ECOLOGÍA DE LOS TERPENOS VOLÁTILES DE LA PIEL DE NARANJA: COMUNICACIÓN PLANTA-FRUGÍVORO

Abstract

[ES] Ecología de los terpenos volátiles de la piel de la naranja: comunicación planta-frugívoro Desde hace décadas muchos autores han investigado cómo a lo largo de la evolución, los frugívoros han configurado la forma, el tamaño, el contenido nutricional, color, etc. de los frutos carnosos. Más recientemente se ha intensificado el interés de la comunidad científica por establecer el papel de determinados compuestos químicos en la interacción entre frugívoros y frutos carnosos. Los metabolitos secundarios de las plantas se sintetizan en pequeñas cantidades y pueden realizar diferentes funciones especializadas en las interacciones bióticas y abióticas de las plantas con su entorno, como defensa frente a herbívoros, atracción de insectos polinizadores, comunicación entre diferentes órganos de una planta, etc. Los cítricos producen principalmente terpenos como metabolitos secundarios característicos, que se almacenan en las glándulas de aceites esenciales de todos sus órganos excepto raíces. En el flavedo de los frutos se producen sobretodo monoterpenos, siendo el más abundante el D-limoneno. El objetivo general de la tesis es investigar los mecanismos de comunicación cítricos-frugívoros mediados por el compuesto volátil D-limoneno del flavedo. Para ello realizamos diversos ofrecimientos de frutos cítricos en campos de cultivo de ambientes tropicales (Sâo Paulo, Brasil) y Mediterráneo (Valencia, España) y mediante el uso de cámaras de fototrampeo y huellas, estudiamos la influencia que este compuesto ejerce en el comportamiento de los frugívoros. Gracias al uso de naranjas con reducido contenido de D-limoneno en su flavedo obtenidas mediante técnicas de ingeniería genética junto a naranjas convencionales con alto contenido de D-limoneno, investigamos el papel específico (atracción/repelencia) de este compuesto en las relaciones de los frutos con los frugívoros vertebrados e invertebrados. El zumo de estos frutos, modificados o no, se somete a paneles de catadores humanos que, aunque detectan diferencias en el olor de los mismos, no son clasificadas como depreciables. La infección de los frutos cítricos por el hongo especialista P. digitatum modifica las características fisicoquímicas de los frutos haciéndolos más atrayentes para los frugívoros vertebrados. El estudio del contenido y emisión de los compuestos orgánicos volátiles de los frutos sanos e infectados revela los cambios químicos en el perfil de los compuestos volátiles como consecuencia de la infección fúngica que resultan atrayentes a los frugívoros vertebrados. La detección de picos importantes de emisión del volátil D-limoneno en frutos con reducido contenido en este compuesto infectados por P. digitatum nos conduce a investigar si el hongo es capaz de emitir este monoterpeno hidrocarbonado. Finalmente se estudia el sistema cítricos-frugívoros desde el punto de vista de su efecto en los ecosistemas. En concreto, evaluamos la posibilidad de que la interacción entre cítricos cultivados y jabalíes introducidos fuera de su distribución nativa pudiera contribuir al asilvestramiento de los cítricos en el continente americano.

[CA] Ecologia dels terpens volàtils de la pell de la taronja: comunicació planta-frugívor Molts autors proposen que al llarg de l'evolució, els animals frugívors han configurat la forma, la grandària, el contingut nutricional, la textura, etc. dels fruits carnosos. L'estudi de la composició de les característiques específiques dels fruits i la seua interacció amb els animals frugívors en el seu ambient natural està despertant molt interés en la comunitat científica, per a intentar establir el paper de determinats compostos químics en la interacció entre frugívors i fruits carnosos. Els metabòlits secundaris de les plantes se sintetitzen en xicotetes quantitats i poden realitzar diferents funcions especialitzades en les interaccions biòtiques i abiòtiques de les plantes, com a defensa enfront d'herbívora, atracció d'insectes pol¿linitzadors, comunicació entre diferents òrgans d'una planta, etc. En els cítrics s'emmagatzemen principalment en les glàndules d'olis essencials del flavedo dels fruits i són principalment monoterpens, sent el més abundant el D-limonè. L'objectiu general de la tesi és investigar els mecanismes de comunicació cítrics-frugívors mediats pel compost volàtil D-limonè. Per a això realitzem diversos oferiments de fruits cítrics en camps de cultiu d'ambients tropicals (Sâo Paulo, Brasil) i Mediterrànies (València, Espanya) i mitjançant l'ús de cambres de fototrampeig i petjades, estudiem la influència que aquest compost exerceix en el comportament dels frugívors. Gràcies a l'ús de taronges amb reduït contingut de D-limonè al seu flavedo obtingudes mitjançant tècniques d'enginyeria genètica, investiguem el paper específic (atracció/repel.lència) d'aquest compost determinat en les relacions amb els frugívors vertebrats i invertebrats. El suc d'aquests fruits se sotmet a un panell de tastadors humans que, encara que detecten diferències en l'olfacte del suc, aquestes no són classificades com nocives. La infecció dels fruits cítrics pel fong especialista P. digitatum modifica les característiques fisicoquímiques dels fruits fent-los més atraients per als frugívors vertebrats. L'estudi del contingut i emissió dels compostos orgànics volàtils dels fruits sans i infectats revela els canvis químics en el perfil dels compostos volàtils com a conseqüència de la infecció que resulten atraients als frugívors vertebrats. La detecció de pics importants d'emissió del volàtil D-limonè en fruits amb reduït contingut en aquest compost infectats per P. digitatum ens condueix a investigar si el fong és capaç d'emetre aquest terpé hidrocarbonat. Finalment s'estudia la interacció de dues espècies natives del continent asiàtic (porcs senglar i cítrics) interactuant fora de la seua distribució nativa en el continent americà baix noves condicions ecològiques.

[EN] Ecology of volatile terpenes from the orange peel: animal-fruit communication For decades many authors have investigated how frugivores have configured the shape, size, nutritional content, color, etc. of the fleshy fruits along their evolution. More recently, the interest of the scientific community has increased in establishing the role of certain fruit chemical compounds in the interactions between frugivores and fleshy fruits. Secondary metabolites of plants are synthesized in small quantities and perform different specialized functions in the biotic and abiotic interactions of plants with their environment, such as defense against herbivores, attraction of pollinating insects, communication between different organs within a plant, etc. Citrus fruits mainly produce terpenes as characteristic secondary metabolites, which are stored in essential oil glands in all their organs except roots. In the fruit flavedo, monoterpenes are produced predominantly, being D-limonene the most abundant one. The general objective of this thesis is to investigate the mechanisms of citrus fruit/frugivore communication mediated by the volatile compound D-limonene abundantly accumulated in the fruit favedo. For this, we make various citrus fruit offerings in orchards in both tropical (Sâo Paulo, Brazil) and Mediterranean (Valencia, Spain) environments and follow frugivores behavior through the use of photo-trapping and fingerprint cameras. By using genetically-modified oranges with reduced content of D-limonene in their flavedo compared to conventional oranges with high D-limonene content, we investigate the specific role (attraction / repellence) of this compound in fruit interactions with vertebrate and invertebrate frugivores. The juice of these fruits, modified or not, is subjected to human panels that, though detecting differences in their smell, do not find any of them as depreciable or better than the other. The infection of citrus fruits by the specialized fungus P. digitatum modifies the physicochemical characteristics of the fruits making them more attractive to vertebrate frugivores. The study of the content and emission of volatile organic compounds of healthy and infected fruits reveals the chemical changes in the profile of volatile compounds resulting from fungal infection that are attractive to vertebrate frugivores. The detection of pronounced emission peaks of D-limonene in genetically-modified fruits with reduced content in this compound infected by P. digitatum leads us to investigate whether the fungus is capable of producing this hydrocarbonated monoterpene. Finally, the citrus-frugivores system is studied from the point of view of its effect on the ecosystem. Specifically, we evaluate the possibility that the interaction between cultivated citrus and wild boar introduced from outside its native area may contribute to the naturalization of citrus in the American continent.