1. INTRODUCCIÓN El tomate (Lycopersicon esculentum) es, sin duda, una de las hortalizas más importante en el mundo, consumida ampliamente en la actualidad como producto fresco y procesado como salsa, ketchup, jugo y cocktails. Durante las últimas temporadas (1998-2001), la superficie contratada con tomate para industria presentó una tendencia al alza, sobretodo en las Regiones VI y VII. Sin embargo, debido a la fuerte competencia internacional de países como Estados Unidos y China en los mercados con mayor importancia para nuestro país como la Unión Europea, se ha producido un estancamiento de los precios de las pastas, y por lo tanto, una acumulación de stock, provocando problemas para la industria chilena (ODEPA, 2001). En la temporada 2000/ 2001, la superficie contratada fue de 8000 a 9000 ha (ODEPA, 2001). En el año 2002, se exportaron 100.120 toneladas (ODEPA, 2002). Para aumentar la competitividad de la producción chilena se hace necesaria la búsqueda de nuevas estrategias para mejorar la calidad del producto. Se debe tener en cuenta, que esta está asociada con la cantidad de sólidos solubles (sólidos solubles totales naturales, TNSS), ya que el nivel de azúcares disueltos es un requisito para la calidad de jugo de tomate y de otros productos, como la pulpa, demandado en mercados como la Unión Europea (JAUREGUI et al., 1999). En el siguiente trabajo se postula que es posible aumentar la proporción de asimilados importados por el fruto mediante la aplicación exógena de brassinoesteroides DI-31 y peróxido de hidrógeno. La idea fundamental de la aplicación de agua oxigenada es provocar una señal de estrés en la planta, y con ello, cambiar el orden de prioridades de particionamiento de asimilados para así aumentar la cantidad de asimilados en los frutos, lo que llevaría a un aumento de 2 sólidos solubles y con ello elevar el rendimiento industrial. Por otra parte, con la aplicación exógena de brassinoesteroides DI-31 se busca aumentar la actividad de las enzimas que participan en el mecanismo de particionamiento de asimilados, y con ello, aumentar la cantidad de azúcares en el fruto. Esto se basa en que dicho regulador incrementa la actividad de la invertasa extracelular, lo que permitiría que una mayor cantidad de fotoasimilados lleguen a los frutos. 3 2. REVISION BIBLIOGRAFICA 2.1. Características de la planta: El tomate (Lycopersicon esculentum Mill.), pertenece a la clase de las Dicotiledóneas, orden Solanales, familia Solanaceae (CHAMARRO, 1995). Según CHAMARRO (1995), el tomate es una planta perenne, la cual es cultivada como anual. La planta puede desarrollarse en forma rastrera, semierecta o erecta, y su crecimiento puede ser determinado o indeterminado, lo que corresponde a una característica varietal. 2.2. Características del fruto: 2.2.1. Características generales El fruto del tomate es una baya bi o pluricarpelar que se desarrolla a partir de un ovario de unos 5 a 10 mg y alcanza un peso final en la madurez que oscila entre los 5 y los 500 g, en función de la variedad y las condiciones de desarrollo (CHAMARRO, 1995). Según CIVERA (1990), el fruto del tomate de propósito industrial, es de forma ovalada o tipo pera, con un peso promedio unitario de 60 gramos. Las principales características cualitativas evaluables para un tomate de este tipo son el color, pH, acidez, azúcar y características organolépticas (CIVERA, 1990). Además, las variedades utilizadas deben estar adaptadas para una cosecha mecánica, es por ello, que debe ser lo suficientemente firme para proteger al fruto durante la cosecha y debe tener un corto período de formación de frutos, que 4 permita la producción simultánea de una alto porcentaje de frutos para la cosecha (STEVENS y RICK, 1989). 2.2.2. Desarrollo del fruto El desarrollo embrionario en muchas angiospermas ocurre comúnmente con el desarrollo del ovario en un órgano especializado, el fruto, el cual provee un ambiente adecuado para la maduración de la semilla y a menudo un mecanismo para la dispersión de ésta al alcanzar la madurez (GILLASPY, BEN-DAVID, GRUISSEM, 1993). Durante el desarrollo del fruto, la pared del ovario se convierte en el pericarpio, el cual consiste en tres distintos tejidos: el endocarpo, mesocarpo y el exocarpo. El tabique de los carpelos divide el ovario y la fruta en dos o más lóculos. Una placenta axial alargada, a la cual se unen las semillas, es altamente parenquimatosa y da lugar más adelante, al tejido de la cavidad locular (GILLASPY, BEN-DAVID, GRUISSEM, 1993) El número de óvulos fertilizados está determinado por el número de granos de polen germinados y el crecimiento exitoso del tubo polínico, alcanzando los micropilos de los óvulos. La germinación del polen es termo dependiente, a temperatura de 25ºC, ésta se lleva a cabo de una hora (HO y LEWITT, 1989). El desarrollo del fruto consta de tres fases: la primera se refiere al desarrollo del ovario y la formación del fruto; la segunda fase se refiere a la división celular, la formación de la semilla y desarrollo temprano del embrión; y por ultimo la tercera etapa consta de la extensión de la célula y la maduración del embrión (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). 5 Primera etapa La naturaleza molecular de la señal que controla el desarrollo del ovario no se sabe, pero se requiere de la síntesis temporal y espacial y la acción de hormonas tales como auxinas, citoquininas y giberelinas, para el desarrollo normal del fruto (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). La fertilización después de la polinización requiere de la germinación del polen, la penetración y el crecimiento del tubo polínico del tejido estilar hacia el óvulo y en el saco embrionario para la fusión con la célula huevo. La presencia de óvulos fertilizados permite el desarrollo del ovario en la fruta. Los factores que influyen en el crecimiento son las auxinas y las giberelinas, donde estas últimas estimulan la germinación del polen y la formación del tubo polínico. La aplicación exógena de giberelina en las flores puede dar lugar a fruta en ausencia de la fertilización. Por otra parte, dicha hormona permite aumentar la concentración de auxinas en el ovario, lo cual permite que desempeñe un papel de señal y/o aumentar una señal para el desarrollo de la fruta y la activación de la división celular (GILLASPY, BENDAVID y GRUISSEM, 1993). Segunda etapa La segunda fase se caracteriza por división celular, la formación de la semilla y desarrollo temprano del embrión. Luego de la fertilización del fruto de tomate, la división celular es activada en el ovario, la cual continúa por siete a diez días. Posteriormente las células individuales se agrandan, al igual que el fruto entero, por las próximas seis a siete semanas. Antes de la elongación celular las células son pequeñas, firmemente comprimidas, ricas en sustancias citoplasmáticas y tienen vacuolas pequeñas. Mientras las células se agrandan, la pared primaria de la célula y la capa citoplasmática llegan a ser muy finas y las vacuolas ocupan una mayor proporción del volumen de la célula. Durante el inicio de la fase II, la actividad mitótica se concentra en el pericarpio externo. A finales de la fase II y el traslape de 6 la fase III, la actividad mitótica se restringe a la capa externa del pericarpio y a la capa placentaria externa, de las cuales son derivadas las células de los lóculos. El tejido vascular continúa con su actividad mitótica; este incremento de actividad se vuelve perceptible en el embrión. Por otro lado, se acepta que el desarrollo del embrión o de la semilla controla la tasa y el mantenimiento de la división celular en los tejidos adyacentes a él (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). El número de óvulos fertilizados determina generalmente el crecimiento inicial del ovario, es decir, el índice de la división celular. El número de células dentro del ovario antes de la fertilización, el número de fertilizaciones exitosas que han ocurrido dentro del ovario y el grado de la ampliación de la célula pueden determinar el tamaño del fruto (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). Durante el crecimiento del fruto, el contenido de materia seca, como porcentaje de peso fresco, declina a medida que el fruto aumenta su contenido de agua. Antes de la fertilización, el contenido de materia seca es de un 17% del peso del ovario. Una vez que el fruto empieza a crecer, el contenido de materia seca se reduce a menos del 10% al día diez y 5-7% al día veinte, manteniendo este nivel hasta su maduración (HO y LEWITT, 1989). Dentro de los factores biológicos para el desarrollo del fruto se encuentra una correlación entre los altos niveles de citoquininas en la semilla y la actividad de la división celular. En tomate, la mayoría de las citoquininas se encuentran en la semilla en desarrollo y en muy baja concentración en el pericarpo y en la placenta (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). Tercera etapa La tercera fase del desarrollo del fruto se refiere a la extensión de la célula y la maduración del embrión. Después de la división celular, el crecimiento de la fruta se debe a un aumento del volumen de la célula. El número y la sincronización de las 7 divisiones de la célula pueden variar en diversas frutas, y ambos contribuyen a su tamaño final. El volumen de las células en la placenta, el tejido locular, y el tejido del mesocarpo pueden aumentar en más de diez veces, pero las células que abarcan el exocarpo y endocarpio, las cuales continúan dividiéndose, se elongan menos. Durante la elongación rápida de la célula, el embrión se convierte de una estructura globular a un embrión bilateral, con cotiledones bien desarrollados y se establece la raíz (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). El proceso de crecimiento del fruto está regulado por hormonas vegetales. Dentro de éstas, las auxinas juegan un rol muy importante durante esta fase, ya que éstas son responsables del aumento de extensión de las células. Hay dos “peaks” de auxinas, el primero ocurre diez días después de la antesis y coincide con la iniciación de la extensión de la célula. El segundo “peak” se observa en el desarrollo de la fruta, lo que coincide con la fase del desarrollo del embrión. Durante este periodo, las células han alcanzado su volumen máximo. Por otra parte, también se observan dos “peaks” de giberelinas, si bien no se entiende bien cual es su rol, se asume que tiene una importancia en estimular la división celular en la fase II y en mantener la extensión de la célula en la fase III, es por ello que el aumento en esta fase ocurre cuando el fruto alcanza su máximo tamaño, cuando los niveles de auxinas disminuyen (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). 2.3. Mecanismo de particionamiento de asimilados: El contenido de carbohidratos en el tomate es el principal determinante de la calidad y valor en el cultivo, tanto en el producto destinado a fresco como para el industrial. La economía de carbohidratos del fruto en desarrollo se determina por la relación fuente/depósito, la que incluye la producción de fotoasimilados en la fuente, su particionamiento en las hojas, transporte y exportación a depósitos alternativos para finalmente ser importados y metabolizados en el fruto (HO, 1996a). 8 El patrón de crecimiento de la planta sugiere que existe una prioridad definida en el particionamiento de asimilados entre los diferentes órganos en crecimiento. Estos órganos tienen diferente capacidad para atraer asimilados (fuerza depósitos); la prioridad de los órganos en recibir asimilados es resultado de la competencia entre los distintos órganos depósito. La priorización de los depósitos que realiza la planta es más clara cuando se estudia la distribución proporcional de asimilados bajo condiciones limitantes, ya que los asimilados serán fijados primero por los depósitos más fuertes. Los depósitos más débiles pueden o no recibir asimilados, dependiendo de la disponibilidad (HO, 1996a). La prioridad del particionamiento de asimilados de todos los órganos depósito puede ser determinada por el potencial intrínseco de la fuerza como depósito en éstos. Dicha fuerza puede estar afectada por las condiciones de crecimiento, tanto la prioridad como la intensidad de la competencia puede ser alterada cuando la fuerza del depósito de uno de los órganos es cambiada por las condiciones de crecimiento (HO, 1996a) Antes de la antesis de la primera flor la actividad de depósito es mínima. Luego, en la antesis, el crecimiento del ovario se detiene, pero luego de la fertilización éste se reanuda con un gran incremento en la importación de asimilados desde el ovario y la inflorescencia (KINET y PEET,1997). El desarrollo y el crecimiento de la fruta son dependientes de la fijación fotosintética del dióxido de carbono y el transporte de la sucrosa, de los aminoácidos y de los ácidos orgánicos al fruto. Es por ello que se hace necesario conocer los fotoasimilados que son requeridos para mantener la división celular y el crecimiento del tejido del fruto y el embrión. En la primera fase del desarrollo, por ejemplo, los meristemas pueden ser clasificados como depósitos, debido a su alta actividad metabólica y rápida división celular. Durante la etapa de la expansión de la célula y maduración de la semilla, los frutos acumulan altos niveles de carbohidratos en forma de azúcares o almidón (GILLASPY, BEN-DAVID y GRUISSEM, 1993). 9 Las hexosas (glucosa y fructosa), comprenden cerca del 50% de la materia seca en el fruto maduro. Una pequeña proporción de azúcar soluble, generalmente menos del 5% consiste en sucrosa, siendo ésta la traslocada a la fruta. La sucrosa es la principal forma de transporte de carbono en las plantas superiores y es almacenada en las vacuolas o exportada a otras partes de la planta (HO, 1996a). La cantidad de sólidos solubles presentes en el fruto depende del potencial fisiológico y genético de éstos para desarrollarlos. Existen factores que pueden influir en este proceso, como son alta área foliar, nivel de asimilados exportados por las hojas, nivel de importación de asimilados y metabolismo de carbohidratos de la fruta (YOUNG, JUVIK y SULLIVAN, 1993). La tasa de expansión del fruto es afectada por el aporte de asimilados, temperatura y las relaciones hídricas en la planta. La tasa de crecimiento y el tamaño del fruto está regulado por el importe de asimilados y agua. La fuerza del depósitos, medida como la tasa de importación de asimilados puede estar relacionada con la ruta de transporte de azúcares hacia el depósitos de las células durante el desarrollo del fruto. El rendimiento está determinado por el balance entre la fuerza de las fuentes y depósitos de la planta, y por otro lado, la calidad viene dada por el transporte y metabolismo del azúcar (HO, 1996a). La fuerza del depósito del fruto se ve principalmente afectada por la actividad de éste. El principal mecanismo que implica la actividad de depósitos es el ascenso de la sucrosa por el floema, luego de la hidrólisis de la misma, y por último, la biosíntesis y almacenamiento de carbohidratos (YOUNG, JUVIK y SULLIVAN, 1993). La acumulación de azúcar en las células de almacenamiento del fruto es crucial, tanto para el tamaño como para el sabor. En la madurez del fruto, cerca de la mitad de la materia seca es hexosa, la cual consta de un 65% de sólidos solubles en el jugo del tomate (HO, 1996b). 10 2.3.1. Enzimas participantes del proceso de particionamiento de asimilados. La regulación enzimática de la hidrólisis de la sucrosa por la sucrosa sintetasa y la acumulación de almidón por la ADPG pirofosforilasa puede determinar el nivel de importación de asimilados en la fruta joven. La actividad en la vacuola de la invertasa puede determinar la composición de azúcares en el fruto maduro, pero no afecta el contenido total de materia seca en el fruto de tomate (HO, 1996b). Dentro de las enzimas que participan en el proceso de particionamiento de asimilados se encuentran la invertasa y la sucrosa sintetasa reversible. La diferencia entre los productos de las reacciones es importante. La invertasa hidroliza la sucrosa (disacárido de 12 carbonos) directamente a glucosa y constituyentes de la fructosa (hexosa). La reacción es irreversible y los productos difieren de la reacción degradativa de la sucrosa sintetasa. Aunque la fructosa libre es producida en ambas reacciones, la glucosa libre es producida sólo por la acción de la actividad de la invertasa y la UDP-glucosa es formada durante la acción de la sucrosa sintetasa (KOCH y ZENG, 2002). Las enzimas tienen distintos sitios de acción. La sucrosa sintetasa actúa en el citoplasma y es sensible a la modulación metabólica al nivel de la enzima (Ej. fosforilación), y otros procesos. Por el contrario, la invertasa puede ser localizada en la vacuola, citoplasma o compartimientos celulares (KOCH y ZENG, 2002). La enzima sucrosa sintetasa (EC 2.4.1.13) cataliza la reacción reversible sucrosa + UDP UDP-Glc + Fru, esta es la principal importancia fisiológica en la división de la sucrosa, entregando UDP-Glc para el almidón, celulosa, síntesis de hemicelulosa y la respiración. Evidencias fisiológicas y bioquímicas indican que la sucrosa sintetasa es la enzima más importante en el crecimiento y desarrollo del tomate; esta enzima es la llave para iniciar el metabolismo de la sucrosa en las etapas tempranas del desarrollo del fruto, el nivel del importe de sucrosa es regulado por la concentración 11 de gradientes entre hojas y frutos y hay una relación inversa entre las niveles de sucrosa en el fruto y su nivel de importe (WANG, SMITH y BRENNER, 1994). La acumulación de sucrosa está asociada con la pérdida paulatina de la actividad de la invertasa (EC. 3.2.1.26), particularmente la actividad de la forma enzimática que es soluble en la vacuola. La otra forma de esta enzima se encuentra asociada a la pared celular. En este caso la función enzimática parece mantenerse durante la acumulación de sucrosa (SCHAFFER et al., 1999). GOETZ, GODT y ROITSCH (2000) relacionan a los brassinoesteroides con el metabolismo de los azúcares en la planta señalando que el transporte de largas distancias de los asimilados, esencialmente de sucrosa, es conducido por una gradiente de concentración entre los tejidos del depósito y fuente. Por otra parte, las enzimas que están involucradas en el metabolismo de la sucrosa son posibles blancos para la regulación del mecanismo para aumentar la fuerza del depósito y así esto influencia el particionamiento de asimilados. De acuerdo al modelo de la ruta apoplástica del floema, la sucrosa es liberada dentro de ésta. La invertasa extracelular está unida iónicamente a la pared de la célula, produciendo una hidrólisis irreversible de la sucrosa, con un resultado de monómeros de hexosas, los cuales son llevados hacia arriba por transportadores de monosacáridos de las células del depósito. La actividad de la invertasa extracelular es aumentada con la aplicación exógena de brassinoesteroides. 2.3.2. Acumulación de almidón SCHAFFER et al. (1999) reportan una correlación entre el contenido de almidón de la fruta inmadura (joven) y el contenido de sólidos solubles en la fruta madura, puesto que el almacenamiento de almidón actúa como un reservorio de carbohidratos que van a contribuir al contenido de sólidos solubles en la fruta madura. 12 El almidón y materiales estructurales son las principales formas en las que se almacena el carbono importado. El nivel de almidón aumenta en las primeras etapas de desarrollo del fruto, pero luego hay una reducción a cero en la maduración avanzada, debido a su conversión a azúcares más simples (YOUNG, JUVIK y SULLIVAN, 1993). 2.3.3. Acumulación de sucrosa El contenido de carbohidratos y la composición son importantes determinantes de la calidad de la fruta, lo cual está estrechamente ligado a la concentración de azúcar y ácidos y en un mayor grado a los componentes de sólidos solubles, lo que contribuye a la calidad del tomate para la agroindustria (KLANN, CHETELAT y BENNETT,1993). Muchos tejidos de las plantas que guardan grandes cantidades de azúcares, lo hacen acumulando sucrosa, lo que se lleva a cabo en las etapas tardías de desarrollo. Las ventajas de almacenar grandes cantidades de azúcar son: a) la relativa inactividad bioquímica, donde el metabolismo depende sólo de unas pocas enzimas, b) como disacárido tiene una mayor eficacia de almacenamiento de carbohidratos que los monosacáridos (SCHAFFER et al., 1999). La sucrosa apoplástica es hidrolizada por la invertasa de la pared celular. Los productos de hexosas son llevados a través de la membrana hacia el citosol donde la resíntesis de sucrosa ocurre y ésta es conducida a la vacuola donde la ausencia de la invertasa ácida permite su almacenamiento (SCHAFFER et al., 1999). 2.3.4. Acumulación de fructosa La fructosa es el doble de dulce que la glucosa. Es por ello que el incremento de la relación fructosa:glucosa puede afectar al sabor. Los genotipos silvestres de L. esculentum se caracterizan por una relación equimolar muy estrecha de fructosa y 13 glucosa. En el fruto maduro se presenta una alta relación fructosa:glucosa, característica que no se presenta en frutos jóvenes. La síntesis de almidón en los frutos, y la hidrólisis de la invertasa más que la sucrosa sintetasa es probablemente el paso inicial en el mecanismo de traslocación de la sucrosa. La vía metabólica que lleva a la síntesis de fructosa y su acumulación potencial puede requerir la fosforilación y la isomerización de la hexosa fosfatada; de acuerdo a esto, el balance de la fructosa kinasa y la actividad de la hexosa fosfata fosfatasa, en conjunto con la isomerasa, puede afectar el nivel de fructosa:glucosa (SCHAFFER et al., 1999). 2.4. Parámetros de calidad: 2.4.1. Color El color es un factor muy importante en cuanto al tomate para uso industrial. Éste debe ser de un color rojo intenso y uniforme. El color verde de los tomates inmaduros se debe a la presencia de clorofila. Luego este pigmento se degrada y se sintetizan pigmentos amarillos, principalmente xantofilas y β-caroteno. A continuación, el fruto del tomate adquiere una coloración roja, debido a la rápida acumulación de licopeno. El β-caroteno contribuye de manera importante en el color del fruto en sus primeras etapas de maduración, alcanzando su valor máximo poco antes del total desarrollo del color (CHAMARRO, 1995). 2.4.2. Acidez y pH El pH del zumo se sitúa normalmente entre 4.2 a 4.4. Si el pH es superior, se pueden presentar problemas en la esterilización (DIEZ, 1995). La acidez es esencial para la obtención de frutos de buena calidad para la agroindustria. Su concentración debe ser lo suficientemente alta para tener un pH menor a 4.4, y de esta manera evitar los problemas causados por los organismos termófilos (Clotridium botulinum) (YOUNG, YUVIK y SULLIVAN, 1993). La elevación de pH hace necesario recurrir a 14 tratamientos térmicos más severos por encima de los 100ºC, para obtener una buena esterilización frente a estos organismos termófilos (CIVERA, 1990). Los ácidos más abundantes presentes en la maduración del fruto son el ácido cítrico y málico. Desde que el fruto está verde maduro hasta rojo maduro, la acidez alcanza un máximo, lo cual está marcado con la aparición de la pigmentación amarilla; luego de esto sigue un decrecimiento progresivo en la acidificación mientras dura la maduración (YOUNG, YUVIK y SULLIVAN, 1993). 2.4.3. Sólidos totales y sólidos solubles El porcentaje de sólidos totales en el fruto de tomate corresponde de 5 a 7,5%. Dentro de los sólidos, el 25% está dado por compuestos insolubles, como celulosa y proteínas; el 75% restante corresponde a sólidos solubles, los cuales son de gran importancia para la calidad industrial del tomate (BEZERT, 1994). En cuanto a la economía, el contenido de sólidos solubles representa el parámetro de mayor importancia en la producción de concentrados, mientras mayor sea el valor de residuo de la materia prima, menor será la cantidad de tomate necesario para la obtención de la misma cantidad de producto final con un menor costo de producción (CIVERA, 1990). La cuantificación de sólidos solubles totales en tomate como peso seco, es una técnica difícil de evaluar en una planta de proceso en forma rutinaria. Este parámetro está relacionado con la cantidad de sólidos solubles, medido como índice de refracción expresado en grados Brix (JAUREGUI et al., 1999). Los sólidos solubles de un tomate para proceso puede variar de 4 a 6 grados Brix (BEZERT, 1994). 15 2.5. Brassinoesteroides: Los brassinoesteroides son un grupo de hormonas vegetales, de estructura similar a las hormonas esteroides de los animales, los cuales han sido descritos en un amplio rango de especies y en estructuras vegetales, tales como polen, semillas, hojas, tallos, raíces y flores. Los brassinoesteroides se encuentran distribuidos en la planta y pueden ser sintetizados en todos los órganos de ésta (FUJIOKA, 1999). Esta hormona, al ser aplicada en forma externa a tejidos vegetales en concentraciones nano y micromoleculares, tiene efectos sobre la elongación celular o proliferación y efectos sobre numerosos procesos fisiológicos (DHAUBHADEL et al., 1999). Se ha demostrado que los brassinoesteroides pueden inducir respuestas como: elongación de tallos, crecimiento del tubo polínico, inhibición de la raíz, epinastia, inducción a la biosíntesis de etileno, diferenciación del xilema y regulación de la expresión de los genes (LI y CHORY, 1998). Varios investigadores han dado indicios de la capacidad de la aplicación de brassinoesteroides para activar los procesos metabólicos y en el crecimiento del cultivo a muy bajas concentraciones, consecuentemente aumentando la productividad de los cultivos, lo que hace económicamente factible su aplicación (NUÑEZ, TORRES y COLL, 1995). 2.6. Peróxido de hidrógeno: Las células de las plantas contienen microcuerpos, una clase de organelos esféricos rodeados por una membrana monocarpa y especializados para varias funciones metabólicas. Los principales tipos son peroxisomas y glicosomas. Las peroxisomas se encuentran en todas los organismos eucariontes, y en las plantas están presentes en las células fotosintéticas. La función de las peroxisomas es remover hidrógenos de los sustratos orgánicos, consumiendo oxígeno en el proceso que se representa en las siguientes ecuaciones: 16 R-H2 + O2 R + H2O2 H2O2 H2O + ½ O2 Donde R es el sustrato orgánico (TAIZ y ZEIGER, 1998). La reducción incompleta de oxígeno a agua durante la respiración permite la formación de intermediarios de las especies reactivas al oxígeno (ROS) como el ión radical superóxido (O2-), peróxido de hidrógeno (H2O2) y el radical hidróxido (OH-). El estrés oxidativo (OS) es provocado por el aumento anormal de niveles de ROS, los cuales perturban el estado redox de la célula y lleva a daños en los lípidos, proteínas, DNA y eventualmente termina con la muerte de la célula (GORDON et al., 1998). Como otros organismos, las plantas han desarrollado sistemas de protección para contrarrestar el OS; han logrado la habilidad de controlar y utilizar la producción de ROS (BANZET et al., 1998). ROS, son componentes comunes de respuestas defensivas de las plantas contra patógenos y ataques herbívoros. La inoculación de tejidos de la planta con patógenos o tratamientos de cultivos celulares con elicitores microbiales causan una oxidación repentina, caracterizada por una rápida generación de peróxido de hidrógeno (H2O2). Por otro lado, también se produce H2O2 en los tejidos en respuesta a heridas, puede actuar como una señal local para la muerte de células hipersensitivas y además como una señal para la inducción de genes defensivos en células adyacentes (OROZCO-CARDENAS, NARVAEZVASQUEZ y RYAN, 2001). La exposición a peróxido de hidrógeno (H2O2) resulta en una caída en el proceso biosintético de las proteínas de la célula y una estimulación de la ruta de degradación de las mismas (GORDON et al., 1998). 17 En Saccharomyces cerevisiae se encontró 25 blancos que reaccionan a la exposición de peróxido de hidrógeno, las cuales se identificaron como enzimas metabólicas. Esta identificación da un indicio de la redistribución de los flujos metabólicos en respuesta al H2O2. Estos cambios drásticos afectan el metabolismo de los carbohidratos, lo cual parece ser la generación de NADPH, el reductor celular más importante (GORDON et al., 1998). En el “pool” de hexosa monofasfatosa hay una represión de la fosfomanomutasa (Sec53) y una estimulación de la fosfoglucomutasa (Pgm2), y con ello la exclusión de glucosa desde la glicólisis que es redirigido desde el “pool” de hexosa a la ruta de la pentosa fosfatasa y a la síntesis de la trialosa (GORDON et al., 1998) La alteración del metabolismo de carbohidratos parece concordar con la regeneración de NADPH, el cual cumple un rol importante en el estrés oxidativo, como cofactor para las actividades críticas en la reducción celular en el control y defensa antioxidante (GORDON et al., 1998). 18 3. MATERIALES Y METODOS 3.1. Ubicación de los ensayos: Se realizaron cuatro ensayos en el predio de la Sociedad Agrícola BEYTE Ltda., ubicada en el sector de Providencia, comuna de Pelarco, VII Región. 3.2. Caracterización climática de la zona del ensayo: La localidad de Pelarco se encuentra ubicada en el llano central de Chile, el que se extiende desde Curicó hasta el norte de Chillán, correspondiendo al clima de tipo mediterráneo marino. El régimen térmico se caracteriza por presentar una temperatura media anual de 14.9ºC, con una máxima media del mes más cálido (enero) de 30.8ºC y una mínima media del mes mas frío (julio) de 3.8ºC. La suma anual de temperaturas base 5ºC es de 3598 grados día, y base 10ºC es de 1854 grados día. El período libre de heladas es de siete meses, desde octubre a abril (NOVOA et al., 1989). El régimen hídrico se caracteriza por una precipitación anual de 735 mm, siendo el mes de junio el más lluvioso con 189,6 mm. La evaporación media de bandeja llega a 1108 mm anuales con un máximo mensual de diciembre de 215 mm y un mínimo en junio de 19 mm (NOVOA et al., 1989). 3.3. Material vegetal: Para los ensayos 1 y 2 se utilizó la variedad H-9775, producida por la compañía Heinzseed. Es una variedad híbrida, de media estación, resistente a fusarium raza 1 y 2, verticillium raza 1 y nemátodo de la raíz y mancha bacteriana. En ensayos realizados en California ha presentado un nivel de sólidos solubles de 4.5 ºBrix (MULLEN y CAPRILE, 1999). 19 Para los ensayos 3 y 4 se utilizó la variedad Curicó, la cual es producida por la empresa Seminis, es una variedad temprana, precoz (115 días), resistente a fusarium 1 y 2, verticillium, nemátodos y bacterias, presenta sólidos solubles de 5,6ºBrix (MONTENEGRO, 2003)1. Los almácigos, para todos los ensayos, se realizaron en suelo y se transplantó a raíz desnuda, en un vivero en la comuna de Sagrada Familia, por Agrozzi S.A. 3.3.1. Manejo técnico del cultivo 3.3.1.1. Preparación de suelo La preparación de suelo se realizó por medio de un arado de vertedera, seguido por dos rastrajes y dos cinceladuras. 3.3.1.2. Plantación Para los ensayos 1 y 2, se llevó a cabo en la primera quincena de octubre, con una densidad de 40.000 plantas . ha-1, a una distancia de plantación de 20 cm sobre la hilera. En los ensayos 3 y 4, la plantación se llevó a cabo la segunda quincena de noviembre, con una densidad de 40.000 plantas . ha-1, a una distancia de plantación de 20 cm sobre la hilera. 3.3.1.3. Control de Malezas Se realizó una aplicación de trifluralina (i.a trifluralina) 2,5 L. ha-1 con un mojamiento de 400 L. ha-1, incorporada con una rastra de 10 a 20 cm de profundidad con suelo húmedo. Se realizaron melgaduras de 1.4 m de ancho, a la cual se le incorporó una 1 MONTENEGRO SOTO, M. Ing. Agrónomo. Gerente de Area de Ventas. Semillas Seminis. 20 mezcla de fertilizantes en una dosis de 500 kg. ha-1, cuya formulación consta de N: 14.88%; P: 26.83%; K: 6.0%, Mg: 1.70%, S: 1.30%; B: 0.12%. También se realizó una limpia manual 20 días después de plantación. A los 30 y 45 días después se realizaron aplicaciones de Sencor (i.a metribuzin), con una dosis de 300 cc . ha-1 con un mojamiento de 400 l. ha-1, para el control de malezas de hoja ancha. Luego, a los 50 días después de plantación se aplicó una dosis de 300 cc ha-1 con un mojamiento de 400 l . ha –1 . de Assure Plus (i.a quizalofop-p-etil), para el control de malezas de hoja angosta. 3.3.1.4. Riego El sistema de riego que se utilizó fue por surcos, donde se realizaron riegos de pre y post plantación; luego se realizaron riegos contínuos a los 15, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110 días después de plantación. Se decidió por esta frecuencia de riego debido al tipo de suelo característico para la zona, el cual es un suelo arcilloso, con una alta retención de humedad. 3.3.1.5. Fertilización A los 20 días después de plantación se aplicaron 250 kg de mezcla II, cuya formulación es la siguiente: N: 34,96%; K: 13,20%, Mg: 0.34%, S: 0.26&%; luego a los 45 días, se realizó una nueva aplicación con mezcla II, en una dosis de 250 kilos. 3.3.1.6. Control de plagas y enfermedades Para el control de plagas y enfermedades se realizaron pulverizaciones de acuerdo al programa dado por la empresa y según fueron los requerimientos presentados en el campo. 21 10 días después de la plantación (DDP) se aplicó Ridomil MZ (i.a metalaxil + mancozeb) en una dosis de 1kg . ha-1 más MTD600 (i.a metamidophos) cuya dosis es 0.5 L . ha-1 , con un mojamiento de 100 l . ha-1. 25 DDP Mancozeb Cu (i.a mancozeb + cobre) 1 kg . ha-1 mas MTD600 (i.a metamidophos) dosis 0.5 L . ha-1 , con un mojamiento de 200 l . ha-1. 40 DDP Mancozeb Cu (i.a mancozeb + cobre) 1 kg . ha-1 más MTD600 (i.a metamidophos) dosis 0.5 L . ha-1, con un mojamiento de 200 L . ha-1. 55 DDP Bravo 825 (i.a clorotalonil), donde se aplicaron cuatro bolsas Metomylo (i.a metomylo) 300 g . ha-1 más AN 600 (i.a azufre) 2 l . . ha-1 más ha-1, con un mojamiento de 300 l . ha-1. 70 DDP Bravo 825 (i.a clorotalonil), donde se aplicaron cuatro bolsas Metomylo (i.a metomylo) 300 g . ha-1 más AN 600 (i.a azufre) 2 L . . ha-1 más ha-1, con un mojamiento de 300 l . ha-1. 85 DDP Bravo 825 (i.a clorotalonil), cuatro bolsas . ha-1 , más Halmark (i.a esfenvalerato) 250 cc . ha-1 , con un mojamiento de 400 l . ha-1. . 100 DDP Bravo 825 (i.a clorotalonil), cuatro bolsas ha-1 , más Halmark (i.a esfenvalerato) 250 cc . ha-1 , con un mojamiento de 400 l . ha-1. 110 DDP Bravo 825 (i.a clorotalonil), cuatro bolsas . ha-1 , más Metomylo (i.a metomylo) 300 g . ha-1, más Cuprodul (i.a cobre) 2 kg . ha-1, con un mojamiento de 400 l . ha-1. 22 3.3.1.7. Cosecha Para los ensayos 1 y 2, la cosecha comercial se realizó en forma manual, siendo una cosecha destructiva, utilizando el sistema de bins y posteriormente el vaciado a tinas. La cosecha se llevó a cabo los primeros veinte días de marzo, por otra parte, la cosecha para los ensayos 3 y 4, se realizó la ultima semana de enero de 2003. Los ensayos 3 y 4, fueron manejados de igual forma que los ensayos 1 y 2, con la única diferencia que se le aplicó una dosis de Ethephon en una dosis de 4 l . ha-1, en 400 l. ha -1 de agua, además de una aplicación de Amistar (i.a azoxystrobin) cuya dosis fue de 250 cc . ha-1 en 400 l. ha -1 de agua, luego de la lluvia. 3.4. Ensayos: Ensayo 1: Efectos de la aplicación de brassinoesteroides DI-31 en una variedad de media estación en tomate industrial. Para llevar a cabo los ensayos, se demarcaron 12 parcelas por cada uno de los ensayos. Las parcelas fueron de 21 m2, con un ancho de 4.2 m, por un largo de 5 m, cada parcela contaba con tres mesas. Las parcelas se distribuyeron al azar por cada ensayo. El primer ensayo constó de la aplicación de dos dosis del regulador de crecimiento cuyo ingrediente activo es DI-31, producto comercial Brasinost-1, fabricado por la empresa R & S y distribuido por Química R & S Ltda. Las dosis de ingrediente activo recomendada por hectárea del producto es de 0.02 g. ha -1 . Las dosis aplicadas fueron de 0.02 g. ha-1 y 0.01 g. ha-1 de ingrediente activo. Para cada una de ellas se realizaron cuatro repeticiones, más el testigo. 23 Ensayo 2: Efectos de la aplicación de peróxido de hidrógeno en una variedad de media estación en tomate industrial. El segundo ensayo, se refirió a la aplicación de peróxido de hidrógeno (H2O2), fabricada y distribuida por Difem Pharma S.A, a una concentración del ingrediente activo de 30 g. l-1. Las dosis aplicadas fueron 150 g . ha-1 y 300 g . ha-1 de ingrediente activo. Al igual que el ensayo anterior contó con un testigo y cuatro repeticiones. Ensayo 3: Efectos de la aplicación de brassinoesteroide DI-31 en una variedad temprana en tomate industrial. Para realizar el ensayo 3, se usaron las mismas dosis que el Ensayo 1. Este experimento se efectuó entre el 15 y 28 de enero de 2003. Ensayo 4: Efecto de la aplicación de peróxido de hidrógeno en una variedad temprana de tomate industrial. El ensayo consistió en la aplicación de peróxido de hidrógeno, usando las mismas dosis que el ensayo 2. Se realizó entre el 15 y 28 de enero de 2003. 3.5. Parámetros evaluados: 3.5.1. Evaluaciones en cosecha. Se tomó una muestra de la mesa central de cada parcela, cosechando 2 metros lineales. Al momento de la cosecha se clasificaron en tomates rojos y verdes, registrando el peso total en cada categoría. Se tomaron al azar 2 kilos de frutos rojos de cada parcela y fueron guardados en bolsas de papel, hasta hacer las evaluaciones de laboratorio al día siguiente de ser cosechados. 24 3.5.2. Evaluaciones de laboratorio. En los ensayos 1 y 2, para la evaluación de los distintos parámetros se utilizaron frutos enteros sin pelar, a excepción para la medición de grados Brix, donde se utilizaron frutos pelados. Se obtuvo la pulpa de tomate a partir de 10 frutos, los cuales fueron lavados y triturados en una juguera. En los ensayos 3 y 4, los parámetros de calidad se realizaron sobre fruto pelado y homogenizado, debido a la posible alteración de los parámetros medidos que pudo haber causado la piel del tomate (JAUREGUI et al.,1999). Los parámetros fueron los siguientes: • Grados Brix: se cuantificó este parámetro mediante el uso de un refractómetro de 0 – 10 ºBrix. Se realizaron cinco mediciones de cada muestra, de las cuales se sacó un promedio para obtener el resultado. • Acidez titulable: se midió el gasto de NaOH en una bureta graduada, hasta alcanzar un pH de 8.0. Para ello se utilizaron 5 ml de pulpa, a lo que se añadieron 45 ml de agua destilada. La acidez titulable se calculó con la siguiente formula (ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALITYCAL CHEMISTS, 1990). % de Acido Cítrico = Concentración NaOH (N) x Gasto NaOH(ml) x 6.41 Volumen de pulpa (ml) • Materia seca (sólidos solubles totales): tres sub-muestras de 30 g de pulpa se secaron a 80ºC hasta obtener peso seco constante. 25 • Color: para la evaluación de este parámetro se utilizó un colorímetro electrónico marca Minolta CR – 200. Se usaron 10 frutos para la medición del color externo, y por otra parte, el color interno se midió en la pulpa obtenida de éstos. Para ambas mediciones se realizaron tres lecturas por muestra. La medición fue hecha por medio de la tabla Munsell, con conversión a croma y tono. En los ensayos 3 y 4 no se pudo procesar las muestras de laboratorio una vez cosechada la fruta, por lo que fue necesario guardar pulpa congelada por tres semanas hasta poder realizar las mediciones de calidad interna. En consecuencia, en dichos ensayos no se pudo evaluar el color externo. • pH: se midió la pulpa de tomate, utilizando para esto un pH-metro. • Peso del fruto: para la estimación de este parámetro se tomaron muestras de 10 frutos de cada bolsa, los cuales fueron pesados en una pesa digital marca Precisa 3100 C. 3.6. Diseño Estadístico: Los tres tratamientos de los ensayos 1 y 2, se conducieron como un Diseño Completo al Azar. Los datos obtenidos se analizaron con el software Minitab, obteniendo una tabla ANDEVA, realizando un test de Tukey (α = 0.05). Las parcelas de los ensayos 3 y 4 se distribuyeron según un Diseño en Bloques Completamente al Azar con cuatro repeticiones. Para el análisis de los datos se utilizó el software Minitab (Minitab Inc., Pennsylvania, EEUU.). Para el caso de los datos obtenidos en la materia seca o sólidos solubles totales, fue necesario el uso del test no paramétrico de Friedman, puesto que no se obtuvo una distribución normal de los datos. 26 4. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1. Ensayo 1: Efectos de la aplicación de brassinoesteroides DI-31 sobre el rendimiento y calidad en una variedad de media estación de tomate industrial: 4.1.1. Rendimiento El principal determinante del éxito económico en la producción de tomate industrial es el rendimiento de frutos rojos. Los resultados se detallan en el Cuadro 1. CUADRO 1. Mediciones de rendimiento útil y frutos verdes en la variedad H-9775, en la localidad de Pelarco en febrero de 2002. Frutos verdes (ton.ha-1) Tratamiento Rendimiento útil (ton.ha-1) Control 87.95NS 18.30NS DI-31 (0.01 g. ha-1) 89.29 15.63 DI-31 (0.02 g. ha-1) 91.07 16.74 NS: No significativo (P>0.05) El rendimiento útil, se refiere a los frutos que son usados por la industria para los distintos productos que son derivados del tomate. Por otra parte, los frutos verdes son aquellos que quedan en el campo, ya que no tienen la calidad necesaria para ser industrializados. Según VARDHINI y RAM (2001), aplicaciones externas de brassinoesteroides incrementan el crecimiento y el rendimiento de las plantas, puesto que esta hormona actúa como un promotor para el crecimiento de las plantas bajo condiciones de campo. En el presente ensayo, este regulador de crecimiento no afectó el rendimiento, esto se puede explicar, ya que el rendimiento es el resultado de muchos procesos metabólicos y la planta tiene mecanismos de compensación. 27 En forma simultánea con la mayor actividad metabólica, el regulador puede haber aumentado el vigor vegetativo, con una mayor competencia entre depósitos de asimilados. En el sitio del ensayo se desarrolló un cultivo comercial en forma paralela. El rendimiento útil que se obtuvo en la cosecha de las 5 hectáreas que contaba el predio fue en promedio de 85 ton . ha –1. 4.1.2. Parámetros de calidad Los sólidos solubles del tomate para uso industrial son muy importantes, puesto que se ha hecho énfasis en la medición de éstos para predecir el rendimiento industrial, así como la consistencia y la calidad del producto final (GOULD, 1992); de ahí radican los esfuerzos para lograr su aumento. En el Cuadro 2 se exponen los resultados obtenidos, al igual que los otros parámetros de calidad como la acidez, sólidos totales naturales, pH, color y el peso del fruto. CUADRO 2. Resultados de la medición de los parámetros de calidad para la variedad H-9775 en Pelarco, con aplicación de DI-31. Tratamiento SS SSNT Peso (ºBrix) (%) fruto pH Acidez (% (gr) ácido Color externo T Cr Color interno L T Cr L cítrico) Control 3.75 b NS 4.6 63.41 NS 4.24 NS 0.33 NS 42.6 NS 44.7 NS 44.1 NS 33.4 NS 41.8 NS 48.5 . -1 4.00 a b 5.05 61.88 4.29 0.27 43.0 45.1 44.1 33.7 41.8 49.4 . -1 4.07 a 5.07 64.25 4.32 0.34 42.3 44.3 44.1 33.2 43.3 49.6 0.01 g ha 0.02 g ha NS NS: No significativo (P>0.05) Letras iguales en la misma columna indican que no se detectó diferencia significativa entre las medias mediante el test de Tukey (α = 0.05). SS: Sólidos Solubles SSTN: Sólidos solubles totales naturales T: Tono Cr: Croma L: Luminosidad. 28 A partir del Cuadro 2 se puede notar que el tratamiento 2 indujo un aumento de los sólidos solubles en 8.5%, en comparación con el tratamiento control. Ello sugiere que existe una incidencia de este regulador de crecimiento sobre las enzimas que participan en el mecanismo de particionamiento de asimilados, la cual eleva la actividad de éstas provocando que una mayor cantidad de azúcares llegue a los frutos. Los sólidos solubles de un tomate para proceso pueden variar de 4 a 6 grados Brix (BEZERT, 1994). El incremento de los sólidos solubles observado tiene la importancia de que al ser estos más altos, eleva el rendimiento industrial, lo que favorece enormemente a la industria procesadora puesto que tiene que contratar una menor superficie. Los sólidos solubles están inversamente correlacionados con el rendimiento, se le atribuye a esta relación la incapacidad de las hojas de producir los fotoasimilados suficiente para mantener un alto rendimiento y un alto porcentaje de sólidos (HEWITT y STEVENS, 1981). Lo anterior coincide con lo expuesto por GOULD (1992) el cual señala que existe una relación inversa entre el contenido de sólidos solubles y el rendimiento, variedades con altos niveles de rendimiento tienden a tener bajos contenidos de sólidos solubles, mientras que cultivares, con bajo rendimiento, contienen una alta cantidad de sólidos solubles. Dicha relación sólidos solubles-rendimiento no se dio en el presente ensayo, ya que la dosis más alta de brassinoesteroides DI-31 no permitió un aumento. Los valores de pH obtenidos en las mediciones se encuentran entre los rangos normales para la variedad de tomate industrial, puesto que según DIEZ (1995), los valores de pH deben estar dentro del rango de 4.2-4.4. Por otro lado, la acidez debe ser de 0.35 y 0.4 gr/100 cc de zumo (CIVERA, 1990). Según HO y LEWITT (1989), una vez que el fruto empieza a crecer, el contenido de materia seca (sólidos totales naturales) se reduce a menos del 10% al día 10 a 57% al día 20, manteniendo este nivel hasta la maduración del fruto. Los valores de 29 materia seca observados se encuentran dentro de los rangos normales para la especie. El color es sin duda el factor de calidad de mayor importancia para el consumidor, puesto que éste asocia ciertas características del color con un producto fresco y saludable (GOULD, 1992). Los tratamientos con brassinoesteroide DI-31 no afectaron el color del fruto. 4.2. Ensayo 2: Efectos de la aplicación de peróxido de hidrógeno en una variedad de tomate industrial de media estación: 4.2.1. Rendimiento Debido a la gran importancia que adquiere el rendimiento para los productos concentrados, se estudió la posibilidad de aplicar peróxido de hidrógeno para aumentar este parámetro. Los resultados se muestran en el Cuadro 3. CUADRO 3. Resultados obtenidos a partir de la medición de frutos en var. H-9975 en Pelarco en Febrero de 2002. Frutos verdes (ton.ha-1) Tratamiento Rendimiento útil (ton.ha-1) Control H2O2 (150 g. ha-1) . -1 H2O2 (300 g ha ) 83.48NS 23.44NS 83.26 24.33 85.04 16.07 NS: No significativo (P>0.05) Al observar los datos expuestos en el Cuadro 3, se puede notar que no se pudo comprobar la hipótesis. Esto se puede deber a que el peróxido de hidrógeno no influye en el aumento de frutos rojos, que son útiles para la agroindustria. La proporción entre los frutos útiles y verdes es similar en cada uno de los tratamientos, lo que indicaría que el rendimiento, en gran medida, está regido por la genética y varios otros factores como la relación fuente/depósito y medio ambiente, por lo 30 tanto, alguno de estos factores pudo intervenir en el ensayo y no permitir que se obtuviera un incremento en el rendimiento en ambos ensayos. El rendimiento está determinado por el balance entre la fuerza de la fuente y depósitos de la planta, éste está principalmente restringido por el número o tamaño de la fruta más que por los asimilados (HO, 1996) 4.2.2. Parámetros de calidad El Cuadro 4 muestra los resultados de la evaluación de la calidad del fruto en plantas con tratamiento con peróxido de hidrógeno. CUADRO 4. Resultados obtenidos de la medición de aplicación de peróxido de hidrógeno en la var. H-9975 durante febrero del 2002 en la localidad de Pelarco. Tratamiento SS SSNT Peso (º Brix) (%) Fruto pH Acidez (% (gr) ácido Color externo T Cr Color interno L T Cr L cítrico) NS Control 3.9 4.9 NS 73.45 NS . -1 4.05 4.7 67.43 . -1 4.05 4.8 68.91 150 g ha 300 g ha 4.26 NS NS 45.4 NS 42.9 NS 36.2 NS 43.6 NS 0.35 b 42.6 45.8 4.26 0.29 a 44.0 44.5 44.2 32.6 38.2 46.3 4.19 0.29 a 44.0 45.0 44.2 33.8 39.7 47.3 NS NS: No significativo (P>0.05) Letras iguales en la misma columna indican que no se detectó diferencia significativa entre medias mediante el test de Tukey (α = 0.05) Simbología explicada en el Cuadro 2 Al igual que en el ensayo anterior, los parámetros anteriormente nombrados se encuentran sobre los rangos esperados para el fruto del tomate; no fue posible aumentar dichos parámetros por medio de la aplicación de peróxido de hidrógeno. La acidez adquiere una importancia en la seguridad de un alimento, lo cual está ligado al pH, lo que es un factor de control para muchas reacciones químicas y microbiológicas (GOULD, 1992). 31 La acidez total constituye, con respecto al contenido en azúcar, uno de los componentes que más influyen sobre las características organolépticas (CIVERA, 1990). En el presente ensayo se observó una notable disminución de dicho parámetro, lo cual es un beneficio para la seguridad en la alimentación, ya que permite disminuir la posibilidad de que en el producto se desarrollen microorganismos dañinos para la salud humana. El pH se relaciona con la seguridad alimentaria del producto industrializado para el consumo humano. El pH es uno de los factores que afectan el tiempo y temperatura de la esterilización de los alimentos. Con valores bajos de pH se requiere de una menor temperatura para la esterilización; por otra parte, un valor de pH 4.6 es considerado como una línea divisora entre el alimento ácido y no ácido, lo que significa que con un pH de 4.6 o menor se inhibe, luego de una buena esterilización, la aparición de esporas de la bacteria Clostridium botulinum (GOULD, 1992). El color interno y externo del fruto tampoco se modifico con los tratamientos de peroxido de hidrógeno (Cuadro 4). 4.3. Ensayo 3: Efectos de la aplicación de brassinoesteroides DI-31 en una variedad temprana en tomate industrial: 4.3.1. Rendimiento. En el Cuadro 5, se exponen los resultados tanto de rendimiento útil como de rendimiento verde, en plantas tratadas con brassinoesteroides DI-31. Al observar el Cuadro 5, se puede notar que no hay grandes diferencias entre el rendimiento útil y el rendimiento de frutos verdes, lo que significa que existe casi la misma cantidad de frutos rojos o útiles que frutos verdes, estos últimos son considerados como pérdida. Estos datos obtenidos muestran que no fue un buen cultivo. 32 CUADRO 5. Mediciones de rendimiento en tomate industrial var. Curicó. En la localidad de Pelarlo en Enero 2003. Tratamientos Rendimiento útil (ton.ha-1) Frutos verdes (ton.ha-1) 89.38NS 83.75NS DI-31 (0.01 g. ha-1) 96.25 79.38 DI-31 (0.02 g. ha-1) 91.88 85.63 Control NS: No significativo (P>0.05). Los brassinoesteroides DI-31 son esenciales para el crecimiento y desarrollo de la planta. La aplicación de brassinozole, un inhibidor específico de la síntesis de esta hormona vegetal, resulta en un enanismo y luego una aplicación de brassinoesteroides revierte este enanismo (VARDHINI y RAM, 2001). 4.3.2. Parámetros de calidad. En el Cuadro 6 se presentan los resultados obtenidos de la medición de los parámetros de calidad en plantas tratadas con brassinoesteroides DI-31. CUADRO 6: Mediciones obtenidas en la medición de parámetros de calidad en la variedad Curicó de tomate industrial en Pelarco en Enero 2003, con aplicación de DI-31. Tratamiento SS SSTN Peso pH Acidez Color interno (º Brix) (%) fruto (% ácido (g.) cítrico) T Cr L 5.2NS 4.8* 96.3NS 4.5NS 0.4NS 0.01 g. ha-1 4.9 4.5 106.4 4.4 0.4 25.5 39.3 27.0 0.02 g. ha-1 5.4 4.8 103.7 4.5 0.4 26.0 38.4 31.9 Control 25.2NS 38.1NS 30.0NS NS: No Significativo (P>0.05) *: No Significativo en la prueba no paramétrica de ranking F. (F*R>0.05) Simbología explicada en Cuadro 2. Debido a que se usó una variedad temprana de tomate industrial para este ensayo, se hizo necesaria la aplicación de Ethephon, para así conseguir un adelanto en la 33 maduración de los frutos. Se cree que la aplicación de este producto químico tiene una influencia mayor sobre el pH. Se sabe que el pH en tomate para procesado es un criterio de calidad y de seguridad del producto, el pH debe ser máximo de un 4.5 (RENQUIST, ENGLISH y REID, 2001). Siendo el pH un parámetro de calidad muy importante para el tomate de uso industrial, se hace necesario estudiar cómo se comporta dicho parámetro en variedades tempranas. El pH se ve afectado por la edad de la planta, las más viejas tienen un pH mayor que las plantas jóvenes, lo que indica que cosechas más tempranas son importantes para mantener un pH bajo; además, las altas temperaturas ayudarían a elevar el pH; por otra parte, la aplicación de Ethephon que se le hace a las variedades no influiría sobre el pH del fruto (RENQUIST, ENGLISH y REID, 2001). La intensidad de la luz y el contenido de potasio puede influenciar en el contenido de azúcar y ácidos durante el periodo de crecimiento del fruto. El contenido de azúcar está relacionado estrechamente con la radiación solar durante el crecimiento de este, la exposición a una alta radiación se transforma en altas concentraciones de azúcares en el fruto; por otra parte, el contenido de potasio está relacionado con los ácidos, el cual puede ser modificado con la aplicación de nutrientes (GRIERSON y KADER, 1989). En el ensayo no se logró un aumento en estos parámetros. 4.4. Ensayo 4: Efectos de la aplicación de peróxido de hidrógeno en una variedad temprana de tomate industrial. 4.4.1. Rendimiento: En el Cuadro 7, se presentan las mediciones de rendimiento útil y rendimiento verde. 34 CUADRO 7. Mediciones de rendimiento en un cultivar de tomate industrial var. Curicó, en la localidad de Pelarco en Enero de 2003. Tratamiento Rendimiento útil (ton.ha-1) Frutos verdes (ton.ha-1) 76.3NS 86.3NS 150 g. ha-1 61.9 91.9 300 g. ha-1 95 76.9 Control NS: No significativo (P>0.05) Al analizar los datos que se presentan en el Cuadro 7, se puede ver que el rendimiento de frutos verdes es muy alto, es casi igual que el rendimiento de frutos rojos, e incluso en el tratamiento con una dosis de 150 g. ha-1, es mayor que el rendimiento de frutos rojos, lo cual es perjudicial para la industria, puesto que tiene un número de frutos verdes (pérdida), mayor que frutos rojos (útiles). La eliminación de malezas es desde un estado inicial de desarrollo absolutamente necesario, dado que también una competencia momentánea se traduce en un retraso de desarrollo y un consecuente menor rendimiento (CIVERA, 1990). El rendimiento útil que se obtuvo de la explotación comercial fue de un promedio de 82 ton.ha-1. Comparando los rendimientos obtenidos en los ensayos 1 y 2, se observa una similitud entre ellos, por otra parte, los rendimientos de los ensayos 3 y 4, también presentan similitud, pero existe una diferencia entre los dos primeros y los últimos, lo cual se debe a que se usó una variedad distinta y las condiciones de campo no fueron exactamente iguales, aunque fueron manejados de igual manera. 4.4.2 Parámetros de calidad En el Cuadro 8, se exponen los resultados obtenidos de la medición de los parámetros de calidad a plantas tratadas con peróxido de hidrógeno. 35 CUADRO 8. Datos de parámetros de calidad en var. Curicó, para la aplicación de peróxido de hidrógeno en la localidad de Pelarco en Enero 2003. Color interno Tratamiento SS SSTN Peso pH Acidez (ºBrix) (%) fruto (% ácido. (gr.) Cítrico) T Cr L 5.35NS 4.7NS 96.30NS 4.8NS 0.34NS 1.5 L. ha-1 5.15 4.5 106.4 4.5 0.33 25.3 39.7 28.8 3 L. ha-1 5.32 4.5 103.7 4.8 0.36 25.6 38.7 25.2 Control 25.7NS 37.2NS 29.0NS NS: No significativo (P>0.05) Simbología explicada en Cuadro 2. Existe muy poca información sobre el estrés provocado por peróxido de hidrógeno. Desde el punto de vista fisiológico, este producto químico produciría efectos similares a los provocados por estrés por déficit hídrico y salinidad. En ensayos realizados con déficit de agua y salinidad se encontró que el pH en los frutos sometidos al estrés de salinidad fue consistentemente bajo a lo largo del desarrollo del fruto, habiendo un aumento de los ácidos orgánicos, debido a que se encuentran estrechamente ligados. El pH observado de los frutos sometidos a estrés hídrico disminuyó en la última etapa de desarrollo como respuesta al estrés (MITCHELL, SHENNAN, GRATTAN, 1991). El color de la fruta se puede ver afectado por factores ambientales, ya que bajas temperaturas tienden a reducir la síntesis de licopeno y temperaturas sobre los 30ºC puede inhibir la producción de este (GRIERSON y KADER, 1989). Al observar los datos en los Cuadros 5, 6, 7 y 8, se puede ver que no se produjo una diferencia entre los controles y los diferentes tratamientos, es por ello, que se hace necesario estudiar las posibles causas que hayan provocado esta situación. Dentro de las causas se puede encontrar la fuerte lluvia caída en la zona durante el mes de enero, lo que pudo provocar la pérdida de los productos aplicados a las plantas, puesto que éstos fueron asperjados sobre el follaje. 36 Por otra parte, el cultivo contenía un excesivo volumen de malezas, lo cual pudo disminuir la eficiencia de la aplicación de los diferentes productos, al dificultar el mojamiento del cultivo. Al aplicar peróxido de hidrógeno sobre las plantas, se buscaba crear una señal de estrés, y con ello conseguir un aumento de los sólidos solubles en los frutos. En estos ensayos se usó una variedad temprana, lo que debido al crudo invierno del año pasado, hizo necesario atrasar la plantación en unas dos semanas, con lo cual se expuso a las plantas a una temperatura más elevada de lo ideal, provocando un estrés en forma natural. Debido a esto mismo, se aplicó el producto químico Ethephon, para adelantar la maduración de los frutos. La aplicación de H2O2 pudo crear una señal de estrés redundante, ya que las plantas ya habían recibido estímulos del medio ambiente y de la aplicación de Ethephon. Al comparar los resultados de los ensayos 1 y 3, en los que se aplicó el brassinoesteroide DI-31, se observó una mayor cantidad de sólidos solubles en el tratamiento 1 con brassinoesteroide en relación al testigo, pero no así en el ensayo 3, lo cual se pudo deber a la diferencia de variedades, a las distintas épocas en que fueron realizados los ensayos o al exceso de maleza que presentaba el campo donde se realizo el Ensayo 3, lo cual pudo disminuir la eficiencia en el mojamiento con el producto aplicado. Para el resto de los parámetros no se detecto una diferencia entre ambos ensayos. Entre los Ensayos 2 y 4, con peróxido de hidrógeno, los resultados presentaron una disminución significativa en la acidez en el ensayo 2, lo cual no se observó en el ensayo 4. Las causantes podrían ser similares a las discutidas anteriormente, puesto que se realizaron en condiciones edafológicas y ambientales idénticas. En los resultados obtenidos en los demás parámetros no se detectó ninguna diferencia. 37 5. CONCLUSIONES La aplicación del brassinoesteroides DI-31 en dosis de 0.02 g. . ha-1 permite aumentar el contenido de sólidos solubles en 8.5% en una variedad de media estación. El mismo producto en una variedad temprana no permitió modificar el contenido de azúcares del fruto. Los resultados obtenidos permiten concluir que el tema debe ser estudiado en mayor profundidad analizando las enzimas que participan en el mecanismo de particionamiento de asimilados y con ello aumentar la cantidad de sólidos solubles. No se pudo comprobar la hipótesis que la aplicación de peróxido de hidrógeno aumenta la cantidad de sólidos solubles o el rendimiento del cultivo, en ninguna de las variedades estudiadas. 38 6.- RESUMEN Para la industria del tomate, uno de los factores limitantes son los sólidos solubles, puesto que un bajo valor de éstos significa que se tiene un menor rendimiento industrial. Es por ello, con la aplicación de peróxido de hidrógeno y el brassinoesteroide DI-31 se busca aumentar dicho parámetro y con ello el rendimiento industrial, lo que permitiría disminuir la superficie contratada y reducir el costo energético del proceso de concentrado. Los ensayos 1 y 2 se realizaron en la comuna de Pelarco, VII Región, usando para este fin una variedad de media estación H-9975. Los tratamientos consistieron en la aplicación de dos dosis de brassinoesteroide, 0.02 g. ha-1 y 0.01 g. ha-1, con un mojamiento de 400 l de agua. Por otro lado, la dosis utilizadas para el peróxido de hidrógeno fueron de 150 g . ha-1 y 300 g . ha-1, con un mojamiento de 400 l de agua. A los testigos se les aplicó sólo agua. Los ensayos fueron conducidos por medio de un diseño Completamente al Azar. Para ambos ensayos, las variables evaluados fueron: rendimiento, sólidos solubles, pH, acidez titulable, peso fruto, sólidos totales, color interno e externo. Los Ensayos 3 y 4 se realizaron en la misma comuna. Se utilizó la variedad temprana Curicó. Los tratamientos fueron los mismos que para los Ensayos 1 y 2, usando las mismas dosis. La conducción del ensayo fue por medio de un Diseño en Bloque y su análisis se llevo a cabo por medio del test no paramétrico de Friedman. Como resultado se obtuvo que los rendimientos de ninguno de los cuatro ensayos se vió afectado, puesto que no se encontró ninguna diferencia significativa entre los testigos y los tratamientos. En el Ensayo 1, con aplicación del brassinoesteroide DI31 (0.02 g. ha-1), los sólidos solubles aumentaron un 8.5% en comparación con el testigo. Por otro lado, en el Ensayo 2, aplicación de peróxido de hidrógeno, se observó una disminución significativa en la acidez titulable, entre el testigo y ambas dosis aplicadas. Se puede concluir que el aumento de sólidos solubles encontrado en el primer ensayo permitiría disminuir la superficie contratada, puesto que al aumentar los sólidos solubles hay un incremento en el rendimiento industrial, lo que hace un negocio más rentable. En cuanto a la disminución de la acidez, permitiría reducir la posibilidad que una pasta se vea afectada por microorganismos que son dañinos para la salud humana en general. 39 7.- LITERATURA CITADA ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS. 1990. Método Nº942.15ª Edición. 918 p. BANZET, N., RICHAUD, CH., DEVEAUX, Y., KAZMAIER, M., GAGNON, J and TRIANTAPHYLIDES, CH. 1998. Accumulation of small heat shock proteins, including mitochondrial HSP22, induced by oxidative stress and adaptive response in tomato cells. Plant Journal 13: 519-527. BEZERT, J. 1994. Sistema de pago por calidad de tomate. Universidad Católica de Valparaíso. Facultad de Agronomía. Curso Internacional de Tomate Industrial. 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