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La cutícula del arándano: una barrera natural frente al estrés y la pérdida de calidad
Por: Dr. Daniel Manríquez Becerra, Director Global de Investigación y Desarrollo Cultiva, LLC y Andrea Velásquez Carias, Gerente de Investigación y Desarrollo de North América.
La producción frutal enfrenta hoy una serie de desafíos asociados a múltiples factores, entre ellos los comerciales y climáticos. Por una parte, existe un comercio globalizado de productos frescos, caracterizado por la apertura de nuevos mercados y zonas de producción, la incorporación de variedades y la presencia de consumidores cada vez más exigentes. Por otra parte, la producción de frutas se desarrolla en un escenario de cambio climático global, en el cual tanto el estrés abiótico como el biótico afectan cada vez más la producción y la calidad de la fruta.
Si bien actualmente contamos con herramientas para mitigar ambos tipos de estrés, es necesario disponer de tecnologías que permitan hacerlo de manera más sostenible y amigable con el medio ambiente. En este sentido, contar con herramientas que permitan mejorar, por alguna vía, los mecanismos naturales de defensa de las plantas se presenta como una opción interesante para considerar en los manejos agronómicos actuales. Por ello, el uso de suplementos cuticulares constituye una tecnología innovadora para mejorar la estructura natural de la cutícula y, por esta vía, obtener plantas más resilientes.
Hace millones de años, cuando las plantas comenzaron a colonizar la tierra, se vieron en la necesidad de desarrollar mecanismos de defensa para sobrevivir en un ambiente inhóspito, de baja humedad relativa y mayor radiación, viento y temperatura, en el cual, además, eran vulnerables al ataque de insectos y microorganismos patógenos. Esta presión evolutiva favoreció el desarrollo de la cutícula, una estructura que constituye la primera línea de defensa de las plantas y que las ha acompañado a lo largo de su evolución.
La cutícula protege los órganos y las estructuras aéreas, así como la raíz de las plantas, y sirve de interfaz entre éstas y su entorno. Aunque su composición y sus propiedades pueden variar entre especies, variedades, órganos y estructuras vegetales, y su comportamiento biofísico puede estar influenciado por las condiciones ambientales, en términos generales está constituida por una matriz de cutina —la parte más interna, que se encuentra en estrecho contacto con los polisacáridos presentes en la pared celular de las células de la epidermis— y por una región externa denominada epicutícula, donde se depositan diferentes tipos de ceras y compuestos fenólicos. Esta última constituye la interfaz directa con el medio ambiente, los insectos y los microorganismos patógenos (Figura 1) (Arya et al., 2021; Domínguez et al., 2017; Fernández et al., 2016; González-Valenzuela et al., 2023; Lara et al., 2015).
Al ser la primera línea de defensa de las plantas, la cutícula desempeña un papel muy importante desde el punto de vista fisiológico y agronómico en la producción de los cultivos, ya que interviene en procesos como la regulación del intercambio de agua y gases entre la planta y el medio ambiente, la reflexión de la radiación y la defensa ante el ataque de insectos y microorganismos patógenos.
En relación con los frutos, la cutícula también cumple un papel determinante en su calidad y vida de poscosecha. Una serie de estudios muestra que proporciona resistencia mecánica durante el proceso de maduración, especialmente cuando la pared celular comienza a degradarse en estadios avanzados de madurez (Martin y Rose, 2013; Yeats y Rose, 2022). Este efecto protector también se relaciona con una reducción de la pérdida de agua de los frutos y con el ataque de patógenos desde la cosecha hasta el consumidor final (Fernández Muñoz et al., 2022).
Sin embargo, la síntesis de la cutícula constituye un gasto energético importante para la planta, ya que sus componentes no solo deben ser sintetizados por las células de la epidermis, sino que, además, tienen que ser exportados fuera de ellas para depositarse tanto en la región más interna de la cutícula como en la región externa de la epicutícula.
La planta utiliza energía y recursos para la síntesis, deposición y reparación de la cutícula a lo largo de su desarrollo, en especial cuando recibe señales de estrés. Durante el desarrollo de la planta y de los frutos, la cutícula presenta microfisuras debido a estresores externos y al propio crecimiento de las estructuras y los órganos. En muchos frutos, el desarrollo de microfisuras comienza en estadios tempranos, cuando su crecimiento pasa de la fase de división a la de elongación celular.
Si la planta no puede reparar la cutícula de manera eficiente, su función protectora se altera, lo que provoca una mayor pérdida de agua y modificaciones en el balance térmico, además de facilitar el ataque de patógenos e insectos. Por ello, bajo condiciones de estrés, si la cutícula no logra cumplir su función protectora, las plantas necesitan activar una serie de respuestas para mitigar sus efectos negativos. Entre estos mecanismos de defensa, en el caso del estrés hídrico, se encuentra el cierre estomático. Esto conlleva una reducción del intercambio gaseoso y de la actividad fotosintética, con la consiguiente disminución del crecimiento, el rendimiento y la calidad de la fruta (Figura 2).
El conocimiento del papel directo de la cutícula en la mitigación de los efectos negativos, tanto del estrés abiótico como del biótico nos ha llevado a desarrollar herramientas que permitan fortalecer la cutícula natural de las plantas. Así, en las últimas décadas se ha desarrollado una tecnología innovadora cuya formulación contiene fosfolípidos y polisacáridos, compuestos que forman parte de la cutícula y que permiten reforzar su estructura natural.
Esta tecnología es SureSeal, cuyo nombre comercial es Parka®, y fue desarrollada originalmente para reducir las microfisuras y partiduras en las frutas. Sin embargo, a lo largo de años de investigación básica y aplicada, se ha demostrado que su efecto de fortalecimiento de la cutícula se produce en las distintas estructuras y órganos aéreos de la planta, especialmente en las hojas y los frutos. Esta mejora de la cutícula natural aporta claros beneficios para mitigar el estrés abiótico y biótico y, por ende, mejorar la productividad y la calidad de la fruta.
Una mejora en la cutícula de las hojas
En uno de los estudios realizados en la Universidad de Wageningen, en los Países Bajos, se efectuaron análisis microscópicos de barrido para observar el desarrollo y el nivel de incidencia de microfisuras en hojas de lechuga no tratadas —testigo— y tratadas con Parka®.
En la Figura 3A se observa claramente que las hojas de lechuga no tratadas presentan un mayor número de microfisuras que las tratadas. En este mismo estudio también se comprobó que, en ambos tratamientos, no se vieron afectados la apertura ni el cierre estomático (Figura 3B). Esta es una respuesta deseada, ya que no afecta negativamente el proceso de fotosíntesis ni, por ende, la productividad, como sí ocurre con la aplicación de algunos productos utilizados para reducir los efectos negativos del estrés hídrico, como los antitranspirantes, que promueven el cierre estomático.
La mejora de la cutícula de los frutos
En otro estudio, realizado por la Universidad de Málaga en cooperación con el CSIC, en España, se utilizaron dos cultivares de tomate cherry con diferente susceptibilidad de sus frutos a desarrollar partiduras al momento de la cosecha: ‘Gardener’s Delight’ (GD), de alta susceptibilidad, y ‘Cornell Inbred 10’ (CI), de baja susceptibilidad. Se observó que la aplicación de Parka® aumentó la deposición de la cutícula y modificó su composición, tanto en la cutina como en las ceras de la región epicuticular.
Para evaluar con mayor detalle el efecto de este producto sobre la deposición y la composición de la cutícula, se cosecharon frutos de ambos cultivares en diferentes estados de madurez. En cada uno de estos estados se realizaron análisis microscópicos y de composición en frutos sin tratar —testigo— y tratados, con el propósito de determinar los efectos de su aplicación.
En ambos cultivares y en diferentes estados de madurez, los frutos tratados con mostraron un mayor grosor de la cutícula, además de una mayor deposición total de cutina y ceras de la epicutícula (Tabla 1).
El refuerzo observado en la estructura natural de la cutícula de los frutos de ambos cultivares determinó una reducción significativa de las partiduras al momento de la cosecha. Este efecto fue mucho más claro en la variedad Gardener’s Delight, debido a su mayor susceptibilidad al desarrollo de este problema (Figuras 4A y 4B).
La reducción de las partiduras se debe, por un lado, al refuerzo de la cutícula y, por otro, a la hidrofobicidad aportada por los fosfolípidos presentes en la formulación de Parka®, que aumenta la repelencia al agua.
Sobre la base de las investigaciones desarrolladas durante años en diferentes especies cultivadas, podemos afirmar que esta tecnología se presenta como una herramienta valiosa para mejorar y fortalecer la cutícula de las plantas. De esta manera, proporciona una mayor tolerancia a condiciones de estrés abiótico y biótico, con un ahorro de energía que puede destinarse a otros procesos importantes para la planta.
En el caso de los arándanos, especialmente en algunas variedades y zonas de producción, el estrés abiótico y el biótico causan un deterioro significativo, tanto de la productividad de las plantas como de la calidad de la fruta al momento de la cosecha y la poscosecha, lo que afecta claramente el retorno al productor. Esta situación se acentúa en un escenario de cambio climático global y de eventos climáticos extremos, como los observados en algunas zonas de producción y asociados a fenómenos como El Niño.
En este complejo contexto productivo, el uso de una herramienta como Parka®, que refuerza la cutícula natural de las plantas, puede aumentar su resiliencia y contribuir a mejorar los niveles productivos, la calidad de la fruta a lo largo de toda la cadena de distribución y comercialización, y su condición al llegar al consumidor final.
Efectos del refuerzo de la cutícula en arándanos
Aumento de la producción
En un ensayo realizado con Parka®, aplicado en cuatro oportunidades con intervalos de dos semanas y bajo condiciones comerciales durante una parte de la temporada, se evaluaron las variedades Ventura y Sekoya Pop en la zona de Olmos, Perú. En las cuatro cosechas efectuadas para cada variedad se observó un incremento de la producción, expresado en toneladas por hectárea (Figuras 5A y 5B).
Dicho efecto también se ha observado en otras especies cultivadas, como cítricos, uvas, almendras y tomates, entre otras, y estaría asociado a una mayor resiliencia y un mejor desempeño de la planta en condiciones de estrés, así como con una derivación de energía desde los procesos de síntesis y deposición de la cutícula hacia los procesos productivos.
Reducción del descarte y el aumento del rendimiento
En el mismo ensayo, en la variedad Sekoya Pop tratada con Parka® se observó una reducción significativa del descarte, asociada principalmente con una disminución del porcentaje de frutos deshidratados al momento de la cosecha (Figura 6).
Esta reducción tiene un efecto directo sobre el rendimiento de embalaje, y mejora, de este modo, el retorno al productor. La menor proporción de frutos deshidratados observada durante la cosecha podría deberse tanto a una mejor condición hídrica de la planta como a una menor incidencia de microfisuras en los frutos tratados.
Mejor calidad al momento de la cosecha
En la variedad Sekoya Pop se observó un claro efecto sobre la calidad de los frutos en el tratamiento con Parka®. Esto se evidenció en un menor porcentaje de frutos con partiduras y síntomas de deshidratación, tanto durante la cosecha como luego de un período de almacenamiento de 21 días a 0 °C, destinado a simular el tránsito hasta el mercado de destino, y de dos días a 20 °C, para simular la comercialización (Tabla 2).
Ambos efectos son coherentes con una mejora de la cutícula de los frutos, que desempeña un papel clave en el desarrollo de microfisuras y posteriores partiduras, tanto al momento de la cosecha como durante la poscosecha. Además, está ampliamente documentado el papel de la cutícula y, especialmente, de las ceras de la región epicuticular en la pérdida de agua de los frutos. Estos efectos también se han observado con la aplicación de Parka® en otras frutas, como cerezas, ciruelas, uvas de mesa y tomates, entre otras.
Mejor potencial de vida en poscosecha
La poscosecha es, sin lugar a dudas, una de las etapas críticas de la cadena productiva, ya que en ella se define la condición con la que la fruta llegará al consumidor final. En el caso de los arándanos, algunos de los parámetros de calidad clave para la aceptación por parte del consumidor son la ausencia de defectos, la apariencia de la fruta y su relación con el nivel de “bloom”, además de la firmeza de la pulpa y el sabor.
Los frutos de la variedad Sekoya Pop tratados con Parka® presentaron una mejor condición durante la poscosecha, tanto bajo condiciones refrigeradas para simular el tránsito hasta el mercado de destino, como luego de un período a temperatura ambiente para simular la comercialización.
Pérdida de peso e incidencia de defectos
En Sekoya Pop no se observaron diferencias significativas en la pérdida de peso de los frutos luego de 21 días a 0 °C, período destinado a simular el tránsito hasta el mercado de destino. Sin embargo, estas diferencias sí se observaron luego de dos días a 20 °C, utilizados para simular la comercialización. En ese momento, los frutos tratados con Parka® mostraron una pérdida de peso un 27% menor que los del tratamiento testigo.
En cuanto a la incidencia de defectos durante la poscosecha, en la variedad Sekoya Pop se observó una reducción del 59% durante la simulación de la comercialización a temperatura ambiente en los frutos tratados con Parka®, en comparación con los frutos del tratamiento testigo. Esto se debió principalmente a una reducción significativa del 34% en la incidencia de frutos deshidratados.
La menor pérdida de peso de los frutos que recibieron la aplicación en precosecha se relaciona con el refuerzo de su cutícula. La reducción de las microfisuras y el aumento del espesor y la composición de la cutícula son efectos que se han observado con la aplicación de Parka® en otros frutos, como tomates y uvas de mesa, y que están relacionados con la pérdida de agua.
Efecto en “Bloom”, firmeza de pulpa y condición de la pulpa
En relación con la presencia de “bloom”, los frutos de ambos tratamientos mostraron niveles similares durante la cosecha y luego de 21 días a 0 °C. No se observó una disminución durante este período de simulación del tránsito.
Sin embargo, luego de dos días a temperatura ambiente, los frutos del tratamiento testigo mostraron una reducción significativa del porcentaje de frutos con mayor nivel de “bloom”. Esta situación no se observó en los frutos tratados con Parka®, en los que el porcentaje de frutos con mayor nivel de “bloom” fue similar al registrado durante la cosecha y luego de 21 días a 0 °C (Figura 7).
Tanto en Ventura como en Sekoya Pop, los frutos tratados con Parka® mostraron valores de firmeza superiores a los del tratamiento testigo en cada una de las evaluaciones: cosecha, 21 días a 0 °C y dos días a temperatura ambiente.
Este efecto fue mucho más claro luego de dos días a temperatura ambiente, período utilizado para simular la comercialización. En ambas variedades se observó un mayor porcentaje de frutos con una firmeza de pulpa superior a 75 unidades Shore. En el tratamiento con Parka®, este porcentaje alcanzó el 43% en Ventura y el 64% en Sekoya Pop (Figuras 8A y 8B).
En el caso de los arándanos, se ha descrito que el ablandamiento de la pulpa está relacionado con la pérdida de agua. La estructura y la composición de la cutícula, como se señaló anteriormente, también están relacionadas con la pérdida de agua de los frutos.
La aplicación de Parka® ha mostrado reducir la pérdida de peso de los frutos, mantener una mejor condición del “bloom” y disminuir el porcentaje de frutos deshidratados. Estos efectos se relacionan con el refuerzo de la cutícula. La mantención de la firmeza de la pulpa observada en los frutos tratados con Parka® estaría relacionada con la menor pérdida de agua, producto del refuerzo de la cutícula.
Comentarios finales
El papel de la cutícula en las plantas es clave para la producción frutal en un escenario de cambio climático global, en el que las plantas enfrentan situaciones de estrés con una frecuencia cada vez mayor. El uso de herramientas innovadoras que refuerzan la cutícula natural de las plantas, como Parka®, se presenta como una alternativa valiosa para incorporar a los manejos agronómicos, aumentar la resiliencia de las plantas frente a condiciones de estrés y alcanzar buenos niveles productivos con fruta de calidad.
Su uso en arándanos ha mostrado una serie de efectos positivos a lo largo de toda la cadena productiva, desde la cosecha hasta el consumidor final.
La aplicación de Parka® en arándanos de la variedad Sekoya Pop aumentó la productividad, redujo el nivel de descarte y mejoró la calidad de los frutos. Durante la poscosecha se observó una mejor condición de la fruta, con una reducción de la pérdida de peso y de la incidencia de frutos deshidratados, así como una mantención del “bloom” y de la firmeza de la pulpa.
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