Original article

Escontria chiotilla (Cactaceae): fruit development, maturation and harvest index

Escontria chiotilla (Cactacée): développement du fruit, maturation et indication du stade de récolte

¹ Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, Camino a la Presa San José No. 2055, Col. Lomas 4 a Secc. 78216, San Luis Potosí, SLP, Mexico
² Laboratory of Fruits and Vegetables, Department of Biotechnology, Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa, San Rafael Atlixco 186, Colonia Vicentina, 09340 Mexico D. F., Mexico
³ Laboratory of Plant Development, Faculty of Sciences, Universidad Nacional Autónoma de México, Avenida Universidad 3000 Coyoacán, Ciudad Universitaria, 04510 Mexico D. F., Mexico
⁴ Laboratory of Eco-physiology, Department of Biology, Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa, San Rafael Atlixco 186, Colonia Vicentina, 09340 Mexico D.F., Mexico

^⋆ Corresponding author: lplg@xanum.uam.mx

Received: 20 May 2014
Accepted: 12 February 2015

Abstract

Introduction. The edible fruit of jiotilla (Escontria chiotilla (Weber) Rose), a cactus endemic to Central Mexico, mature asynchronously and are characterized by the presence of bracts in the fruit peel (pericarpel). In order to establish a harvest index, a series of physical, chemical, and morphological classical parameters coupled with histological observations were determined at four different stages of fruit development from anthesis to mature fruit (S1–S4). Materials and methods. Flowers and fruit samples at each stage were collected for analysis from randomly selected plants from the desert shrub. Results and discussion. The single sigmoid growth curve exhibited major and minor changes between S2 and S3, S3 and S4, respectively. Growth cessation and maturation began at S3, the maximum concentration of total sugars occurred in S3, and the maximum value of firmness decreased in S3 and S4. A thinning of the fruit peel due to aerenchyma compression occurred in the transition period S3-S4 and fruit firmness was the mechanical parameter more closely associated with it. Poor relationships with ripening stages were shown by the other physicochemical parameters measured. Conclusions. We propose two morphological-histological indicators of harvest: 1) Fruit peel thickness, and 2) Color and texture changes of the bracts. The infundibuliform flower adapted to confine, protect and improve the aqueous reserves in the ovary of the cactus species becoming a special berry with a successful strategy for saving water during fruit development and ripening. This strategy involves structural and physiological adaptive traits to survive in arid lands.

Résumé

Introduction. Les fruits comestibles de la chiotilla (Escontria chiotilla (Weber) Rose), un cactus endémique du centre du Mexique, mûrissent de manière asynchrone et sont caractérisés par la présence de bractées sur le péricarpe (la peau) du fruit. Afin d’établir un indice du stade de récolte, une série de descripteurs physiques et chimiques, ainsi que des paramètres morphologiques classiques couplés à des observations histologiques ont été analysés à quatre différents stades du développement des fruits, depuis la floraison jusqu’à complète maturité (S1–S4). Matériel et méthodes. Des échantillons de fleurs et de fruits à chaque stade du développement ont été collectés pour analyse sur des arbustes choisis au hasard dans le désert. Résultats et discussion. La courbe de croissance des fruits en forme de simple sigmoïde a révélé les changements majeurs et mineurs qui se sont opérés entre les stades S2 et S3, et S3 et S4, respectivement. L’arrêt de croissance et de maturation a débuté au stade S3, alors que la concentration maximale en sucres totaux et la valeur maximale de fermeté ont diminué en S3 et S4. Un amincissement de la peau du fruit dû à la compression des aérenchymes, s’est produit dans la période de transition S3-S4, phénomène fortement associé au paramètre mécanique de la fermeté des fruits. Les autres paramètres physico-chimiques mesurés ont présentés de faibles corrélations avec le stade de maturation du fruit. Conclusions. Nous proposons deux indicateurs morpho-histologiques du stade de récolte : 1) l’épaisseur de la peau du fruit, et 2) le changement de couleur et de texture des bractées. La fleur infundibuliforme, adaptée à confiner, protéger et élaborer les réserves aqueuses dans l’ovaire des espèces de cactus, devient une baie particulière ayant développé une stratégie efficace pour économiser l’eau au cours du développement du fruit et de sa maturation. Cette stratégie implique des traits adaptatifs structuraux et physiologiques lui permettant de survivre dans des terres arides.