Sitios experimentales y material genético

El estudio se realizó en la segunda semana de abril de 2014, directamente en huertas en producción localizadas en la comunidad de Encinitos, Pinos, Zacatecas, que se encuentra entre los paralelos 21º 47’ y 22º 45’ latitud N y los meridianos 101º 17’ y 101º 50’ longitud O, con altitud de 2140 msnm. Se estudiaron cuatro variedades de nopal tunero pertenecientes a tres especies: Amarilla Montesa (Opuntia megacantha Salm-Dick), Burrona (Opuntia albicarpa Sheinvar), Cristalina (Opuntia albicarpa Sheinvar) y Rojo Pelón (Opuntia ficus-indica L.) cultivadas en distintas huertas.

Manejo de los lotes experimentales

La variedad Amarilla Montesa (AM) se localiza en una huerta de 10 ha; la plantación tiene una edad de 15 años, la densidad de población es de 800 plantas ha^-1, a 2.5 m entre plantas y separación entre hileras de 5 m, se ha realizado poda de cladodios y controlado malezas arbustivas y se aplicó estiércol de bovino (15 kg/planta aproximadamente) dos años antes del estudio. La variedad Rojo Pelón (RP) tiene 5 años de establecida en una superficie de 2 ha, con distancia de 5 m entre hileras y 4 m entre plantas (500 plantas ha^-1), no se han realizado podas, sólo control de arbustos y abonado con estiércol bovino un año antes del estudio. La variedad Cristalina (Cr) está en una huerta de 1 ha, plantada a distancia de 2.5 m entre plantas y 4 m entre hileras, con una densidad de 1000 plantas ha^-1, la edad es de 12 años, se realizaron podas moderadas y la aplicación de abono fue dos años antes del estudio. Burrona (Br) está establecida en 1 ha con densidad de 1142 plantas ha^-1 a distancia de 3.5 m entre hileras y 2.5 m entre plantas; se ha realizado poda y abonado. En ninguna de las huertas se hizo control de plagas y enfermedades.

En cada huerta se eligió una parte de la plantación de dos o tres hileras (omitiendo las de las orillas) de 60 m de largo aproximadamente. Se seleccionaron plantas que presentaran condiciones similares (sanas, altura, porte, edad, etc.). Se eligieron flores en etapa de pre-antesis, se emascularon y se les aplicó el AG₃, y para el caso de las flores testigo (0 ppm de AG₃) se dejó que se polinizaran libremente.

Tratamientos, diseño y unidad experimental

Se estudió el efecto del ácido giberélico (AG₃) a cuatro concentraciones: 0 (testigo), 50, 100 y 200 ppm para inducir frutos partenocárpicos en plantas de cuatro variedades de nopal tunero AM, Br, Cr y RP, lo que dio un total de 16 tratamientos. El diseño experimental fue completamente al azar, con 16 tratamientos resultantes de un arreglo factorial completo con dos factores y cuatro niveles para cada factor (2⁴). La unidad experimental estuvo conformada por una flor. Las aplicaciones se hicieron en 20 flores (repeticiones) de diferentes plantas por tratamiento.

Variables evaluadas

Se realizaron dos cosechas, el 17 de agosto y el 14 de septiembre de 2014, cuando los frutos presentaron pigmentación en 80 % o más de la cáscara. El corte de la tuna se hizo con navaja en la base del fruto. Los ahuates (gloquidios) de los frutos se removieron con ayuda de una escoba; en seguida se marcaron y se colocaron en cajas de cartón para su traslado al laboratorio para la toma de mediciones.

Las variables evaluadas fueron: 1) longitud de fruto (LF) en mm: se midió con un vernier digital Truper® con precisión de 0.001 cm; 2) diámetro ecuatorial del fruto (DEF) en mm: con el vernier se midió la parte más ancha del fruto en su parte central; 3) grosor de cáscara (GC) en mm: se hizo un corte longitudinal al fruto, después se separó la cáscara y al centro de ésta se midió su grosor con el vernier digital; 4) peso del fruto (PF) en g y 5) peso de la cáscara (PC) en g: se obtuvieron con una balanza digital Scout® Pro con precisión de 0.01 g; 6) peso de la pulpa (PP) en g, se obtuvo de la diferencia entre PF y PC en fresco; 7) relación peso de pulpa/peso de fruto: se obtuvo dividiendo el peso de pulpa entre peso del fruto multiplicado por 100; 8) relación de peso de cáscara/peso de fruto: se obtuvo dividiendo el peso de la cáscara entre peso del fruto multiplicado por 100; 9) grados Brix (ºBx) de la pulpa y ºBx de la cáscara, se extrajeron de dos a tres gotas de jugo directamente de la pulpa o de la cáscara y se colocaron en el sensor óptico de un refractómetro digital marca ATAGO® PAL-1; 10) relación ºBx de cáscara/ºBx de pulpa, se obtuvo dividiendo los ºBx de la cáscara entre los ºBx de la pulpa multiplicado por 100; 11) número de semillas o de residuos seminales (tegumentos vacíos, sin embrión) (RS), según el caso. La pulpa del fruto se colocó en una coladera de plástico y se lavó con agua a presión hasta eliminar residuos de pulpa; después, las semillas o los RS se colocaron en papel y se secaron al ambiente; 12) peso de semillas y de RS en g, se determinó en una balanza analítica Sartorius H51.

Análisis estadístico

Se realizó análisis de varianza para cada variable con el paquete SAS (Statistical Analysis System), versión 9.3. El modelo estadístico utilizado fue Y_ij = μ + V_i + D_j + V* D_ij + Ε_ijk, donde μ es la media global, V_i el efecto del factor variedades, D_j el efecto del factor dosis de AG₃, V* D_ij interacción entre variedades y niveles de AG₃, Ε_ijk error experimental. En los casos donde se detectaron diferencias significativas entre tratamientos se aplicó la prueba de medias de Tukey con α = 0.05.

Factor variedades

Todas las variedades fueron diferentes en longitud y diámetro de fruto (P ≤ 0.05). Los frutos de Cristalina fueron los más largos (90.8 mm) y los de Burrona los más anchos (55.1 mm). Ambas variedades se caracterizan por tener el fruto de mayor tamaño dentro de las variedades comerciales, con un promedio de 9.21 cm de largo y 6.79 cm de ancho (^{Gallegos y Mondragón-Jacobo, 2011}), valores similares a los encontrados en el presente estudio. Los frutos de Amarilla Montesa son un poco alargados y con diámetro angosto, mientras que los de Rojo Pelón son más pequeños (Cuadro 1). Las cuatro variedades presentaron el mismo comportamiento en peso de fruto y peso de cáscara. Los frutos de Cristalina y Burrona fueron los más pesados (137.8 y 140.8 g, respectivamente) y con peso de cáscara similar. Los de Amarilla Montesa y Rojo Pelón tuvieron valores más bajos de peso de fruto (112.7 y 111.9 g respectivamente) y peso de cáscara (73.0 y 72.3 g, respectivamente). Cristalina resultó con cáscara gruesa (6.7 mm) y por consiguiente mayor proporción del peso del fruto (72 %). En Burrona la cáscara fue más delgada (6.0 mm) y presentó la relación peso de cáscara/peso de fruto más baja (67 %), mientras que Rojo Pelón tuvo la cáscara más gruesa (7.2 mm); sin embargo, su proporción con respecto al fruto (69 %) fue semejante al de las otras variedades; lo mismo sucedió en Amarilla Montesa, aunque ésta tuvo un grosor de cáscara menor (6.8 mm) (Cuadro 1).

El peso de la pulpa de las tunas de las cuatro variedades representó en promedio 30 % del peso del fruto y fue Burrona la que presentó mayor proporción de pulpa (33 %) y Amarilla Montesa la menor (29 %). El contenido de sólidos solubles totales en Grados Brix (ºBx) fue similar en todas las variedades, alrededor de 11 para la pulpa del fruto y de 9 a 10 en la cáscara; es decir, hubo aproximadamente 1.0 ºBx de diferencia entre la pulpa y la cáscara.

Hubo diferencia significativa entre Cristalina y Burrona en los ºBx de la pulpa; Cristalina tuvo el valor más alto (12 ºBx) y Burrona el más bajo (11 ºBx). De las cuatro variedades, Amarilla Montesa presentó mayor lectura de ºBx en la cáscara (10.5 ºBx) con sólo 8 % menos que su respectiva pulpa, mientras que en las otras tres variedades fue cercano a 16 % menos que en la pulpa (Cuadro 2).

Factor dosis de AG₃

Se presentaron efectos de AG₃ en todas las dosis aplicadas (50, 100 y 200 ppm) en las flores emasculadas, lo que produjo frutos partenocárpicos, y redujo significativamente la longitud, diámetro y peso de fruto, peso de pulpa, relación pulpa/peso del fruto y ºBx en la pulpa y en la cáscara, en comparación con los frutos provenientes de flores sin emascular y sin tratar (testigo). La cáscara de los frutos tratados aumentó su grosor y peso y, en consecuencia, la relación peso de cáscara/peso de fruto fue relativamente alta y la relación peso de pulpa/peso de fruto fue baja (Cuadro 3), resultados que concuerdan con los obtenidos por ^{Corrales y Hernández (2005)}.

La longitud y diámetro de los frutos sin tratar (testigos) fueron mayores, en un poco más de 10 mm, con respecto a los de frutos tratados. Se obtuvieron frutos de peso de 189 g cuando no se aplicó AG₃, y cuando se aplicó a la concentración de 200 ppm el peso disminuyó hasta 116 g, siendo en esta dosis donde se encontraron los frutos más pesados con respecto a las otras (50 y 100 ppm de AG₃).

Las concentraciones más altas de AG₃ en flores emasculadas favorecieron el desarrollo de los frutos sin semilla; similarmente, ^{Kaaniche-Elloumi et al. (2015)} encontraron que una dosis de 500 ppm produce mejores resultados que una de 100 ppm, pero con frutos más pequeños que los de flores testigo polinizadas.

Con respecto a los ºBx del fruto tanto en pulpa como en cáscara, las aplicaciones de AG₃ produjeron frutos con aproximadamente 1.0 ºBx menos en comparación con el testigo, y no se observaron diferencias importantes entre las tres dosis empleadas (Figuras 1A y B). Resultados similares se han obtenido con el uso de varios reguladores (^{Aguilar et al., 2003}; ^{Ortiz et al., 1991}); donde los ºBx en la cáscara fueron menores que en la pulpa, de 1 a 2 grados de diferencia. Los resultados indican que, durante la maduración, tanto la cáscara como la pulpa acumulan sólidos solubles totales, siendo menor la acumulación en frutos tratados con reguladores con respecto a los no tratados; en otros casos, esta variable no se afectó y la acumulación fue similar (^{Ortiz et al., 1991}). Muratalla et al. (2002, Com. Pers.)¹ han señalado que una característica deseable en tunas partenocárpicas es que la cáscara sea dulce y comestible.

Interacción variedades × concentraciones de AG₃

Las cuatro variedades presentaron la tendencia de incrementar el tamaño y peso de los frutos de flores tratadas con AG₃ conforme se incrementó la dosis aplicada (Figuras 1A, B y C); Cristalina y Burrona tuvieron los mayores valores. Los frutos de los testigos alcanzaron valores significativamente más altos en estas variables.

La aplicación de AG₃ aumentó significativamente el grosor de la cáscara en todas las variedades y Amarilla Montesa tuvo la cáscara más delgada con las tres dosis de AG₃ (Figura 1F). En Amarilla Montesa y Cristalina la dosis de 200 ppm de AG₃ aumentó el peso de cáscara, encontrándose diferencias significativas con respecto al testigo y las otras dosis, excepto la de 100 ppm en Cristalina (Figura 1E). ^{Corrales y Hernández (2005)} estudiaron la calidad de tunas normales y partenocárpicas de seis variedades; la inducción de la partenocarpia la realizaron emasculando las flores y aplicando ácido indolbutírico (300 mg L^-1) y AG₃ (150 mg L^-1) y encontraron que las variedades tuvieron comportamientos diferentes; las tunas sin semilla presentaron menor peso de fruto que los testigos y los más pesados fueron los de Cristalina. Los mismos autores encontraron que el AG₃ causó alargamiento del fruto en dos variedades, efecto no encontrado en este estudio, y las tunas sin semilla presentaron mayor grosor de cáscara en casi todas las variedades, excepto en Amarilla Milpa Alta; lo que difiere de lo encontrado en esta investigación, donde el AG₃ provocó el mismo efecto en las cuatro variedades estudiadas.

La emasculación impidió la formación de las semillas y el AG₃ aumentó el grosor de cáscara e indujo la formación de poca pulpa en las cuatro variedades (Figura 1D). El peso de pulpa de los frutos tratados en todas las variedades no fue mayor de 35 g, tendencia similar entre las dosis pues ninguna de ellas logró aumentar el contenido de pulpa. En contraste, la pulpa de los testigos superó los 88 g.

En las cuatro variedades la relación pulpa/peso de los frutos partenocárpicos no alcanzó más de 26 %, y en los testigos ésta fue arriba de 55 %; sólo en Cristalina la relación peso de pulpa/peso de fruto aumentó ligeramente cuando pasó de 50 a 200 ppm y la relación peso cáscara/peso de fruto disminuyó, lo cual es un efecto deseable (Figuras 2A y B).

Los efectos del AG₃ se han estudiado en O. ficus-indica (^{De la Barrera y Nobel, 2004}; ^{Díaz y Gil, 1978}; ^{Gil et al., 1977}; ^{Gil y Espinoza, 1980}; ^{Kaaniche-Elloumi et al., 2015}), Opuntia amyclaea (^{Mejía y Cantwell, 2003}; ^{Ortiz et al., 1991}) y Opuntia megacantha (^{Corrales y Hernández, 2005}) en los que se aplicó AG₃ solo o combinado con otros reguladores de crecimiento sobre flores emasculadas o en la antesis, logrando inhibir la formación de semillas total o parcialmente, pero con baja calidad de fruto, afectada principalmente por el mayor grosor de la cáscara, poca pulpa y frutos más pequeños que los testigos.

En comparación con los frutos normales, los tratados con AG₃ presentaron una ligera disminución en los sólidos solubles totales en la pulpa y en la cáscara (Figuras 2C y D). Cristalina mostró una tendencia a incrementarlos conforme aumentó la dosis, pero no se encontraron diferencias significativas con respecto al testigo; Burrona presentó valores menores y estables en frutos tratados y no tratados; no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. Amarilla Montesa tuvo los valores más altos en ºBx de su cáscara cuando se aplicaron 50 y 100 ppm de AG₃ (Figura 2D), con dulzor similar al de su pulpa (Figura 2E), lo que resulta importante si se desea consumir la cáscara.

Con la emasculación de las flores y la aplicación de AG₃ se logró obtener frutos sin semillas normales, la pulpa sólo tuvo cubiertas seminales vacías (csv), sin embrión. Cristalina y Amarilla Montesa contrastan por su número de semillas y de csv en los frutos testigos y en los partenocárpicos, respectivamente (Cuadro 4); la primera tuvo el mayor número y la segunda el menor y no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. En Burrona la concentración de 200 ppm de AG₃ disminuyó el número de cvs con respecto al número de semillas en el testigo, y Rojo Pelón presentó mayor número de csv en las tres concentraciones de AG₃.

Los frutos partenocárpicos de las cuatro variedades tuvieron csv con un peso significativamente menor al peso de las semillas normales (Cuadro 5). Existe asociación entre el número de semillas normales y el tamaño y forma final de los frutos, ya que las semillas con embrión son de mayor tamaño y producen mayor cantidad de hormonas y pulpa (^{Gil et al., 1977}). El tamaño final de la tuna depende del número de semillas fecundadas (^{Barbera et al., 1994}), y la emasculación de flores evita la formación de semillas normales al impedir la formación de embriones (^{Gil et al., 1977}).

Los resultados muestran que es posible producir frutos partenocárpicos con las cuatro variedades estudiadas y que es necesario explorar otras vías para mejorar la calidad del fruto; los mismos resultados indican que no es posible generalizar los efectos de la emasculación y aplicación de AG₃ sobre la producción de pulpa y características de la cáscara porque la respuesta depende del genotipo, del ambiente y de la interacción entre genotipo y ambiente, y la emasculación de la flor y la aplicación de AG₃ solamente son dos de los múltiples factores que afectan el resultado final.