Elicitores : una herramienta para incrementar el color y el aroma de uvas y vinos

Abstract

A la hora de evaluar la calidad del vino se tienen en cuenta tres aspectos principalmente: el color, el sabor y el aroma. El color y el sabor se deben a la presencia de compuestos fenólicos, mientras que el aroma a la presencia de compuestos volátiles procedentes de las uvas, de la fermentación o del envejecimiento del vino. Los compuestos fenólicos y volátiles son metabolitos secundarios producidos por las plantas a través de diversas rutas metabólicas. Su producción puede ser respuesta a un estímulo externo estresante de tipo abiótico o biótico, ya que algunos de ellos pueden actuar como defensas químicas contra patógenos o herbívoros y su síntesis se ve aumentada tras un ataque. Sin embargo, la síntesis de estos compuestos de interés puede ser activada incluso cuando el estímulo no está presente con el uso de elicitores. Éstos son sustancias que cuando se aplican exógenamente desencadenan las rutas de biosíntesis de compuestos de defensa. Varios estudios han demostrado que el mecanismo involucrado en la respuesta de la planta tras el uso de elicitores implica un aumento en la concentración de compuestos polifenólicos y volátiles. Por ello, el principal objetivo de esta tesis doctoral es, determinar el efecto de la aplicación de elicitores en el momento del envero en uvas de la variedad Monastrell sobre los niveles de ciertos compuestos de interés enológico como son los compuestos fenólicos y aromáticos en uvas y si este incremento, si existe, permite mejorar la calidad de los vinos obtenidos. Basándonos en estas premisas, se ha diseñado una experiencia de tres años para determinar el efecto de los elicitores benzotiadiazol (BTH) y metil jasmonato (MeJ), tanto en su aplicación por separado como conjunta, y la hormona vegetal ácido abscísico (ABA) en la concentración de compuestos fenólicos y volátiles en uva y sus vinos correspondientes. Los tratamientos se aplicaron en las siguientes dosis: 0,3 mM de BTH, 10 mM de MeJ y 1,5 mM de ABA en forma de espray en el momento del envero, tres y seis días después. Tras la vendimia, la uva fue analizada en sus parámetros fisicoquímicos y su contenido en polifenoles y compuestos volátiles. Igualmente se elaboraron vinos con las uvas tratadas y sin tratar como control, para comprobar si el efecto observado en las uvas se veía reflejado también en su vino correspondiente. Los resultados mostraron que el tratamiento pre-cosecha de uvas con BTH conllevó mejores resultados con respecto a la composición fenólica de uvas y vino que con MeJ, mientras que MeJ aumentó los niveles de estilbenos y compuestos volátiles de uva y vino. Estas diferencias pueden estar relacionadas con la respuesta defensiva que cada elicitor desencadena. Un nivel aumentado de compuestos fenólicos puede ser tóxico para microorganismos que se estén alimentando de la planta y limitar su acción, mientras que un alto nivel de estilbenos y terpenos puede limitar a los herbívoros y patógenos invasivos. Los terpenos también pueden servir como señales que se transportan por el aire para disuadir herbívoros, ataque por predadores y participan en la señalización entre plantas. Sin embargo, algunos estudios han mostrado que la respuesta de las plantas a elicitores no depende solo de la variedad sino también del clon. A fin de determinar si hay un efecto clon en respuesta de las vides al tratamiento con elicitores con respecto al contenido fenólico, aplicamos BTH y MeJ a un viñedo con una colección de seis de los clones más importantes de la variedad Monastrell. Este análisis mostró que, en general, los dos elicitores aumentaban los niveles de compuestos fenólicos en las plantas tratadas, aunque el grado de respuesta difería entre los clones de la misma variedad. Considerando el tratamiento conjunto de BTH y MeJ, nuestros resultados indican que su uso aumenta positivamente las características cromáticas de los vinos resultantes, de forma similar que cuando se aplicó BTH por separado. Por otro lado, el aroma de los vinos elaborados con las uvas tratadas con BTH+MeJ fue aumentado de forma similar que cuando se aplicó MeJ por separado. Al contrario de lo esperado, y a pesar de que no se observó un efecto negativo, nuestros resultados parecen indicar que la aplicación conjunta de BTH y MeJ no sirve para optimizar las dos líneas de acción. Los resultados observados pueden ser importantes para la planta, ya que una de las consecuencias más destacadas del uso de elicitores exógenos es la reducción de la incidencia y severidad de la infección por mohos, como se ha demostrado en varios estudios. Considerando que el MeJ es un metabolito de origen natural en la planta y que el BTH es translocado y degradado en el tejido vegetal y, por tanto, no se esperan problemas de persistencia y residuos, los dos productos se pueden considerar una estrategia interesante para proteger la viña, como una alternativa o complemento a los tratamientos con fungicidas, aumentando al mismo tiempo, el contenido fenólico. Sin embargo, es importante indicar que estos primeros resultados deben ser completados con estudios respecto a la dosis utilizada, los momentos de aplicación y las posibles interacciones entre la uva y las condiciones climatológicas que pueden suponer diferentes resultados.

When evaluating the quality of wine, three main aspects have to be considered: color, taste and aroma. Color and also taste, although to a lesser extent, are due to the presence of phenolic compounds, whereas the aroma of wines is due to the presence of volatile compounds, which origin may be the grapes themselves, the fermentative process or the aging processes. Phenolic and volatile compounds are secondary metabolites of grapes. Plants produce a wide variety of this type of metabolites through diverse biosynthesis pathways and their production is sometimes a response to external stimuli, either environmental or biotic stresses. Some of them may act as chemical defences against pathogens or herbivores and their synthesis is increased when the attack exists. However, it is remarkable that the synthesis of these interesting compounds can be activated even when the stimulus is not present, with the use of elicitors. These are substances that mimic or are the naturally occurring substances that when applied exogenously trigger the biosynthetic pathways conducting to the synthesis of these defence compounds. Several studies demonstrated that the mechanism involved in the response of the plant after the use of elicitors implied an increased concentration of polyphenol and volatile compounds. For these reasons, the main objective of this PhD thesis is to determine the effect of the application of elicitors at veraison in Monastrell grapes on the level of oenological compounds such as fenolic and volatile compounds in grapes and wine. Based on these premises, we designed a three years experience to determine the effect of benzothiadiazole (BTH) and methyl jasmonate (MeJ) applications both separately and jointly, and the plant hormone abscisic acid (ABA) on the concentration of phenolic and volatile compounds in grapes and their corresponding wines. The treatments were done in the following concentrations: 0,3 mM de BTH, 10 mM de MeJ y 1,5 mM de ABA as spray at veraison, three and six days later. After harvest, the grape was analyzed for physicochemical parameters and its content in polyphenols and volatile compounds. Wines were elaborated from such grapes for determine if the effect, if any, was also reflect in the corresponding wine. The results showed that BTH treatment of preharvest grapes generally led to better results as regard the phenolic composition of grapes and wines than MeJ treatment whereas MeJ largely increased the levels of stilbenes and grape and wine volatile compounds. These differences may be related with the defence responses that each elicitor triggered. An increased level of phenolic compounds may be toxic for the feeding microorganisms and limit their action, while an increase in stilbenes and terpenes may limit herbivore and pathogen invasion because of their toxicity. Terpenes may also serve as airborne signals that deter herbivores, attract predators and act in plant-to-plant signaling. However, some studies had shown that the plant response to elicitors depends not only on the grape variety but also on the clone. To determine a possible effect of the clone in response to elicitors’ treatments on phenolic content, BTH and MeJ have been applied to a selection of six of the commercially most important Monastrell clones. Such analysis showed that, in general, the two elicitors increased the phenolic content in treated plants, but the degree of response was different from one clone to another from the same variety. Considering the combined treatment of BTH and MeJ, on one hand, our results indicate that the use of such combination positively increases the chromatic characteristics of the resulting wines, in a similar way to when BTH was applied separately. On the other hand, the aroma of the wines elaborated with BTH+MeJ treated grapes were increased in a similar way to when MeJ was applied separately. Contrary to expectations, and although a negative effect was not observed, our results seem to indicate that the combined application of BTH and MeJ did not serve to increase both lines of action. The results observed may be important for the plant since a reduced incidence and severity of gray mold infection is one of the most outstanding consequences of the use of exogenous elicitors, as demonstrated in several studies. Taking into account that MeJ is a naturally occurring plant metabolite and BTH was detected to be completely translocated and degraded in plant tissues, and therefore, no persistence or residue problems are expected, both products could be considered an interesting strategy to protect the vine, as an alternative or complement to fungicide treatments, increasing, at the same time, the phenolic content of the grapes. However, it is important to indicate that these first results should be completed. Further investigations must be done specially regarding doses, moments of application and grape-environment interactions that may exist and may make a difference on the results.