Estudio de algunos fenómenos morfofisiológicos y cambios bioquímicos en Berberis microphylla G. Forst. (sinónimo B. Buxifolia Lam.) asociados a la formación y maduración de frutos en Tierra de Fuego y su relación con la producción de metabolitos útiles

Abstract

En la Patagonia existe una gran diversidad de plantas no domesticadas, muchas de las cuales han hecho una contribución importante a la alimentación y la salud de las culturas locales, como las especies del género Berberis L., comúnmente llamadas “calafates” o “michay”, las cuales tienen una distribución amplia desde Neuquén hasta Tierra del Fuego, y sus pequeños frutos son muy demandados para el consumo en fresco a la vez que para la elaboración de diversos productos. En la Parte I de la tesis se presenta el estudio del crecimiento del fruto y de la composición cuali-cuantitativa de los carbohidratos, los ácidos orgánicos, los compuestos fenólicos, así como de la actividad antioxidante de los frutos de Berberis microphylla a lo largo de su ontogenia y en diferentes estaciones de crecimiento. Los frutos fueron cosechados de plantas que crecían naturalmente en una población en las cercanías de la ciudad de Ushuaia y en diferentes estaciones de crecimiento. El crecimiento del fruto y la composición cuali-cuantitativa de los carbohidratos y de los ácidos orgánicos mostraron cambios significativos a lo largo de la ontogenia y entre estaciones de crecimiento, mientras que la calidad y contenido de los compuestos fenólicos y la actividad antioxidante variaron con la ontogenia de los frutos. La existencia de correlaciones significativas entre las variables estudiadas permiten su uso como marcadores de las fases de la fructificación, de importancia ante cambios de las condiciones ambientales y/o factores de precosecha. A su vez, se encontró que los frutos poseen un alto valor nutricional y una excelente actividad antioxidante, una propiedad que puede contribuir a la calificación de alimento funcional de interés y de aplicabilidad industrial potencial. En la Parte II de la tesis se presenta el estudio de la fenología, los contenidos de nutrientes y de pigmentos foliares, la actividad fotosintética, la producción de frutos, su crecimiento y la composición cuali-cuantitativa de los carbohidratos, los ácidos orgánicos, los compuestos fenólicos y la actividad antioxidante en plantas de B. microphylla que fueron cultivadas en forma experimental bajo tres intensidades de luz (24, 57 y 100% de la luz natural) y tres niveles de fertilización inorgánica (0,0; 3,4 y 6,7 g de fertilizante por planta). Los fertilizantes utilizados fueron nitrato de amonio (NO3NH4), superfosfato triple de calcio (Ca (H2PO4)2) y sulfato de potasio (SO4K2). Los cambios fenológicos, morfofisiológicos y composicionales observados en las plantas cultivadas bajo tres niveles de intensidad de luz y de fertilización inorgánica refieren a la presencia de una “aclimatación o plasticidad fenotípica” de las plantas de B. microphylla. Además, en los frutos obtenidos en el ensayo experimental, se obtuvieron para aquellas variables relacionadas al valor funcional resultados comparables a los obtenidos en frutos de la población natural. Se espera que la información emergente del presente trabajo de tesis pueda contribuir a una mejor interpretación de los comportamientos observados en las plantas naturales crecidas en diferentes ambientes de la Patagonia, en particular frente a un escenario posible de cambio climático y también para la posterior selección de genotipos y mejoramiento de la especie, así como en relación con la toma de decisiones referentes al manejo de los arbustos de interés socio-económico.

In Patagonia there is a wide variety of non-domesticated plants, many of which have made a significant contribution to food and health of local cultures, such as the genus Berberis L., commonly called "calafate" or "michay", which have a wide distribution from Neuquén to Tierra del Fuego, and its small fruits are highly demanded for fresh consumption as well as for the development of various products. In Part I of the thesis the study of fruit growth and the qualitative and quantitative composition of carbohydrates, organic acids, phenolic compounds and antioxidant activity of the fruit of Berberis microphylla along its ontogeny and among growing seasons is presented. The fruits were harvested from plants growing naturally in a population near the Ushuaia city and in different growing seasons. Fruit growth and the qualitative and quantitative composition of carbohydrates and organic acids showed significant changes along the ontogeny and between growing seasons, while the quality and content of phenolic compounds and antioxidant activity varied with ontogeny of fruits. The existence of significant correlations between these variables allows their use as markers of fruiting stages, of importance when change the environmental conditions and / or the preharvest factors. In turn, it was found that the fruits have high nutritional value and excellent antioxidant activity, a property which can contribute to the characterization of their functional value of interest and potential industrial applicability. In Part II of the thesis the study of phenology, nutrient and leaf pigments, photosynthetic activity, fruit production, its growth and the qualitative and quantitative composition of carbohydrates, organic acids, the phenolic compounds and antioxidant activity is presented in plants of B. microphylla that were grown experimentally under three light intensities (24, 57 and 100% of natural light) and three levels of inorganic fertilizer (0.0, 3.4 and 6.7 g fertilizer per plant). The fertilizers used were ammonium nitrate (NO3NH4), calcium triple superphosphate (Ca (H2PO4)2) and potassium sulfate (SO4K2). Phenological, morphophysiological and compositional changes observed in plants grown under three levels of light intensity and inorganic fertilization refers to the presence of an "acclimation or phenotypic plasticity" of plants of B. microphylla. Furthermore, those values of the variables related to the functional value of the fruits obtained in the experimental conditions were comparable to those obtained in the fruits of the natural population. It is expected that the emerging information of the present thesis can contribute to a better understanding of the behaviors observed in wild plants grown in different environments of Patagonia, in particular against a possible scenario of climate change and to the subsequent selection of genotypes and improvement of the species, as well as in relation to decisions concerning to the management of bushes of socio-economic interest.