Selection of Traditional Varieties and Breeding of New Cucurbit Varieties Adapted to Organic Production

[ES] El melón (Cucumis melo L.) es uno de los principales cultivos pertenecientes a la familia de las cucurbitáceas, del cual España representa uno de los centros secundarios de diversificación, donde todavía se cultivan melones no dulces (Flexuosus) y dulces (Ibericus). En la actualidad, un gran número de variedades tradicionales de melón se han ido sustituyendo por variedades comerciales F1 de los subgrupos Piel de Sapo y Amarillo. Una forma de fomentar y recuperar el cultivo de estas variedades seria mediante prácticas de cultivo ecológico. Existen una serie de factores limitantes para el cultivo de estas variedades tradicionales, entre las que se incluyen factores bióticos y abióticos. EL uso de injertos podría suponer un método para ayudar frente a estos estreses. Tanto el uso de injertos como el estrés salino pueden afectar a los distintos parámetros de calidad de los frutos. Es por ello que en la presente tesis doctoral se ha analizado la genética, morfología y el perfil de ácidos, azucares y volátiles de una colección de variedades tradicionales de melones españoles, tanto dulces como no dulces. Además, se ha visto el efecto sobre factores agronómicos, morfológicos y metabólicos, tanto de la salinidad como de diferentes patrones. Los análisis genéticos diferenciaron entre los materiales exóticos, las accesiones de Flexuosus e Ibericus. En el caso de los Ibericus no fue posible encontrar una clara distinción entre los distintos subgrupos. Se encontró así mismo diferencias morfológicas entre las distintos Subgrupos entre sí y dentro de los mismos. Los principales compuestos orgánicos volátiles (VOCs) detectados en los frutos no dulces fueron aldehídos y alcoholes, siendo capaces de diferenciar entre ellos. En cuanto a los VOCs de los Ibericus dulces, se observó un alto nivel de variabilidad. El desempeño tanto de los cultivares de alficoz y melones dulces injertados, se evaluó bajo condiciones de cultivo ecológico. En ambos casos se encontró que los principales factores limitantes fueron los patógenos de suelo y virus. En cuanto a los virus, el principal fue el virus del mosaico de la sandía (WMV), seguido por el virus del mosaico amarillo del calabacín (ZYMV), virus del rizado del tomate de Nueva Delhi (ToLCNDV) y virus del amarilleo de las cucurbitáceas, transmitido por pulgón (CABYV). En cuanto a los hongos de parte aérea, el principal fue el oídio, causado por Podosphaera xanthii. En cuanto a los hongos patógenos de suelo, tanto Macrophomina phaseolina como las especies de Fusarium, Neocosmospora keratoplastica y N. falciformis, redujeron los rendimientos, en sinergia con la alta salinidad. En este caso los patrones de Cucurbita tuvieron un peor desempeño que los de Cucumis. Así mismo, los patrones de Cucumis obtuvieron características de fruto similares a los frutos sin injertar o mejoraron la calidad de algunos parámetros. Así mismo se ha evaluado la resistencia de una variedad de alficoz español a 4 patógenos (M. phaseolina, Monosporascus cannonballus, N. keratoplastica y N. falciformis). En cuanto al efecto sobre los metabolitos, el uso de injertos afectó a los perfiles de ácidos, azúcares y VOCs de alficoz. Esto perjudicó la percepción durante las catas, dando como resultado sabores extraño, especialmente en los injertados en Cucurbita, mientras que los patrones de Cucumis no dieron sabores raros, sino más bien parecidos a los sin injertar. En el caso de los melones dulces, el principal factor que cambiaba los perfiles de metabolitos fue la el cultivar, tanto para ácidos como de azúcares. El efecto del uso de injerto fue mínimo, mientras que la salinidad si tuvo un efecto mayor. El efecto sobre los VOCs también resultó muy dependiente de la combinación patrón-variedad, con el mismo patrón presentando diferentes efectos dependiendo de la variedad sobre la que se encontrase.
[CA] El meló (Cucumis melo L.) és un dels principals cultius pertanyents a la família de les cucurbitàcies. Espanya representa un dels centres secundaris de la seua diversificació, on encara es cultiven melons no dolços (Flexuosus) i dolços (Ibericus). Actualment, un gran nombre de varietats tradicionals de meló ha sigut substituït per varietats comercials F1 dels subgrups "Piel de Sapo" i Groc. Una manera de fomentar i recuperar el cultiu d'aquestes varietats seria mitjançant pràctiques de cultiu ecològic. Existeixen una sèrie de factors biòtics i abiòtics. L'ús d'empelts podria suposar un mètode per ajudar front a estos estressos. Tant l'ús d'empelts com l'aparició d'estressos associats a la salinitat poden afectar als distints paràmetres de qualitat dels fruits. És per això que en la present tesi doctoral s'ha analitzat la genètica, morfologia i el perfil d'àcids, sucres i volàtils d'una col·lecció de varietats tradicionals de melons espanyols, tant dolços como no dolços. A més, s'ha vist l'efecte sobre factors agronòmics, morfològics i metabòlics, tant de la salinitat com de diferents patrons. Les anàlisi genètiques varen diferenciar entre els materials exòtics, les accessions de Flexuosus i les d'Ibericus. En els cas dels Ibericus no va ser possible trobar una clara diferència entre els diferents subgrups. Així mateix, es varen trobar diferències morfològiques en els diferents subgrups entre si mateix i dins dels mateixos. Els principals compostos orgànics volàtils (VOCs) detectats en els fruits no dolços varen ser aldehids i alcohols, sent diferenciables entre ells. Quant als VOCs dels Ibericus dolços, es va observar un alt nivell de variabilitat. El comportament dels cultivars d'alficòs i melons dolços empeltats es va avaluar sota les condicions del cultiu ecològic. En ambdós casos es va trobar que els principals factors limitants varen ser els patògens del sòl i els virus. Quant als virus, el principal va ser el virus del mosaic del meló d'Alger (WMV), seguit pel virus del mosaic groc del carabassí (ZYMV), el virus de l'arrissat de la tomaca de Nova Delhi (ToLCNDV) i el virus de l'engroguiment de les cucurbitàcies, transmés pels àfids (CABYV). Quant als fongs de les parts aèries, el principal va ser l'oïdi, causat per Podosphaera xanthii. Quant als fongs patògens del sòl, tant Macrophomina phaseolina com les espècies de Fusarium, Neocosmospora, keratoplastica i N. falciformis, varen reduir els rendiments, establint una sinèrgia amb l'alta salinitat. En aquest cas els patrons de Cucurbita varen tindre un pitjor comportament que els de Cucumis. Així mateix, els patrons de Cucumis varen obtindre característiques del fruit similars als fruits sense empeltar o varen millorar la qualitat d'alguns paràmetres. També s'ha avaluat la resistència d'una varietat d'alficòs espanyol a 4 patògens (M. phaseolina, Monosporascus cannonballus, N. keratoplastica i N. falciformis). Quant a l'efecte sobre els metabòlits, l'ús d'empelts va afectar als perfils d'àcids, sucres i VOCs de l'alficòs. Aquest fet va perjudicar la percepció durant el tast, la qual cosa va donar com a resultat uns sabors estranys, especialment en els alficossos empeltats en Cucurbita, mentre que els patrons de Cucumis no varen donar sabors estranys, sinó més bé semblants als sense empeltar. En el cas dels melons dolços, el principal factor que va provocar un canvi en els perfils dels metabòlits va ser el del cultivar, tant per a àcids com per a sucres. L'efecte de l'ús de l'empelt va ser mínim, mentre que la salinitat sí va tindre un efecte més elevat. L'efecte sobre el VOCs també va resultar molt dependent de la combinació patró-varietat, presentant el mateix patró diferents efectes depenent de la varietat sobre la que estigués empeltat.
[EN] Melon (Cucumis melo L.) is one of the main crops belonging to the Cucurbitaceae family, of which Spain represents one of the secondary centres of diversification, where unsweet (Flexuosus) and sweet (Ibericus) melons are still cultivated. Nowadays, cultivation of traditional melon landraces has been replaced by commercial F1 varieties of the Piel de Sapo and Amarillo subgroups. In order to promote and recover these traditional landraces, would be through organic farming. There are a number of factors which limit the cultivation of these traditional landraces, both biotic and abiotic factors. The use of grafting could be a method to help with these stresses. Grafting and abiotic stresses can have an effect different quality fruit parameters. For this reason, the genetics, morphology and acid, sugar and volatile profiles of a collection of traditional Spanish melon landraces, both sweet and non-sweet, have been analysed in this doctoral thesis. In addition, the effect of salinity and different rootstocks on agronomic, morphological and metabolic factors has been studied. Genetic analyses differentiated between exotic materials, Flexuosus and Ibericus accessions. In the case of Ibericus, it was not possible to find a clear distinction between the different subgroups. Morphological differences between and within subgroups were also found. The main volatile organic compounds (VOCs) detected in the non-sweet fruits (Flexuosus and Chate) were aldehydes and alcohols, being able to differentiate between them. A high level of variability was observed in the VOCs profile of sweet Ibericus. The performance of both grafted alficoz and grafted sweet melon cultivars was evaluated under organic farming conditions. In both cases, soil pathogens and viruses were found to be the main limiting factors. Regarding viruses, the main one was Watermelon Mosaic Virus (WMV), followed by Zucchini Yellow Mosaic Virus (ZYMV), Tomato Leaf Curl New Delhi Virus (ToLCNDV) and Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV). The main airborne fungus detected was powdery mildew caused by Podosphaera xanthii. As for soilborne pathogenic fungi, Macrophomina phaseolina and Fusarium species, Neocosmospora keratoplastica and N. falciformis, reduced yields, in synergy with high salinity. In this case, Cucurbita rootstocks performed worse than Cucumis rootstocks. Likewise, Cucumis rootstocks obtained fruit characteristics similar to ungrafted fruit or improved the quality of some parameters. The resistance of a Spanish alficoz variety to four pathogens (M. phaseolina, Monosporascus cannonballus, N. keratoplastica and N. falciformis) has also been evaluated. Regarding the effect on metabolites, the use of grafting affected the acid, sugar and VOCs profiles of alficoz. Cucurbita grafted fruits resulted in lower perception during tasting, due to odd flavours, while Cucumis did not have that effect, resulting in similar scores to ungrafted fruits. In sweet Ibericus melons, the main factor changing the metabolite profiles was the cultivar, both for acids and sugars. The effect of grafting was minimal, whereas salinity had a greater effect. The effect on VOCs was also highly dependent on the rootstock-variety combination, with the same rootstock showing different effects depending on the variety on which it was grown.
The present work has been supported by grants PROMETEO/2017/078 and PROMETEO/2021/072 (to promote excellence groups) funded by Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esports (Generalitat Valenciana, Spain), grant PID2020-116055RB-C21 funded by Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Agencia Estatal de Investigación (AEI) 10.13039/501100011033 and AGL2017-85563-C2-1-R-AR funded by Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Agencia Estatal de Investigación (AEI) 10.13039/501100011033 and “ERDF: A way of making Europe”, RTA2017-00061-C03-03 (INIA) cofunded by the Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades and FEDER funds