Introducción

Las inundaciones suelen ser causadas, entre otros factores, por precipitaciones excesivas, elevación del nivel freático y mal manejo del riego (^{Ganskopp, 1986}; ^{Stromberg, 2001}), y su frecuencia e intensidad son muy variables e impredecibles (^{Loreti, van Veen, & Perat, 2016}). Recientemente, debido al cambio climático global, su frecuencia e intensidad han aumentado (^{Sasidharan & Voesenek, 2015}), lo cual expone a los cultivos intolerantes, como las especies frutales, a la asfixia radicular.

En regiones áridas y semiáridas, caracterizadas por escasas precipitaciones anuales y una elevada evapotranspiración, las aguas subterráneas son la fuente más importante de agua para las plantas perennes (^{Naumburg, Mata-González, Hunter, McLendon, & Martin, 2005}). El nivel de las aguas subterráneas es dinámico, y su variación temporal se debe a varios procesos, como la recarga, el drenaje y el uso de recursos hídricos (^{Ganskopp, 1986}; ^{Stromberg, 2001}). Dicha variación del nivel de las aguas subterráneas puede provocar efectos contrastantes. Por un lado, el descenso del nivel puede generar déficit hídrico en las plantas (Naumburg et al., 2005); en cambio, su ascenso aumenta la disponibilidad de agua para las plantas, pero también puede sumergir a las raíces activas y provocar el agotamiento del O₂ del suelo, lo cual genera asfixia radicular (^{Kozlowski, 1997}; ^{Armstrong & Drew, 2002}). No obstante, el proceso de inundación puede ser gradual y afectar sólo a una parte del sistema radicular.

La mayoría de las especies frutales arbóreas, incluido el género Prunus, se propagan a partir del injerto de la variedad productiva, sobre portainjertos pertenecientes a la misma u otra especie (^{Webster, 2001}; ^{Gillen & Bliss, 2005}). La influencia de los portainjertos sobre los cultivares es trascendental, ya que son los responsables de la absorción de agua y nutrientes (^{Layne, 1987}), y pueden determinar, en cierta medida, la tolerancia de los árboles frutales a diferentes tipos de estrés ambiental, como sequía, salinidad, bajas temperaturas e hipoxia (^{Isaakidis, Sotiropoulos, Almaliotis, Therios, & Stylianidis, 2004}; ^{Domingo, Pérez-Pastor, & Ruiz-Sánchez, 2002}; ^{Pimentel et al., 2014}).

Existen diferentes grados de susceptibilidad a la inundación entre los portainjertos del duraznero (^{Ranney, 1994}; ^{Martinazzo, Perbon, Farias, Bianchi, & Bacarin, 2011}; ^{Amador, Sancho, Bielsa, Gomez-Aparisi, & Rubio-Cabetas, 2012}; ^{Iacona et al., 2013}; ^{Ziegler, Ploschuk, Weibel, & Insausti, 2017}), y ‘Nemared’ (Prunus persica (L.) Batsch) es una especie susceptible. Este portainjerto es uno de los más utilizados en durazno, ya que es resistente al nematodo agallador y es compatible con el duraznero, el nectarino y el ciruelo (^{Ramming & Tanner, 1983}). Al igual que ocurre en otras especies poco tolerantes a la inundación, la hipoxia radicular afecta al crecimiento de los durazneros injertados sobre portainjertos intolerantes, así como a parámetros fisiológicos relacionados con éste (Iacona et al., 2013), como el potencial hídrico (Ѱ_w), la conductancia estomática (g_s) y el contenido de clorofila foliar (^{Domingo et al., 2002}; Martinazzo et al., 2011; Insausti & Gorjon, 2013; ^{Pimentel et al., 2014}; Ziegler et al., 2017).

Dado el origen de la inundación del suelo, cuando ocurre puede afectar sólo una parte del sistema radicular. Por lo tanto, la parte más superficial de la rizosfera podría permanecer oxigenada. Así, considerando la inundación completa o parcial (hasta la mitad) del sistema radicular, surge la pregunta de si el estrés por inundación afecta diferencialmente al crecimiento vegetativo de los portainjertos de duraznero ‘Nemared’, y a algunas variables fisiológicas asociadas con el balance hídrico y de carbono bajo cada condición de inundación. Al respecto, existe una gran cantidad de información sobre los efectos negativos del estrés por inundación total de raíces en árboles de durazno (^{Domingo et al., 2002}; ^{Martinazzo et al., 2011}; ^{Pistelli et al., 2012}; ^{Iacona et al., 2013}; ^{Insausti & Gorjon, 2013}; ^{Pimentel et al., 2014}; ^{Ziegler et al., 2017}); sin embargo, no existe información sobre los efectos de una inundación parcial (es decir, a la mitad del sistema radicular) en portainjertos de durazno. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar la respuesta, fisiológica y de crecimiento, del portainjertos ‘Nemared’ cuando se inunda hasta la mitad del sistema radicular, en contraste con la inundación total.

Materiales y métodos

Resultados

Respuestas fisiológicas

Efecto de la inundación sobre la conductancia estomática

La g_s fue significativamente diferente entre todos los tratamientos (P < 0.001) después de 1 día a partir del inicio del experimento (Figura 1A). Para entonces, la reducción de la g_s en los tratamientos de inundación media y completa, en comparación con el testigo, fue de 65 y 88 %, respectivamente. Asimismo, la reducción de la g_s en el tratamiento de inundación completa con respecto al de semi-inundación fue de 66 %. Después de 2 días del inicio del tratamiento de inundación, la g_s de ambos tratamientos se redujo en 90 % con respecto del testigo. No se detectaron más diferencias significativas en la g_s entre los dos tratamientos, con respecto al testigo.

Figura 1 A) Conductancia estomática (g_s), B) clorofila y C) potencial hídrico foliar (Ѱ_w) del portainjertos de duraznero ‘Nemared’ sometido a tres tratamientos de inundación (testigo, semi-inundación e inundación completa) por cuatro días. Las barras de error indican los errores estándar de las medias. Las letras distintas indican diferencias significativas entre tratamientos y entre días (Tukey, P <0.001). 

Efecto de la inundación sobre la clorofila foliar

Los tratamientos de inundación completa y semi-inundación redujeron significativamente el contenido de clorofila en las hojas con respecto al testigo (P < 0.001) después de 2 y 3 días, respectivamente (Figura 1B). Después de 4 días de inundación, el contenido de clorofila de las hojas en los tratamientos de semi-inundación e inundación disminuyó en 9 y 20 % respectivamente, en comparación con el testigo. Para este momento, también hubo diferencias significativas (P < 0.001) en el contenido de clorofila foliar entre los dos tratamientos de inundación.

Efecto de la inundación sobre el potencial hídrico de la hoja (Ѱ_w)

El Ѱ_w foliar del tratamiento de inundación completa difirió significativamente del testigo un día después de iniciar el tratamiento hasta el final del experimento (P < 0.001) (Figura 1C). Mientras que el Ѱ_w del tratamiento semi-inundado no difirió significativamente (P > 0.05) del testigo el primer día desde el inicio del experimento, pero hubo diferencias significativas entre ambos tratamientos a los 2 días (P < 0.001). El tercer día del experimento, nuevamente el tratamiento de inundación total tuvo valores de Ѱ_w significativamente superiores al testigo (P < 0.001), aunque el cierre estomático fue similar para ambos tratamientos de inundación. No obstante, en el cuarto día, el Ѱ_w de ambos tratamientos de inundación fue significativamente menor en comparación con el testigo (P < 0.001), sin cambios en la g_s.

Efecto de la inundación sobre el crecimiento de la planta

El crecimiento acumulado en el diámetro del tronco en ambos tratamientos de inundación fue significativamente (P < 0.001) más bajo con respecto a las plantas testigo el sexto día de tratamiento (Figura 2A). Sin embargo, no hubo diferencias significativas (P > 0.05) en esta variable de crecimiento entre ambos tratamientos de inundación (Figura 2A). En cuanto al crecimiento acumulado en longitud de brote, éste fue significativamente menor en ambos tratamientos de inundación en comparación con el testigo (P < 0.001) en el tercero y sexto días de tratamiento, sin diferencias entre ellos (Figura 2B). El crecimiento acumulado en diámetro de brotes en ambos tratamientos de inundación fue significativamente menor que el del testigo (P < 0.001) en el sexto día de inundación, sin diferencias entre los dos niveles de inundación (Figura 2C). Las plantas del tratamiento testigo presentaron una acumulación de diámetro de tallo, longitud y diámetro del brote de 73, 72 y 62 %, respectivamente, en comparación con los tratamientos de inundación.

Figura 2 A) Crecimiento acumulado expresado como porcentaje de incremento acumulado con respecto de la medición inicial del diámetro de tallo de la planta, B) longitud del brote y C) diámetro del brote, de portainjertos del duraznero ‘Nemared’ bajo tres tratamientos de inundación (testigo, semi-inundado y completamente inundado) durante seis días. Las barras de error indican los errores estándar de las medias. Las letras distintas indican diferencias significativas entre los tratamientos y entre los días (Tukey, P <0.001). 

Discusión

El portainjertos de durazno ‘Nemared’ es altamente susceptible a la inundación del terreno y, como otros portainjertos de Prunus persica, decae cuando se planta en suelos con eventos de inundación, e incluso muere si el estrés persiste con el tiempo (^{Andersen, Lombard, & Westwood, 1984}; ^{Ranney, 1994}; ^{Insausti & Gorjón, 2013}; ^{Ziegler et al., 2017}). La respuesta negativa, cuasi inmediata, a la inundación registrada en este estudio coincide con los resultados de Ziegler et al. (2017); sin embargo, en algunas variables, existe un comportamiento diferenciado, ya sea que la inundación sea completa o media.

La g_s fue la primer variable afectada como respuesta a la inundación (dentro de las primeras 24 h). No obstante, la g_s de las plantas en semi-inundación fue 2.5 veces mayor que la de las inundadas completamente. Probablemente, la oxigenación del suelo, con la mitad del sistema radicular inalterado, fue la causa de esa respuesta diferenciada entre ambos tratamientos de inundación. Este resultado muestra que la sensibilidad estomática del portainjertos analizado a la inundación del suelo es alta, ya que la semi-inundación del sistema radicular fue suficiente para causar, dentro de las primeras 24 h, una apertura estomática tres veces más baja que la del testigo.

De acuerdo con los resultados obtenidos, el Ѱ_w de ambos tratamientos de inundación incrementó después de 48 h; por ende, se asume que la absorción de agua por las raíces no fue afectada durante los primeros dos días de inundación. Los valores más altos del Ѱ_w, junto con los valores más bajos de la g_s, sugieren que el cierre estomático no fue consecuencia de una señal hidráulica, sino que se debió a una respuesta anticipada de otro tipo, como hormonal, la cual se generó como una consecuencia de la inundación. Esta hipótesis debería someterse a prueba; sin embargo, es claro que la respuesta rápida de los estomas se debe al aumento en la velocidad del mecanismo de señal-respuesta que modula la conductancia estomática (^{Vreeburg, Benschop, Peeters, Colmer, & Ammerlaan, 2005}).

A pesar de lo anterior, a partir del tercer día la tendencia del Ѱ_w cambió y los valores más bajos en los tratamientos de inundación se presentaron en el cuarto día, con un valor significativamente más alto en el testigo. Dicha variación en la respuesta del Ѱ_w, sin cambios en la g_s u otros factores que hubieran sido afectados por el balance hídrico, se podría deber a que, después de ese periodo, la absorción de agua por las raíces en ambos tratamientos pudo haber sido afectada por la propia inundación. El efecto negativo de las inundaciones sobre el funcionamiento de las aquaporinas en las membranas celulares de la raíz es ampliamente conocido (^{Tournaire-Roux et al., 2003}; ^{Tan et al., 2018}), y también lo es su efecto sobre la absorción del agua.

Por otra parte, una apertura estomática significativamente mayor en las plantas testigo se hizo evidente después de 24 h del inicio del experimento; esto con respecto al mismo tratamiento durante los otros días. Dicha respuesta se puede explicar como una consecuencia del menor valor del DPV de ese día. El efecto del DPV sobre la g_s es ampliamente conocido (^{Lambers, Chapin, & Pons, 2008}).

La degradación de la clorofila responde al nivel de inundación, ya que su nivel máximo se presentó con inundación completa, y el intermedio con semi-inundación. No obstante, la respuesta a la inundación fue muy rápida comparada con datos de otros autores (^{Martinazzo et al., 2011}; ^{Insausti & Gorjon, 2013}; ^{Pimentel et al., 2014}). La degradación de la clorofila es un proceso activo y progresivo que se regula por varios factores internos de desarrollo y medioambientales, y es mediada, principalmente, por señalización hormonal (^{Koyama, 2014}), de entre las cuales el etileno desempeña un papel muy importante (^{Yin et al., 2016}). Durante una inundación, el etileno acelera la degradación de la clorofila, con lo cual se expresa la coloración amarilla en el mesófilo de la hoja (^{Jiang, Cao, Dai, & Jing, 2003}; ^{Barnawal, Bharti, Maji, Chanotiya, & Kalra, 2012}; ^{Chen et al., 2016}). Cuando la inundación del suelo sólo afecta un porcentaje de las raíces, es probable que los mecanismos involucrados en la degradación de la clorofila mediada por etileno, que subyace al ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico generado en el área radicular inundada, pudieran haber sido afectados por el oxígeno del suelo no inundado (^{Ahmed, Nawata, & Sakuratani, 2006}).

En cuanto al crecimiento vegetativo, se sabe que éste es afectado rápidamente en ambientes inundados (^{Domingo et al., 2002}; ^{Iacona et al., 2013}; ^{Insausti & Gorjón, 2013}, ^{Ziegler et al., 2017}). De acuerdo con los resultados de este experimento, esta respuesta se presentó en ambos niveles de inundación cuando las variables fisiológicas evaluadas, que se relacionan con él, fueron afectadas. El crecimiento vegetativo requiere necesariamente una combinación de división y expansión celular (^{Lambers et al., 2008}). El Ѱ_w es la fuerza hidráulica que, mediante su componente de presión, participa en el proceso de expansión celular (Lambers et al., 2008). Existen trabajos previos que reportan que las inundaciones afectan la expansión celular en muchas especies (^{Setter & Laureles, 1996}; ^{Voesenek & Blom, 1999}) a través de su efecto sobre la elasticidad de la pared celular (^{Cosgrove, 1993}, ²⁰⁰⁵). Los cambios hidráulicos y el cierre estomático, junto con el menor contenido de clorofila en las hojas (que podría haber afectado la fotosíntesis de las plantas inundadas), pudieron ser las principales causas del menor crecimiento final en diámetro y alargamiento de las ramas, así como del engrosamiento del tallo.

Conclusión

De acuerdo con los resultados, el efecto de la inundación en el portainjertos ‘Nemared’ puede ocurrir durante inundaciones totales y, con algunas variantes, en inundaciones parciales. Esta respuesta se debería someter a pruebas a nivel de cultivo. La importancia de lo obtenido en este estudio es que la respuesta correspondiente a la inundación parcial pasa desapercibida porque afecta a la parte baja del sistema radicular. Esto ocurre frecuentemente cuando el nivel freático se eleva durante un breve periodo, debido a inundación o a riego excesivo.