Uso de fungicidas naturales en la lucha contra el mildiu de la vid: efecto sobre la composición aromática de la uva

Por Eva P. Pérez-Álvarez¹, Sofia Marinozzi², Gianfranco Romanazzi², Teresa Garde-Cerdán¹.

¹Grupo VIENAP, Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino (CSIC, Gobierno de La Rioja, Universidad de La Rioja)

²Department of Agricultural, Food and Environmental Sciences, Università Politecnica delle Marche, Italia

El mildiu es una de las principales enfermedades del viñedo. Tradicionalmente, se combate con productos químicos a base de cobre, que se acumula en el suelo afectando a la sostenibilidad del agroecosistema, de manera que la Unión Europea ha limitado su uso. Por ello, se están estudiando sustancias naturales alternativas, como el quitosano. Para el sector vitivinícola, es importante conocer la repercusión de su aplicación en la composición aromática de la uva.

El mildiu y la estrategia para controlarlo en el viñedo

La calidad de la uva y del vino está directamente ligada a los metabolitos primarios y secundarios que componen las distintas variedades de uva. La síntesis de estos metabolitos, al igual que las propias cepas, está condicionada por diversas plagas y enfermedades, así como por otros factores, como las prácticas de cultivo y las condiciones edafoclimáticas del viñedo. Los patógenos de naturaleza fúngica, repercuten tanto en la vitalidad de la planta como en la calidad y cantidad de uva producida, suponiendo grandes pérdidas económicas para el sector vitivinícola. El mildiu (Plasmopora viticola) es una de las enfermedades más difíciles de controlar. Para detener su propagación son esenciales la prevención, actuar de manera rápida y eficaz y adoptar prácticas de carácter agronómico idóneas. Actualmente, el control del desarrollo del patógeno se realiza mediante aplicaciones regulares (hasta 10-12 por año) de fungicidas a base de cobre (Cu) (caldo Bordelés o hidróxido de Cu para la agricultura biológica). Estas aplicaciones incrementan la acumulación de los residuos en las plantas, en los suelos y en las aguas subterráneas, repercutiendo en el agroecosistema y en la salud humana. Además, su uso reiterado en un cultivo sin rotación como es la vid, incrementa la fitotoxicidad en las plantas y la aparición de resistencias de los patógenos (Caicedo-López et al., 2021). Asimismo, pueden interferir en el correcto desarrollo de las vinificaciones e incluso afectar negativamente a las características aromáticas de los vinos (Barba et al., 2010).

Por otro lado, los productos a base de Cu se encuentran en la lista de las sustancias activas candidatas a la sustitución por parte de la Unión Europea que, a través del Reglamento UE1981/2018 ha fijado un límite medio de su uso en agricultura (4 kg/ha año, admitiendo 28 kg en 7 años, con un máximo absoluto de 6 kg/ha año) (Comisión Europea, 2018).

De este modo, la necesidad de buscar estrategias a base de productos naturales alternativos a los fungicidas químicos que permitan reducir, o en el mejor de los casos eliminar, su uso en el viñedo es uno de los retos del sector vitivinícola.

El uso de elicitores en viticultura

Los elicitores son sustancias que cuando se aplican exógenamente a la planta, activan señales metabólicas que aumentan la producción de metabolitos secundarios, induciendo en las plantas respuestas de defensa similares a las provocadas por la infección del patógeno (Garde-Cerdán et al., 2018; Pérez-Álvarez et al., 2022). Estos compuestos alternativos a los tratamientos fúngicos químicos, proporcionan mecanismos de acción novedosos, considerándose menos perjudiciales para el medioambiente por su mayor biodegradabilidad y su actividad biocida (Romanazzi et al., 2016). Así, su aplicación vía foliar se ha planteado como una de las estrategias más prometedoras para controlar los patógenos. Autores como La Torre et al. (2008) y Romanazzi et al. (2016) ya han utilizado algunos productos naturales a base de arcilla ácida (bentotamnio), homeopáticos, inductores de resistencia (quitosano, laminarina, lignosulfonato), extractos de plantas (naranja, propóleo, equisetum) y bicarbonato de potasio, aplicados solos o alternados con formulaciones a base de cobre.

El quitosano es un polímero natural que proviene de la desacetilación de la quitina, un componente esencial de los exoesqueletos de los crustáceos y de las paredes celulares de los hongos. Las respuestas de defensa inducidas en las plantas por la aplicación del quitosano han llevado a su desarrollo como biofertilizante, biofungicida, biobactericida, biovirus, promotor natural del crecimiento de rizobacterias y agente de biorremediación. Esta versatilidad hace que sea un compuesto con amplia aplicabilidad en distintos campos (medicina, cosmética, industria alimentaria, agricultura), siendo el primer compuesto de la lista de sustancias básicas aprobadas por la Unión Europea para fines fitosanitarios (Reg. UE 66 2014/563), tanto para la agricultura ecológica como para la gestión integrada de plagas, por lo que puede ser utilizado como un fungicida biodegradable (Romanazzi et al., 2022). Asimismo, el uso de quitosano en la industria está aprobado como seguro para el consumidor y el medio ambiente, habiendo sido declarado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (USFDA) como un aditivo alimentario "generalmente reconocido como seguro" (GRAS) (USFDA, 2013).

En viticultura, las principales aplicaciones que se están estudiando del quitosano están relacionadas con sus propiedades elicitoras y por la película semipermeable que forma alrededor de los tejidos, que permite inhibir la acción de varios hongos patógenos de la vid (Romanazzi et al., 2018). También se ha demostrado que, combinado con otros productos, induce una importante acumulación de fitoalexinas, reduciendo la presencia de Botrytis cinerea y Plasmopara viticola en las hojas (Aziz et al., 2006). Así, Lucini et al. (2018) sugirieron un aumento de la respuesta defensiva de fitoalexinas en los racimos de uva tratados con quitosano. Iriti et al. (2011) probaron que una nueva formulación de quitosano aportaba mayor resistencia de la vid a la infección de oidio (Erysiphe necator). Por tanto, se está avanzando en el estudio de su eficacia como tratamiento fitosanitario antifúgico natural, biocompatible, alternativo a los fungicidas sintéticos, si bien todavía quedaría por evaluar, entre otras facetas, su efecto sobre las propiedades cualitativas de la uva. Por ello, en este trabajo se ha determinado la incidencia de distintos tratamientos a base de quitosano, en comparación con tratamientos antifúgicos a base de Cu tradicionales, en la composición volátil de las uvas de la variedad blanca Verdicchio.

Diseño experimental y tratamientos

El ensayo se realizó en un viñedo de la variedad Verdicchio (Vitis vinifera L.), uva blanca de la región italiana de Las Marchas. Se seleccionaron 6 cepas para cada una de las 3 repeticiones de cada tratamiento. Todos los tratamientos se aplicaron semanalmente desde floración (cuando las flores estaban aún cerradas (BBCH55) y los pámpanos alcanzaron una longitud aproximada de 20 cm, momento en el que las condiciones ambientales comenzaban a ser favorables para el desarrollo del hongo). Se probaron diferentes formulaciones acuosas alternativas al Cu: 1) Caldo Bordelés; 2) Hidróxido de Cu; 3) Quitosano al 0,5%; 4) Solución de Quitosano al 0,5%; 5) mezcla de los tratamientos 2) Hidróxido de Cu + 3) Quitosano al 0,5% aplicados alternativamente; 6) mezcla de los tratamientos 2) Hidróxido de Cu + 3) Quitosano al 0,5% aplicando durante las 6 primeras semanas con el 2) y las otras 6 restantes con el 3); 7) Se aplicaron los mismos tratamientos que en 6) pero invirtiendo el orden. Estos tratamientos se compararon con un 7) control, en el cual no se aplicó ningún compuesto ni formulado y un 8) tratamiento convencional a base de formulados de Cu (Tabla 1). Todos se aplicaron según las dosis indicadas por los productores en las etiquetas de los productos

Muestreo de las uvas y determinación de los compuestos volátiles. Análisis estadístico de los datos

En vendimia se muestrearon, manualmente y aleatoriamente, 500 bayas de cada repetición y tratamiento y, se congelaron hasta que se pudo proceder a la determinación cromatográfica de las mismas.

Una vez descongeladas, las uvas se trituraron en el laboratorio para obtener el mosto en el cual se analizó su composición volátil siguiendo la metodología de Garde-Cerdán et al. (2018). Las muestras se analizaron mediante microextracción en fase sólida (SPME), tras ser acondicionadas en un Multipurpose Sample-MPS (Gerstel, Mülheim, Alemania). La metodología y condiciones de trabajo concretas utilizadas están descritas en el artículo de Pérez-Álvarez et al. (2022).

Estadísticamente los datos se procesaron usando el programa estadístico SPSS v. 20.0. Se realizó un análisis de la varianza (ANOVA), aplicando el test de Duncan a un nivel de probabilidad de 0,05.

Efecto de los tratamientos en los compuestos volátiles de la variedad Verdicchio

Como se observa en la Tabla 2, pocas son las familias de compuestos volátiles de las uvas que se vieron afectadas por los tratamientos foliares aplicados en el viñedo. De este modo, se puede apreciar que ni el total de terpenoides, cuyo rol como mecanismo de defensa antifúngico y antibacteriano es ya conocido (Alem et al., 2019), ni los compuestos bencénicos, que confieren aromas florares deseados en los vinos, ni los compuestos C6, responsables de los aromas herbáceos de uvas y vinos, se vieron afectados por los tratamientos (Tabla 2).

En relación a los C13 norisoprenoides, reponsables de aromas amielados, a frutas pasas, etc., se observó un incremento de su contenido en las uvas a las que se les aplicó el tratamiento 7) 6 quitosano + 6 hidróxido de cobre, sin diferenciarse de la aplicación individual de los dos compuestos (tratamientos 2) Hidróxido de cobre y 3) Quitosano) (Tabla 2). En el caso del tratamiento 7) 6 quitosano + 6 hidróxido de cobre, el incremento del total de C13 norisoprenoides con respecto a las uvas de los demás tratamientos fue provocado, principalmente, por el alto contenido de β-damascenona, que confiere aromas florares y de frutas exóticas, sintetizada en dichas uvas (dato no mostrado).

Por su parte, el tratamiento 2) Hidróxido de cobre incrementó el contenido total de ésteres en las bayas de Verdicchio respecto a aquellas que fueron tratadas con los tratamientos 4) Quitosano (1,25), 5) Hidróxido de cobre + Quito-Plant (alternativamente) y 8) Control, uvas no tratadas (Tabla 2). Estos compuestos volátiles, son unos de los responsables más importantes de los aromas afrutados de los vinos.

Por otra parte, el tratamiento 3) Quitosano, aumentó considerablemente el contenido de compuestos carbonílicos de las bayas respecto al resto de los tratamientos, especialmente en relación a las uvas 8) Control, no tratadas. Dicho incremento fue propiciado, principalmente, por el aumento de los compuestos (E)-2-heptenal, nonanal, α-decalactona y (E,E)-2,4-heptadienal (datos no mostrados) observado en esas uvas respecto a las tratadas con los otros tratamientos. Del mismo modo, el tratamiento 3) Quitosano, favoreció el incremento de alcoholes totales, siendo significativamente mayor respecto al contenido en las uvas tratadas con el 1) Caldo Bordelés (Tabla 2). El fuerte incremento del alcohol 1-octen-3-ol (dato no mostrado) fue el principal responsable de que aumentara el contenido total de alcoholes en las uvas tratadas con el tratamiento 3) Quitosano.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Bodega Terre Cortesi Moncaro de Ancona (Italia) por la cesión de uno de sus viñedos para desarrollar el ensayo.

Bibliografía

Alem H, Rigou P, Schneider R, Ojeda H and Torregrosa L, Impact of agronomic practices on grape aroma composition: a review. J Sci Food Agric 99:975–985 (2019).

Aziz, A.; Trotel-Aziz, P.; Dhuicq, L.; Jeandet, P.; Couderchet, M.; Vernet, G. (2006). Chitosan oligomers and copper sulfate induce grapevine defense reactions and resistance to gray mold and downy mildew. Phytopathology, 96, 1188−1194.

Barba, A., Oliva, J., Payá, P. (2010). Intech. Europe, 421–440;

Comisión Europea, 2018. Implementing Regulation 2018/81; 11) Hinckley; EL.S., Crawford, J.T., Fakhraei, H. (2020). Nature Geosci, 13:597-604.

Caicedo-López, L.H.; Villagómez Aranda, A.L.; Sáenz de la O, D.; Gómez, C.E.Z.; Márquez, E.E.; Zepeda, H.R. (2021). Rev. Bioet. 29:76–86;

Garde-Cerdán T, Gutiérrez-Gamboa G, Baroja E, Rubio-Bretón P and Pérez-Álvarez EP, Influence of methyl jasmonate foliar application to vineyard on grape volatile composition over three consecutive vintages. Food Res Int 112:274–283 (2018).

La Torre, A.; Talocci, S.; Spera, G.; Valori, R. (2008). Commun. Agric. Appl. Biol. Sci., 73:169−178.

Lucini, L., Baccolo, G., Rouphael, Y., Colla, G., Bavaresco, L., Trevisan, M. Chitosan treatment elicited defence mechanisms, pentacyclic triterpenoids and stilbene accumulation in grape (Vitis vinifera L.) bunches. Phytochemistry 156, pp. 1-8

Iriti, M., Vitalini, S., Di Tommaso, G., D´Amico, S., Borgo, M., Faoro, F. (2011). New chitosan formulation prevents grapevine powdery mildew infection and improves polyphenol content and free radical scavenging activity of grape and wine. Australian Journal of Grape and Wine Research 17(2), pp. 263-269.

Pérez-Álvarez, E.P., Marinozzi, S., Garde-Cerdán, T., Romanazzi G. (2022). Influence on grape aromatic compounds of natural fungicides used for the control of downy mildew. J Sci Food Agric. 102: 4570–4576.

Pérez-Álvarez, E.P., Rubio-Bretón, P., Intrigliolo, D.S., Parra-Torrejón, B., Ramírez-Rodríguez, G.B., Delgado-López, J.M., Garde-Cerdán, T. (2022). Year, watering regime and foliar methyl jasmonate doped nanoparticles treatments: Effects on must nitrogen compounds in Monastrell grapes. Scientia Horticulturae, 297, 110944.

Romanazzi G., Mancini V., Feliziani E., Servili A., Endeshaw S. Neri D. (2016). Plant Dis. 100:739–748.

Romanazzi G, Feliziani E and Sivakumar D, (2018). Chitosan, a biopolymer with triple action on postharvest decay of fruit and vegetables: eliciting, antimicrobial and film-forming properties. Front Microbiol 9:2745.

Romanazzi, G., Orçon-neau Y, Moumni, M Davillerd Y, Marchand P.A. (2022). Basic substances, a sustainable tool to complement and eventu-2 ally replace synthetic pesticides in the management of pre and 3 postharvest diseases: reviewed instructions for users Molecules 2022, 27, 1-55.

Romanazzi, G., Orçonneau, Y., Moumni, M., Davillerd, Y., Marchand, P.A. (2022). Molecules, 27(11):3484.

USFDA. (2013). GRAS notice inventory. GRN No. 397. www.fda.gov.