Resumen de Efectos de la aplicación de un bioestimulante a base de microalgas sobre la fisiología, la productividad y la calidad de los frutos en cultivos hortícolas de interés agroalimentario

María del Carmen Cabellos Arroyo

• español

  Las microalgas son microorganismos fotosintéticos que generan biomasa altamente proteica con gran potencial de uso biotecnológico en diferentes sectores, entre ellos la agricultura. Una aplicación reciente es su uso como bioestimulantes, definidos por el Reg. UE 2019/1009 como "productos fertilizantes que estimulan los procesos de nutrición de las plantas con independencia de su contenido en nutrientes para mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes, la tolerancia a estrés abiótico, la calidad de los cultivos y/o la disponibilidad de nutrientes". Sin embargo, la información disponible acerca de efectos de bioestimulantes de microalgas es muy escasa en comparación con otros bioestimulantes comerciales. El objetivo de la presente tesis doctoral fue evaluar los efectos de la aplicación foliar y a raíz de un bioestimulante basado en microalgas (BBMA) en cultivo de melón, tomate y pimiento, tanto en ensayos de campo como en cultivo hidropónico en invernadero. Dicho objetivo se abordó de manera multidisciplinar, evaluando los cambios en el rendimiento agronómico, la calidad nutricional y organoléptica de los frutos, el crecimiento y desarrollo de plantas y la expresión génica diferencial. A nivel agronómico, BBMA aumentó la productividad total tanto en peso como en número de frutos, sobre todo el rendimiento comercial hacia producción de primera categoría. Además, redujo las pérdidas de cosecha, especialmente las causadas por plagas y tamaño no comercial. El tratamiento no afectó a la tipicidad varietal propia de los frutos, pero sí mejoró ligeramente su calidad organoléptica y nutricional, con ligero aumento en la concentración de azúcares y algunos compuestos bioactivos. Dichas mejoras se relacionaron con cambios a nivel morfo-fisiológico, como la promoción desarrollo de raíces, con aumento significativo de biomasa desde aplicaciones tempranas. De manera paralela, BBMA activó la expresión de genes relacionados con la morfogénesis y crecimiento de raíz y el transporte de agua y nutrientes. En consecuencia, BBMA promovió los procesos de crecimiento y desarrollo vegetativo de la parte aérea (elongación de tallos, formación de ramificaciones y nudos foliares) y el paso a fase reproductiva. En relación con esto, se encontró sobreexpresión de inductores florales y genes implicados en el desarrollo embrionario. Además, el bioestimulante indujo el aumento de la concentración de pigmentos fotosintéticos en hoja, especialmente de carotenoides totales, lo cual podría estar relacionado con la disminución del síndrome de senescencia monocárpica y envejecimiento foliar. El conjunto de los resultados sugiere que BBMA actuaría como un elicitor reconocible por receptores de la célula vegetal, induciendo cambios en la expresión génica conducentes a modular mecanismos bioquímicos y fisiológicos principalmente implicados en el metabolismo, en el sistema de defensa y en el control del desarrollo ontogénico. En conclusión, los efectos bioestimulantes de BBMA promoverían la aclimatación a las situaciones normales de estrés en condiciones de campo con la consecuente mejora de la producción agronómica.

• English

  Microalgae are photosynthetic microorganisms that generate high-protein biomass with great potential for biotechnological use in different sectors, including agriculture. A recent application is their use as biostimulants, defined by EU Reg. 2019/1009 as "fertilizer products that stimulate plant nutrition processes independently of their nutrient content to improve nutrient use efficiency, abiotic stress tolerance, crop quality and/or nutrient availability". However, the available information about the effects of microalgae biostimulants is very scarce compared to other commercial biostimulants.

  The objective of this PhD Thesis was to evaluate the effects of foliar and root application of a microalgae-based biostimulant (BBMA) on melon, tomato and bell pepper crops, both in field trials and in hydroponic greenhouse cultivation. This objective was approached in a multidisciplinary manner, evaluating changes in agronomic yield, nutritional and organoleptic quality of fruits, plant growth and development, and differential gene expression. At the agronomic level, BBMA increased total productivity in both fruit weight and number of fruits, especially commercial yield towards first class production. In addition, it reduced crop losses, especially those caused by pests and unmarketable size.

  The treatment did not affect the varietal typicity of the fruits, but it did slightly improve their nutritional organoleptic quality, with a slight increase in the concentration of sugars and some bioactive compounds. These improvements were related to morpho-physiological changes, such as the promotion of root development, with a significant increase in biomass from early applications. In parallel, BBMA induced the expression of genes related to root morphogenesis and growth and water and nutrient transport. Consequently, BBMA promoted the vegetative growth and development of the aerial part (stem elongation, branching and leaf node formation) and the passage toward the reproductive phase. In relation to this, overexpression of floral inducers and genes involved in embryonic development was found. In addition, the biostimulant induced an increase in the concentration of photosynthetic pigments in leaves, especially total carotenoids, which could be related to the delay of the monocarpic senescence syndrome and leaf aging. Taken together, the results suggest that BBMA would act as an elicitor recognizable by plant cell receptors, inducing changes in gene expression leading to modulate biochemical and physiological mechanisms mainly involved in metabolism, the defence system, and the control of ontogenetic development. In conclusion, the biostimulant effects of BBMA would promote acclimation to normal stress situations under field conditions with a consequent improvement in agronomic production.