Evaluación del estado hídrico de variedades minoritarias de vid de diferentes zonas vitícolas de España por medidas de la relación isotópica del carbono (δ¹³C)

Introducción

Mientras que el 80% de la superficie dedicada en el mundo al cultivo de la vid la ocupan solo 12 variedades, en España ese porcentaje llega prácticamente al 90%. Por si solos, estos crudos datos conducen a uno de los retos a los que se enfrenta la viticultura actual: detener la pérdida de diversidad genética como pieza clave de sostenibilidad. En muchas regiones vitícolas, esta sostenibilidad se ve amenazada además por la reducción efectiva de los recursos hídricos que trae consigo el calentamiento global. El fomento de la diversidad genética de la vid, la utilización en la práctica de variedades más adaptadas, puede ser un factor destacado de resiliencia. Un mejor aprovechamiento de la diversidad varietal por parte del sector vitivinícola podrá constituir una buena herramienta para enfrentarse a los desafíos que lo amenazan.

Un factor que contribuye a revelar la adaptabilidad de las variedades a la escasez de agua es la eficiencia en el uso del agua (EUA), y que se puede estudiar a diferentes escalas en la planta y/o por medio de varios procesos fisiológicos. La mayoría de estudios experimentales se han realizado a través de medidas de fotosíntesis y transpiración en hojas, o plantas enteras; también, por medidas del δ¹³C en hojas y mostos, que son más integradoras y representativas del proceso de intercambio de gases a lo largo del ciclo.

La proporción relativa que existe en un tejido vegetal de los dos isótopos estables del carbono (¹²C y ¹³C) está íntimamente relacionada con las condiciones bajo las que ocurrió la fotosíntesis durante su formación. En el caso de la relación isotópica del carbono (δ¹³C) de los azúcares del mosto, se ha demostrado que está estrechamente relacionada con las condiciones de estrés hídrico que se producen durante el verano y, particularmente, con las del período envero-vendimia. Cuando las vides experimentan déficit hídrico, se favorece el cierre estomático y, como consecuencia, la discriminación isotópica asociada a la fotosíntesis disminuye, dado que la proporción relativa de ¹³CO₂ dentro de la hoja aumenta respecto a la del ¹²CO_2.^[1] En consecuencia, las plantas que han sido sometidas a un déficit hídrico mayor presentan habitualmente valores de δ¹³C más altos (menos negativos) que los procedentes de plantas menos estresadas, reflejando una mayor eficiencia hídrica. ^[2]

Este estudio se encuadra dentro del proyecto estatal “Valorización de variedades minoritarias de vid por su potencial para la diversificación vitivinícola y de resiliencia al cambio climático (MINORVIN)”, y concretamente dentro del subproyecto 1, que se centra en explorar la variabilidad genética existente en la búsqueda de genotipos tolerantes a la sequía. Dentro de este marco, con este trabajo se pretende valorizar la diversidad de variedades de vid minoritarias de España, con base en su capacidad potencial para mitigar efectos del cambio climático como la sequía. Se trata, en definitiva, de utilizar el δ¹³C para evaluar el estado hídrico mantenido por las variedades en las distintas localizaciones como herramienta para identificar aquellas que responden al déficit hídrico mostrando una mayor EUA.

Metodología

Material Vegetal

Durante los años 2019, 2020 y 2021, se analizó el δ¹³C en el mosto obtenido en vendimia de un total de 44 variedades estudiadas. La Tabla 1 recoge la lista de las variedades: 20 blancas (B), 1 rosada (R) y 23 tintas (T), así como sus localizaciones.

 Datos climáticos

El conocimiento de ciertos parámetros climáticos de las distintas zonas vitícolas, aunque sea a nivel de Comunidad Autónoma (CC.AA.), resulta útil para tratar de evaluar los resultados de la medida de δ¹³C obtenidos en distintas regiones. Se calcularon así algunos parámetros e índices agroclimáticos, utilizando datos de las estaciones meteorológicas propias o cercanas a los centros y/o zonas de cultivo de las variedades. Por un lado, se registró el promedio de precipitación para los tres años de estudio. Por otro lado, se calculó la integral térmica eficaz, también conocida como GDD (Growing Degree Days):

GDD = [(Tmax – Tmin)/2] – Tbase

Donde, Tmax es la temperatura máxima diaria, Tmin, la mínima y Tbase es una temperatura de referencia que varía entre especies, cultivos y estado de crecimiento, y que en este caso se ha considerado Tbase = 10ºC.

Medida de la relación isotópica de ¹³C/¹²C mediante IRMS

La determinación de la medida de la relación isotópica de carbono (¹³C/¹²C) se realizó con un espectrómetro de masas de relación isotópica, IRMS, Delta V Advantage, acoplado a un analizador elemental Flash EA 1112 series equipado con un inyector automático, todo de la marca Thermofisher (Bremen, Alemania).

El contenido en ¹³C está determinado por el dióxido de carbono resultante de la combustión completa del mosto. ^[3] Esta relación se expresa como la desviación δ¹³C ‰ con respecto a la de una referencia internacional VPDB (Viena Pee Dee Belemnite):

δ¹³C_sample (‰) = [(R_s/R_st) – 1] x 1000

donde R_s, es la relación ¹³C/¹²C de la muestra, y R_st es la relación de la referencia.

 Análisis estadístico

Todos los análisis estadísticos y gráficos se realizaron usando el programa IBM SPSS Statistics 21. Los datos obtenidos de la medida de δ¹³C se sometieron a análisis de varianza de una y dos vías (ANOVA), utilizando la prueba de Tukey, con un nivel de confianza de 95% (p < 0,05) para comparar medias.

Resultados y discusión

Los resultados obtenidos mostraron diferencias estadísticamente significativas entre años, zonas de cultivo y variedades. Comparando añadas, el año 2021 presentó el δ¹³C más bajo (más negativo), mientras que el de 2019 estaba en el extremo opuesto, con el valor de δ¹³C más alto, siendo éste en consecuencia el año en el que las variedades soportaron un déficit hídrico más severo (Tabla 2).

En la Tabla 3 se muestran los datos climáticos de Precipitación (P) y GGD, junto con los valores promedio de δ¹³C de las variedades procedentes de cada una de las CC.AA., diferenciando en el caso de Navarra dos centros de procedencia. El análisis estadístico de δ¹³C mostró diferencias significativas según procedencia, agrupándose regiones con déficit hídrico similar, de acuerdo con la clasificación de Santesteban et al. ^[4]

Se clasificaron así con un déficit promedio de nulo-débil a moderado (δ¹³C < -25‰) las regiones del tercio norte: País Vasco, Aragón, Navarra y Galicia. Los datos climáticos de estas zonas, a excepción de los de Aragón, apoyarían estos resultados, con los valores promedio de precipitación más altos y de GDD más bajos conjuntamente. En el caso de Aragón, quizás el hecho de que las variedades estudiadas se localizasen en una parcela ubicada en los márgenes del río Ebro, pudo contribuir a su clasificación con déficit hídrico nulo-débil, con valores de δ¹³C promedio en torno a -27‰, a pesar de que los datos climáticos no reflejan elevadas precipitaciones anuales y el valor de GDD era relativamente alto.  Con déficit de moderado a severo (δ¹³C entre -25 y -24‰) encontramos los binomios variedad/parcela de las regiones del tercio central-noreste: Castilla y León, Cataluña, Madrid y Extremadura, con ligeras diferencias, pero dentro de un rango similar en sus valores promedio de P y GDD. Finalmente, con déficit severo (δ¹³C > -24‰), con escasas precipitaciones y los valores de GDD más elevados, se encontraban los binomios de Castilla-La Mancha y Andalucía.

Por último, y con el fin de facilitar la comparativa entre variedades, se realizó un ANOVA de dos vías, procedencia y variedad, comparando entre sí aquellas variedades de regiones agrupadas con déficit hídrico similar. Como puede observarse en la Figura 1, estos análisis mostraron diferencias significativas entre variedades cultivadas en una misma localización, y por tanto bajo similares condiciones, indicando que el δ¹³C también depende de la variedad, de su aptitud para ser eficiente en el uso del agua.

Como ejemplo pueden destacarse algunas variedades como Zamarrica de Galicia, Benedicto y Cadrete de Navarra (EVENA), Tinto Jeromo y Gajo Arroba de Castilla y León, y Sanguina de Cataluña, que mostraron déficits hídricos severos, con valores promedio de δ¹³C por encima de -24‰, a pesar de proceder de zonas de cultivo con menores déficits hídricos promedio. Incluso dentro de zonas como Andalucía en las que las variedades mantuvieron un estado hídrico menor, cabe destacar la variedad Rejano Tinta por presentar valores especialmente altos de δ¹³C, que podrían indicar un comportamiento más eficiente. El caso contrario lo encontramos en variedades como Marco 2 y Ratiño de Galicia, Castellana Blanca y Diega1 de Navarra (EVENA) o Estaladiña de Castilla y León, que conservaron un estado hídrico mayor que el resto de variedades con las que se cultivaban en cada caso.

Relacionar las diferencias varietales en el δ¹³C con diferencias en el ciclo fenológico, en la producción y en la calidad,^[5] permitiría complementar los estudios e identificar las variedades viníferas que hacen un uso más eficiente del agua al tiempo que mantienen adecuados rendimientos y calidad.

Consideraciones globales

Este estudio ha permitido clasificar diferentes regiones vitícolas españolas según el estado hídrico de sus respectivas variedades estudiadas, resultando una distribución bastante cercana a lo esperado. Además, las diferencias significativas observadas en las medidas de δ¹³C entre las variedades presentes en una misma zona, lo establecen como un buen indicador de la eficiencia en el uso del agua. Por tanto, este parámetro podría ser utilizado como referencia para establecer una selección varietal acorde a este criterio.

Agradecimientos

El presente trabajo ha podido realizarse gracias a la financiación del MICINN – AEI / FEDER, UE, a través del sub-proyecto RTI2018-101085-R-C31, del proyecto coordinado “Valorización de variedades minoritarias de vid por su potencial para la diversificación vitivinícola y de resiliencia al cambio climático (MINORVIN)”.

Bibliografía

1. Santesteban, L.G., Miranda, C., Urretavizcaya, I., y Royo, J.B.: “El ratio isotópico del carbono (δ¹³C) como método de integración a posteriori del estado hídrico del viñedo”. Actas de la I Jornadas del Grupo de Viticultura y Enología de la Sociedad Española de Ciencias Hortícolas 2014, 146-152.
2. Martínez, A., Galarza, R., Intrigliolo, D.S., Marín, D., & Santesteban, L. G.: “El ratio isotópico de carbono en viticultura: fundamentos de la técnica y utilidades”. Acenología, febrero 2018. https://www.acenologia.com/ratio_isotopico_carbono_cor0218/
3. Gómez-Alonso, S. y García-Romero, E.: ”Effect of irrigation and variety on oxygen (δ¹⁸O) and carbon (δ¹³C) stable isotope composition of grapes cultivated in a warm climate”. Australian Journal of Grape and Wine Research, 2010, 16: 283–289. https://doi.org/10.1111/j.1755-0238.2009.00089.x
4. Santesteban, L.G., Miranda, C., Barbarin, I. y Royo, J.B.: “Application of the measurement of the natural abundance of stable isotopes in viticulture”: a review. Australian Journal of Grape Wine and Research, 2015, 21: 157–167. https://doi.org/10.1111/ajgw.12124
5. Plantevin, M., Gowdy, M., Destrac-Irvine, A., Marguerit, E., Gambetta, G.A. y Van Leeuwen, C.: “Using δ¹³C and hydroscapes for discriminating cultivar specific drought responses”. Oeno One 2022, 56 (2): 239-250. https://doi.org/10.20870/oeno-one.2022.56.2.5434