y cols., 2005).

CRECIMIENTO Y DESARROLLO

nes, también la cosecha. Sin embargo,cuando se aplicó a frutos más pequeños(6-13 mm diámetro), se observó un fuerteefecto abscisor afectando de un modomuy negativo a la cantidad y calidad de lafruta final. Otro grupo, también italiano(Tumminelli y cols.), confirmó el efecto del3,5,6-TPA sobre la productividad, calidadde la fruta y alternancia de cosechas dealgunas variedades de naranjo Citrussinensis -entre ellas "Tarocco"-.

Ahora bien, las aplicaciones hormo-nales no solamente se emplean con obje-to de incrementar la productividad y lacalidad final de la fruta, sino que en oca-siones también pueden ser de gran utili-dad para reducir intencionadamente elnúmero de frutos en desarrollo en losárboles minimizando, de esta manera, sucarga de fruta. Así, el efecto de las apli-caciones de ácido naftalén-acético comoagente aclarante previo a la caída fisioló-gica de los frutos en desarrollo fue ensa-yado en Concordia (Entre Ríos, Argen-tina) por Rivadeneira y cols. Su conclu-sión, aplicable a plantaciones de la varie-dad de mandarina Satsuma Okitsu quedópatente, sugiriendo que el aclareo quími-co -siempre y cuando la gestión delculti-vo lo permita-, puede llegar a ser unaherramienta muy útil para optimizar laproducción en estas latitudes.

Por otra parte, es bien conocido cómolos factores exógenos -fundamentalmentelos parámetros ambientales- afectanal desarrollo en general de los cítricos y,en particular, a su productividad. Pérezy cols., examinaron el efecto de las va-riables climáticas sobre la productividady calidad de la fruta de algunas varieda-des de cítricos en Cuba. Todaslas varia-bles consideradas mostraron una correla-ción positiva muy marcada, de tal maneraque el inicio de la floración se relacionóestrechamente con el espectro de tempe-raturas extremas. Más aún, las condicio-nes meteorológicas que favorecieron lainducción floral retardaron el inicio de lafloración, mientras que la duración de lamisma pareció más bien dependiente delas temperaturas medias. Durante el perí-odo de cuajado las mayores tasas de abs-cisión se observaron en condiciones deestrés hídrico, y es de destacar que tam-bién el crecimiento del fruto se vio alta-mente afectado por los parámetros am-bientales propios de esas latitudes. Final-mente se presentaron modelos predictivos

LEVANTE AGRICOLA2 XII Congreso Internacional de Cítricos

de gran interés aplicado, sobre todo enáreas sensibles al cambio climático.

Otros trabajos profundizaron en elmodo en que algunos parámetros am-bientales -por ejemplo, la temperatura-afecta a la captación de carbono y, porconsiguiente, al crecimiento de los cítri-cos, y también el modo en que estresestales comoeldéficit hídrico o el oxidativoafectan al desarrollo de las plantas. El Dr.Ribeiro detalló el modo en que algunosparámetros climáticos, fundamentalmen-te el rango de variación de las tempera-turas diarias, modifican el crecimientovegetativo y el metabolismo del carbo-no en naranjos en algunas áreas deBrasil, particularizando en las diferenciasobservadas entre patrones. De sus datosse desprende que se produce un incre-mento significativo del área foliar deaquellas plantas sometidas a una mayorvariación en el rango diario de tempera-turas sugiriendo que, junto con la estimu-lación de la actividad fotosintética, pare-ce existir una regulación hormonal sub-yacente (Figuras 3 y 4).

Otra línea de investigación intensa-mente tratada versó acerca del efecto dealgunos estreses ambientales sobreel desarrollo vegetativo y reproductivo(Figura 5), atendiendo especialmente a loscambios metabólicos y bioquímicosdesencadenados por las condiciones am-bientales adversasy alos procesosfisioló-gicos mediadores (por ejemplo, daño oxi-dativo). Así, algunas comunicaciones re-portaron incrementos de las concentracio-nes de ciertos metabolitos -entre ellos, pro-lina-, en concordancia con datos previospublicados y confirmando quela respuestaa estreses medioambientales es marcada-mente dependiente de la variedad.

Pese a que las alteraciones metabóli-cas y bioquímicas en condiciones ambien-tales adversas son bastante bien conoci-das en cítricos, las bases molecularesde las respuestas observadas son, ensu mayor parte, desconocidas. Los Drs.Chica y Albrigo explicaron un original estu-dio que profundiza en las bases molecula-res por las cuales el déficit hídrico y lasgiberelinas alteran el patrón normal de lafloración. Así, en condiciones de falta deagua,la expresión del gen promotor CiFTse vio incrementada mientras que la acu-mulación de genes dediferenciación floralse redujo considerablemente.

Finalmente, es interesante remarcarque algunas charlas hicieron hincapié enlas nuevas estrategias de gestión delos cultivos en base a sus respuestasfrente a estreses. Así, varios estudiosdesarrollados en el UF CREC (Universityof Florida Citrus Research and EducationCenter) se centraron en el modo en quela gestión del uso del agua puedeser-vir para optimizar la intensidad de flo-ración y maximizar la productividad.En particular, el Dr. Albrigo presentó unensayo -llevado a cabo en Sao Paulo-Mina Gerais, en Brasil- en el que, me-diante el empleo de cantidades deficita-rias de agua de riego fue optimizada laintensidad de floración para conseguirelevadas producciones de fruta. Comple-mentariamente, Okuday cols., evaluaronel efecto del etilclozate -que parece inhi-bir la captación de aguaa niveldelas raí-ces- sobre distintos parámetros fisiológi-cos y sobre la calidad final de la fruta demandarinos de la variedad Satsuma. EnJapón la mayoría de plantaciones comer-ciales de esta variedad reciben grandescantidades de agua de lluvia durante elperíodo de maduración dela fruta, por lo

que ésta puede verse seriamente com-prometida. El tratamiento que aplicaronredujo activamente la captación de aguapor parte de las raíces de las plantas,consiguiendo un efecto muy positivo ysugiriendo que la aplicación de este com-puesto a principios del verano podría serde utilidad para generar un cierto déficithídríco en las raíces, mejorando así lacalidad final de la fruta.

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