TRABAJO FIN DE MASTER

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1 TRABAJO FIN DE MASTER PROGRAMA DE DOCTORADO ECOSISTEMAS AGRÍCOLAS SOSTENIBLES Estudio preliminar de la compacidad del racimo de la vid Natalia Laguna Ullán Tutor: Javier Ibáñez Marcos Facultad de Ciencias, Estudios Agroalimentarios e Informática Curso

2 Estudio preliminar de la compacidad del racimo de la vid, trabajo final de estudios de Natalia Laguna Ullán, dirigido por Javier Ibáñez Marcos (publicado por la Universidad de La Rioja), se difunde bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported. Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden solicitarse a los titulares del copyright. El autor Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2012 publicaciones.unirioja.es publicaciones@unirioja.es

3 ÍNDICE TRABAJO FINAL CURSOS DE DOCTORADO ECOSISTEMAS AGRÍCOLAS SOSTENIBLES UNIVERSIDAD DE LA RIOJA ESTUDIO PRELIMINAR DE LA COMPACIDAD DEL RACIMO DE LA VID NATALIA LAGUNA ULLÁN

4 AUTORIZACIÓN Don FERNANDO MARTÍNEZ DE TODA FERNÁNDEZ, Profesor Titular del Departamento de Agricultura y Alimentación de la Universidad de la Rioja, y Don JAVIER IBÁÑEZ MARCOS, Científico Titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, directores del trabajo de investigación de Natalia Laguna Ullán titulado Estudio preliminar de la compacidad del racimo de la vid, autorizan su presentación para la obtención de los 30 créditos correspondientes al Trabajo Final de los cursos de doctorado en Ecosistemas Agrícolas Sostenibles. Y para que así conste a los efectos oportunos, firman el presente documento en Logroño a dos de septiembre de dos mil once. Fdo. Fernando Martínez De Toda Fernández Fdo. Javier Ibañez Marcos 2

5 AUTORIZACIÓN ÍNDICE I. RESUMEN 5 II. INTRODUCCIÓN 7 1. Encuadre taxonómico y clasificación de las variedades cultivadas 7 2. Revisión histórica del origen y expansión de la vid cultivada 7 3. Importancia económica del cultivo de la vid 8 4. Diversidad genética de la vid 9 5. Caracterización de variedades de vid Mejora genética de la vid Compacidad del racimo 12 III. OBJETIVOS 17 IV. MATERIAL Y MÉTODOS MATERIAL VEGETAL CARACTERES MORFOAGRONÓMICOS ESTUDIADOS ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LA COMPACIDAD DEL RACIMO 39 V ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD INTERVARIETAL PARA LA COMPACIDAD DEL RACIMO DE LA VID EVALUACIÓN DE LA DIVERSIDAD OBSERVADA EN LA SELECCIÓN VARIETAL RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES DE LA ARQUITECTURA DEL RACIMO EN LAS VARIEDADES SELECCIONADAS RELACIÓN DE LAS VARIABLES DE LA ARQUITECTURA DEL RACIMO CON LA COMPACIDAD EN LAS VARIEDADES SELECCIONADAS Correlaciones entre las diferentes variables que conforman la arquitectura del racimo y la compacidad Comparación entre diferentes grupos de compacidad Análisis de componentes principales ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD INTRAVARIETAL PARA LA COMPACIDAD DEL RACIMO DE LA VID ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD PARA LA ARQUITECTURA DEL RACIMO EN CLONES DE TEMPRANILLO EVALUACIÓN DE LA DIVERSIDAD OBSERVADA EN LA SELECCIÓN CLONAL DE TEMPRANILLO RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES DE LA ARQUITECTURA DEL RACIMO EN LOS CLONES SELECCIONADOS DE LA VARIEDAD TEMPRANILLO RELACIÓN DE LAS VARIABLES DE LA ARQUITECTURA DEL RACIMO CON LA COMPACIDAD EN CLONES SELECCIONADOS DE LA VARIEDAD TEMPRANILLO Comparación global de la compacidad de los clones seleccionados 81 3

6 AUTORIZACIÓN Correlaciones entre las diferentes variables que conforman la arquitectura del racimo y la compacidad Comparación de clones 2 a ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD PARA LA ARQUITECTURA DEL RACIMO EN CLONES DE GARNACHA EVALUACIÓN DE LA DIVERSIDAD OBSERVADA EN LA SELECCIÓN CLONAL DE GARNACHA RELACIONES ENTRE LAS VARIABLES DE LA ARQUITECTURA DEL RACIMO EN LOS CLONES SELECCIONADOS DE LA VARIEDAD GARNACHA RELACIÓN DE LAS VARIABLES DE LA ARQUITECTURA DEL RACIMO CON LA COMPACIDAD EN CLONES SELECCIONADOS DE LA VARIEDAD GARNACHA Comparación global de la compacidad de los clones seleccionados Correlaciones entre las diferentes variables que conforman la arquitectura del racimo y la compacidad Comparación de clones 2 a VI. CONCLUSIONES 111 VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 113 ANEXO I 115 ANEXO II 131 4

7 RESUMEN I. RESUMEN La compacidad del racimo de la vid (Vitis vinifera L.) es un carácter importante en la vid, pero casi únicamente en la vid, por la particular naturaleza de su fruto. En uva de mesa influye en el aspecto exterior, y en uva de vino y mesa tiene relación con la susceptibilidad a enfermedades fúngicas, lo que en cualquier caso es determinante para la calidad. Se trata de un carácter muy complejo que puede resultar de la interacción de muchos factores que conforman la arquitectura del racimo (forma, longitud, anchura, raquis, bayas ). Este hecho, en unión a su susceptibilidad a diferentes condiciones ambientales son posiblemente los causantes de que apenas existan trabajos genéticos en relación al mismo. En este trabajo se ha buscado profundizar en este carácter del racimo de la vid, analizando las posibles causas de la compacidad en una colección de 21 variedades de vid y en 18 clones, 9 pertenecientes a la variedad Tempranillo y 9 pertenecientes a la variedad Garnacha. El objetivo era estudiar tanto la diversidad intervarietal como intravarietal existente en la vid para la compacidad y posibles factores responsables, en relación con variables del racimo englobadas en 3 categorías fundamentalmente: las dimensiones del racimo, de la baya individual y el número total de bayas del racimo. En último término se trataba de diseccionar de forma global (variedades) y particular (clones) los factores implicados y su grado de implicación en la compacidad. Para ello se tomaron diferentes datos en estado de maduración referentes al racimo completo: peso, volumen, largura, anchura, número de bayas, peso y volumen de las bayas totales, posición del nudo de la inflorescencia, presencia de millerandage, corrimiento y alas; referentes al raquis: medidas de la longitud de los 6 primeros entrenudos, de las 2 ramas principales, pedicelo y pedúnculo y número de nudos del raquis; y finalmente referentes a la baya unitaria: longitud y anchura, peso y número de semillas. Adicionalmente se observó el estado de las plantas en lo que respecta a su número de sarmientos y fertilidad. Con los datos medidos o calculados se realizaron diferentes análisis estadísticos para conocer la interacción entre los componentes del racimo y su relación con la compacidad. Los resultados obtenidos respecto a la compacidad fueron diferentes al comparar racimos de diferentes variedades y al comparar racimos de clones pertenecientes a la misma variedad, encontrando diferentes factores responsables de la compacidad en cada uno de los tres grupos comparados. Entre las variedades, la longitud del racimo, determinada por el número de nudos y por la longitud de los entrenudos, fue el factor más relevante, seguido del número de bayas total. En los clones de Tempranillo fue el número de bayas total el más importante, observándose cierta influencia de la anchura de la baya. En los clones de Garnacha, además del número de bayas se apreció la influencia de la longitud de la mayoría de los primeros entrenudos del raquis, no así la longitud total del racimo. También se observó una relación de la longitud de la baya con la compacidad. En los tres análisis se observó una relación entre la compacidad y el número de semillas por baya, no siempre a través de las dimensiones de la baya. 5

8 RESUMEN Por último, el estudio intravarietal por pares de los clones permitió seleccionar 6 parejas de clones que se diferenciaron mayoritariamente en uno solo de los factores estudiados: longitud del racimo (longitud entrenudos y número de nudos), número total de bayas y dimensiones de la baya. 6

9 INTRODUCCIÓN II. INTRODUCCIÓN 1. Encuadre taxonómico y clasificación de las variedades cultivadas La vid (Vitis vinifera L.) pertenece a la familia Vitaceae, que comprende 17 géneros, en su mayoría leñosos, de los cuales tan sólo el género Vitis produce frutos comestibles. Contiene alrededor de 60 especies dioicas que se distribuyen casi a partes iguales entre América y Asia. Vitis vinifera L. es la única especie originaria de Eurasia y se ha extendido por todo el mundo por el cultivo humano, presentando actualmente una compleja distribución y una cantidad de variedades que se estima en y (Jansen et al., 2006). Las variedades de vid se pueden clasificar en base al destino de sus frutos (Hidalgo 1999). Las uvas de mesa comprenden aquellas variedades que se aprecian más por las condiciones físicas y estructurales de sus frutos que por las características de sus mostos. En general son deseables los racimos grandes, bien conformados, de aspecto hermoso, con bayas sueltas de gran tamaño, pulpa crujiente, piel resistente, difícil desgrane, sabor fresco y no excesivamente dulces. Habitualmente, las uvas de mesa tienen un gran desarrollo de las pepitas en tamaño y número, factor que si bien es negativo en cuanto a la calidad, está íntimamente ligado al crecimiento de la baya. El interés de las uvas para vino o mosto se centra fundamentalmente en las características y calidad de su mosto y las del vino a que da lugar. En general, son variedades con racimos de tamaño medio a pequeño, apretado, con bayas de dimensiones reducidas o pequeñas, piel fina, elevado contenido en azúcar y pepitas escasas. En todo caso, esta clasificación no puede ser rigurosa puesto que muchas variedades pueden servir para ambos usos según las circunstancias. 2. Revisión histórica del origen y expansión de la vid cultivada Parece que la domesticación de la vid estuvo vinculada a la producción de vino aunque no está muy claro; con esta domesticación se pretendía obtener un mayor contenido en azúcar en las uvas para mejorar la fermentación y un mayor rendimiento de las cepas para obtener una buena producción. Así, se produjeron cambios en las bayas y racimos, siendo de mayor tamaño, y también se buscó obtener plantas hermafroditas y no dioicas como son las vides de origen salvaje, produciéndose también cambios en la semilla, que se usan en análisis arqueológicos para diferenciar tales vides salvajes de las cultivadas. Aun no se conoce muy bien cuáles de estos cambios que han ocurrido a lo largo del tiempo lo han sido por los cruces sexuales naturales o por la acción humana, o si son debidos a mutaciones y posterior propagación vegetativa tras seleccionar determinadas plantas por sus caracteres de interés (Zohary, 1995). 7

10 INTRODUCCIÓN También es una incertidumbre el lugar y periodo en el que comenzó la domesticación, y si han existido domesticaciones secundarias. Aunque probablemente existieran vides silvestres en muchos lugares de Europa durante el Neolítico, pruebas arqueológicas e históricas sugieren que la domesticación ocurrió primero en el cercano Oriente. Existió una expansión gradual desde estos primeros sitios de domesticación hacia las regiones adyacentes de Egipto y la Baja Mesopotamia prosiguiendo su dispersión alrededor del Mediterráneo, y más tarde a China y Japón. Debido a la influencia de los romanos el cultivo de la vid llegó a zonas templadas de Europa, incluso al norte de Alemania. Los romanos fueron los primeros en dar nombre a los primeros cultivares e incluso diferenciar la coloración de la uva y clasificación en uvas de mesa o vinificación. La difusión del Islam por el norte de África, España y Oriente Medio también jugó un papel importante en la propagación de la vid, y también la llegada de los misioneros a América, los cuales empezaron con semillas y más tarde con esquejes. Los esquejes también fueron llevados hasta Sudáfrica, Australia y Nueva Zelanda. El origen de las variedades de vid cultivadas en la actualidad se puede deber a híbridos naturales (como Tempranillo), híbridos artificiales (Garnacha tintorera) o mutaciones somáticas (Tempranillo Blanco). 3. Importancia económica del cultivo de la vid La vid es una de las especies más importantes económicamente en la agricultura mundial. La Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV) ( estimó que la superficie total de los viñedos de todo el mundo alcanzaba casi los 8 millones de hectáreas en 2007, estando esta producción destinada a la producción de vino (alrededor del 66%), producción de uva de mesa (alrededor del 26%) y producción de uvas pasas (alrededor del 7%). España es el país con más superficie cultivada, el tercer productor de vino y el noveno productor de uva de mesa. El mercado de la uva de vino es mucho más importante económicamente y estable con respecto a las variedades usadas que el de mesa, porque en muchos casos los productores de vino de un determinado lugar tienen que usar ciertas variedades para conseguir una determinada etiqueta de calidad. Así, los esfuerzos de mejora genética en variedades de vinificación se han centrado generalmente en la selección clonal. Por contra, el mercado de la uva de mesa es mucho más dinámico, y la mayoría de las variedades que están siendo cultivadas en la actualidad son diferentes con respecto a las cultivadas hace 30 años. El cruzamiento entre diferentes variedades está mucho más extendido en la uva de mesa, y las nuevas obtenciones de interés son rápidamente distribuidas a otros países productores. 8

11 INTRODUCCIÓN 4. Diversidad genética de la vid 4.1. Variedad, sport y clon Hay dos mecanismos principales por los que se ha generado y mantenido la diversidad genética en las vides cultivadas: la reproducción sexual y las mutaciones somáticas. Estos dos mecanismos, en unión de la propagación vegetativa, han dado lugar a la variación genética existente, tanto a las variedades, como a los clones. Por reproducción sexual se producen nuevos genotipos, ya sea por cruzamientos o por autofecundación. La vid es una planta altamente heterocigótica, con lo que toda la progenie generada a partir de semillas presentará una combinación de los alelos de los parentales, resultando en una variación fenotípica y en la segregación de los caracteres. La selección de determinados individuos así generados da lugar a nuevas variedades, y a la diversidad existente entre las variedades se la conoce como variación intervarietal. Los cultivares de hoy en día se mantienen por propagación vegetativa, y aunque la propagación clonal debe garantizar que todas las plantas cultivadas a partir de esquejes tengan el mismo genotipo, la aparición de mutaciones somáticas puede llevar a encontrar ligera diversidad fenotípica dentro de un mismo cultivar, a lo que se le denomina variación clonal o intravarietal. Esta variación clonal aparece rápidamente, tan sólo es necesario un ciclo de reproducción vegetativa. Surge debido a las mutaciones somáticas, las cuales son pequeñas variaciones en el genoma que pueden originar nuevas formas varietales si su manifestación fenotípica (morfológica o agronómica) se diferencia claramente del original. A estas variedades se las denomina sports. En caso de que la variación sea de menor importancia como para considerarla una variedad distinta, se habla de clones. La variación clonal puede ser más compleja si la mutación se mantiene en una única capa de células de la planta, originando quimeras genéticas. Si esta mutación se mantiene en la L1 (epidermis), no será transmitida a la progenie por reproducción sexual (This et al., 2004) Colecciones de variedades de vid En especies de importancia agrícola, como la vid, es primordial el mantenimiento de colecciones vegetales en Bancos de Germoplasma, que constituyen a la vez material de distribución y de investigación. Dichas colecciones surgieron como consecuencia de la necesidad de preservar la diversidad genética de las especies, sometida a una intensa erosión genética en los últimos siglos debida a diversos factores sociales y agrícolas, tales como la importación de variedades más productivas, el monocultivo, y, en el caso de la vid, la penetración de la filoxera en el siglo XIX, por lo que los primeros Bancos de Germoplasma de Vid se iniciaron a finales de dicho siglo. Según Alleweldt y Possingham (1988), existen aproximadamente unas variedades distintas, de las cuales, la mayoría se encuentran recogidas en colecciones de variedades de vid distribuidas por todo el mundo. En cambio, This et al. (2006), 9

12 INTRODUCCIÓN basándose en resultados obtenidos mediante perfiles de ADN, especulan que actualmente el número más acertado de variedades diferentes de vid sería 5.000, estando muchas de ellas estrechamente relacionadas. Para la conservación y estudio de parte de este patrimonio genético se crearon las Colecciones de Variedades de Vid o Bancos de germoplasma, que tratan de preservar la diversidad existente. El Gobierno de La Rioja en sus instalaciones del C.I.D.A posee una colección de variedades con alrededor de 200 accesiones procedentes de diferentes centros de investigación en vid como son El Encín en Madrid, el CRIA en Murcia y el Rancho de la Merced en Jerez de la Frontera (Cádiz). Algunas variedades provienen de Alemania y otras de diferentes viñedos de La Rioja; hoy en día siguen sumándose variedades a esta colección Colecciones de clones de vid La selección clonal tiene como fin el aislamiento, estudio y selección de los diversos clones que componen un cultivar. Sus resultados son la eliminación de clones sin valor cultural y la multiplicación de aquellos que por un motivo cualquiera merecen ser retenidos. Los clones originados por las mutaciones somáticas son genéticamente idénticos a la variedad inicial excepto en uno o unos pocos caracteres. Estas mutaciones somáticas pueden afectar a caracteres como el tamaño de la baya, la forma del racimo, o el tiempo de maduración, dando lugar a clones. El aislamiento de clones y su estudio es un trabajo de larga duración, progresivo y del que se puede suponer que no será nunca acabado para la totalidad de las formas existentes. No obstante, es una práctica que se viene haciendo consciente o inconscientemente prácticamente desde el inicio del cultivo de la vid. El primer paso de la selección clonal es la localización de plantas y su puesta en una colección con el doble fin de preservar la diversidad intravarietal y posibilitar su estudio comparativo en las mismas condiciones. El Gobierno de La Rioja posee en sus instalaciones de La Grajera un Banco de Clones con aproximadamente 1700 accesiones pertenecientes a variedades de vid típicas de La Rioja, por ser las más presentes en sus viñedos desde el principio del cultivo de la vid en esta zona, como son las variedades Tempranillo (Tinto, Peludo), Garnacha (Tinta, Blanca, Royal) Graciano, Mazuelo, Malvasía, Viura, Monastel, Calagraño y Tintorera. Esta recolección de diferentes clones de estas variedades comenzó en al año 2001 y siguen añadiéndose accesiones hoy en día; estas plantas se recolectaron a partir de cepas de edad mayoritariamente superior a años, e incluso algunas de ellas prefiloxéricas, para evitar la erosión genética ya mencionada y preservar la diversidad intravarietal. 5. Caracterización de variedades de vid Como resultado de la larga historia del cultivo de la vid y de su reproducción vegetativa asistida por el hombre, la estructura genética poblacional de V. vinifera L. es muy compleja, con un elevado número de variedades, entre las que se da una considerable proporción de sinonimias y homonimias. Por ello, es primordial la correcta identificación de las distintas variedades. Hasta hace relativamente poco tiempo, la 10

13 INTRODUCCIÓN ampelografía (del griego ámpelos, vid), que se basa en descripciones morfológicas de la vid, ha sido la principal estrategia para la caracterización de variedades de V. vinífera L., aunque a lo largo de los últimos años, han venido utilizándose además diferentes técnicas bioquímicas y moleculares. Tradicionalmente, se utilizaban métodos subjetivos de descripción de los caracteres morfológicos de los órganos de la vid. En un intento de consenso, distintos organismos internacionales (IPGRI, OIV y UPOV) publicaron una lista de descriptores para la identificación de variedades de vid (IPGRI et al., 1997). Según el IPGRI, los descriptores de caracterización permiten una discriminación fácil y rápida entre fenotipos; generalmente son caracteres heredables, pueden ser fácilmente detectados a simple vista y se expresan igualmente en todos los ambientes. Actualmente, estos tres organismos presentan descriptores propios, disponiendo cada uno de una lista de caracteres que se refieren a aquellas características de la planta suficientemente estables para ser válidas a la hora de definir y diferenciar las distintas variedades. Estas listas de caracteres coinciden en una gran parte pero no llegan a ser completamente idénticas, pues reflejan los criterios y alternativas elegidos por los distintos grupos de expertos que han conformado cada uno de los organismos internacionales mencionados. En las diferentes listas de los diferentes organismos, a cada descriptor se le adjudica un código. Los niveles de expresión que pueden presentar cada uno de ellos se corresponden con dígitos enteros (por ejemplo, para el carácter compacidad del racimo : 1-muy suelto, 3-suelto, 5-compacidad media, 7-compacto y 9-muy compacto). Con el fin de facilitar la determinación de estos niveles, se explica el procedimiento correcto para ello y se señalan variedades que sirven de referencia para cada uno. La descripción ampelográfica mínima de una variedad de vid, de acuerdo a la OIV, puede efectuarse con 40 caracteres, mientras que para la descripción completa son necesarios 130. En cualquier caso, se incluyen caracteres de todas las partes del ciclo vegetativo de la planta, así como algunos fenológicos. Los diversos caracteres se estudian sobre los diferentes órganos, a veces en distintos estadios del desarrollo: yema, hoja joven, hoja adulta, sumidad o pámpano joven, pámpano, sarmiento, inflorescencia, flor, racimo, baya y semilla, con la excepción del porte, que se describe sobre la planta en su conjunto. 6. Mejora genética de la vid Toda mejora se basa en la explotación y manejo adecuado de la diversidad existente, por eso es imprescindible su conocimiento, correcta caracterización y accesibilidad. Desde el inicio de su cultivo, la vid ha estado sujeta permanentemente a nuevos procesos de mejora con el fin de aumentar su competitividad económica, de adaptar su cultivo a los objetivos de la nueva producción que se derivan de los cambios en el clima, la aparición de nuevas enfermedades, la necesidad de protección del medio ambiente o la demanda de los consumidores. El proceso de mejora genética de la vid comienza con la selección de progenitores que son cruzados sexualmente para dar lugar a una progenie. En esta descendencia se 11

14 INTRODUCCIÓN estudian los caracteres de interés, descartando aquellos individuos que no cumplan las condiciones requeridas. El mayor problema consiste en el largo tiempo de generación de la vid, donde los individuos han de ser plantados en campo y esperar varios años para poder evaluar caracteres de fruto, que obviamente están entre los de mayor interés. Uno de los requisitos para los estudios genéticos es la existencia de la variación genética, y la vid la tiene abundantemente. Existen colecciones de variedades de vid que dan cuenta de una importante cantidad de variación para muchas características, y hay que tener en cuenta que para los dos usos principales de la vid (uva para vinificación y uva de mesa) la selección de variedades ha ido en dirección opuesta, lo que ha generado mayor diversidad. En cualquier caso, el valor de las uvas de mesa, mosto o vino depende fundamentalmente de la obtención del fruto y de cómo sea la calidad de éste; esta calidad puede variar de año en año debido al microclima y a las prácticas de gestión de la viticultura. Dado el tamaño global de la industria de la uva y la importancia para la economía de muchos de los países, existe una gran cantidad de literatura acerca de la calidad de la uva y de la gestión de los viñedos, pero sorprendentemente es muy limitada en cuanto a los estudios sobre el control genético de la reproducción de la vid y su producción (Carmona et al., 2008). Los determinantes genéticos de la calidad de la uva son prácticamente desconocidos en la vid, pero se están produciendo cambios recientemente, en especial a partir de la disponibilidad de las nuevas herramientas omicas, con el genoma completo de la vid como referencia más importante (Jaillon et al., 2007; Velasco et al., 2007). La publicación de las secuencias del genoma de la línea cuasi homocigota PN40024 y del cultivar de Pinot Noir han proporcionado una nueva generación de herramientas moleculares que abren el camino hacia la genómica funcional de la vid. El nuevo desafío de la genética se traslada al establecimiento de la función biológica, lo cual requiere el desarrollo paralelo de nueva información molecular y genética. En todo caso, el conocimiento de la base genética de esos caracteres de interés permitiría acelerar los procesos de mejora de la vid, a través por ejemplo, de la selección temprana de los individuos con las características adecuadas, en base a su secuencia de ADN, sin tener que esperar tantos años, ni tanto gasto en la plantación de los individuos.. 7. Compacidad del racimo En la vid, los caracteres relacionados con el racimo y la baya son especialmente importantes, y entre ellos está la compacidad del racimo. La compacidad o densidad del racimo es un carácter muy complejo, que resulta de la interacción de muchos aspectos más simples que conforman la arquitectura del racimo (forma de racimo, longitud y anchura, la tasa de cuajado, la longitud de los pedicelos, etc.) y la morfología de baya (longitud de la baya, anchura, volumen). La mayoría de estos aspectos tienen implicaciones directas de forma individual en muchas características agronómicamente importantes, específicamente en la producción. 12

15 INTRODUCCIÓN Pero, además, la compacidad del racimo tiene gran implicación en la calidad, tanto para la uva de mesa como de vinificación, debido a su relación con la susceptibilidad a enfermedades, fúngicas fundamentalmente, y en uvas de mesa, además, porque sólo ciertos niveles de compacidad de racimo son admisibles en el mercado. Las diferencias en la compacidad de racimo entre cultivares de vid puede tener grandes implicaciones en el control de enfermedades en el viñedo como ya hemos comentado anteriormente, de manera que los cultivares con racimos compactos desarrollan la enfermedad de forma importante mientras que los racimos sueltos son menos susceptibles como consecuencia de un menor contacto entre sus bayas impidiendo la extensión del hongo dentro del racimo. Esta elevada susceptibilidad en los racimos compactos probablemente se debe a los efectos combinados de una elevada retención de agua y un mayor tiempo de secado después de episodios de lluvia (Marois et al., 1986); esto puede ser evitado reduciendo la poda de invierno y así los racimos obtenidos son menos compactos (Zabadal et al., 1998). El desarrollo de la cera epicuticular también se reduce donde las bayas se tocan y estas áreas son más susceptibles a la infección por B. cinerea que las zonas sin contacto (Marois et al., 1986). La podredumbre gris es una de las enfermedades más serias, afecta a la producción de la uva de mesa y a la calidad del vino y causa pérdidas, no solamente en vid, sino en todos los frutales que se han estimado en alrededor de millones de US $ (Vivier and Pretorius, 2002). Por tanto un incremento significativo en el conocimiento de la base genética del carácter compacidad del racimo tendría un impacto directo en el cultivo de la uva de mesa y vino. En uva de mesa por el aspecto visual, ya mencionado,, y ese conocimiento permitiría la utilización de Selección Asistida por Marcadores (MAS) en los programas de mejora genética para obtener cultivares de uva de mesa de alta calidad. En el caso de la viticultura de vino la existencia de programas de mejora genética es mucho más limitada por el momento, pero podría facilitar la búsqueda de variación en los programas de selección clonal. En ambos casos, vino y mesa, se beneficiarían directamente a través de la mejora de las prácticas culturales. La compacidad del racimo se ve afectada además por factores externos a la propia genética de la variedad, lo que aumenta la complejidad de su estudio. Así, condiciones ambientales, como puede ser la lluvia, disminuyen la polinización de las flores, resultando ésta en un menor número de bayas por racimo (May, 2004), y así los racimos serían menos compactos. El empleo de patrones también puede modificar el vigor de las cepas, modificando a su vez el tamaño de los racimos (Sommer et al., 2000). Incluso la zona en que se encuentre el viñedo también hace variar la producción final, como por ejemplo viñedos situados en zonas planas producen mayor cantidad de racimos y más compactos que los viñedos situados en colinas (May, 2000). 13

16 INTRODUCCIÓN Esta complejidad del carácter compacidad de racimo explica porque apenas hay trabajos genéticos en relación al mismo. Además la compacidad del racimo en sí misma es un carácter importante casi únicamente en la vid, por la particular naturaleza de su fruto, y por ello en la literatura no se encuentran publicaciones sobre este tema en otras especies. La primera dificultad radica en medir esta característica de manera objetiva y cuantitativa. El descriptor oficial de la Organización Internacional de la Viña y Vino (OIV) utiliza clases fenotípicas para medir la compacidad (desde 1, muy suelto hasta 9, muy compacto) dependiendo de la visibilidad de los pedicelos y la dificultad de mover las bayas en el racimo (OIV, 2007). Sin embargo este descriptor tiene un valor limitado para estudios genéticos de esta naturaleza, donde es deseable disponer de medidas cuantitativas y más objetivas. Además, existen potencialmente muchos caracteres implicados: tamaño de racimo, numero y longitud de los entrenudos y ramas laterales en el raquis de la inflorescencia, longitud de los pedicelos, número de flores, tasa de cuajado, tamaño de la baya (y por tanto número de semillas, apirenia), etc. Y como ya hemos comentado antes, también los factores ambientales y la práctica cultural en el viñedo tienen una influencia directa o indirecta en la compacidad del racimo (May, 2004; Sommer et al., 2000). Actualmente, la publicación más relevante sobre compacidad de racimo de vid fue publicada en 2004 y su objetivo principal era identificar los caracteres fenotípicos responsables de las diferencias en la arquitectura del racimo entre cultivares de vid con racimos compactos y sueltos, como un trabajo preliminar a la identificación del gen o genes que controlan este carácter en la vid (Shavrukov et al., 2004). Los autores analizaron el desarrollo de la inflorescencia desde brotación a maduración en cuatro cultivares de vid. Dos cultivares con racimo compacto (Riesling, Chardonnay) y dos cultivares con racimos sueltos (Exotic, Sultana) fueron seleccionados para definir diferencias en el desarrollo del racimo para análisis genéticos futuros. Midieron un rango de caracteres fenotípicos tanto en la inflorescencia como en los tallos (pámpanos) y observaron diferencias en la tasa de elongación del raquis entre cultivares con racimos sueltos y compactos desde estadios tempranos del desarrollo de la inflorescencia tras la brotación. En floración encontraron diferencias significativas entre cultivares compactos y sueltos en la longitud total de la inflorescencia, el numero de nudos por inflorescencia en el raquis, la longitud combinada de dos entrenudos consecutivos del raquis, la posición del nudo del tallo en el que aparece la inflorescencia, y la longitud de zarcillo maduro. Concluyeron que la longitud de los entrenudos del raquis de la inflorescencia era el responsable de la apertura de la inflorescencia y era mayoritariamente debido a la expansión celular. Aunque el estudio es muy destacable, solamente utilizaron cuatro cultivares, dos de uva de mesa (racimo suelto) y dos de vino (racimo compacto). Este pequeño número de cultivares limita mucho el alcance de las conclusiones, puesto que la variación genética natural en la vid es mucho más amplia y en otras variedades la compacidad del racimo puede ser debida a otros factores no determinantes en este estudio. 14

17 INTRODUCCIÓN El Plan Nacional de I+D ha financiado para el trienio el proyecto titulado Estudio genético y morfológico de la compacidad del racimo de vid mediante la caracterización fenotípica y el análisis genómico de la variación natural ( GrapeComp ; AGL ), donde se van a estudiar los determinantes genéticos relacionados con la compacidad del racimo, para lo cual se pretende: - Diseccionar el carácter compacidad de racimo, evaluando una colección de variedades con gran diversidad genética, para establecer de manera global qué factores están realmente implicados en el carácter y cuál es el peso de cada uno de ellos. - Seleccionar genes candidatos en relación con el carácter, en base a 3 vías complementarias. Por un lado, la determinación de diferencias en los perfiles transcriptómicos entre variantes somáticos y el genotipo original y entre individuos de una progenie segregante para la compacidad de racimo; por otro, el análisis in silico del genoma anotado de la vid, buscando candidatos con funciones potencialmente relacionadas con componentes del carácter; y por último el análisis in silico del genoma en busca de candidatos posicionales en base a la información de QTLs disponibles. - Establecer y evaluar posibles asociaciones entre polimorfismos de secuencia en los genes candidatos seleccionados y componentes fenotípicos del carácter. Ambos tipos de datos serán obtenidos de novo en el proyecto, utilizando la colección de variedades mencionada situada en el C.I.D.A. El presente trabajo sobre la compacidad del racimo de la vid se engloba dentro de dicho proyecto GrapeComp, como estudio preliminar de la diversidad varietal relacionada con dicho carácter en la vid, por un lado, y como base para la selección del material de muestreo del análisis transcriptómico de los clones (variantes somáticos) por otro, teniendo por tanto como finalidad establecer las bases en que se fundamenta este proyecto. Para ello hemos querido estudiar los factores implicados en las diferencias de compacidad entre diferentes variedades de vinificación o mesa, empleando para ello una colección de 21 variedades. Además hemos evaluado dos conjuntos de 9 clones, uno de la variedad Tempranillo y otro de la variedad Garnacha, seleccionados por presentar fenotipos extremos para la compacidad, con el fin de tratar de aislar factores individuales que expliquen las diferencias de compacidad existentes. Con esta finalidad se han tomado diferentes medidas del racimo en estado de maduración, tanto del racimo completo, como de sus componentes: las bayas y el raquis. Con estas medidas, así como con parámetros calculados a partir de ellas, se han llevado a cabo análisis estadísticos con el fin de profundizar en los factores responsables de la compacidad 15

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19 OBJETIVOS III. OBJETIVOS Lo que se pretende en este trabajo es diseccionar y estudiar de forma preliminar los distintos componentes del racimo de la vid: el racimo global, sus bayas y el raquis, los cuales dan lugar a su estructura espacial, observando racimos de diferentes tamaños, pesos, longitudes y compacidades, siendo la compacidad el carácter de interés en nuestro estudio, para poder conocer su base genética en futuros trabajos. Este trabajo se centró en 2 objetivos principales: 1- Estudiar la diversidad intervarietal existente en la vid para la compacidad y posibles factores responsables en relación con las dimensiones del racimo, de la baya individual y con el número total de bayas del racimo, para diseccionar de forma global los factores implicados y su grado de implicación en la compacidad. 2- Estudiar la diversidad intravarietal existente para la compacidad en clones de dos variedades de vid y los posibles factores causantes mencionados en el apartado anterior, para determinar de manera particular en cada caso los factores implicados en la compacidad. 17

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