Evolución de la efectividad y persistencia del hongo

Evolución de la efectividad y persistencia del hongo micorrízico arbuscular Glomus iranicum var tenuihypharum var. nova sobre la fisiología, la adquisición de nutrientes y el rendimiento de las variedades de uva Red Globe y Crimson, tratadas durante tres años en condiciones del sureste de España. 1
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Autores: FELIX FERNÁNDEZ , EMILIO NICOLÁS , JUAN JOSE ALARCÓN , JAVIER VICENTE-­‐SÁNCHEZ , ANTONIO 1
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BERNABÉ Y JORGE GÓMEZ-­‐MONTIEL 1
SYMBORG SL, Campus de Espinardo 7, Edificio CEEIM, CP30100, Murcia, Spain CEBAS-­‐CSIC, Campus de Espinardo, CP 30100, Murcia, Spain 3
FRUTAS ESTHER S.A., CP30550, Abarán, Murcia, Spain 2
1. Introducción En la producción agrícola intensiva es fundamental establecer enfoques innovadores que incrementen la competitividad y reduzcan al mínimo el impacto ambiental de las prácticas culturales asociadas al desarrollo de los cultivos. Particularmente, de gran importancia son los hongos formadores de micorrizas arbusculares (HMA), como resultado de la asociación simbiótica entre algunos hongos del suelo y las raíces de la mayoría de las plantas (Ruiz-­‐Lozano y Azcón 1996; Augé 2001, 2004; Klironomos 2003). Estos actúan incrementando la conductividad hidráulica del sistema radicular de la planta (Aroca et al 2007, Nicolas et al, 2014), modificando la arquitectura de la raíz (Kothari et al 1990), favoreciendo su desarrollo, gracias a una mejora de sus relaciones hídricas (Sánchez et al Blanco 2004) y a una mayor absorción de nutrientes (Hamel y Plenchette 2007, Vicente et al, 2013). Existen evidencias de la gran influencia que ejercen las propiedades del suelo sobre las HMA (Mechri et al 2008; Gryndler et al 2009). El suelo constituye el entorno físico-­‐químico en el que se desarrolla esta simbiosis, por lo que las cepas de HMA funcionan adecuadamente dentro de un rango específico de condiciones del suelo (Herrera-­‐Peraza et al. 2011), con lo cual se hace necesario utilizar especies adaptadas a las condiciones edáficas para garantizar un adecuado resultado. A pesar de todo este conocimiento (Hamel y Plenchette 2007), su progresión en el ámbito agrícola ha sido lento, probablemente por causas diferentes, tales como inefectividad a la inoculación (Ryan y Graham 2002), poca adaptación a las condiciones del suelo o dificultad en la metodología de aplicación, entre otras. Con el fin de mejorar su uso agrícola, en este estudio se propone un inoculante micorrízico desarrollado para ser aplicado por el sistema de riego, basado en una cepa de HMA , Glomus iranicum var tenuihypharum var.nova, previamente aislada de un suelo sódico-­‐salino con elevado pH (8.1), y que se puede utilizar en un rango amplio de pH del suelo (5.2-­‐8.5), lo que reduce los costos de implementación, así como el riesgo ambiental del tipo de suelo, logrando una distribución homogénea alrededor del sistema radicular. Por otra parte, este inoculante contiene todos los tipos de propágulos micorrízicos y se mezcla con el agua de riego a través del sistema de riego localizado (por goteo), impulsado por una bomba de inyección. El tamaño de partícula de este producto es menor de 100 micras, por lo que no obstruye los filtros a su paso por las líneas de riego y una vez mezclado con agua, se activa y queda localizado en las proximidades de las raíces jóvenes más absorbentes, donde las estructuras fúngicas germinan y las colonizan (Fernández y Juárez 2012). Por otro lado, en condiciones naturales, las especies e híbridos del género Vitis utilizadas en agricultura pueden tener sus raíces colonizadas y su crecimiento es fuertemente dependiente de la presencia de HMA (Menge et al 1983), con lo cual desde el punto de vista de la aplicación de hongos MA en la agricultura, los cultivos leñosos, como la vid, tienen un especial interés, ya que la inoculación en función del tipo de especie de HMA empleada, puede ser más o menos efectiva y persistente, debido a la menor densidad de plantación que en cultivos herbáceos. En este contexto, estudios sobre vid y hongos MA han arrojado resultados positivos para el desarrollo de la planta, tanto si se aplican los inóculos a semillas (Schubert et al., 1988), a microplantas (Schellenbaum et al 1991; Lovato et al 1992), a esquejes (Waschkies et al 1994) o directamente a través de las líneas de riego localizado (Fernández y Juarez 2012). Los resultados de la aplicación de MA a esta especie en las condiciones de cultivo del sureste español, en un régimen intensivo bajo riego localizado, supuso considerables mejoras tanto en el rendimiento del cultivo, como en la propia actividad fisiológica de las plantas de vid, y por ello, en la calidad final del fruto. Por todo lo antes expuesto, se planteó el estudio el efecto de la aplicación de la especie de HMA Glomus iranicum var tenuihypharum var nova, sobre la fisiología, la adquisición de nutrientes y el rendimiento de dos cultivares de uva de mesa ‘Crimson’ y ‘Red Globe’, durante tres y dos campañas de cultivo respectivamente. 2. Materiales y Métodos. Sitio experimental y diseño de riego El ensayo se realizó en una parcela de una superficie de 1 ha, sita en Jumilla (Murcia), sobre dos variedades de uva de mesa: una con semilla de la variedad ‘Red Globe’ de 10 años de edad a marco de plantación 3.5 x 3.5 y otra sin semilla de la variedad ‘Crimson’ de 10 años de edad a marco de plantación 4 x 4. El sistema de riego fue por goteo, con emisores separados cada 75 cm dentro de cada ramal de riego y que arrojan un caudal de 2 y 4 l h-­‐1, para la variedad ‘Red Globe’ y ‘Crimson’, respectivamente. La calidad del agua de riego es media, destacando los niveles medios de conductividad eléctrica (CE = 2 dS/m). Hongo Formador de micorrizas. La especie empleada en este trabajo fue Glomus iranicum var tenuihypharum var. nova, previamente aislado de un suelo sódico-­‐salino y posteriormente reproducido en un inoculante comercial nombrado MycoUp, con una concentración infectiva de 1,2 x104 propágulos.100 g-­‐1 sustrato (según Porter, 1979). El inóculo se suministró a través del sistema de riego al principio del crecimiento vegetativo con una dosis de 3 Kg.ha-­‐1. Tratamientos y dosis En el primer año de ensayo se realizaron en ambas variedades 2 tratamientos: uno sin aplicación del producto a base de HMA (testigo, T0) y otro en la que se aplicó el mismo al inicio del ciclo (T1). La aplicación se realizó al inicio de la brotación de los parrales a la dosis de 3 Kg ha-­‐1. En el segundo y tercer año de ensayo, se introdujo un nuevo tratamiento en la variedad sin semilla ‘Crimson’, que se realizó en una superficie de la plantación que fue tratada con la cepa de HMA solo durante el primer año, la cual fue dejada sin tratar con este producto durante el segundo y tercer año, manteniéndose el resto de tratamientos descritos para el primer año de ensayo. Desarrollo simbiótico Para evaluar el desarrollo simbiótico, se recogieron muestras de raíces y después de limpiarlas con agua des-­‐ionizada, se clarificaron con una solución al 10% de KOH durante 10 minutos a 90ºC, se pasaron por HCl 2N, durante 10 minutos y finalmente se tiñeron con una solución de 0.05 lacto glicerina -­‐ azul de tripano (Phillips y Hayman 1970). Finalmente, el porcentaje de colonización radicular se evaluó mediante observación visual. Medición del estado hídrico de las plantas a partir del potencial hídrico de tallo e intercambio gaseoso. El potencial hídrico de tallo (ψt) fue medido en el momento del envero (inicios de junio y julio), según variedad y año. Las medidas se realizaron a través de una cámara de presión (Model PMS 3000; Soil moisture Equipment Corp. USA), seleccionándose por tratamiento, ocho hojas maduras de la parte media-­‐alta del dosel vegetal localizadas en el lado opuesto al racimo (Kliewer 1991). Las mismas se introdujeron previamente a la medida, en una bolsa de aluminio durante 2 horas. El intercambio gaseoso (fotosíntesis neta, Fn y conductancia estomática, gs) se determinó en 6 plantas por tratamiento, utilizando el LICOR LI-­‐
6400; Portable Photosynthesis System (Lincoln, NE, USA). Las medidas se realizaron a mediodía solar (12:00 GMT), utilizando hojas completamente desarrolladas y bien iluminadas y hojas sombreadas (datos no mostrados). La eficiencia en el uso del agua (EUA) se determinó por el cociente Fn/gs. Estado Nutricional de las plantas. Se evaluó el estado nutricional del cultivo con muestreos foliares del contenido de bioelementos (macro-­‐ y micro-­‐nutrientes) a mediados del ensayo, coincidiendo con el momento de envero de las dos variedades de uva de mesa. Medidas de control de la calidad de la cosecha y producción final En cada tratamiento se evaluó la producción obtenida y la calidad de la misma. Así mismo se determinó en el momento de recolección, el peso unitario y diámetro de baya, peso del racimo, firmeza (penetrómetro Durofel DFT 100), contenido en sólidos solubles (refractómetro Atago), índice de madurez y coloración de los frutos (colorímetro Konica Minolta Sensing CR-­‐10) de 100 racimos y 100 bayas unitarias por cada tratamiento, respectivamente. Concentración de Almidón. La concentración de almidón radicular fue medida solamente en la variedad de uva de mesa Crimson, (cultivada en el suelo más arcilloso y con mayores problemas de enraizamiento). Las muestras de raicillas fueron tomadas durante el final del invierno (febrero 2013) y comienzo del 3er año de estudio. En este caso se empleó la metodología propuesta por Zapata et al. (2004), pero con algunas modificaciones. Se tomaron cinco muestras de raíces (partes apicales y centrales) de ocho vides por tratamientos replicadas cuatros veces. Las partes radiculares fueron rápidamente congeladas en nitrógeno líquido para posteriormente extraer el contenido radicular con H2O Milli-­‐Q. Los extractos se incubaron a 100 ° C durante 15 min, y luego se centrifugo a 600 g durante 2 min. El sobrenadante se mezcló con etanol absoluto (1/3, v / v) y se centrifugó a 9600 g durante 5 min. El almidón se depositó en el sedimento y fue nuevamente resuspendido. Finalmente 1 ml de la muestra fue mezclado con 50 ml de solución de Lugol (Sigma-­‐Aldrich, Gillingham, Reino Unido) para ser detectado por un fotocolorímetro a una densidad óptica de 595 nm usando un lector de placas Tecan-­‐Sunrise. La concentración de almidón se calculó utilizando una curva estándar de almidón puro de arroz (Sigma-­‐Aldrich, Gillingham, Reino Unido) (0-­‐200 g / ml). Análisis estadísticos La interpretación de los datos se llevó a cabo mediante un análisis de varianza (ANOVA; software estadístico IBM SPSS Statistics v. 21 for Windows) para detectar diferencias significativas entre los parámetros medidos. Adicionalmente, cuando las diferencias fueron significativas, se aplicó el test de Tukey al 95% de confianza. 3. Resultados y Discusión Colonización fúngica y estado hídrico Durante el primer año, la aplicación del hongo micorrízico arbuscular en las dos variedades de uva de mesa evidenció un efecto positivo sobre la situación hídrica de la planta a mediados del ensayo. Este efecto puede atribuirse al mayor porcentaje de colonización fúngica experimentado en plantas tratadas con Glomus iranicum var tenuihypharum var.nova, de las dos variedades estudiadas. (Tabla 1). Tabla 1. Niveles de potencial hídrico de tallo (ψt, MPa) y colonización (%) en parrales del tratamiento testigo (T0) y del tratamiento con Glomus iranicum var tenuihypharum, (T1) en el primer año del ensayo. Variedad Crimson Red Globe Tratamientos ψt Colonización T0 -­‐1.07±0.06 a 10.30±2.10 a T1 -­‐0.87±0.06 b 60.0±21.60 b T0 -­‐1.10±0.10 a 16.70±5.00 a T1 -­‐0.90±0.10 b 70.70±2.50 b Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) Durante el segundo año, la aplicación del hongo micorrízico siguió mostrando un efecto positivo sobre la situación hídrica de la planta para las dos variedades de uva de mesa, si bien no existieron diferencias significativas en el caso de la variedad sin semilla ‘Crimson’, asociado a los elevados niveles de potencial hídrico de tallo registrados, aunque continuaron mostrándose diferencias significativas entre tratamientos en la variedad ‘Red Globe’. Tabla 2. Niveles de potencial hídrico de tallo (ψt, MPa) y colonización (%) en parrales del tratamiento testigo (T0) y del tratamiento con Glomus iranicum var tenuihypharum, únicamente durante el primer año (T1), y aplicado en los dos años del ensayo (T2) medidos durante el segundo año del ensayo. Variedad Crimson Tratamientos ψt Colonización T0 -­‐0.40±0.05 a 19.0±6.2 a T1 -­‐0.35±0.05 a 43.0±9.0 b T2 -­‐0.31±0.04 a 89.0±8.2 c T0 -­‐0.67±0.06 a 28.7±5.9 a T1 -­‐0.54±0.06 b 87.3±10.6 b Red Globe Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) Además, los porcentajes de colonización fúngica variaron respecto al muestreo realizado en el primer año, incrementándose en los tratamientos con Glomus iranicum var tenuihypharum var. nova, durante los 2 años, un 25% y 50% en la variedad Red Globe y Crimson, respectivamente, frente al porcentaje de colonización obtenido al final del primer año de tratamiento. Respecto al tratamiento testigo durante el segundo año de ensayo, éste mostró una reducción del porcentaje de colonización alrededor de un 40%. Por último, los tratamientos testigos de ambas variedades experimentaron un incremento de colonización por micorrizas nativas en un 71.0 y 84.4% en la variedad Red Globe y Crimson, respectivamente frente al porcentaje de colonización que presentaron al final del primer año muestreado (Tabla 2). Diferentes estudios se han centrado en estudiar los efectos de la micorrización sobre el estado hídrico de la planta y han demostrado que la simbiosis produce un cambio en el transporte del agua dentro, a través y fuera de la planta huésped, que tiene consecuencias directas sobre la hidratación de los tejidos y la fisiología de la planta (Morte et al 2010; Augé 2001; Ruiz-­‐Lozano 2003; Augé 2004; Aroca et al, 2011;). Así, ha sido comprobado como el micelio micorrízico es capaz de transportar el agua desde el suelo hacia las raíces de la planta huésped (Duddridge et al 1980; Ruiz-­‐Lozano y Azcón 1996; Marulanda et al 2010; Ruiz-­‐Lozano et al 2006). Contenido foliar de nutrientes Durante el primer año de ensayo, los niveles foliares de bioelementos promediados durante todo el período experimental mostraron diferencias significativas entre variedades y también entre tratamientos (Tabla 2). Así, para la variedad ‘Crimson’, existieron diferencias significativas entre los niveles foliares de los macronutrientes N, P y K, presentando las plantas tratadas con Glomus iranicum var tenuihypharum var nov, menores niveles de N y mayores de P y K. Los niveles foliares de Ca y Mg fueron similares estadísticamente entre ambos tratamientos. Para la variedad ‘Red Globe’ los contenidos foliares de K y Ca fueron incrementados significativamente en las plantas tratadas. Respecto al resto de elementos no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos (N, P y Mg) (Tabla 3). Tabla 3. Contenido de macronutrientes (%) en la materia seca de hojas de parral para los tratamientos testigo (T0) y con Glomus iranicum var tenuihypharum (T1) en el momento de envero en el primer año del ensayo. Variedad Crimson Red Globe Tratamientos N P K Ca Mg T0 3.16 a 0.10 a 1.17 a 4.0 a 0.35 a T1 2.69 b 0.15 b 1.68 b 3.6 a 0.41 a T0 2.40 a 0.12 a 1.39 a 2.1 a 0.29 a T1 2.31 a 0.13 a 1.61 b 3.3 b 0.35 a Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) En ambas variedades el parámetro fundamental a considerar para determinar el momento de recolección es, además del tamaño, la coloración de la uva. En este sentido, un exceso de nitrógeno foliar y deficiencias en potasio son determinantes en la pérdida del color de la baya, con el consiguiente perjuicio económico para el agricultor. Por ello, la planta debe tener un equilibrio entre ambos nutrientes. Analizando nuestro caso, la variedad ‘Crimson’ tratada con la nueva variedad de Glomus, presentó menores niveles foliares de N foliar respecto al testigo, manteniéndose dentro del rango considerado normal para esta fase fenológica del parral, mientras que los niveles de K fueron incrementados significativamente respecto al tratamiento testigo, cuyos niveles foliares fueron bajos (<1.5 ppm). En el caso de la variedad Red Globe, los niveles más bajos de K foliar del tratamiento testigo pudieron contribuir de manera muy importante en los menores niveles de coloración de la uva de mesa de este tratamiento y, por tanto, en el % de uva a recolectar en cada momento (precocidad). Es conocido que la asociación de los hongos a la planta huésped generalmente mejora la absorción de agua y nutrientes por las raíces (Ruiz-­‐Lozano y Azcón 1996). Por lo tanto, la eficiencia de la colonización micorrízica podría ser estimada midiendo el contenido de nutrientes en los diferentes órganos de la planta, principalmente de fósforo a nivel foliar (Parrish y Bazzaz 1985; Pearson Gianinazzi y Gianinazzi 1986). En general, las plantas micorrizadas de manera eficiente exhiben un mayor crecimiento en comparación con las no micorrizadas y esta respuesta ha sido descrita que podría atribuirse a un aumento en la absorción de fosfato y de otros elementos (Abbot y Robson 1991). La colonización de raíces con micorrizas arbusculares (HMA) mejora habitualmente la nutrición de fósforo de las plantas hospederas que crecen en suelos con formas poco solubles de fósforo (Shenoy y Kalagudi 2005), como es el caso del suelo de este ensayo. La asociación micorrízica proporcionan la ruta dominante para la planta de suministro de P, aún cuando el crecimiento global o la absorción de P no se ve afectado (Smith et al. 2003) y además está implicada en la transferencia de nitrógeno de una planta a otra (He et al. 2003), pudiendo aumentar la utilización de diferentes formas de nitrógeno por las plantas (Hodge et al 2001). Además, se ha demostrado que pueden absorber el nitrógeno directamente y transferirlo a la planta (Ames et al 1983; Johansen et al 1996), así como mejorar la absorción de potasio (George et al., 1995). Referente a los niveles foliares en micronutrientes, la aplicación del hongo micorrízico no afectó de manera significativa al incremento de ninguno de ellos, aunque se encontraron ligeros aumentos de Fe, Zn, y Mn en las hojas de plantas tratadas con este producto. Sin embargo, para la variedad Red Globe se incrementaron significativamente los contenidos foliares de Fe y Mn en las plantas tratadas. (Tabla 4). Tabla 4. Contenido de micronutrientes (%) en la materia seca de hojas de parral para los tratamientos testigo (T0) y con MycoUp (T1) en el momento de envero en el primer año del ensayo. Variedad Crimson Red Globe Tratamientos Fe Zn Mn Cu B T0 70.1 a 12.2 a 43.0 a 39.3 a 120.9 a T1 75.4 a 13.9 a 47.9 a 31.1 a 101.7 a T0 43.7 a 11.9 a 21.4 a 53.0 a 75.1 a T1 85.3 b 14.3 a 37.7 b 42.7 a 82.5 a Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) En este sentido, hay que decir que la colonización de las raíces por HMA a menudo resulta en una mayor captación de micronutrientes metálicos relativamente inmóviles, tales como Cu, Zn, Mn y Fe (Faber et al 1990;. Kothari et al 1990; Li et al 1991, Ortas y Akpinar 2006). Sin embargo, los efectos de los HMA en la adquisición de nutrientes metálicos inmóviles por la planta hospedera aún no están claros, y los factores responsables de los resultados variables deben ser tomados en consideración. Por ejemplo, en varios estudios de la concentración de Mn fue menor en las plantas no tratadas con especie de HMA que en las tratadas (Kothari et al. 1991), y en estudios realizados por Pacovsky y Fuller (1988) en soja se observó una disminución en la concentración de Fe en las plantas inoculadas. La reducción de las concentraciones de micronutrientes metálicos en las plantas micorrizadas ha sido en ocasiones atribuida a un efecto de dilución vinculado al aumento del peso en seco, pero los resultados experimentales no siempre se pueden explicar por un efecto de dilución (Nielsen y Jensen, 1983). La adquisición de algunos iones a partir de las HMA dependen en gran medida de las condiciones experimentales, del tipo de hongo, de la temperatura del suelo, del tipo de suelo, pH, suministro de nutrientes y características físicas del propio suelo (Treeby 1992; Clark y Zeto 1996, Raju et al 1990). En el segundo año de ensayo, los niveles foliares de bioelementos promediados durante todo el período experimental continuaron mostrando diferencias significativas entre variedades y también entre tratamientos (datos no mostrados), a excepción del tratamiento sin aplicación de MycoUp durante el segundo año en la variedad ‘Crimson’, el cual no mostró diferencias significativas en ninguno de los bioelementos con respecto al tratamiento control, sin aplicación de MycoUp. Medidas de intercambio gaseoso En el primer año, hay que destacar que en ambas variedades de uva de mesa se incrementaron significativamente los niveles de conductancia estomática (gs) en las plantas tratadas con Glomus iranicum var tenuihypharum (Figuras 1 y 2). Este incremento puede deberse al mejor estado hídrico de las plantas tratadas con este producto (Tabla 1). Los aumentos en los niveles de gs fueron del 35.8% y 18.2% para la variedad ‘Crimson’ y ‘Red Globe’, respectivamente, respecto al testigo. a
150
125
MYCOUP
TESTIGO
150
125
b
100
a
Niveles
75
a
75
50
25
10
100
50
a
25
a
10
a
5
a
5
0
0
Fn
gs
EUA
Parámetros
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Figura 1. Intercambio gaseoso: fotosíntesis neta (Fn, μmol m s ), conductancia estomática (gs, mmol m -­‐1
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s ) y eficiencia en el uso del agua (EUA, μmol CO2 mol H2O) en hojas de uva de mesa de la variedad ‘Crimson’ para el tratamiento testigo (T0, color rojo) y tratado con Glomus iranicum var tenuihypharum (T1, color negro) en el primer año del ensayo. Las barras en cada histograma representan ± el error estándar de la media. Los histogramas seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el test de Tukey (95 %) Analizando las tasas de actividad fotosintética, la aplicación de MycoUp tuvo un efecto positivo en el incremento de los niveles de fotosíntesis neta (Fn), tanto en la variedad ‘Crimson’ como en la variedad ‘Red Globe’, con incrementos del 14.1 y 20%, respectivamente. En este sentido hay que destacar que en la variedad ‘Red Globe’ este incremento en Fn fue significativo y puede justificarse, entre otros posibles factores, a los significativos y mayores niveles de Fe foliar (Tabla 3). Por último, cuando se analizaron los valores de la eficiencia en el uso del agua, no existieron diferencias significativas entre tratamientos ni entre variedades de uva de mesa. En el segundo año, los niveles de intercambio gaseoso mostraron algunas diferencias frente a los observados en el primer año (Tabla 5). Así, en la variedad ‘Crimson’, el tratamiento con MycoUp aplicado durante los dos años mostró incrementos significativos en los niveles de Fn y gs. Sin embargo, el tratamiento con MycoUp únicamente aplicado durante el primer año no mostró diferencias significativas en estos parámetros de intercambio gaseoso respecto al tratamiento testigo. 250
250
a
MYCOUP
TESTIGO
200
b
200
150
150
a
Niveles
100
50
16
a
a
100
50
16
b
12
12
a
8
8
4
4
0
0
Fn
gs
EUA
Parámetros
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Figura 2. Intercambio gaseoso: fotosíntesis neta (Fn, μmol m s ), conductancia estomática (gs, mmol m -­‐1
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s ) y eficiencia en el uso del agua (EUA, μmol CO2 mol H2O) en hojas de uva de mesa de la variedad ‘Red Globe’ para el tratamiento testigo (T0, color rojo) y tratado con MycoUp (T1, color negro) en el primer año del ensayo. Las barras en cada histograma representan ± el error estándar de la media. Los histogramas seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el test de Tukey (95%) Los valores elevados de intercambio gaseoso indican una baja resistencia estomática y, por tanto, una mejora en la absorción de agua en el proceso de simbiosis (Marjanovic y Nehls 2008). Además, ha sido descrito que la presencia del hongo micorrízico puede estimular la tasa de asimilación de carbono (Tinker et al 1994), aunque existen estudios que han obtenido resultados contradictorios (Wright et al 2000; Nehls et al 2010). -­‐2 -­‐1
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Tabla 5. Niveles de fotosíntesis neta (Fn, μmol m s ), conductancia estomática (gs, mmol m s ) y eficiencia en el -­‐1
uso del agua (EUA, μmol CO2 mol H2O) en hojas hojas de parral para los tratamientos testigo (T0) y tratamiento con MycoUp, únicamente durante el primer año (T1), y aplicado en los dos años del ensayo (T2) obtenidos en el segundo año del ensayo. Variedad Crimson Red Globe Tratamiento Fn gs EUA T0 6.41 a 69.0 a 93.0 a T1 5.62 a 55.0 a 102.2 a T2 12.3 b 102.2 b 120.3 b T0 11.2 a 135.4 a 82.7 a T1 14.0 b 145.6 a 96.2 b Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) En todos los casos se mostraron diferencias significativas entre tratamientos en la EUA. Para el caso de la variedad ‘Red Globe’ la aplicación de MycoUp continuó mostrando incrementos significativos en los niveles de Fn en este tratamiento, aunque los niveles de gs se mantuvieron similares estadísticamente respecto al tratamiento control. Por ello, los niveles de EUA en el tratamiento con MycoUp se incrementaron significativamente en este tratamiento. Ruiz Lozano (2003), trabajando con diferentes genotipos de lechuga inoculadas con HMA, observó que la simbiosis micorrízica tenía efectos consistentes sobre el crecimiento de la planta, la absorción de minerales, la tasa de intercambio de CO2, la eficiencia de uso del agua, la transpiración y la conductancia estomática, en régimen bien regado o estresadas por la sequía condiciones. Por otra parte, Sánchez-­‐Blanco et al. (2004), trabajando con plantas de Rosmarinus officinalis, bajo condiciones de déficit hídrico, también describieron que la simbiosis micorrízica tuvo un efecto beneficioso sobre el estado hídrico y el intercambio gaseoso a nivel foliar, mejorando la conductividad hidráulica de la raíz y la actividad fotosintética de la planta. Rendimiento del cultivo La aplicación de Glomus iranicum var tenuihypharum tuvo una gran influencia en la producción de uva de mesa en ambas variedades. En el caso de la variedad ‘Red Globe’, durante el primer año, la producción total se incrementó en un 9.5%, desde 36.98 t/ha en el tratamiento testigo, hasta alcanzar las 40.51 t/ha en las plantas tratadas. Además, hay que destacar el hecho que de esta producción total, en el primer corte, que es el que supone una mayor rentabilidad para el agricultor, se produjo un incremento del 49,4% de producción. Así, en este corte se pasó de obtener 20.88 t/ha en el tratamiento testigo hasta alcanzar 31.20 t/ha en el tratamiento con Glomus iranicum var tenuihypharum (Tabla 6). -­‐1
Tabla 6. Rendimiento (t ha ) de uva variedad ‘Red Globe’ en los tratamientos tratados con MycoUp y sin tratar en los diferentes cortes realizados durante los años 2011 y 2012 para los tratamientos testigo (T0) y tratamiento con MycoUp (T1). Fecha Tratamientos Primer corte Segundo corte Producción Total 2011 T0 T1 20.88 a 31.20 b 16.10 a 9.31 b 36.98 a 40.51 a 2012 T0 T1 18.21 a 35.88 b 32.23 a 17.20 b 50.44 a 53.08 b Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) En el segundo año de ensayo, la aplicación de este producto continuó teniendo una gran influencia en la producción de uva de mesa en esta variedad. Así, la producción total se incrementó un poco menos que en el año anterior, un 5.23%, desde 50.44 t/ha del tratamiento testigo hasta las 53.08 t/ha. En este año, la producción obtenida con el tratamiento donde se aplicó el bioproducto fue incrementada en un 96.6% en el primer corte de producción, casi el doble que en porcentaje obtenido en el primer año de ensayo (Tabla 6). -­‐1
Tabla 7. Rendimiento (t ha ) de uva variedad ‘Crimson’ en los tratamientos tratados con MycoUp y sin tratar en los diferentes cortes realizados durante los años 2011, 2012 y 2013 para los tratamientos testigo (T0) y tratamiento con MycoUp, únicamente durante el primer año (T1), y aplicado en los tres años del ensayo (T2). er do
Años Tratamientos 1 Corte 2 Corte 3er Corte Total -­‐1
2011 2012 2013 -­‐1
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(kg.ha ) (kg.ha ) (Kg.ha ) (kg.ha ) T0 10.47 a 7.41 a 3.10 a 20.98 a T1 12.00 b 10.30 b 8.82 b 31.12 b T0 4.09 a 1.87 a 9.79 a 15.75 a T1 3.46 a 2.06 a 14.49 b 20.01 b T2 5.56 b 9.17 b 10.33 a 25.06 c T0 10.02 a 14.20 a 13.78 a 38.18 a T1 15.10 b 19.70 b 16.26 b 51.06 b T2 17.40 b 18.70 b 19.90 a 56.00 c Los valores medios seguidos de letras diferentes dentro de las columnas representan las diferencias significativas según el test de Tukey (95%) Por otro lado, en el caso de la variedad ‘Crimson’, durante el primer año, se produjo un incremento de producción del 48.33% de la producción final del tratamiento con Glomus iranicum var tenuihypharum (31.12 t/ha) respecto al tratamiento testigo (20.98 t/ha) (Tabla 7). Además, en el primer corte, aumentó la producción en alrededor del 14.61% (10.47 t/ha del tratamiento testigo frente a 12 t/ha del tratamiento con MycoUp). En el segundo año y tercer año, la producción final del tratamiento con Glomus iranicum var tenuihypharum se incrementó todavía más, un 59.11% (25.06 t/ha) y 46.6 % (56.00 t/ha) respectivamente siendo en ambos años la producción en el primer corte realizado aún mayor que en los años anteriores en un 35.94% (4.09 t/ha) y 73.00 % (17.40) respectivamente en relación a los tratamientos testigo del segundo y tercer año (Tabla 7). Por último, en los tratamientos de un único año tratado con MycoUp hay que destacar siempre los incrementos de producción obtenido al final de campaña en el segundo y tercer año del ensayo, demostrando un efecto residual de la cepa aplicada en el primer año del ensayo en este tratamiento. Sin embargo, la producción obtenida en ambos años es inferior a la que se alcanza cuando las plantas se inoculan siempre anualmente. Este hecho refleja la necesidad de una aplicación anual del producto al inicio del ciclo vegetativo. Calidad de la cosecha La variedad ‘Red Globe’ se caracteriza por presentar un racimo y baya de tamaño grande, de color rojo-­‐violáceo, y forma esférica (2.4 a 2.8 cm de diámetro), piel gruesa y consistente, muy vistosa, pulpa carnosa y sabor afrutado con 3-­‐4 semillas por baya. La variedad ‘Crimson’ se caracteriza por presentar un racimo y baya de tamaño medio-­‐grande, de color rojo, forma elíptica-­‐larga, piel fina y crujiente, sabor neutro y sin semillas. En las dos siguientes figuras se presentan los datos físico-­‐químicos más relevantes obtenidos en el primer corte (mayor valor comercial) para ambas variedades durante el primer año del ensayo. a
600
550
600
MYCOUP
TESTIGO
b
550
500
500
Niveles
450
450
a
400
70
60
50
40
30
20
10
0
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Peso Racimo
400
70
60
50
40
30
20
10
0
b
Firmeza
b
ºBRIX
Parámetros de calidad del fruto
Figura 3. Niveles de los parámetros de calidad del fruto de uva de mesa ‘Crimson’ en el primer corte: 2
peso del racimo (g), firmeza del grano (presión ejercida, N/cm ) y contenido en sólidos solubles (ºBRIX) para el tratamiento testigo (T0, color rojo) y tratado con MycoUp (T1, color negro) en el primer año del ensayo. Las barras en cada histograma representan ± el error estándar de la media. Los histogramas seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el test de Tukey (95%). 700
650
600
550
700
a
MYCOUP
TESTIGO
b
600
550
500
Niveles
650
500
450
450
400
70
60
50
40
30
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10
0
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Peso Racimo
Firmeza
Parámetros de calidad del fruto
b
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70
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50
40
30
20
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0
ºBRIX
Figura 4. Niveles de los parámetros de calidad del fruto de uva de mesa ‘Red Globe’ en el primer corte: 2
peso del racimo (g), firmeza del grano (presión ejercida, N/cm ) y contenido en sólidos solubles (ºBrix) para el tratamiento testigo (T0, color rojo) y tratado con MycoUp (T1, color negro) en el primer año del ensayo. Las barras en cada histograma representan ± el error estándar de la media. Los histogramas seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el test de Tukey (95%). Hay que destacar que para ambas variedades se produjo un incremento significativo del peso de racimo, firmeza de las bayas y del contenido en sólidos solubles (ºBrix). Este efecto se mantuvo en la variedad ‘Crimson’ (sobre todo en el tercer corte) mientras que en la variedad ‘Red Globe’ no se encontraron diferencias significativas en estos parámetros para el segundo y último corte. Respecto a los parámetros de color de las bayas (datos no mostrados), no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos para ambas variedades. Esto puede justificarse ya que el principal factor que marca la recolección en un momento dado es la coloración de la baya. Por ello, los indicadores de color (L, HUE, Chroma) fueron similares en ambos tratamientos para las dos variedades ensayadas. En el segundo año del ensayo, existieron ciertas diferencias en lo mostrado en el primer año. En el segundo corte realizado, las uvas procedentes de la variedad ‘Red Globe’ tratadas con Glomus iranicum var tenuihypharum incrementaron significativamente el contenido en sólidos solubles (ºBrix), presentando también significativamente una tonalidad más rojiza propia de esta variedad con respecto a los racimos obtenidos en el tratamiento control. Hay que decir que este corte fue el último realizado en esta variedad. Con respecto a la variedad ‘Crimson’, el segundo corte realizado mostró que las uvas procedentes del tratamiento con MycoUp aplicado durante dos años consecutivos presentaron un incremento significativo del peso y diámetro de racimo, y también una tendencia, no significativa, a presentar una mayor coloración que las uvas procedentes del tratamiento control. Además, tanto las uvas procedentes del tratamiento MycoUp, aplicado durante el primer año o durante dos años consecutivos, incrementaron significativamente su firmeza y diámetro de grano con respecto a las obtenidas en el tratamiento control. Concentración de almidón. En La Figura 5 se muestra la concentración de almidón medido en el ápice y la parte central de las raíces de los tres tratamientos de la variedad Crimson tomadas al principio del tercer año (Febrero de 2013). La concentración de almidón medida en los tratamientos T0, T1 y T2 (105,4, 113,6 y 109,2 μg/g) resultó bastante similar, aunque de forma general se observó una clara tendencia hacia un aumento en los tratamientos tratados con Glomus iranicum var tenuihypharum. Las acumulaciones de almidón en los tratamientos inoculados también tuvieron una estrecha relación con una mayor tasa fotosintética (Fn) mayor EUA (Fig. 1), así como con un mayor rendimiento (Tabla 7). Figura 5. Concentración de almidón medido en el ápice y la parte central de las raíces de los tres tratamientos de la variedad Crimson tomadas al principio del tercer año (Febrero de 2013). Las barras en cada histograma representan ± el error estándar de la media. Los histogramas seguidos de letras distintas son significativamente diferentes según el test de Tukey (95%) Dependiendo del tratamiento llevado a cabo, el almidón se distribuyó de forma desigual entre el ápex y la parte central de la raíz. Por ejemplo, en la concentración de almidón T0 se encontró en el ápex (73,3 ug g-­‐1), con más del doble medido en el centro (32,1 ug g-­‐1), mientras que en T1, la mayor parte de la concentración de almidón se encontró en los parte central de la raíz (59,3%). Por último, la concentración de almidón analizado en T2 se distribuyó de manera uniforme entre el vértice y la parte central de la raíz; 47,9% y 52,1%, respectivamente. Es bien sabido que los HMA aumentan la demanda de foto-­‐asimilados, estimulando la fotosíntesis neta (Foyer 1987, Vicente et al, 2013), debido a que una gran proporción del producto fotosintético se asigna a la raíz de las plantas micorrizas (Jakobsen y Rosendahl 1990). Zapata et al. (2004) reportaron que el almacenamiento de Carbono en los tejidos perennes tales como las raíces se compone principalmente de almidón y su reserva y posterior movilización tiene un papel importante en el crecimiento vegetativo y reproductivo. En este estudio fue notable que las plantas no tratadas, la mayoría de la concentración de almidón estuvo localizada en el ápice. En plantas inoculadas durante el primer año, pero no durante el segundo el almidón se distribuye por igual entre el vértice y la parte central de la raíz y en las tratadas durante dos años, el almidón se almacenó principalmente en la parte central de la raíz. En este último caso, la disminución de almidón en el ápice de la raíz podría indicar un suministro de hidratos de carbono para el desarrollo de nuevas raíces y la demanda de energía para la actividad AMF (Marjanovic y Nehls 2008). Es importante destacar que aunque las plantas inoculadas sólo en el primer año mostraron similitud con las plantas control en cuanto a la tasa fotosintética, el uso eficiente del agua, el contenido foliar de nutrientes y el potencial hídrico; el rendimiento aumentó notablemente, sobre todo en el segundo año sin tratar. Este fenómeno puede explicarse debido una elevada concentración de almidón almacenado en el centro de la raíz durante el primer año promovido por el efecto residual de la cepa de Glomus iranicum var tenuihypharum con respecto al tratamiento de control, lo cual en el segundo año promovió más cuajado y por tanto mayor rendimiento (Bennett 2002). 4. Conclusiones 1. La aplicación de Glomus iranicum var tenuihypharum evidenció en los tres años un marcado efecto positivo sobre la situación hídrica de la planta en las variedades de uva de mesa, debido fundamentalmente al mayor porcentaje de colonización fúngica experimentado en las plantas tratadas con el producto. 2. Los niveles foliares mostraron diferencias significativas entre variedades y también entre tratamientos en los dos años del ensayo. En la variedad Crimson, se detectaron incrementos significativos de P y K en la plantas tratadas con Glomus iranicum var tenuihypharum y, por el contario, menores niveles de N foliar. En la variedad Red Globe las plantas tratadas con Glomus iranicum var tenuihypharum generaron los mayores contenidos foliares de K y Ca. En este sentido, un exceso foliar de nitrógeno y deficiencias en potasio son determinantes en la pérdida del color de la baya, con el consiguiente perjuicio económico para el agricultor. 3. En general, la aplicación de Glomus iranicum var tenuihypharum en la variedad Crimson no afectó de manera significativa al incremento de ninguno de los micronutrientes estudiados, notándose un ligero aumentos de Fe, Zn, y Mn. Sin embargo, en el caso de la Red Globe, resultó muy significativo los incrementos de los contenidos foliares de Fe y Mn en las plantas tratadas. 4. Respecto a los niveles de intercambio gaseoso, en la variedad ‘Red Globe’ la aplicación de Glomus iranicum var tenuihypharum incrementó los niveles de actividad fotosintética durante los dos años del ensayo, mientras que las tasas de conductancia estomática únicamente se incrementaron significativamente durante el primer año del ensayo. Como resultado de ello, los niveles de eficiencia en el uso del agua se incrementaron significativamente en el segundo año del ensayo en las plantas tratadas. 5. En la variedad ‘Crimson’, los niveles de intercambio gaseoso en el tratamiento con Glomus iranicum var tenuihypharum en los dos años mostró incrementos significativos en los niveles de fotosíntesis neta y conductancia estomática, a pesar de que en el primer año sólo se había incrementado significativamente los niveles de conductancia estomática. Sin embargo, el tratamiento con el biofertilizantes únicamente aplicado durante el primer año no mostró diferencias significativas en estos parámetros de intercambio gaseoso respecto al tratamiento testigo. Así los valores de eficiencia en el uso del agua en ambos años no difirieron en los diferentes tratamientos. 6. La aplicación de Glomus iranicum var tenuihypharum incrementó la rentabilidad del cultivo en ambas variedades, ya que incrementó su producción y la precocidad de la cosecha. En el caso de la variedad ‘Crimson’, respecto a la producción total del tratamiento testigo, ésta fue incrementada un 48,3, 59,1 y 46,6 % para primero, segundo y tercer año de ensayo, respectivamente, mientras que la precocidad, referenciada como producción de primer corte, fue incrementada un 14,6 y 36,1% en el primer y segundo año, respectivamente. En la variedad Red Globe, la aplicación de del bioproducto incrementó menos la producción total en un 9,6 y 5 % respecto al tratamiento control, para el primer y segundo año, respectivamente, aunque la precocidad se incrementó de manera muy importante y significativa en un 49,4 y un 96,6% para el primer y segundo año, respectivamente. 7. Respecto a parámetros de calidad de la uva de mesa, hay que destacar que, como característica general, la aplicación de Glomus iranicum var tenuihypharum durante los dos años del ensayo incrementó tanto el contenido en sólidos solubles, como la firmeza de las bayas en ambas variedades de uva de mesa. 8. Aunque se observó un efecto residual en el porcentaje de colonización durante el segundo año del ensayo en el tratamiento con MycoUp aplicado sólo durante el primer año del ensayo, el cual siguió teniendo un efecto positivo en la producción final obtenida (que se incrementó un 27% frente al testigo), se puso en evidencia en este tratamiento la dificultad de adquirir la coloración final de la baya a nivel comercial, ya que la producción obtenida en el primer corte descendió alrededor de un 15% frente a la obtenida en el testigo. 9. La aplicación continuada de Glomus iranicum var tenuihypharum promovió una distribución equilibrada del almidón (reserva) en el tejido radicular. Se puso de manifiesto que las plantas tratadas durante tres años no solo tuvieron mayor rendimiento y mayor concentración de almidón, sino que este se dispone de forma diferente en el sistema radicular. 5. Bibliografía. •
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