Introducción

El ajo (Allium sativum L.) es una planta de importancia nacional y mundial debido a su amplia distribución y a su extensa superficie cultivada. En la actualidad, se concentra en el continente asiático en países como China, India, Corea del Sur y Bangladesh. Se destaca también España en el continente europeo, y otras naciones como Egipto, Argentina y Brasil en el resto del mundo (11. Parejo-Moruno FM, Rangel-Preciado JF, Cruz-Hidalgo E. La inserción de China en el mercado internacional del ajo. Un análisis descriptivo, 1960-2014. Econ Agrar Recur Nat-Agric Resour Econ. 2020;20(1):77-101.).

Es un cultivo muy sensible a las condiciones medioambientales y su época de desarrollo es muy limitada en el año (22. Marrero A, Hernández A, Caballero R, Casanova A, Jiménez S, Iglesias I, et al. Guía técnica para la producción del cultivo del ajo. Bibl ACTAF Habana Cuba. 2009;). En las condiciones edafoclimáticas de Cuba los clones más usados son ‘criollo’ y ‘vietnamita’, con rendimientos entre 4-9 t ha^-1 y valores promedio de 6 t ha^-1 en comparación con países productores como China con un 73,8 % de la producción mundial (33. Mendoza-Ramírez EE, Izquierdo-Oviedo H, Hernández-Escobar I de la C, Báez-Rabelo O. (Fredy (, un nuevo genotipo de ajo introducido en Cuba. Cultiv Trop [Internet]. 2021;42(4). Disponible en: https://doi.org/10.7440/res64.2018.03 ).

El ajo es una especie donde todos los cultivares son estériles, la reproducción es vegetativa, por medio de bulbillos (“dientes”) que sirven como material de propagación (44. Atif MJ, Amin B, Ghani MI, Ali M, Cheng Z. Variation in Morphological and Quality Parameters in Garlic (Allium sativum L.) Bulb Influenced by Different Photoperiod, Temperature, Sowing and Harvesting Time. Plants. febrero de 2020;9(2):155.), por lo que se plantan “dientes” provenientes de los bulbos cosechados en la temporada anterior (55. Izquierdo Oviedo H, Gómez O. Criollo-9, un cultivar de ajo resistente a las enfermedades fitopatógenas y elevado potencial de rendimiento. Cultiv Trop. junio de 2012;33(2):68-68.).

Al igual que otros cultivos propagados vegetativamente, el ajo es susceptible a enfermedades sistémicas originadas por hongos, bacterias y virus que se diseminan al resto del cultivo, las que causan pérdidas considerables de rendimiento y la calidad del bulbo (66. Celli MG, Perotto MC, Buraschi D, Conci VC. Biological and molecular characterization of Garlic virus D and its effects on yields of garlic. Acta Hortic. octubre de 2016;(1143):193-200. ).

Dentro de las estrategias de manejo se encuentra la termoterapia como método físico (77. Suárez Padrón IE. Cultivo de tejidos vegetales. 2020; Disponible en: https://unilibros.co/gpd-cultivo-de-tejidos-vegetales-9789585104099.html ). La misma consiste en introducir los explantes a tratamiento basado en la aplicación de calor seco o húmedo con variación de temperatura y duración, según el tratamiento y especie de planta. Los tratamientos térmicos utilizados con mayor frecuencia en este cultivo es de temperaturas que oscilan los 35 y 38 °C (88. Carbajal Cruz NN. Termoterapia y cultivo in vitro de ajo (Allium sativum L.) para la eliminación del virus del enanismo amarillo de la cebolla. [Internet] [PhD Thesis]. Universidad Autónoma de Nuevo León; 2018. Disponible en: http://eprints.uanl.mx/id/eprint/15790 ).

Se ha comprobado que los ajos sometidos a termoterapia se conservan mejor hasta la fecha de su plantación (generalmente, entre noviembre y diciembre). Por otra parte, al plantar los “dientes” de ajo de los bulbos tratados con termoterapia se van a generar plantas con una buena brotación y buen desarrollo vegetativo (99. Megino LV, González CI. La termoterapia aplicada al cultivo del ajo. Agric Rev Agropecu. 2005;880:866-9.).

El objetivo de este trabajo fue emplear diferentes tratamientos de temperatura sobre características vegetativas y productivas en ajo (Allium sativum L.), clon ‘Vietnamita’.

Materiales y métodos

La realización del experimento comprendió dos fases de desarrollo. La primera fase se llevó a cabo en los Departamentos de Fisiología y Bioquímica Vegetal y de Genética y Mejoramiento de las Plantas, en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), Cuba. En la misma se efectuaron los tratamientos de temperatura a los “dientes” de ajo.

La segunda fase se efectuó en un huerto familiar localizado en el Batey “Curva Cabeza de Toro”, del municipio Melena del Sur, de la provincia Mayabeque, donde se plantó la semilla agrícola tratada anteriormente acorde a la época del cultivo (octubre/febrero), los datos climáticos se muestran en la Tabla 1.

Material vegetal: Se emplearon bulbos de ajo del clon ‘Vietnamita’ almacenados (2019-2020).

Resultados y discusión

Los datos relacionados al porcentaje de brotación se muestran en la Figura 1. A los siete días como se aprecia, todas las plantas presentaron un 0 % de brotación. En cambio, a los 14 días, se observaron diferencias significativas, los mejores resultados lo obtuvieron las plantas del tratamiento 1 (Control) con un 16,83 % de brotación. El resultado más bajo se presentó en las plantas del tratamiento 7 (60 ºC/20 min) con 0 %. Esta variable se vio afectada en la primera semana producto a someter los “dientes” de ajo a cambios de temperatura que le provocaron un ligero estrés.

Varios autores plantean que algunas especies vegetales al someterlas a temperaturas altas no sufren lesiones graves, mientras que, en otras se puede ocasionar efectos negativos producto a un severo daño y colapso a nivel celular en cuestión de minutos (1111. Ghaemizadeh F, Dashti F, Khodakaramian G, Sarikhani H. Combination of stem-disc dome culture and thermotherapy to eliminate Allexiviruses and Onion yellow dwarf virus from garlic (Allium sativum cv. Hamedan). Arch Phytopathol Plant Prot. 25 de febrero de 2014;47(4):499-507.).

Algunos autores obtuvieron resultados superiores al aplicar la termoterapia en el cultivo del ajo. La emergencia de las plántulas resultó significativamente superior a sus testigos en 9 de los 22 genotipos que evaluaron. Sin embargo, en el 50% de los genotipos no se detectó diferencia en esta variable, el rango de porcentajes de emergencia resultó de 20,8-93,3 y de 5,6-89,6% en “dientes” de bulbos termotratados y testigos, respectivamente (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

El empleo de alta temperatura para eliminar o reducir la "carga viral" ha sido definida como la producción de un ambiente celular progresivamente menos adecuado para el o los agentes virales (1313. Watson-Guido W, Jimenez-Bonilla V, Brenes-Madriz J, Watson-Guido W, Jimenez-Bonilla V, Brenes-Madriz J. Establishment of a protocol for the induction of indirect somatic embryogenesis in Allium sativum (Costa Rican Creole Gralic). Rev Tecnol En Marcha. junio de 2021;34(2):178-86.).

Otros estudios mostraron resultados diferentes al someter los bulbillos a termoterapia por calor seco a 5 ºC durante 20 días, el mayor porcentaje de brotación se alcanzó a los 12 días (ddp) con un 80 %, mientras que, el resto de los tratamientos (35-38-48-50 ºC) alcanzaron este porcentaje entre 22-32 días (ddp). Sin embargo, fue notable el retraso para dicha variable sobre los bulbillos sometidos a termoterapia por inmersión en agua caliente a 48 ºC, que solo alcanzó el 40 % de brotación a los 22 días (ddp), este resultado fue similar luego de aplicar 60 ºC durante 20 minutos y la brotación comenzó posterior a los 14 días de plantado el cultivo (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

Con respecto a la altura de las plantas no se presentaron diferencias significativas a los 90 y 100 días de cultivo, mientras que a los 120 días si se evidenciaron diferencias entre los tratamientos (Figura 2). A los 120 días el tratamiento control con 42 cm fue el más favorable. El valor más bajo se presentó en el tratamiento 7 (60 ⁰C/20 min) con 36,11 cm de altura. Una temperatura adecuada puede propiciar un desarrollo más vigoroso del vegetal.

Varios autores plantean que la termoterapia ha sido propuesta como un paso intermedio en el proceso de obtención de plántulas libres de virus, lo que se pudiera traducir en incrementos de las características agro-morfológicas del cultivo (1515. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

Algunos investigadores alcanzaron resultados superiores al someter los ajos a una temperatura de conservación de 33 °C durante seis semanas. La altura de las plantas fue significativamente superior a la de sus testigos (jaspeado, blanco y morado) en 13 de los 22 genotipos evaluados. En cambio, los ocho genotipos restantes, no mostraron diferencias para esta variable en plantas provenientes de bulbos termotratados y sus testigos (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

Resultados diferentes fueron obtenidos por la exposición de la “semilla” de ajo morado a temperaturas entre los 4-5 ºC por periodos de tiempo mayores de 30 días, lo que favoreció significativamente la longitud de la hoja en menor tiempo (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

Con respecto al número de hojas por planta hubo diferencias significativas entre los tratamientos evaluados (Figura 3). El valor más elevado a los 90 días se obtuvo en el tratamiento 6 (50 ⁰C/30 min) con 11,27 hojas/planta mientras que, a los 120 días los resultados más favorables se alcanzaron en los tratamientos 5 (40 ºC/40 min) y 6 (50 ºC/30min) con 7,82 y 8,40 hojas/planta, respectivamente. El tratamiento 7 (60 ⁰C/20 min) presentó los valores más bajos con 7,47 y 6,11 hojas/planta a los 90 y 120 días, respectivamente. El empleo de temperaturas cálidas adecuadas pudiera favorecer esta variable, como se muestra en los resultados alcanzados.

Resultados inferiores se mostraron con la aplicación de termoterapia en siete de 22 genotipos de ajo evaluados, en los que hubo diferencias significativas respecto al número de hojas por plantas. Los valores más elevados oscilaron entre 5,3-4,3 hojas/planta(1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

Investigadores plantean que el termotratamiento no muestra diferencias sobre el número de hojas entre plantas tratadas o no (1616. Falcon R, Rossana T. Multiplicación de plantas mediante el sistema de cultivo in vitro de tres variedades de ajos (Allium sativum. L) para la formación de Microbulbillos. 2019 [citado 25 de septiembre de 2023]; Disponible en: http://repositorio.undac.edu.pe/handle/undac/2168 ). A su vez, otros autores con resultados diferentes demostraron que luego de aplicar termoterapia con calor seco a 5 ºC por 20 días, las plantas contaron con un mayor número de hojas a los 90 días (ddp) comparado con los demás tratamientos. En los días posteriores esta variable se equilibró entre tratamientos (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

La Tabla 3 muestra los resultados relacionados con el contenido de masa fresca y seca del bulbo en plantas de ajo. Como se puede observar, en ambos casos hubo diferencias significativas entre los tratamientos evaluados. Para la masa fresca, los tratamientos más favorables fueron el T1 (control absoluto) con 17,91 g y el T4 (30 ºC/50 min) con 19,36 g; en la masa seca, solo el T1 (Control absoluto) fue el más favorable con 15,19 g. A su vez, en ambos casos el valor más bajo fue para el T7 (60 ºC/20 min) con 8,83 g y 7,54 g, respectivamente.

La aplicación de temperaturas superiores a los 40 °C puede perjudicar el desarrollo de los bulbos en plantas de ajo, mientras que, temperaturas alrededor de los 30 °C mejoran la calidad del cultivo.

Las temperaturas elevadas y períodos prolongados de termoterapia pueden tener un efecto negativo sobre el desarrollo vegetal (1111. Ghaemizadeh F, Dashti F, Khodakaramian G, Sarikhani H. Combination of stem-disc dome culture and thermotherapy to eliminate Allexiviruses and Onion yellow dwarf virus from garlic (Allium sativum cv. Hamedan). Arch Phytopathol Plant Prot. 25 de febrero de 2014;47(4):499-507.). Otros autores observaron resultados diferentes, tratamientos de termoterapia por calor seco a 35 °C/12h y por inmersión en agua caliente a 48 °C/30 min a los 150 días después de la siembra, mostraron una acumulación de biomasa en el bulbo muy inferior a los demás tratamientos (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

Otros autores alcanzaron resultados inferiores, demostraron que la aplicación de termoterapia con calor seco a 5 ºC por 20 días mostró el mejor resultado después del tratamiento absoluto con 5,27 y 6,04 g, respectivamente, a los 150 (ddp). Las plantas tratadas con hidroterapia mostraron un menor desarrollo durante la evaluación (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

Con respecto al diámetro polar del bulbo no hubo diferencias significativas entre los tratamientos evaluados, mientras que, para el diámetro ecuatorial si se presentaron diferencias para ambos casos (Tabla 3). Los valores más elevados en el caso uno, se obtuvieron en los tratamientos 1 (control absoluto) con 53,3 y 5 (40 ºC / 40 min) con 55,3 cm, que a su vez fue el más favorable en el segundo caso con 52,6 cm. Así mismo, en el tratamiento T7 (60 ºC/20 min) alcanzó los valores más bajos con 41,3 mm y 39,0 mm, respectivamente.

El uso de la termoterapia a temperaturas adecuadas mejora la calidad de los bulbos de ajo al disminuir o eliminar cualquier patógeno presente en los mismos y permite la obtención de buenos resultados postcosecha.

La disminución del diámetro en plantas de ajo sintomáticas demuestra el efecto de los patógenos sobre esta variable, por lo que se sugiere utilizar “dientes” de ajo sanos en cada ciclo de producción, lo cual se puede lograr mediante la termoterapia (1717. Pérez-Moreno L, Santiago-Gómez D, Rico-Jaramillo E, Ramírez-Malagón R, Mendoza-Celedón B. Efecto de Virus Fitopatógenos Sobre Características Agronómicas y Calidad del Ajo (Allium sativum L.), en el Estado de Guanajuato, México [Internet]. Revista mexicana de fitopatología. 2008 [citado 23 de octubre de 2023]. Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-33092008000100007 ).

Algunos autores al sanear el clon ‘Criollo-9’ obtuvieron resultados inferiores. El mismo presentó un buen comportamiento en condiciones de campo, con un diámetro polar y ecuatorial de 3,9-4,05 y 3,4-3,9 cm, respectivamente (55. Izquierdo Oviedo H, Gómez O. Criollo-9, un cultivar de ajo resistente a las enfermedades fitopatógenas y elevado potencial de rendimiento. Cultiv Trop. junio de 2012;33(2):68-68.).

Algunos estudios señalan que, en Argentina, el Garlic virus A causó reducciones entre 6 y 11 % en el diámetro de las variedades de ajo Morado-INTA y Blanco-IFFIVE(1818. Cafrune EE, Perotto MC, Conci VC. Effect of Two Allexivirus Isolates on Garlic Yield. Plant Dis. julio de 2006;90(7):898-904. ).

En la propia Tabla 3, se aprecia que no hubo diferencias significativas entre los tratamientos con respecto al número de “dientes” por bulbo, que osciló entre 9-12 “dientes” por bulbo. La formación de “dientes” no se afecta al aplicar la termoterapia, esta técnica solo permite obtener un desarrollo más vigoroso del vegetal.

Resultados similares muestran que en la realidad del campo la termoterapia tiene efecto contra los virus, ya que los ajos tratados y luego plantados dan lugar a plantas que tienen color más verde, las manchas de virosis disminuyen y tienen un crecimiento más vigoroso (1919. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

En la Tabla 3, se aprecia que no hubo diferencias significativas entre los tratamientos con respecto al diámetro del pseudotallo. Los mismos no interfieren en el desarrollo vegetal y permiten que las plantas tengan un buen desarrollo al mejorar su calidad.

Resultados inferiores fueron alcanzados por algunos investigadores con el empleo de la termoterapia en 22 genotipos de ajo respeto al diámetro del pseudotallo. Se mostró que no hubo diferencias significativas en 17 genotipos, mientras que en cinco de ellos si hubo diferencias respecto a esta variable, los valores oscilaron entre 7,6 y 10,2 mm, respectivamente (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

Así mismo, varios autores plantean que la aplicación de termoterapia (49 °C) no muestra diferencias significativas en genotipos de ajo (criollo y chileno) al aplicar esta técnica (1919. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

Al estudiar sobre la multiplicación de plantas (1616. Falcon R, Rossana T. Multiplicación de plantas mediante el sistema de cultivo in vitro de tres variedades de ajos (Allium sativum. L) para la formación de Microbulbillos. 2019 [citado 25 de septiembre de 2023]; Disponible en: http://repositorio.undac.edu.pe/handle/undac/2168 ) mediante el sistema de cultivo in vitro de las variedades de ajos: Burranquino, Napuri y Blanco Huaralino, se alcanzaron resultados diferentes y se reporta que el termotratamiento no afecta significativamente el diámetro del pseudotallo en las tres variedades evaluadas.

Los resultados relacionados con el rendimiento de los bulbos de ajo tratados o no se muestran en la Tabla 4. Los valores más elevados se alcanzaron en los tratamientos T4 (30 ºC/50 min) y T6 (50 ºC/30 min) con 1,574 y 1,214 Kg, respectivamente. A su vez, la menor masa se obtuvo en el T7 (60 ºC/20 min) con 0,257 Kg. La exposición del vegetal a una temperatura adecuada, ya sea mediante agua o calor seco, permite la obtención de buenos rendimientos.

El termotratamiento permite obtener plantas más vigorosas con mejor rendimiento (2020. Luiz G, Oliveira L. Olho Seco: Entendendo a doença | Empregando a luz pulsada intensa. A termoterapia pulsada e o Jett Plasma no tratamento. Ás Editorial; 2022. 89 p.), por lo que los autores refieren que la termoterapia se propone como un paso de control y obtención de plántulas libres de virus, que en el caso del cultivo del ajo estos se acumulan en los bulbillos y pueden provocar severos daños a sus plantaciones.

Resultados inferiores fueron obtenidos luego de aplicar tratamientos de termoterapia a 49 °C en dos genotipos (criollo y chileno) se alcanzaron rendimientos más favorables, con una diferencia más marcada para el chileno, con resultados superiores al criollo (1919. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

En todos los casos, los mejores resultados fueron alcanzados por plantas a las cuales se les aplicó entre 30 - 50 ⁰C, las plantas de ajo clon ‘Vietnamita’ se mostraron vigorosas y resistentes durante todo su desarrollo. La aplicación de temperatura, tanto por inmersión en agua como por calor seco, es una técnica que no perjudica el material vegetal, siempre que se use correctamente. De esta forma, se obtienen plantas con una buena nacencia y desarrollo vegetativo y al estar exentos de organismos patógenos se propicia el alcance de valores superiores en cuanto a rendimiento y calidad.

Conclusiones

Recomendaciones

Introduction

Garlic (Allium sativum L.) is a plant of national and global importance due to its wide distribution and extensive cultivated area. At present, it is concentrated in the Asian continent in countries such as China, India, South Korea and Bangladesh. It also stands out in Spain on the European continent, and other nations such as Egypt, Argentina and Brazil in the rest of the world (11. Parejo-Moruno FM, Rangel-Preciado JF, Cruz-Hidalgo E. La inserción de China en el mercado internacional del ajo. Un análisis descriptivo, 1960-2014. Econ Agrar Recur Nat-Agric Resour Econ. 2020;20(1):77-101.).

It is a crop very sensitive to environmental conditions and its development period is very limited in the year (22. Marrero A, Hernández A, Caballero R, Casanova A, Jiménez S, Iglesias I, et al. Guía técnica para la producción del cultivo del ajo. Bibl ACTAF Habana Cuba. 2009;). In the edaphoclimatic conditions of Cuba, the most used clones are "Criollo" and "Vietnamita" with yields between 4-9 t ha^-1 and average values of 6 t ha^-1 in comparison with other producing countries that produce XXX (33. Mendoza-Ramírez EE, Izquierdo-Oviedo H, Hernández-Escobar I de la C, Báez-Rabelo O. (Fredy (, un nuevo genotipo de ajo introducido en Cuba. Cultiv Trop [Internet]. 2021;42(4). Disponible en: https://doi.org/10.7440/res64.2018.03 ).

Garlic is a species where all cultivars are sterile; reproduction is vegetative, by means of bulblets (cloves) that serve as propagation material (44. Atif MJ, Amin B, Ghani MI, Ali M, Cheng Z. Variation in Morphological and Quality Parameters in Garlic (Allium sativum L.) Bulb Influenced by Different Photoperiod, Temperature, Sowing and Harvesting Time. Plants. febrero de 2020;9(2):155.), so “cloves” are planted from bulbs harvested in the previous season (55. Izquierdo Oviedo H, Gómez O. Criollo-9, un cultivar de ajo resistente a las enfermedades fitopatógenas y elevado potencial de rendimiento. Cultiv Trop. junio de 2012;33(2):68-68.).

Like other vegetatively propagated crops, garlic is susceptible to systemic diseases caused by fungi, bacteria and viruses that spread to the rest of the crop, causing considerable losses in yield and bulb quality (66. Celli MG, Perotto MC, Buraschi D, Conci VC. Biological and molecular characterization of Garlic virus D and its effects on yields of garlic. Acta Hortic. octubre de 2016;(1143):193-200. ).

Among the management strategies is thermotherapy as a physical method (77. Suárez Padrón IE. Cultivo de tejidos vegetales. 2020; Disponible en: https://unilibros.co/gpd-cultivo-de-tejidos-vegetales-9789585104099.html ). It consists of introducing the explants to treatment based on the application of dry or humid heat with variation of temperature and duration according to the treatment and plant species. The thermal treatments most frequently used in this crop are temperatures ranging between 35 and 38 °C (88. Carbajal Cruz NN. Termoterapia y cultivo in vitro de ajo (Allium sativum L.) para la eliminación del virus del enanismo amarillo de la cebolla. [Internet] [PhD Thesis]. Universidad Autónoma de Nuevo León; 2018. Disponible en: http://eprints.uanl.mx/id/eprint/15790 ).

It has been proven that garlic subjected to thermotherapy keeps better until the date of planting (generally between November and December). On the other hand, planting garlic cloves from bulbs treated with thermotherapy will generate plants with good sprouting and vegetative development (99. Megino LV, González CI. La termoterapia aplicada al cultivo del ajo. Agric Rev Agropecu. 2005;880:866-9.).

The objective of this work was to use different temperature treatments on vegetative and productive characteristics in garlic (Allium sativum L.) "Vietnamita" clone.

Materials and methods

The experiment was carried out in two phases of development. The first phase was carried out in the Departments of Plant Physiology and Biochemistry and Plant Genetics and Improvement at the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), Cuba. In this phase, the garlic “cloves” were subjected to temperature treatments.

The second phase was carried out in a family orchard located in the Batey “Curva Cabeza de Toro”, Melena del Sur municipality, Mayabeque province, where the previously treated agricultural seed was planted according to the growing season between October/February, the climatic data are shown in Table 1.

Plant material: Stored garlic bulbs of the Vietnamita clone (2019-2020) were used.

Results and discussion

The data related to the percentage of sprouting are shown in Figure 1. At seven days, as can be seen, all plants showed 0 % sprouting. On the other hand, at 14 days, significant differences were observed, the best results were obtained by the plants of treatment 1 (Control) with 16.83 % of sprouting. The lowest result was obtained by the plants of treatment 7 (60 ºC/20 min) with 0 %. This variable was affected in the first week as a result of subjecting the garlic cloves to temperature changes that cause slight stress.

Several authors state that some plant species do not suffer serious lesions when subjected to high temperatures, while others may suffer negative effects due to severe damage and collapse at the cellular level in a matter of minutes (1111. Ghaemizadeh F, Dashti F, Khodakaramian G, Sarikhani H. Combination of stem-disc dome culture and thermotherapy to eliminate Allexiviruses and Onion yellow dwarf virus from garlic (Allium sativum cv. Hamedan). Arch Phytopathol Plant Prot. 25 de febrero de 2014;47(4):499-507.).

Some authors obtained superior results when applying thermotherapy to garlic cultivation. Seedling emergence was significantly higher than that of their controls in 9 of the 22 genotypes evaluated. However, in 50 % of the genotypes, no difference was detected in this variable; the range of emergence percentages was 20.8-93.3 and 5.6-89.6 % in thermo-treated bulb cloves and controls, respectively (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

The use of high temperature to eliminate or reduce the “viral load” has been defined as the production of a progressively less suitable cellular environment for the viral agent(s) (1313. Watson-Guido W, Jimenez-Bonilla V, Brenes-Madriz J, Watson-Guido W, Jimenez-Bonilla V, Brenes-Madriz J. Establishment of a protocol for the induction of indirect somatic embryogenesis in Allium sativum (Costa Rican Creole Gralic). Rev Tecnol En Marcha. junio de 2021;34(2):178-86.).

Other studies showed different results when bulblets were subjected to dry heat thermotherapy at 5 ºC for 20 days, the highest percentage of sprouting was reached at 12 days (dap) with 80 %, while the rest of the treatments (35-38-48-50 ºC) reached this percentage between 22-32 days (dap). However, it was remarkable the delay for this variable on bulblets submitted to thermotherapy by immersion in hot water at 48 ºC that only reached 40 % of sprouting at 22 days (dap), this result was similar after applying 60 ºC during 20 minutes and the sprouting started after 14 days of planting the crop (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

With respect to plant height, there were no significant differences at 90 and 100 days of cultivation, while at 120 days there were differences between treatments (Figure 2). At 120 days, the control treatment with 42 cm was the most favorable. The lowest value was presented in treatment 7 (60 ºC/20 min) with 36.11 cm height. An adequate temperature can promote a more vigorous development of the plant.

Several authors suggest that thermotherapy has been proposed as an intermediate step in the process of obtaining virus-free seedlings, which could be translated into increases in the agro-morphological characteristics of the crop (1515. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

Some researchers achieved superior results by subjecting garlic to a storage temperature of 33 °C for six weeks. Plant height was significantly higher than that of their controls (marbled, white, and purple) in 13 of the 22 genotypes evaluated. In contrast, the remaining eight genotypes showed no differences for this variable in plants from heat-treated bulbs and their controls (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

Different results obtained showed that the exposure of purple garlic “seed” to temperatures between 4-5 ºC for periods of time longer than 30 days significantly favored leaf length in less time (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

With respect to the number of leaves per plant, there were significant differences among the treatments evaluated (Figure 3). The highest value at 90 days was obtained in treatment 6 (50 ⁰C/30 min) with 11.27 leaves/plant, while, at 120 days the most favorable results were reached in treatments 5 (40 ºC/40 min) and 6(50 ºC/30min) with 7.82 and 8.40 leaves/plant. Treatment 7 (60 ⁰C/20 min) presented the lowest values with 7.47 and 6.11 leaves/plant at 90 and 120 days. The use of adequate warm temperatures could favor this variable as shown in the results obtained.

Inferior results were shown with the application of thermotherapy, in seven of 22 garlic genotypes evaluated there were significant differences with respect to the number of leaves per plant. The highest values ranged between 5.3-4.3 leaves/plant (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

Researchers state that heat treatment does not show differences on the number of leaves between treated and untreated plants (1616. Falcon R, Rossana T. Multiplicación de plantas mediante el sistema de cultivo in vitro de tres variedades de ajos (Allium sativum. L) para la formación de Microbulbillos. 2019 [citado 25 de septiembre de 2023]; Disponible en: http://repositorio.undac.edu.pe/handle/undac/2168 ). At the same time, other authors with different results showed that after applying thermotherapy with dry heat at 5 ºC for 20 days, the plants had a greater number of leaves at 90 days (dap) compared to the other treatments. In the following days, this variable was balanced among treatments (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

Table 3 shows the results related to fresh and dry bulb mass content in garlic plants. As can be seen, in both cases there were significant differences between the treatments evaluated. For case one the most favorable treatments were T1 (absolute control) with 17.91 g and T4 (30 ºC/50 min) with 19.36 g, in the second case only T1 (absolute control) was the most favorable with 15.19 g. In turn, in both cases the lowest value was for T7 (60 ºC/20 min) with 8.83 g and 7.54 g, respectively.

The application of temperatures above 40 °C can impair bulb development in garlic plants, whereas, temperatures around 30 °C improve crop quality.

High temperatures and prolonged periods of thermotherapy can have a negative effect on plant development (1111. Ghaemizadeh F, Dashti F, Khodakaramian G, Sarikhani H. Combination of stem-disc dome culture and thermotherapy to eliminate Allexiviruses and Onion yellow dwarf virus from garlic (Allium sativum cv. Hamedan). Arch Phytopathol Plant Prot. 25 de febrero de 2014;47(4):499-507.).

Other authors observed different results, thermotherapy treatments by dry heat at 35°C/12h and by immersion in hot water at 48 °C/30 min 150 days after planting, showed an accumulation of biomass in the bulb much lower than the other treatments (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

Other authors reached inferior results, showing that the application of thermotherapy with dry heat at 5 ºC for 20 days showed the best result after the absolute treatment with 5.27 and 6.04 g, respectively, at 150 (dap). Plants treated with hydrotherapy showed a lower development during the evaluation (1414. Gómez-Marroquín MR, Torres-Jiménez DM, Cruz-Castiblanco GN, Hernández-Guzmán AK, Kobayashi S, del Pilar Villarreal A. Métodos físicos para reducir inóculo de Sclerotium cepivorum en semilla de ajo morado (Allium sativum L.). Agron Mesoam. 2022;46042-46042.).

With respect to the polar diameter of the bulb, there were no significant differences between the treatments evaluated, while for the equatorial diameter there were differences for both cases (Table 3). The highest values in case one were obtained in treatments 1 (absolute control) with 53.3 and 5 (40 ºC / 40 min) with 55.3 cm, which in turn was the most favorable in the second case with 52.6 cm. Likewise, in treatment T7 (60 ºC/20 min) reached the lowest values with 41.3 mm and 39.0 mm respectively.

The use of thermotherapy at appropriate temperatures improves the quality of garlic bulbs by reducing or eliminating any pathogen present in them and allows obtaining good postharvest results.

The decrease in diameter in symptomatic garlic plants demonstrates the effect of thermotherapy on this variable.

On this variable, it is suggested to use healthy garlic cloves in each production cycle, which can be achieved through thermotherapy (1717. Pérez-Moreno L, Santiago-Gómez D, Rico-Jaramillo E, Ramírez-Malagón R, Mendoza-Celedón B. Efecto de Virus Fitopatógenos Sobre Características Agronómicas y Calidad del Ajo (Allium sativum L.), en el Estado de Guanajuato, México [Internet]. Revista mexicana de fitopatología. 2008 [citado 23 de octubre de 2023]. Disponible en: https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-33092008000100007 ).

Some authors obtained inferior results when sanitizing the 'Criollo-9' clone. This clone performed well in field conditions, with a polar and equatorial diameter of 3.9-4.05 and 3.4-3.9 cm (55. Izquierdo Oviedo H, Gómez O. Criollo-9, un cultivar de ajo resistente a las enfermedades fitopatógenas y elevado potencial de rendimiento. Cultiv Trop. junio de 2012;33(2):68-68.).

Some studies indicate that in Argentina, Garlic virus A caused reductions between 6 and 11 % in the diameter of Morado-INTA and Blanco-IFFIVE garlic varieties (1818. Cafrune EE, Perotto MC, Conci VC. Effect of Two Allexivirus Isolates on Garlic Yield. Plant Dis. julio de 2006;90(7):898-904. ).

Table 3 shows that there were no significant differences between treatments with respect to the number of cloves per bulb, which ranged from 9-12 cloves per bulb. The formation of teeth is not affected by applying thermotherapy; this technique only allows a more vigorous development of the plant.

Similar results show that in the reality of the field, thermotherapy has an effect against viruses, the garlic treated and then planted has a greener color, the spots of virosis decrease and they have a more vigorous growth (1919. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

Table 3 shows that there were no significant differences between treatments with respect to the diameter of the pseudostem. This does not interfere with plant development and allows plants to develop well by improving their quality.

Inferior results were achieved by some researchers with the use of thermotherapy on 22 garlic genotypes with respect to pseudostem diameter. It was shown that there were no significant differences in 17 genotypes, while in five of them there were differences with respect to this variable, the values ranged between 7.6 and 10.2 mm respectively (1212. Velásquez-Valle R, Reveles Hernández M. Efecto de la termoterapia sobre la emergencia y características vegetativas de genotipos de ajo. Rev Mex Cienc Agríc. 2019;10(2):447-52.).

Likewise, several authors’ state that the application of thermotherapy (49 °C) does not show significant differences in garlic genotypes (Criollo and Chileno) when applying this technique (1919. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

When studying the multiplication of plants (1616. Falcon R, Rossana T. Multiplicación de plantas mediante el sistema de cultivo in vitro de tres variedades de ajos (Allium sativum. L) para la formación de Microbulbillos. 2019 [citado 25 de septiembre de 2023]; Disponible en: http://repositorio.undac.edu.pe/handle/undac/2168 ) through the in vitro culture system of the following garlic varieties: Burranquino, Napuri and Blanco Huaralino, different results were obtained and it is reported that heat treatment does not significantly affect the diameter of the pseudostem in the three varieties evaluated.

The results related to the yield of garlic bulbs treated or not by treatment are shown in Table 4. The highest values were reached at T4 (30 ºC/50 min) and T6 (50 ºC/30 min) with 1.574 and 1.214 kg, respectively. In turn, the lowest weight was obtained at T7 (60 ºC/20 min) with 0.257 kg. The exposure of the plant to a suitable temperature, either by means of water or dry heat, allows obtaining good yields.

The heat treatment allows obtaining more vigorous plants with better yields (2020. Luiz G, Oliveira L. Olho Seco: Entendendo a doença | Empregando a luz pulsada intensa. A termoterapia pulsada e o Jett Plasma no tratamento. Ás Editorial; 2022. 89 p.), referring that the thermotherapy is proposed as a step of control and obtaining virus-free seedlings, which in the case of garlic cultivation these accumulate in the bulblets and can cause severe damage to their plantations.

Inferior results were obtained after applying thermotherapy treatments at 49 °C in two genotypes (Criollo and Chileno), more favorable yields were achieved, with a more marked difference for the Chileno with superior results than the Criollo (1919. Peña LET, Pérez DM, Pimentel KR, Revol MM, Reyes DM. Efecto de la termoterapia sobre características vegetativas y productivas de dos genotipos de ajo. Rev ECOVIDA. 26 de abril de 2023;13(1):9-15.).

In all cases, the best results were achieved by plants with temperatures 30 - 50 ºC. 'Vietnamita' garlic plants were vigorous and resistant throughout their development. The application of temperature, either by immersion in water or by dry heat, is a technique that does not damage the plant material as long as it is used correctly. In this way, plants are obtained with a good birth and vegetative development, and being free of pathogenic organisms, it favors the achievement of superior values in terms of yield and quality.

Conclusions

Recommendations