Estudio de tolerancia a la sequía de nuevas variedades de uva de vinificación obtenidas a partir de "Monastrell" en la Región de Murcia

Abstract

Uno de los estreses abióticos más severos que se espera en la cuenca mediterránea, a consecuencia del cambio climático, es el incremento de la sequía, que irá acompañada de una reducción de los recursos hídricos renovables, especialmente en la Región de Murcia. Esta situación tendrá consecuencias para el desarrollo de la vid, con el adelanto de los diferentes estados fenológicos, y cambios a nivel fisiológico que afectarán a la calidad de la uva y del vino, por lo que es necesario que el sector vitivinícola tome medidas de adaptación. Una de estas medidas, a corto plazo, es el empleo de técnicas de riego deficitario controlado. Sin embargo, esta medida no ha sido suficiente en algunas regiones vitícolas mediterráneas, en las que se ha observado en los últimos años una reducción del rendimiento y de la calidad de la uva, incluso con la aplicación de riegos controlados. Además, no siempre será posible la aplicación de riegos controlados debido a una escasez hídrica cada vez mayor. Por ello, es necesario adoptar otras medidas que permitan mantener la sostenibilidad de la viticultura en estas regiones. Una de estas medidas, a medio y largo plazo, es el desarrollo y selección de nuevas variedades de vid que se adapten mejor a las condiciones edafoclimáticas específicas de la zona vitivinícola, manteniendo buenas propiedades agronómicas, de calidad de la uva y enológicas. En este sentido, el Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Medioambiental (IMIDA) inició a finales de los 1990s un programa de mejora de uva de vinificación, para la obtención de nuevas variedades que presentaran mejor calidad fenólica en zonas vitivinícolas semiáridas. En esta tesis se evalúa el comportamiento de seis nuevos genotipos, obtenidos dentro del programa de mejora del IMIDA a partir de cruzamientos dirigidos de ‘Monastrell’ × ‘Cabernet Sauvignon’ (MC16, MC19, MC72 y MC80) y de ‘Monastrell’ × ‘Syrah’ (MS49 y MS104), bajo dos condiciones de cultivo: (1) con la aplicación de un riego deficitario controlado (RDC) que aporta el 25-30% de la evapotranspiración de cultivo (ETc); (2) bajo cultivo en secano. Para ello se han tomado datos agronómicos, fisiológicos, productivos y de calidad de uva, durante cuatro años (2018-2021), y se ha analizado el efecto del genotipo, el año, y el tratamiento de riego en dichos parámetros. El objetivo final de este trabajo es la identificación y selección de nuevos genotipos más tolerantes a la escasez de agua y a las altas temperaturas en zonas semiáridas, como medida de adaptación a la sequía, uno de los efectos adversos del cambio climático. Los resultados presentados en este trabajo muestran la variabilidad fenotípica encontrada para la mayoría de los parámetros evaluados; dicha variabilidad fue estadísticamente significativa a nivel de genotipo, tratamiento de riego y año de estudio. No obstante, a pesar de la variabilidad interanual observada, el comportamiento de los genotipos se mantuvo en general en los diferentes años de estudio. Algunas de las variables medidas en este trabajo, como las fenológicas, el índice de Ravaz y algunas relacionadas con la calidad de la uva (como °Baumé, pH, acidez total, ácido tartárico e índice de madurez) no se vieron afectadas significativamente por el tratamiento de riego. En cambio, todas las variables productivas, fisiológicas y de crecimiento vegetativo disminuyeron significativamente en secano, respecto de RDC, mientras que incrementó significativamente el contenido fenólico, el aporte del peso del hollejo y semillas al peso de la baya y la relación Tartárico/Málico. Partimos de la premisa de que los genotipos que mejor se comporten en condiciones de secano, serán los que mejor puedan adaptarse a los efectos del cambio climático en zonas semiáridas. Los resultados obtenidos en secano, nos han permitido identificar a dos genotipos como mejores candidatos para dicha adaptación: MC80 de maduración tardía y MS104 de maduración temprana. Por un lado, estos genotipos no superaron el umbral de potencial hídrico inferior a -1,60 MPa y fueron los que menos estrés hídrico acumularon, estimado con la integral de estrés hídrico (SΨ). Como consecuencia, ambos genotipos presentaron en el periodo de máximo estrés hídrico (envero-vendimia) valores de conductancia estomática (entre 0,062 - 0,067 mol H2O m-2 s-1), tasa fotosintética (entre 6,9 - 7,6 µmol CO2 m-2 s-1) y eficiencia intrínseca del uso del agua (entre 112 - 127µmol CO2 mol H2O-1) buenos. En cuanto a las variables productivas y de calidad de la uva en secano, MC80 se clasificó en el mejor "grupo de calidad fenólica", con un contenido medio de fenoles totales (CFT) en piel y pepita de 3884 mg Kg uva-1 y de antocianos de 2999 mg Kg uva-1, a la vez que mantuvo valores muy adecuados de producción (1,39 Kg vid-1), pH (3,83) y acidez total (4,21 g/L tartárico). Respecto a MS104, presentó el rendimiento más elevado (1,51 Kg vid-1), y mantuvo valores de CFT (2688 mg Kg uva-1), antocianos (2355 mg Kg uva-1), pH (3,86) y acidez total (4,05 g/L tartárico) muy adecuados. Además, MS104 maduró y se vendimió con un contenido de azúcar muy bajo (10,5 °Baumé), lo que lo hace muy interesante y adecuado para la elaboración de vinos de bajo contenido alcohólico en zonas cálidas. En definitiva, ante el nuevo escenario de cambio climático previsto, la selección de este nuevo material es muy interesante para su cultivo en condiciones de secano en regiones semiáridas, dando así una respuesta a viticultores y enólogos que demandan variedades tolerantes a la sequía. Estas nuevas variedades permitirán el desarrollo de una viticultura sostenible, de calidad y competitiva, condicionada por el tipo de vino a producir y las condiciones edafoclimáticas de la zona de cultivo. Disponer de este material supondrá un gran apoyo para el sector vitivinícola, especialmente en la Región de Murcia, al contar con un material único e innovador, que mantendrá a su vez la tipicidad de los vinos de la zona puesto que las variedades se han obtenido a partir de ‘Monastrell’.

One of the most severe abiotic stresses expected in the Mediterranean basin, as a result of climate change, is an increase in the occurrence of drought, which will be accompanied by a reduction in renewable water resources, especially in the Region of Murcia. This situation will have consequences for the development of grapevine plants, with the advancement of the different phenological stages and changes at a physiological level that will affect the quality of the grapes and the wine; hence, it is necessary for the wine sector to implement adaptation measures. One of the short-term measures is the use of controlled deficit irrigation techniques. However, this measure has not been enough in some Mediterranean wine-growing regions, where a reduction in grape yield and quality has been observed in recent years, even with the application of controlled irrigation. In addition, the application of controlled irrigation will not always be possible due to increasing water scarcity. Therefore, it is necessary to adopt other measures to maintain the sustainability of viticulture in these regions. One of these measures, in the medium and long term, is the development and selection of new vine varieties that are better adapted to the specific edaphoclimatic conditions of the wine-growing area, while maintaining good agronomic, grape quality, and oenological properties. In this sense, the Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Medioambiental (IMIDA) began a wine grape improvement program at the end of the 1990s, to obtain new varieties that exhibit better phenolic quality in semi-arid wine-growing areas. In this thesis, the behavior of six new genotypes, obtained within the IMIDA breeding program from directed crosses of 'Monastrell' × 'Cabernet Sauvignon' (MC16, MC19, MC72, and MC80) and 'Monastrell' × 'Syrah' (MS49 and MS104), has been followed under two different types of growing conditions: (1) with the application of a controlled deficit irrigation (RDC) that contributes 25-30% of the crop evapotranspiration (ETc); (2) with rain-fed (non-irrigated) cultivation. For this, agronomic, physiological, productive, and grape quality data were taken for four years (2018-2021), and the effects of the genotype, the year, and the irrigation treatment on these parameters were analyzed. The final objective of this work is the identification and selection of new genotypes more tolerant of water scarcity and high temperatures in semi-arid zones, as a measure of adaptation to drought, one of the adverse effects of climate change. The results presented in this work show that there was phenotypic variability for most of the parameters evaluated; this variability was statistically significant at the level of the genotype, irrigation treatment, and year of study. However, despite the inter-annual variability observed, the behavior of the genotypes was generally maintained in the different years of study. Some of the variables measured in this work - such as the phenological ones, the Ravaz index, and some related to the quality of the grape (such as °Baumé, pH, total acidity, tartaric acid, and the maturity index) - were not significantly affected by the irrigation treatment. On the other hand, the values of all the productive, physiological, and vegetative growth variables decreased significantly in dry conditions, compared to RDC, while the phenolic content, the contribution of the weight of the skin and seeds to the weight of the berry, and the tartaric/malic ratio increased significantly. The premise of this work is that the genotypes that behave best in dry conditions will be the ones that can best adapt to the effects of climate change in semi-arid areas. The results obtained in rain-fed conditions allowed the identification of two genotypes as the best candidates for this adaptation: the late-maturing MC80 and the early-maturing MS104. In these genotypes the water potential was never more negative than the threshold of -1.60 MPa and they were the ones with less accumulated water stress, estimated as the water stress integral (SΨ). As a consequence, during the period of maximum water stress (veraison-harvest), both genotypes presented good values of stomatal conductance (0.062 - 0.067 mol H2O m-2 s-1), photosynthetic rate (6.9 - 7.6 µmol CO2 m-2 s-1), and intrinsic water use efficiency (112 - 127 µmol CO2 mol H2O-1). Regarding the productive and quality variables of the grapes obtained from rain-fed vines, MC80 was classified in the best "phenolic quality group", with an average content of total phenols (CFT) in skin and seed of 3884 mg Kg grape-1 and of anthocyanins of 2999 mg Kg grape-1, while maintaining very adequate values of yield (1.39 Kg vine-1), pH (3.83), and total acidity (4.21 g/L tartaric acid). Regarding MS104, it had the highest yield (1.51 Kg vine-1), and maintained very adequate values of CFT (2688 mg Kg grape-1), anthocyanins (2355 mg Kg grape-1), pH (3.86), and total acidity (4.05 g/L tartaric acid). In addition, MS104 matured and was harvested with a very low sugar content (10.5 °Baumé), which makes it very interesting and suitable for the production of low-alcohol-content wines in hot areas. In short, given the current climate change scenario, the selection of this new material is very interesting for its cultivation in rain-fed conditions in semi-arid regions, thus providing a response to viticulturists and oenologists who demand drought-tolerant varieties. These new varieties will allow the development of sustainable, quality, and competitive viticulture, conditioned by the type of wine to be produced and the soil and climate conditions of the growing area. This unique and innovative material will be of great support to the wine sector, especially in the Region of Murcia, and it will maintain the typicity of the wines in the area, since the new varieties have been obtained from 'Monastrell'.