Tesis:
Producción y composición del aceite esencial en poblaciones españolas de Lavandula latifolia Medik. Método de reproducción vegetativa
- Autor: FERNÁNDEZ SESTELO, Montserrat
- Título: Producción y composición del aceite esencial en poblaciones españolas de Lavandula latifolia Medik. Método de reproducción vegetativa
- Fecha: 2021
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: BIOTECNOLOGIA-BIOLOGIA VEGETAL
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/69966/
- Director/a 1º: CARRILLO BECERRIL, José María
- Resumen: Los objetivos de la presente tesis son analizar la producción y composición del aceite esencial (AE) de Lavandula latifolia Medik. en poblaciones silvestres de diferentes zonas bioclimáticas de España y evaluar la influencia ambiental sobre la producción y composición del AE de las poblaciones estudiadas. Y proponer un método de reproducción vegetativa de L. Latifolia Medik. para multiplicar las poblaciones seleccionadas por su rendimiento y calidad de AE como posibles nuevas variedades en cultivo o parentales para obtención de híbridos de Lavandin. Lavandula latifolia es una especie de importancia económica por su aceite esencial. En España se encuentra en la mitad este y centro, conociéndose con los nombres comunes de alhucema, espigol y espliego. La reproducción de L. Latifolia Medik. se puede realizar principalmente mediante semillas, mediante esquejes y cultivo in vitro. El aceite esencial de espliego se considera el principal producto o uso primario de la L. latifolia Medik.. Tradicionalmente, el AE se ha empleado como antibacteriano, antifúngico, y contra las picaduras de insectos. Se usa en perfumería y para aromatizar cremas, champús, colonias, etc. Los principales componentes del AE son monoterpenos (hidrocarbonados y oxigenados) y sesquiterpenos. El olor del espliego, viene dado principalmente por la presencia de monoterpenos y en menor grado por los sesquiterpenos. Son la presencia y el equilibrio entre el 1,8-cineol, linalol y alcanfor, seguido del borneol los responsables del cuerpo odorífero del aceite esencial de espliego. Se han estudiado 34 poblaciones silvestres de L. latifolia Mediken cuatro biorregiones. Las cuatro biorregiones son la biorregión Cantabroatlantic 4a (C-4a) con 9 poblaciones, la Prepyrenean 7a (P-7a) con 9 poblaciones, la Mediterranean Castillian 18a (MC-18a) con 7 poblaciones y la Mediterranean Oroiberian 18b (MO-18b) con 9 poblaciones. Se ha recolectado el material vegetal, flores y hojas, de cada una de las diferentes poblaciones, objeto de estudio, en tres años consecutivos 2011, 2012 y 2013. Los métodos usados para la obtención de AE y principios activos han sido: hidrodestilación y cromatografía de Gas-Líquido. Se recogieron muestras de suelo de las poblaciones y se determinaron sus propiedades edafológicas. Se obtuvieron las características climáticas de las poblaciones durante los tres años a partir de la información cedida por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). El valor medio del rendimiento en AE de las 34 poblaciones es de 2,95% del peso seco de flores y hojas de la planta. Esta estimación podría ser bastante real del rendimiento medio de AE de L. latifolia en su entorno natural y a escala nacional. Este valor medio se ha obtenido como media de tres años con climatología diferente y de cuatro biorregiones bioclimáticas y edafológicas diferentes. La estimación del rendimiento medio de AE en tres años en las cuatro biorregiones también es una buena aproximación a la capacidad de producción de cada una de las biorregiones. La biorregión MO-18b se destaca de manera significativa con respecto a las otras biorregiones, con un rendimiento de AE de 3.63%. La biorregión C-4a tiene el rendimiento de AE más bajo con 2.52%, pero no difiere significativamente de P-7a y MC-18a, con 2.86% y 2.77%, respectivamente. La composición del AE es relevante debido a la implicación en su calidad y valor comercial. Suele haber una gran variabilidad entre poblaciones y entre plantas dentro de la misma población. En nuestro estudio, en los valores medios de las 34 poblaciones, el principal componente de AE es el 1,8-cineol, 36,62%, seguido del linalol, 26,74% y el alcanfor, 17,13%. Estos valores medios no dan un aceite de alta calidad para perfumería. La composición de AE en las biorregiones da una idea más realista de la calidad del AE extraído en las poblaciones naturales de espliego. La biorregión P-7a es la que más diverge en la composición de AE de las demás. El linalol, 29,39%, es su primer componente, mientras que en las otras tres biorregiones, el 1,8-cineol es el componente principal con valores en torno al 40%. La P-7a difiere significativamente en un mayor % de alcanfor (27,04%), el doble de los demás y en un menor % de 1,8-cineol (24,46%). Las dos biorregiones del norte tienen un valor en % en linalol significativamente superior con respecto a las dos mediterráneas. El clima tuvo un gran impacto en el rendimiento en AE ya que sus diferencias entre años son significativas, el rendimiento más alto se da en 2013 con un 3,99%, en 2011 con un 2,77% y en 2012 con una menor producción, con un 2,06%. La diferencia de rendimiento, entre años, también se da en todas las biorregiones. En el presente trabajo se verifica que la diferencia de rendimiento en AE en espliego entre años tiene una clara correspondencia con las diferentes precipitaciones entre años. El año 2013 difiere significativamente de los otros dos años tanto en precipitaciones anuales como en rendimiento en AE. Y el año 2012 es el año con menores precipitaciones y menor rendimiento en AE. Esta misma relación entre las precipitaciones y el rendimiento en AE se da en las cuatro biorregiones para los tres años. La lluvia influye en el rendimiento y también en la composición. En el año más húmedo, 2013, el mayor rendimiento en AE se acompaña de una mayor proporción de linalol, 34%, significativamente mayor que en 2012 y 2011. En el año 2012, el año de menor rendimiento en AE y menor precipitación, el contenido en 1,8-cineol (42%) aumenta significativamente con respecto a los otros dos años. El mismo patrón se observa en las cuatro biorregiones. Según nuestros resultados, con más precipitaciones anuales, mayor rendimiento en AE y con mayor calidad es el aceite obtenido. Sin embargo, la lluvia no ha sido el único factor determinante en el rendimiento en AE en las biorregiones. MO-18b ha sido la biorregión con mayor rendimiento en AE en los tres años y ha sido la que ha tenido la menor precipitación durante los tres años. Las características edáficas del suelo de las diferentes biorregiones podrían influir en el rendimiento en AE y en la proporción de sus componentes. El rendimiento en AE es significativamente superior en los suelos de la biorregión MO-18b. Esta región presenta unas características que propician una mayor producción, como un suelo menos pedregoso, por su elevado porcentaje en finos, menor presencia de sales debido a su mayor CE significativa y valores superiores a las otras biorregiones con SOC, N, K y P. Las variables edáficas también podrían influir en la composición del AE. Considerando las medias de las 34 poblaciones, la proporción de 1,8-cineol aumenta significativamente con valores más altos de las características y la proporción de linalol disminuye significativamente. Otros factores que pueden influir en el rendimiento y en la composición del AE del espliego son factores fijos en cada población y diferentes para cada una de ellas: la altitud, la latitud y la longitud. Parece que hay una tendencia de mayor rendimiento en AE al aumentar la altitud. La composición en AE en las diferentes biorregiones podría verse también afectada por la altitud. Existen diferencias entre las poblaciones en el rendimiento en AE según su latitud. Las poblaciones con una latitud menor, más al sur, muestran un rendimiento de AE significativamente mayor. Las poblaciones localizadas a menor latitud, al sur, tienen menor contenido en linalol y mayor de 1,8-cineol, un AE de menor calidad. Entre el rendimiento en AE y los principales componentes del AE para los valores medios de las 34 poblaciones no hay correlación significativa, con respecto a las biorregiones hay una correlación significativa y negativa entre el rendimiento en AE y el 1,8-cineol en la biorregión C-4a. Hay una relación negativa y significativa entre el 1,8-cineol y el linalol y el alcanfor para las 34 poblaciones. De los datos individuales obtenidos de las poblaciones se sugiere la selección y posterior reproducción por esquejes de varias poblaciones con mejor rendimiento y calidad. El capítulo de reproducción vegetativa desarrolla el método de “Enraizamiento de esquejes” como el método adecuado de reproducción que mantenga el genotipo de las plantas seleccionadas por su producción y calidad de aceite esencial. El ensayo de enraizamiento se ha llevado a cabo con plantas procedentes de tres poblaciones silvestres de L. latifolia Medik. Moratalla (M) (Murcia), Vélez Blanco (V B) (Almería) y Zaorejas (Z) (Guadalajara). - Se estudia en dos tipos de sustrato (S): en suelo (SS) directamente, con la zanja totalmente removida y en vermiculita (SV). - En cada uno de los sustratos se ponen los esquejes en contenedor (+ C) o directamente en el suelo (– C). En cada contenedor (+C) y (-C) hay esquejes tratados (+H) y no tratados (-H) con Ácido indol butírico. Se eligen esquejes de ocho plantas diferentes de cada una de las tres poblaciones. Las ocho plantas elegidas se usarán como planta madre tanto en el ensayo de otoño como en el de primavera. El experimento de enraizamiento está diseñado de tal forma que se trata de un análisis factorial totalmente aleatorio. En el ensayo de otoño, en los valores medios se ve que Zaorejas es la población con mayor porcentaje de enraizamiento con un 71,87%, Vélez Blanco un 64,06% y Moratalla un 49,48%, no hay diferencias significativas entre Zaorejas y Vélez Blanco y sí las hay con respecto a Moratalla. (p=0,0001). El tratamiento sin hormona (65,97 %) es significativamente mayor que el tratamiento con hormona (57,64%). El enraizamiento con contenedor (66,67%) es significativamente mayor que el tratamiento sin contenedor (56,94%). El uso de contenedor da una ventaja significativa (p=0,0329) en el enraizamiento. Para el uso de diferente sustrato, con suelo (58,33%), con vermiculita (65,28%). En este caso las diferencias no son significativas (p=0,1306). En el ensayo de primavera, en los valores medios se ve que Moratalla es la población con mayor porcentaje de enraizamiento con un 35,94%, Zaorejas un 31,25% y Vélez Blanco un 25,52%. Las diferencias no son significativas entre poblaciones. Los porcentajes de enraizamiento en primavera, con hormona (35.76%), en suelo (39,24%) y en contenedor (36,81%) son significativamente mayores que el enraizamiento sin hormona (26,04%), con vermiculita (22,57%) o sin contenedor (25,00%). La combinación de esquejes en contenedor con sustrato suelo y añadiendo hormona da el mayor porcentaje (51,14%), siendo la sustitución de no utilizar sobre todo contenedor la que aporta mayores descensos en el porcentaje. Los datos obtenidos en los ensayos sugieren que es conveniente para obtener un mayor porcentaje de esquejes enraizados y brotados proceder al enraizamiento de esquejes en otoño que en primavera. Una conclusión más definitiva necesitaría de un nuevo ensayo en primavera. Es más eficaz en la obtención de nuevas plantas la utilización de un contenedor, como una bandeja de alveolos, donde colocar los esquejes. Si el contenedor contiene como sustrato vermiculita+turba se incrementa el porcentaje de esquejes enraizados y brotados. La utilización de una hormona, como IBA, puede ser positiva en el enraizamiento en ensayos de primavera. En el enraizamiento de esquejes en otoño es más bien indiferente su utilización. Puede haber diferencias en la proporción de plantas obtenidas por enraizamiento de esquejes dependiendo de la población de origen de las plantas. ----------ABSTRACT---------- The objectives of this thesis are to analyze the production and composition of the essential oil (EO) of Lavandula latifolia Medik. in wild populations of different bioclimatic zones of Spain and to evaluate the environmental influence on the production and composition of the EO of the studied populations, and to propose a method of vegetative reproduction of L. latifolia Medik. in order to multiply the populations selected for their yield and quality of EO as possible new varieties in cultivation or parents to obtain Lavandin hybrids. Lavandula latifolia is a species of economic importance for its essential oil. In Spain it is found in the eastern and central part, being known by the common names of lavender, espigol and espliego. The reproduction of L. latifolia Medik. can be done mainly by means of seeds, by cuttings and in vitro cultivation. Lavender essential oil is considered the main product or primary use of L. latifolia Medik. Traditionally, EO has been used as an antibacterial, antifungal, and against insect bites. It is used in perfumery and to flavor creams, shampoos, colognes, etc. The main components of EO are monoterpenes (hydrocarbon and oxygenated) and sesquiterpenes. The smell of lavender is mainly due to the presence of monoterpenes and, to a lesser degree, by sesquiterpenes. The presence and balance between 1,8-cineole, linalool and camphor, followed by borneol, are responsible for the odoriferous body of lavender essential oil. Thirty four wild populations of L. latifolia Medik have been studied in four bioregions. The four bioregions are the Cantabroatlantic 4a (C-4a) bioregion with 9 populations, the Prepyrenean 7a (P-7a) with 9 populations, the Mediterranean Castillian 18a (MC-18a) with 7 populations and the Mediterranean Oroiberian 18b (MO-18b) with 9 populations. Plant material, flowers and leaves have been collected from each of the different populations in three consecutive years 2011, 2012 and 2013. The methods used to obtain EO and active principles have been: hydrodistillation and chromatography Gas-Liquid. Soil samples were collected from the populations and their edaphological properties were determined. The climatic characteristics of the populations were obtained during the three years from the information provided by the State Meteorological Agency (AEMET). The mean value of EO yield of the 34 populations is 2,95% of the dry weight of flowers and leaves of the plant. This estimate could be quite realistic of the average yield of L. latifolia EO in its natural environment and on a national scale. This mean value has been obtained as an average of three years with different climatology and of four different bioclimatic and edaphological bioregions. The estimation of the average yield of EO in three years in the four bioregions is also a good approximation to the production capacity of each one of the bioregions. The MO-18b bioregion stands out significantly compared to the other bioregions, with an EO yield of 3,63%. The C-4a bioregion has the lowest EO yield with 2,52%, but it does not differ significantly from P-7a and MC-18a, with 2,86% and 2,77%, respectively. The composition of the EO is relevant due to the implication in its quality and commercial value. There is usually great variability between populations and between plants within the same population. In our study, in the mean values of the 34 populations, the EO main component is 1,8-cineole, 36,62%, followed by linalool, 26,74%, and camphor, 17,13%. These average values do not give high quality oil for perfumery. The EO composition in the bioregions gives a more realistic idea of the quality of the EO extracted in the natural populations of lavender. The P-7a is the most divergent bioregion in the EO composition from the others. Linalool, 29,39%, is its first component, while in the other three bioregions, 1,8-cineole is the main component with values around 40%. P-7a differs significantly in a higher% camphor (27,04%), twice that of the others and in a lower 1,8-cineole (24,46%). The two northern bioregions have a significantly higher percentage in linalool compared to the two Mediterranean ones. The weather had a great impact on the EO yield since their differences between years are significant, the highest yield is in 2013 with 3,99%, in 2011 with 2,77% and in 2012 with a lower production, with 2.06%. The difference in yield, between years, also occurs in all bioregions. In the present work it is verified that the difference in EO yield in lavender between years has a clear correspondence with the different rainfall between years. The year 2013 differs significantly from the other two years both in annual rainfall and in AE yield. And the year 2012 is the year with the lowest rainfall and lowest yield in AE. This same relationship between rainfall and yield in EO occurs in the four bioregions for the three years. Rain influences yield as well as composition. In the wettest year, 2013, the highest yield in EO is accompanied by a higher proportion of linalool, 34%, significantly higher than in 2012 and 2011. In 2012, the year with the lowest yield in EO and the lowest rainfall, the 1,8-cineole content (42%) increases significantly compared to the other two years. The same pattern is observed in the four bioregions. According to our results, with more annual rainfall, higher EO yield and with higher quality is the oil obtained. However, the rain has not been the only determining factor in the EO performance in the bioregions. MO-18b has been the bioregion with the highest yield in EO in the three years and has been the one that has had the least precipitation during the three years. The edaphic characteristics of the soil of the different bioregions could influence the EO performance and the proportion of its components. The EO yield is significantly higher in the soils of the MO-18b bioregion. This region has characteristics that promote higher production, such as a less stony soil, due to its high percentage of fines, lower presence of salts due to its higher significant EC and higher values than the other bioregions with SOC, N, K and P. Edaphic variables could also influence the EO composition. Considering the means of the 34 populations, the proportion of 1,8-cineole increases significantly with higher values of the characteristics and the proportion of linalol decreases significantly. Other factors that could influence the performance and composition of the EO lavender are factors that are fixed in each population and different for each of them: altitude, latitude and longitude. There seems to be a trend of higher EO yield with increasing altitude. The EO composition in the different bioregions could also be affected by altitude. There are differences between the populations in the performance in AE according to their latitude. Populations with lower latitude, further south, show a significantly higher EO yield. Populations located at a lower latitude, to the south, have lower linalol content and higher 1,8-cineole content, a lower quality EO. There is no significant correlation between the EO yield and their main components for the mean values of the 34 populations, with respect to the bioregions there is a significant and negative correlation between EO yield and 1,8-cineole in the bioregion C-4a. There is a negative and significant relationship between 1,8-cineole and linalool and camphor for all 34 populations. From the individual data obtained from the populations, the selection and subsequent reproduction by cuttings of several populations with better performance and quality is suggested. The vegetative reproduction chapter develops the method of "Rooting cuttings" as the adequate method of reproduction that maintains the genotype of the plants selected for their production and quality of essential oil. The rooting test was carried out with plants from three wild populations of L. latifolia Medik. Moratalla (M) (Murcia), Vélez Blanco (VB) (Almería) and Zaorejas (Z) (Guadalajara). - It is studied in two types of substrate (S): in soil (SS) directly, with the trench completely removed and in vermiculite (SV). - In each of the substrates, the cuttings are placed in a container (+ C) or directly on the ground (- C). In each container (+ C) and (-C) there are cuttings treated (+ H) and untreated (-H) with Indole Butyric Acid. Cuttings of eight different plants are chosen from each of the three populations. The eight plants chosen will be used as mother plants in both the fall and spring trials. The rooting experiment is designed in such a way that it is a totally random factor analysis. In the autumn trial, in the average values it is seen that Zaorejas is the population with the highest percentage of rooting with 71,87%, Vélez Blanco 64,06% and Moratalla 49,48%, there is no Significant differences between Zaorejas and Vélez Blanco and there are with respect to Moratalla. (p = 0,0001). Treatment without hormone (65,97%) is significantly greater than treatment with hormone (57,64%). Rooting with container (66,67%) is significantly higher than treatment without container (56,94%). The use of a container gives a significant advantage (p = 0,0329) in rooting. In the case of different substrates, vermiculite (65,28%) is more convenient than soil (58,33%). In this situation the differences are not significant (p = 0,1306). In the spring trial, the average values show that Moratalla is the population with the highest rooting percentage with 35,94%, Zaorejas 31,25% and Vélez Blanco 25,52%. The differences are not significant between populations. Rooting percentages in spring, with hormone (35,76%), in soil (39,24%) and in container (36.81%) are significantly higher than rooting without hormone (26,04%), with vermiculite (22,57%) or without container (25,00%). The combination of cuttings in container with soil substrate and adding hormone gives the highest percentage (51.14%), being the using mainly container the one that contributes the greatest increase in the percentage. The data obtained in the trials suggest that it is convenient to obtain a higher percentage of rooted and sprouted cuttings to root cuttings in autumn than in spring. A more definitive conclusion would need a new essay in the spring. It is more effective in obtaining new plants to use a container, such as a tray of alveoli, where to place the cuttings. If the container contains vermiculite + peat as substrate, the percentage of rooted and sprouted cuttings increases. The use of a hormone, such as IBA, can be positive in rooting in spring trials. In the rooting of cuttings in autumn its use is rather indifferent. There may be differences in the proportion of plants obtained by rooting cuttings depending on the population of origin of the plants.