La piña (Ananas comosus var. comosus) es uno de los frutales tropicales que más se producen. Esta ocupa el tercer lugar en la producción mundial, luego de los bananos y mangos. Es cultivada con el fin de satisfacer necesidades alimenticias de la población y constituye un importante renglón para la producción de conservas y venta de fruta fresca. Desde la última década del pasado siglo se fomenta la introducción de nuevos cultivares, dentro del que se encuentra el híbrido ‘MD-2’, el que, a pesar de sus excelentes cualidades organolépticas y buen rendimiento, es más exigente en cuanto a su agrotecnia, susceptible a enfermedades fungosas y al estrés abiótico.

Desde el descubrimiento de la brasinólida, han sido identificados más de cuarenta compuestos de la familia de los brasinoesteroides de origen natural. No obstante, la principal dificultad para el uso práctico de compuestos como la brasinólida es la baja estabilidad de sus efectos en condiciones de campo; por ese motivo, no se continuaron sus aplicaciones a gran escala ¹. A partir de estos resultados, se incrementa la producción y la utilización de compuestos análogos capaces de ser transformados por la planta en brasinoesteroides activos, con índices superiores de actividad biológica, duración de la misma en el tiempo y persistencia de su efecto a nivel de campo ^2,3.

En Cuba, desde finales de la década del 80, se inicia la biosíntesis y el estudio de análogos de brasinoesteroides en el Centro de Estudios de Productos Naturales de la Facultad de Química de la Universidad de la Habana. En 1990 se informa, por primera vez, la obtención de formulaciones a base de los análogos espirostánicos de brasinoesteroides BIOBRAS-6 (BB-6), de amplio uso en la biotecnología vegetal. Posteriormente se sintetizan otros análogos como el BIOBRAS-16 (BB-16) y el MH-5, que se han destacado por su actividad biológica en los procesos de germinación, morfogénesis, crecimiento, rendimiento y calidad de las cosechas. Sin embargo, los estudios del MH-5 han sido, fundamentalmente, a nivel in vitro en procesos biotecnológicos, mientras que el BB-16 ha sido utilizado más a nivel productivo. El proceso biosintético del BB-16 es el menos engorroso y costoso, por lo que en los últimos años los esfuerzos se han encaminado a continuar perfeccionando el uso y el manejo de esta formulación ⁴.

Se han realizado diversos estudios de las aplicaciones biológicas del BB-16 y se han encontrado efectos beneficiosos en el crecimiento ⁵, enraizamiento e incremento del rendimiento de frutas y hortalizas ^6,7. Además, se ha demostrado que reduce el estrés térmico en bananos ⁸ y el estrés salino en plantas de arroz jóvenes, las cuales mejoraron sus indicadores morfo-fisiológicos y bioquímicos al ser asperjadas con BB-16 ⁹.

Sin embargo, en plantas de piña crecidas en condiciones de campo existe muy poca evidencia del empleo de análogos de brasinoesteroides, se han informado resultados en vitroplantas de piña en condiciones de aclimatización y condiciones de viveros ^10-12. Por ello, este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la aplicación foliar de un análogo de brasinoesteroide (Biobras-16) en el crecimiento vegetativo de las plantas y en la calidad de los frutos de piña ‘MD-2’ en condiciones de campo.

El presente trabajo se realizó en la Unidad Empresarial de Base ¨Producción de Piña¨ (UEB) perteneciente a la Empresa Agroindustrial Ceballos (21º47´N 78º48´O). Los experimentos se realizaron en plantas obtenidas a partir de hijos clavel de piña (Ananas comosus var. comosus) ‘MD-2’ de aproximadamente 300 g de masa fresca. Luego del tratamiento de desinfección con fungicidas e insecticidas, establecido en la metodología de desinfección de semilla por la UEB, se procedió a la plantación de las mismas y se aplicó durante todo el experimento el paquete agrotécnico establecido en la UEB para este cultivo. En el quinto mes de plantadas (noviembre, 2018) se inició la aplicación foliar de Biobras-16 con una frecuencia quincenal a una concentración de 2,0 mg L^-1 (estudiadas en la piña ^10,12 y en otros cultivos como el arroz, frijol y banano ^6,8,9. Se realizaron cinco aplicaciones hasta el momento antes de la inducción artificial de la floración (enero, 2019). Además, se realizaron aplicaciones en los frutos cada 15 días a partir de los 90 días después de la inducción floral y hasta los 135 días después de la inducción floral. Los tratamientos aplicados, durante el crecimiento vegetativo de las plantas y en el crecimiento del fruto, quedaron constituidos de la siguiente forma:

Se utilizó un diseño experimental de bloques al azar en el cual cada tratamiento se replicó en tres parcelas de 13 m de longitud por 6,70 m de ancho (seis surcos a doble hilera con 850 plantas aproximadamente por parcela) las cuales fueron plantadas en el mes de junio del 2018, a razón de 68 000 plantas por hectárea. Las aplicaciones foliares se realizaron en horas tempranas de la mañana mediante el empleo de una mochila MATABY con capacidad de 16 litros, a razón de 1 L cada 160 plantas. La Tabla 1 muestra las características morfológicas de las plantas en el momento de iniciado el experimento.

En la Tabla 2 se muestra el efecto de la aplicación de Biobras-16 sobre variables de crecimiento en plantas de piña ‘MD-2’ en condiciones de campo luego de tres meses de iniciadas las aplicaciones.

Los resultados muestran que en las variables masa fresca de las plantas y el número de raíces, el tratamiento de Biobras-16 logra diferencias significativas con las plantas del tratamiento control. Sin embargo, no se apreció diferencia en la variable número de hojas emitidas.

La diferencia de 402 g encontrada en las plantas que se aplicó el BB-16 con respecto a las plantas control, demuestra que, en apenas tres meses, las plantas de este tratamiento se acercan a la masa recomendado por la UEB (2,5 kg) para inducir la floración en las plantaciones y alcanzar frutos de mayor calidad comercial. Se reconoce que existe una estrecha relación entre la masa fresca de la planta y de la hoja “D” con respecto a la masa final del fruto en el momento de la cosecha ¹⁴.

El incremento de la masa fresca de las plantas a las que se les aplicó BB-16 está estrechamente relacionado con el mayor número de raíces observadas en este tratamiento, el cual logró emitir 20,4 raíces más que las plantas del tratamiento control. Se ha reconocido que la aplicación foliar de Brasinoesteroide estimuló la emisión de raíces en hortalizas ⁴ a concentraciones bajas, pero no se tenía información que el BB-16 pudiera causar similar efecto en plantas de piña en condiciones de campo con más de cinco meses de plantadas. Quizás el BB-16 pudo incrementar la actividad de las auxinas o realizar sinergismo con ellas, para elevar el número de raíces emitidas en las plantas de piña ‘MD-2’. Se reconoce que los brasinoesteroides promueven el crecimiento de raíces afectando la síntesis de auxinas como se ha observado en plantas modelo ^15,16.

El empleo de un análogo de brasinoesteroide en aplicaciones foliares a bajas dosis, también promovió un incremento en todas las variables morfológicas evaluadas en plantas de piña Cayena lisa ¹⁰. También la aplicación de MH5 (análogo de brasinoesteroide), estimuló la formación de raíces y el número de hojas de las plantas de Vriesea, lo cual presupone un efecto sinérgico con las auxinas en dicho proceso ¹⁷.

Por otra parte, se han observado las interacciones que existen entre los BRs y las otras hormonas vegetales en las respuestas de crecimiento de las plantas y ante condiciones de estrés ¹⁸. Se ha sugerido que las auxinas ejercen un control directo en la biosíntesis de los BRs en plantas; los BRs influyen positivamente en la biosíntesis del etileno a través de la regulación de las actividades de las enzimas 1-aminociclopropano-1-ácido carboxílico sintasa (ACS) y 1-aminociclopropano-1-ácido carboxílico oxidasa (ACC oxidasa) y que existen interacciones y rutas cruzadas entre los BRs y las citoquininas en varios procesos biológicos ¹⁹. Efectos que al parecer también están presentes en las plantas de piña ‘MD-2’ en condiciones de campo, al observarse incrementos en las masas frescas y emisión de raíces.

Si el incremento de la masa fresca se compara con los valores obtenidos con la evaluación realizada en el momento inicial del experimento (Tabla 1), se puede apreciar que las masas en las plantas del tratamiento con BB-16 se incrementaron 1 012 g, mientras que el tratamiento Control apenas incrementó 610 g en los tres meses de establecido el experimento. Esto evidencia el positivo efecto de las aplicaciones de BB-16 en esta variable. Se ha demostrado que los brasinoesteroides regulan la expresión de genes vinculados a la expansión celular, favoreciendo la extensión de las paredes celulares ²⁰.

Por otro lado, el incremento del número de raíces también se vio favorecido en el tratamiento BB-16 con respecto al Control. Las plantas a las que se le aplicaron BB-16 incrementaron 32,3 raíces con respecto al momento de inicial del experimento. Mientras que las plantas control apenas incrementaron 11,9 raíces en igual periodo. Resultados similares fueron observados en vitroplantas de piña variedad Imperial en fase de aclimatización ²¹.

En el caso de la piña, la caracterización de la hoja “D” como indicador de crecimiento durante su desarrollo vegetativo es de gran importancia. Este indicador está relacionado con el nivel nutricional de la planta y sirve para evaluar el efecto del ambiente sobre el estado hídrico y de desarrollo de la planta. Por ello en este estudio se realizó la caracterización de la hoja “D” al final del experimento (momentos antes de la inducción floral) (Tabla 3).

La masa fresca de las hojas “D” no mostraron diferencias significativas entre ambos tratamientos, mientras que en la masa seca se observó un incremento en el tratamiento BB-16, el cual difiere significativamente del tratamiento control. Este incremento es de 0,2 g lo que indica que estas hojas formaron mayor cantidad de estructuras fotosintéticas y de reserva que las plantas control.

Por otro lado, en cuanto a la longitud de la hoja “D”, se apreció diferencias significativas entre ambos tratamientos, siendo nuevamente el BB-16 el mejor, esta diferencia fue de 9,2 cm de longitud, lo que indica una mayor multiplicación celular y el crecimiento de los tejidos, en función de una mayor fotosíntesis, lo que puede estar relacionado con la mayor masa seca encontrada en este tratamiento. Mientras que en el ancho de la hoja “D” el tratamiento control superó estadísticamente al BB-16 en 0,7 cm lo que evidencia que el BB-16 promueve el alargamiento de las hojas.

Está bien documentado que los brasinoesteroides estimulan procesos fisiológicos específicos entre los que se encuentran la elongación, la división y la diferenciación celular. Los análogos espirostánicos y en particular, la formulación conocida como BIOBRAS-16, es capaz de estimular el crecimiento de las plantas de piña. Sin embargo, es necesario evaluar concentraciones de aplicación más bajas, ya que se reconoce que estos efectos ocurren cuando se aplican muy bajas concentraciones, similares a las que se utilizan cuando se aplican brasinoesteroides naturales ⁴.

Los brasinoesteroides están involucrados en los procesos de alargamiento celular a través de sus efectos sobre la expresión de genes y la actividad de enzimas ²². Estos promotores del crecimiento vegetal actúan de manera sinérgica con las auxinas y aditivamente con giberelinas ²³. También se ha propuesto la existencia de sinergismo o efectos aditivos entre los brasinoesteroides exógenos y otras hormonas de las plantas, tales como las auxinas, giberelinas, citoquininas, ABA y etileno, principalmente en experimentos de elongación de plantas in vitro²³.

Los cambios que se inducen en el crecimiento y desarrollo de las plantas por la aplicación de los brasinoesteroides son el resultado de una cascada de eventos bioquímicos, los cuales pueden ser iniciados directamente sobre el genoma o a través de rutas que no impliquen la acción directa de los genes. Ambas vías asumen la participación de un sistema de mensajeros secundarios: una importante característica es la capacidad que tienen estos compuestos de actuar a extremadamente bajas concentraciones ²⁴.

El mayor crecimiento encontrado en las plantas a las que se les aplicó BB-16 quizás está también relacionado con una mayor actividad fotosintética de las plantas de este tratamiento y, por ello, conocer la concentración de clorofilas pudiera dar una idea de este proceso. Ya que se reconoce que, durante el desarrollo de la hoja, las células fotosintéticas adquieren progresivamente la capacidad de diferenciación de los plastidios dentro de los cloroplastos.

En la Tabla 4 se puede apreciar el efecto de la aplicación de Biobras-16 sobre la concentración de clorofilas y carotenos en las hojas de piña en condiciones de campo.

Como se puede observar no se encontraron diferencias significativas en los contenidos de clorofilas, ni en los carotenos entre las plantas control y aquellas que se les aplicó BB-16. Al parecer el BB-16 no tuvo efecto directo en los cloroplastos de las hojas de piña en condiciones de campo ni sobre la capacidad de la planta de producir pigmentos fotosintéticos. Sin embargo, se ha informado que los brasinoesteroides sí afectan la eficiencia fotosintética actuando sobre los fotosistemas, tanto en la producción de pigmentos protectores, como en la protección de los centros activos ²⁵.

Se ha observado en plántulas de piña ‘MD-2’ al final de la fase de aclimatización un alto porcentaje de daño a las clorofilas relacionadas con el estrés por déficit hídrico, ya que la fotosíntesis es más sensible a la deshidratación que cualquier otro proceso metabólico ^25,26. En condiciones de cultivo en campo, no existen niveles de estrés que pudieran afectar los contenidos de los pigmentos clorofílicos, pues se aplican prácticas culturales para evitar los mismos; por tanto, los pigmentos fotosintéticos se encuentran en los niveles necesarios para la planta y no aumentan o disminuyen bajo la acción del BB-16. Existen diversos trabajos donde se evalúa la influencia del BB-16 en la fotosíntesis y el contenido de pigmentos fotosintéticos de distintos cultivos. El uso de concentraciones de DI-31 (principio activo del Biobras-16) de 8 mg L^-1 incrementó la fotosíntesis neta en plantas de pimiento (Capsicum annuum L) ²⁷.

Por otra parte, su uso en frijoles (Phaseolus vulgaris), a pesar de que aumentó los valores de indicadores del crecimiento de la planta, no afectó significativamente los valores de los pigmentos fotosintéticos, lo que coincide con los resultados obtenidos en este trabajo ²⁸. Cabe decir que en otras plantas como el caso del arroz (Oryza sativa L.) el BB-16 sí aumentó el contenido de clorofilas de las plantas, pero cuando las mismas se vieron sometidas a estrés salino ²⁹.

En la Tabla 5 se pueden apreciar los efectos de las aplicaciones de Biobras-16 sobre variables bromatológicas de frutos de piña ‘MD-2’ a los 150 días después de la inducción floral.

Los resultados muestran que nuevamente el tratamiento de BB-16 alcanzó los mayores valores en cuanto a la masa fresca de las coronas, los cuales muestran diferencias significativas con respecto al control. Sin embargo, en la relación fruto/corona y masa fresca de los frutos sin corona, no se observaron diferencias entre ambos tratamientos. El incremento de las masas de las coronas en 41,9 gramos, observadas en el tratamiento de BB-16 evidencia el positivo efecto del mismo en la elongación celular y la acumulación de masa seca que se observó durante el crecimiento vegetativo. El incremento de la masa de las coronas es importante porque las mismas representan un peso importante de los frutos cuando se exportan frescos y es un indicador de calidad de los mismos. Las coronas deben permanecer verdes sin daños visibles y sin dobleces de las hojas. Un incremento de la masa de las coronas además es importante para su uso como material de propagación cuando el fruto se destina para procesamiento industrial.

Por otro lado, en los análisis químicos realizados a los frutos no se observaron diferencias en el contenido de sólidos solubles (°Brix), el contenido de acidez total titulable (%) e índice de madurez como se aprecia en los resultados mostrados en la Tabla 6.

El uso del BB-16 incrementó las variables de crecimiento de plantas de piña en condiciones de producción. Además, también aumentó la masa fresca de la corona, lo que mejora los rendimientos de cosecha de este cultivo y permite utilizar este órgano como material de propagación.

Pineapple (Ananas comosus var. Comosus) is one of the most widely produced tropical fruit trees. It ranks third in world production, after bananas and mangoes. It is cultivated in order to satisfy the nutritional needs of the population and constitutes an important line for preserve production and sale of fresh fruit. Since the last decade of the last century, new cultivar introduction has been promoted, including the hybrid ‘MD-2’, which, despite its excellent organoleptic qualities and good yield, it is more demanding in terms of its agrotechnics, susceptible to fungal diseases and abiotic stress.

Since the discovery of brassinolide, more than forty compounds of brassinosteroid family of natural origin have been identified. However, the main difficulty for the practical use of compounds such as brassinolide is the low stability of their effects under field conditions; for this reason, its large-scale applications were not continued ¹. Based on these results, the production and use of analogous compounds capable of being transformed by the plant into active brassinosteroids is increased, with higher indices of biological activity, its duration over time and the persistence of its effect at the field level ^2,3.

In Cuba, since the end of the 1980s, the biosynthesis and study of brassinosteroid analogues began at the Center for the Study of Natural Products of Chemistry Faculty of the Havana University. In 1990, the obtaining of formulations based on brassinosteroid spirostanic analogues was reported for the first time: BIOBRAS-6 (BB-6), widely used in plant biotechnology. Subsequently, other analogues such as BIOBRAS-16 (BB-16) and MH-5 are synthesized, which have stood out for their biological activity in germination, morphogenesis, growth, yield and crop quality processes. However, MH-5 studies have been fundamentally at the in vitro level in biotechnological processes, while BB-16 has been used more at a productive level. The BB-16 biosynthetic process is the least cumbersome and costly, so in recent years efforts have been directed to continue improving the use and handling of this formulation ⁴.

Several studies of BB-16 biological applications have been carried out and beneficial effects have been found on growth ⁵, rooting and increase in fruit and vegetable yield ^6,7. Furthermore, it has been shown to reduce heat stress in bananas ⁸ and saline stress in young rice plants, which improved their morpho-physiological and biochemical indicators when sprayed with BB-16 ⁹.

However, in pineapple plants grown under field conditions there is very little evidence of brassinosteroid analogues use, results have been reported in pineapple vitroplants under acclimatization conditions and nursery conditions ^10-12. Therefore, this work aimed to evaluate the foiar application effect of a brassinosteroid analog (Biobras-16) on the vegetative growth of plants and on pineapple ‘MD-2’ fruit quality under field conditions.

This study was carried out in the Base Business Unit “Pineapple Production” (UEB) belonging to the Ceballos Agroindustrial Company (21º47´N 78º48´O). The experiments were carried out on plants obtained from carnation sprouts of pineapple (Ananas comosus var. Comosus) ‘MD-2’ of approximately 300 g of fresh mass. After the disinfection treatment with fungicides and insecticides, established in the seed disinfection methodology by the UEB, they were planted and the agrotechnical package established in the UEB for this crop was applied throughout the experiment. In the 15^th month of planting (November, 2018) the Biobras-16 foliar application began with a fortnightly frequency at a concentration of 2.0 mg L^-1 (studied in pineapple ^10,12 and in other crops such as rice, beans and bananas ^6,8,9). Five applications were made until now before the artificial induction of flowering (January, 2019). In addition, applications were made on the fruits every 15 days from the 90 days after flower induction and up to 135 days after flower induction the treatments applied, during the vegetative growth of the plants and during the growth of the fruit, were constituted as follows:

A randomized block experimental design was used in which each treatment was replicated in three plots 13 m long by 6.70 m wide (six double row rows with approximately 850 plants per plot) which were planted in the June 2018 at a rate of 68,000 plants per hectare. The foliar applications were carried out in the early hours of the morning using a MATABY backpack with a capacity of 16 liters, at a rate of 1 L per 160 plants. Table 1 shows the morphological plant characteristics at the time the experiment started.

The BB-16 use increased the growth variables of pineapple plants under production conditions. In addition, the crown fresh mass also increased, which improves the harvest yields of this crop and allows this organ to be used as propagation material.