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Paltos

16 de octubre de 2019
(Persea americana Mill.)

Biología reproductiva del aguacate

Biología reproductiva del aguacate

Un aguacate puede producir millones de flores, sin embargo, menos del 1% de ellas se convierte en fruto. Eso es algo que se debe a una serie de eventos que ocurren durante la fase progámica (desde que llega el polen al estigma hasta que se produce la fecundación) y el desarrollo temprano del fruto. Investigadores españoles establecieron los factores que limitan la producción de aguacate bajo las condiciones de cultivo en España, analizando la fase progámica en la variedad ‘Hass’ y sus implicaciones en el cuajado final.

  Librada Alcaraz e Iñaki Hormaza. Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea La Mayora (IHSM-CSIC-UMA), España.

El aguacate (Persea americana Mill.) pertenece a la familia de las Lauráceas incluida en el orden Laurales que, forma parte del complejo Magnoliid dentro de las Angiospermas basales. Se trata de un frutal subtropical de hoja perenne nativo de América Central y de Méjico donde fue domesticado y cultivado desde tiempos remotos. España es el único país del continente europeo con una producción comercial significativa de aguacates, fundamentalmente en la costa Mediterránea andaluza.

Para los investigadores a cargo del trabajo, el hecho de que tenga lugar una caída masiva de flores y frutos en desarrollo, incluso tras una adecuada polinización, hace pensar que otros factores intrínsecos a la flor podrían condicionar el éxito reproductivo de la misma.

Aunque las flores de aguacate son bisexuales, presentando órganos funcionalmente masculinos y femeninos, éstos se encuentran separados en el tiempo mediante un mecanismo conocido como dicogamia protogínica sincronizada. Cada flor abre dos veces; la primera vez funcionalmente como femenina (estigma receptivo); después, la flor cierra y abre de nuevo el día siguiente funcionalmente como masculina (dehiscencia de las anteras). Los diferentes cultivares de aguacate se clasifican en dos grupos (A o B) en base a su comportamiento floral. En los cultivares de tipo A, las flores abren durante la mañana en estado femenino, cierran a mediodía y abren de nuevo durante la tarde del día siguiente en estado masculino. En los cultivares de tipo B, las flores abren durante la tarde en estado femenino, cierran al anochecer y abren de nuevo la mañana del día siguiente. Sin embargo, es frecuente observar flores en diferentes estadios sexuales en el mismo árbol o entre árboles del mismo genotipo favoreciendo la autopolinización. Este comportamiento es altamente dependiente de las condiciones ambientales, fundamentalmente de la temperatura.

Un aguacate puede producir millones de flores; sin embargo, sólo una pequeña fracción de estas flores (menos del 1%) se convierte en fruto. La abscisión de flores y frutos se debe a diferentes eventos que ocurren durante la fase progámica (desde que llega el polen al estigma hasta que se produce la fecundación) y el desarrollo temprano del fruto, variando desde una polinización ineficiente a condiciones ambientales adversas. Con el objetivo de establecer los factores que limitan la producción de aguacate bajo las condiciones de cultivo en España, analizamos la fase progámica en el aguacate ‘Hass’ y sus implicaciones en el cuajado final, prestando especial atención al proceso de polinización.

El porcentaje de flores que presentan tubos polínicos en las proximidades del óvulo se ve afectado por el número de granos de polen que llegan al estigma.

La polinización es un paso crítico para asegurar la fecundación y por tanto, la producción. Aunque en muchas plantas el número de granos de polen que llegan al estigma supera la cantidad necesaria para fecundar todos los óvulos, frecuentemente la baja producción se debe a una polinización eficiente  tanto en especies de polinización entomófila como anemófila. Trabajos llevados a cabo en aguacate han puesto de manifiesto que, el porcentaje de flores que presentan tubos polínicos en las proximidades del óvulo se ve afectado por el número de granos de polen que llegan al estigma, aunque, sin embargo, no todas las flores cuyos óvulos han sido fecundados se acabarán transformando en fruto. Por otra parte, tras aplicar polen manualmente se consigue incrementar el cuajado aunque, no obstante,  el porcentaje de las flores que se transforman en fruto sigue siendo muy bajo, sugiriendo que la polinización ineficiente podría ser uno de los factores involucrados en el bajo cuajado, pero no el único sino que, que otros factores podrían estar implicados en el éxito reproductivo de la flor como la calidad de la flor.

FASE PROGÁMICA

Es la fase comprendida entre la polinización y la doble fecundación del saco embrionario. El aguacate presenta una fase progámica rápida, en la que los granos de polen germinan aproximadamente una hora después de alcanzar el estigma. Los tubos polínicos crecen a lo largo del estilo mostrando una reducción desde la parte superior hasta la base, de tal forma que, en la mayoría de las ocasiones es un único tubo polínico el que alcanza el ovario y puede observarse en las proximidades del óvulo 24 horas después de la polinización. La fase progámica es muy sensible a las condiciones ambientales principalmente a la temperatura. La temperatura ejerce un importante papel condicionando la receptividad estigmática, la velocidad de crecimiento del tubo polínico y la viabilidad del óvulo.

POLINIZACIÓN COMO FACTOR LIMITANTE

Dentro del proceso de polinización se han estudiado distintos aspectos que van a condicionar la eficiencia de este proceso.

Deposición de polen: El primer paso es analizar si las flores reciben polen y si lo hacen, en qué estadio tiene lugar. Para evaluar la deposición de polen en flores funcionalmente femeninas y masculinas, se recogieron flores al final de ambos estadios dejadas a polinización natural. Un total de 243 flores al final del estado femenino y 203 al final del estado masculino se fijaron y trataron para posteriormente ser visualizadas al microscopio óptico  tras ser teñidas con azul anilina (un colorante que tiñe la callosa, un polisacárido que se deposita en la  pared del tubo polínico). A continuación, contamos el número de granos de polen adheridos al estigma, el número de los que finalmente germinan así como el número de tubos polínicos a diferentes alturas del pistilo.

Al final del estado femenino, el 78% de las flores analizadas no presentaban granos de polen en sus estigmas, y en el resto se observaron de 1 a 5 granos de polen. El número medio de granos de polen en el estigma de flores al final de su estado femenino era de 1.5. La adhesión de polen en flores al final del estado masculino era muy superior a la observada al final del estado femenino, aunque el 45% de las flores analizadas al final del estado masculino no presentaban granos de polen siendo 5.6 el promedio de granos de polen en el estigma de éstas flores.

Estas observaciones parecen indicar que el primer factor limitante del cuajado en aguacate en nuestras condiciones de cultivo es una deficitaria deposición de polen en el estigma de las flores funcionalmente femeninas. Sería interesante hacer estudios similares en otras áreas productoras.

Además, para estimar el porcentaje de flores que se transforman en frutos bajo condiciones naturales, se marcaron 220 inflorescencias y se contó el número de flores iniciales y el número de aquellas retenidas en el árbol hasta el momento de la recolección. Solamente el 0,4% de las flores iniciales se transformaron en fruto.

Carga de polen: Por otra parte, en aguacate se ha descrito que es necesaria la deposición de al menos 20 granos de polen para que la fecundación tenga lugar. Por ello y considerando el bajo número de granos de polen que alcanzan los estigmas de las flores bajo condiciones naturales, decidimos evaluar la implicación de la carga de polen en el estigma en el cuajado de la flor.

Flores de aguacate marcadas con etiquetas en campo para su posterior análisis.

Para establecer una posible relación entre densidad de polen en el estigma y cuajado, se marcaron 60 inflorescencias  y se polinizaron diariamente aproximadamente 250 flores. Al día siguiente, cuando las flores abrieron en estado masculino y el tubo polínico había alcanzado el ovario, se cortó el estilo de cada flor y se fijó individualmente en FAA  y el destino del ovario que, permanecía en el árbol, fue monitoreado hasta que alcanzó el estado de madurez. Tras conocer el destino de cada ovario se establecieron dos grupos; el primero formado por las flores que cayeron tras la etapa de floración y el segundo formado por los ovarios de aquellas flores que fueron retenidos en el árbol hasta la época de recolección. Los estilos fueron preparados para ser visualizados al microscopio y se contó el número de granos de polen adheridos y germinados así como el número de tubos polínicos en el estilo.

De este modo, 4.570 flores se polinizaron manualmente y sólo 127 se transformaron en fruto.  Se observó una gran variación en el número de granos de polen depositados en el estigma oscilando desde 0 a 95. Del mismo modo, se visualizó una reducción en el número de tubos polínicos desde la parte superior del pistilo (un promedio de 4,6)  hasta su base (un promedio de 2,95). Tras comparar los dos grupos establecidos en base al éxito reproductivo de la flor (caído y cuajado), observamos diferencias estadísticas significativas en el número de granos de polen adheridos y en porcentaje de germinación de polen. Así, el número de granos de polen adheridos, germinados así como el número de tubos polínicos en el estilo fue superior en el estilo de las flores que  finalmente se transformaron en fruto que en el de las flores que cayeron tras ser polinizadas.

Aunque las flores de aguacate presentan un único óvulo, la idea de que la deposición de un mínimo de 20  granos de polen en el estigma de la flor es necesaria para asegurar la fecundación está ampliamente aceptada en esta especie.  Sin embargo, aunque la probabilidad de que una flor se transforme en fruto se ve afectada por el número de granos de polen que alcanzan el estigma, nuestros resultados no mostraron una relación directa entre el número de granos de polen depositados en el estigma y la capacidad de una flor para transformarse en fruto. De hecho, no todas las flores con una carga de polen generosa llegaron a convertirse en fruto, y por el contrario, un importante porcentaje de flores que recibieron menos de 20 granos de polen sí se transformaron en fruto.  Sí es cierto que, cuando el número de granos de polen depositados en el estigma fue 5 o menos, la capacidad de la flor para transformarse en fruto era muy baja.

Fase progámica en flores polinizadas en estado masculino: Puesto que una gran proporción de flores reciben el polen en sus estigmas cuando abren como flores funcionalmente masculinas, nos planteamos analizar la fase progámica en aquellas flores polinizadas durante dicho estadio.

Con este propósito se seleccionaron 8 plantones de Hass y se mantuvieron en una cámara de altas prestaciones bajo unas condiciones de 16 horas de luz y 8 horas de noche y bajo condiciones de temperatura y humedad relativa similar a las medias registradas  (16ºC y 70% respectivamente) durante el mes de la floración (Abril). Se recogieron flores del cultivar Fuerte en estado masculino  para ser usadas como donador de polen. Aproximadamente 100 flores se marcaron y se polinizaron diariamente.

Diez pistilos de los polinizados fueron fijados en Glutaraldehido durante los 20  días posteriores a la polinización. Estos pistilos fueron incluidos en resina, cortados y posteriormente teñidos para llevar a cabo un estudio morfológico al microscopio óptico.

Se analizó un total de 100 flores polinizadas durante el estado masculino y no se encontró evidencia alguna del desarrollo del embrión ni del endospermo, lo cual sugiere que, aunque los granos de polen que alcancen el estigma de flores funcionalmente masculinas son capaces de germinar y aunque el tubo polínico se pueda observar en las cercanías del óvulo,  la fecundación no ocurre en estas flores.

Todos estos resultados indican que la deposición de polen en flores durante su etapa femenina podría ser uno de los  factores limitantes en la producción de aguacate, aunque el hecho de que tras la aplicación manual de polen, el cuajado es aún muy bajo, indicando que otros factores como la calidad de la flor podrían determinar el éxito reproductivo de la flor en aguacate. Tras analizar la deposición de polen en flores dejadas a libre polinización en una parcela monovarietal de la variedad de aguacate ‘Hass’ y observar que la mayoría de las flores no recibían polen antes de cerrar al final de su estado femenino y que, una importante adhesión de polen tenía lugar durante la apertura de la flor en estado masculino, probablemente debido a una mayor atracción de las abejas por las flores en ese estado.

Durante el siguiente año se aumentó el número de colmenas en la misma parcela y el porcentaje de flores con polen en el estigma aumentó considerablemente sugiriendo que ésta podría ser una de las posibles medidas encaminadas a aumentar la deposición de polen en estado femenino en parcelas monovarietales y, por tanto, la productividad final.

Aguacate cubierto de flores.

CALIDAD DE FLOR

El hecho de que tenga lugar una caída masiva de flores y frutos en desarrollo, incluso tras una adecuada polinización, hace pensar que otros factores intrínsecos a la flor podrían condicionar el éxito reproductivo de la misma.

Por este motivo, analizamos el contenido de almidón en el ovario de flores recogidas en el momento de antesis usando un analizador de imagen acoplado al microscopio óptico. El contenido de almidón se determinó midiendo la densidad óptica tras teñir el material con ioduro de potasio. Aunque no se observaron diferencias morfológicas entre flores en el momento de antesis, el contenido de almidón variaba enormemente con algunas flores presentando mil veces más almidón que otras. De esta forma sólo una pequeña proporción de las flores analizadas presentaban un alto contenido de almidón en el ovario en el momento de antesis.

El siguiente paso en este estudio era analizar las implicaciones de estas reservas nutritivas en el éxito reproductivo de la flor. Con este propósito polinizamos aproximadamente 600 flores y al día siguiente cuando la flor abre de nuevo en estado masculino (y el tubo polínico ha alcanzado el óvulo), los estilos se cortan y fijan individualmente. El éxito reproductivo de cada ovario que permanece en el árbol fue monitoreado hasta el momento en el que el fruto alcanza su madurez. Una vez que conocemos el destino de cada uno de los ovarios, establecemos dos grupos de acuerdo a su éxito reproductivo: los que caen y los que se transforman en fruto. A continuación, determinamos el contenido de almidón en el estilo de las flores de cada una de las dos poblaciones y observamos que, aquellas flores que finalmente se transformaron en fruto eran aquellas que presentaban un mayor contenido de almidón en sus estilos.

Con el objetivo de analizar el efecto de la calidad de la flor en su éxito reproductivo bajo diferentes condiciones ambientales, este ensayo se repitió un año más en España y otro en Nueva Zelanda obteniendo resultados similares en cuanto al almidón. Además, se analizaron diferentes carbohidratos solubles como sacarosa, fructosa, glucosa, perseitol y manoheptulosa. El contenido total de azúcares era significativamente superior en el estilo de las flores que se trasforman en fruto que en aquellas que caen.

Estos resultados indican que no sólo el almidón sino que otros carbohidratos determinan la calidad de flor en aguacate.

CONCLUSIÓN

Los resultados obtenidos en nuestro grupo ponen de manifiesto que son muchos los factores responsables del bajo cuajado observado en el aguacate. Con el objetivo de incrementar las oportunidades para que la polinización tenga lugar de forma efectiva se podría incrementar la densidad de las colmenas en las plantaciones. Del mismo modo y teniendo en cuenta que el ciclo floral es muy sensible a las condiciones ambientales, podría ser interesante el diseño de una plantación mixta en la que se usaran varios genotipos como donadores de polen, disminuyendo los posibles efectos de una falta de sincronía entre estadios sexuales como consecuencia de las condiciones ambientales. Por otra parte, sería interesante el uso de genotipos donadores de polen con frutos similares a los de Hass, mitigando las posibles pérdidas económicas que supone el destinar parte de la plantación al cultivo de variedades de menor valor comercial. Por otra parte, aunque el aguacate se ha descrito como una especie con una marcada dicogamia protogínica, el hecho de que sea frecuente el solape entre estadios sexuales en el mismo árbol o entre árboles del mismo genotipo, permiten que la autofecundación tenga lugar. Y para finalizar, las reservas nutritivas de la flor juegan un importante papel en el cuajado, siendo una condición necesaria aunque no suficiente para el cuajado.

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