Polinización y cuajado en ciruelo japonés

Abstract

En algunos cultivares de ciruelo japonés se produce una caída masiva de flores y se obtienen porcentajes de cuajado muy bajos por causas que no están bien establecidas. Esta situación repercute negativamente en la cosecha y provoca grandes oscilaciones en la producción de un año a otro. En este trabajo se estudian las causas de los cuajados erráticos registrados en 12 cultivares de ciruelo japonés en condiciones reales de cultivo. Para ello, se han analizado el proceso de polinización y cuajado de frutos en campo y la incompatibilidad polen‐pistilo. Los ensayos de polinización controlada realizados en plantaciones comerciales con historiales de cuajados erráticos mostraron una clara influencia de la polinización en el cuajado en los cultivares analizados, ya que se obtuvo un cuajado mayor que el registrado en polinización libre o bien no se obtuvo cuajado, lo que indica que es necesaria una elección adecuada de cultivares polinizadores para obtener cuajado. La observación de la germinación del polen al microscopio ha permitido descartar la ausencia de insectos polinizadores y la falta de viabilidad del polen como las causas responsables de la falta de cuajado en las plantaciones estudiadas, aunque se han identificado dos nuevos cultivares androestériles, Black Jewell y Sybarite. Para determinar si la incompatibilidad polen‐pistilo está relacionada con las situaciones de falta de cuajado, se ha evaluado la auto(in)compatibilidad en un total de 30 de cultivares, incluyendo los de mayor importancia a nivel nacional, mediante la observación del crecimiento de tubos polínicos en flores autopolinizadas en campo y laboratorio. La combinación de ensayos de polinización y cuajado en campo, la determinación de la autoincompatibilidad mediante la observación del crecimiento de los tubos polínicos al microscopio y la identificación de los alelos S de incompatibilidad mediante PCR ha permitido identificar las causas de los bajos cuajados de 12 cultivares en 9 plantaciones comerciales. Uno de estos cultivares, Friar, se ha identificado como autocompatible, y los otros 11 como autoincompatibles (Angeleno, Blackamber, Black Diamond, Black Gold, Black Star, Earliqueen, Fortune, Golden Globe, Golden Japan, Larry Ann y Songold), para los que se han podido seleccionar cultivares polinizadores compatibles y coincidentes en floración en las condiciones de cultivo de cada plantación, lo que ha permitido aportar soluciones agronómicas a cada uno de las situaciones analizadas de falta de cuajado asociada a problemas de polinización. Se ha evaluado la auto(in)compatibilidad en otros 17 cultivares en flores autopolinizadas en laboratorio. Siete de ellos se han identificado como autocompatibles (Casselman, Laetitia, Nubiana, Rubirosa, Santa Rosa, Simka y Zanzi Sun) y 10 como autoincompatibles (Champion, Eldorado, Flavour Queen, Frontier, Green Sun, Laroda, Queen Ann, Queen Rosa, Sweet August y TC Sun). Se ha determinado también el genotipo S de un total de 115 cultivares, 97 de ellos descritos por primera vez, que incluyen la mayoría de los cultivados en la actualidad. Para ello se han utilizado técnicas moleculares ya establecidas en ciruelo japonés y se ha desarrollado un nuevo método, basado en la detección con electroforesis capilar, que han permitido distribuir los cultivares en sus correspondientes grupos de incompatibilidad y agilizar el proceso de selección de polinizadores. Los análisis moleculares de los genes del locus S en los cultivares analizados han permitido identificar cinco nuevos alelos de incompatibilidad (So‐Ss) y 14 nuevos grupos de incompatibilidad. Finalmente, en algunos cultivares se han detectado situaciones de falta de cuajado no relacionadas con problemas de polinización, sino con problemas en el desarrollo de los óvulos. Por un lado, en las flores emasculadas de algunos cruzamientos y, por otro, en plantaciones comerciales de dos nuevos cultivares (Rubirosa y Sweet August). En ambos casos la falta de cuajado se ha asociado a la degeneración prematura de los dos óvulos de la flor.

In some Japanese plum cultivars a massive flower drop occurs and very low fruit set percentages are obtained for reasons that are not well established. This situation negatively influences crop load, causing large year‐to‐year variations in production. In this work, the causes of low and erratic fruit set of 12 Japanese plum cultivars are studied in commercial orchards. For this purpose, the pollination and fruit set processes in the field as well as the self‐incompatibility and ovule development have been analyzed. Controlled pollination assays carried out in commercial orchards with previous erratic fruit set records showed a clear influence of pollination on fruit set, because fruit set in controlled pollinations was higher or null than fruit set in open pollination conditions, thus revealing that most cultivars need an appropriate pollinator to produce fruit set. The observation of pollen germination under the microscope has allowed to discard the absence of pollinating insects and reduced pollen viability as the causes of lack of fruit set in the orchards studied, although two male sterile cultivars, Black Jewell and Sybarite were newly identified. To determine if self‐incompatibility is related to lack of fruit set, the self‐ (in)compatibility of 30 cultivars, including most relevant in Spanish orchards, was evaluated by the observation of pollen tube growth in self‐pollinated flowers in the field and the laboratory. The combined pollination and fruit set assays in the field, self‐incompatibility determination under the microscope and self‐incompatibility S allele identification by PCR have allowed identifying the causes of low fruit set in 12 cultivars from 9 commercial orchards. One of these cultivars, Friar, has been identified as self‐compatible, and the other 11 as self‐incompatible (Angeleno, Blackamber, Black Diamond, Black Gold, Black Star, Earliqueen, Fortune, Golden Globe, Golden Japan, Larry Ann and Songold), for which it was possible to select at least one compatible pollinator coincident in blooming time in the growing conditions of each orchard. This, it has been possible to provide agronomic solutions to each of the analyzed situations of lack of fruit set associated with pollination failure. The self(in)‐ compatibility has been evaluated in other 17 cultivars in self‐pollinated flowers in the laboratory. Seven of them were self‐compatible (Casselman, Laetitia, Nubiana, Rubirosa, Santa Rosa, Simka and Zanzi Sun) and 10 self‐incompatible (Champion,Eldorado, Flavour Queen, Frontier, Green Sun, Laroda, Queen Ann, Queen Rosa, Sweet August and TC Sun). The S genotype of 115 cultivars, 97 of them described for the first time, which include most of currently grown cultivars, was also identified. For this purpose, molecular techniques well established in Japanese plum were used and a new methodology, based on capillary electrophoresis detection, was developed. These results allowed assigning the cultivars analyzed to their corresponding incompatibility groups and expediting the process of pollinator selection. Molecular analysis of S‐locus genes in the cultivars tested allowed the identification of five new S‐alleles (So‐Ss) and 14 new incompatibility groups. Despite of these results, some cultivars showed lack of fruit set that was not related to pollination failure, but with abnormalities in the developmental process of ovules. In both emasculated flowers of some crosses, and in two new cultivars (Rubirosa and Sweet August), the lack of fruit was associated with premature degeneration of the two flower ovules