Introducción
La demanda de frutos de frambuesa (Rubus ideaus L.) en países desarrollados como Estados Unidos y Canadá está aumentando (Chisoro-Dube, Nair y Landani, 2019), por lo tanto, el interés en establecer plantaciones comerciales es mayor, lo que genera una demanda de material vegetativo, de alta calidad, para establecer nuevos huertos. Por lo anterior, se requiere evaluar técnicas de propagación más eficientes, accesibles y de bajo costo utilizando métodos vegetativos. Uno de ellos es la utilización de esquejes de raíz, los cuales presentan yemas adventicias que formarán un nuevo brote (Vieira, Coutinho y da Rocha, 2013). Esta técnica es ampliamente utilizada, porque tiene mayor cantidad de tejido indiferenciado, facilitando la formación de primordios vegetativos a partir de la raíz en corto tiempo (Wang, Zhao y Quan, 2011). Algunas de las ventajas que presenta la técnica indicada son: facilidad en el procedimiento, se puede propagar abundante material utilizando poco espacio, tiene bajo costo de operación, a partir de una raíz se pueden obtener gran número de plántulas, cada planta producida por este método es genéticamente idéntica a la planta madre, lo que se traduce en homogeneidad del cultivo (López-Acosta, Guío, Fischer y Miranda, 2008). Se han reportado una serie de experimentos sobre la propagación de especies de Rubus por cortes sistemáticos de brotes vegetativos procedentes de la raíz con diferentes grados de éxito, donde las características particulares de los cultivares influyen en los procedimientos de propagación (González y Morales, 2009; Williams y Norton, 1959; Stoevska, Trifonova y Karadocheva, 2014). Otro factor determinante es el enraizamiento de los esquejes obtenidos en la cama, para el cual es necesario un balance hormonal entre promotores e inhibidores de iniciación radicular (Da Costa et al., 2013), facilitándose con aplicaciones exógenas de promotores de raíces como ácido indol-3-butírico (IBA), que elevan la concentración de auxinas en el tejido (Mabizela, Slabbert y Bester, 2017). Williams y Norton (1959) propagaron frambuesas rojas por esquejes de tallo de madera blanda, encontraron que varios cultivares enraizaron completamente sin tratamientos de IBA. Sin embargo, en otro estudio se encontró que los brotes bien desarrollados después de la multiplicación in vitro si enraizaron satisfactoriamente con aplicaciones de 0.5 mg L-1 de IBA (Stoevska et al., 2014). Otros resultados indican que el método de propagación de arándano por estacas de madera dura, con aplicaciones de IBA, influyó en el establecimiento y rápido crecimiento de los esquejes (Debnath, 2006). Ružić, Vujović, Libiakova, Cerović y Gajdošova (2012) indicaron que una baja concentración de IBA (≤1 mg L-1) aumenta la eficacia de multiplicación de brotes de arándanos “Highbush” in vitro. Sin embargo, para una mayor eficiencia en la propagación vegetativa o asexual de frambuesa, es necesario determinar las concentraciones optimas de IBA, así como un sustrato local, de fácil acceso y adecuadas propiedades agronómicas, que garantice el enraizamiento y desarrollo de las plántulas (López-Acosta et al., 2008). A este respecto Mendoza-Hernández, Fornes y Belda (2014) evaluaron el enraizamiento por esquejes de raíz en plantas de romero, encontrando que el sustrato de vermicomposta con alto contenido de materia orgánica mejoró el enraizamiento y la longitud de la raíz. Por lo anterior, el propósito del presente estudio fue evaluar la producción de brotes nuevos y la eficiencia de propagación a partir de esquejes de raíces en tres cultivares de frambuesa (“Heritage”, “Autumn Bliss Roja” y “Autumn Bliss Amarilla”), con diferentes tipos de sustratos y concentraciones de IBA.
Materiales y Métodos
Material vegetal
En marzo de 2017 y 2018, en el campo experimental de la Facultad de Ciencias Agrotecnológicas, Universidad Autónoma de Chihuahua, Extensión Cuauhtémoc (28° 24’ 45.1” N, 106° 52’ 54.9” O y 2060 m de altitud) se trabajó la técnica de propagación de frambuesa a partir de esquejes de raíces, los cuáles se obtuvieron de una plantación de frambuesa que contaban con 2 años de establecida. Se tomaron raíces de tres variedades productoras de otoño: “Heritage”, “Autumn Bliss Roja” y “Autumn Bliss Amarilla”. Las raíces fueron extraídas a una profundidad entre 40 y 50 cm, posteriormente se desinfectaron con hipoclorito de sodio (NaClO) al 10%, en inmersión por 15 minutos. Una vez tratado el material vegetal se colocó dentro de un invernadero, en mesas (camas), las cuales fueron acondicionadas con sustrato de turba (peat moss) y un sistema de riego por goteo. Posteriormente las raíces fueron cubiertas por turba (15 cm), implementando riegos diarios para favorecer el desarrollo de las yemas adventicias a partir de las raíces. Cada unidad experimental estuvo representada por ½ m2 por cama, a las cuales se les colocó 2 kg de raíces, previamente tratadas.
Nutrición mineral de las camas
A los 15 días de establecimiento de las raíces, se aplicó por cama, cada semana, una solución nutritiva con fertilizantes comerciales sintéticos de nitrógeno (nitrato de amonio), fósforo (triple 17) y potasio (sulfato de potasio). En cada una de las unidades experimentales se aplicó el equivalente a 16 mEq L-1 de nitrato de amonio, 4 mEq L-1 de triple 17 y 14 mEq L-1 sulfato de potasio distribuidos uniformemente.
Tratamiento de enraizamiento y trasplante de nuevos brotes
Cuando los brotes procedentes de yemas adventicias de la raíz presentaron una altura de 8±3 cm, se cortaron justo donde se diferenciaba el tallo de la raíz principal, posteriormente se procedió con la aplicación de las dosis de IBA, como se refiere en el Cuadro 1, donde se sumergió la parte basal del esqueje por 1 minuto aproximadamente, en la solución de IBA con las diferentes concentraciones. Después se continuó con el trasplante en macetas individuales, las cuales contenían tres tipos de sustratos, las características fisicoquímicas se describen en el Cuadro 2. Las plantas se mantuvieron en invernadero con temperaturas promedio que fluctuaron entre 9 y 33 °C. Los riegos implementados fueron a capacidad de campo cada 24 horas, durante un acumulativo de 802 unidades calor.
Tipos de sustratos |
CIC |
NO3 |
Materia orgánica |
pH |
P |
K |
Ca |
Mg |
Na |
Fe |
Zn |
Cu |
kg ha1 |
% |
H2O |
- - - - - - - - - - - - - - mg kg-1 - - - - - - - - - - - - - |
|||||||||
Materia orgánica |
78.66 |
262.83 |
24.30 |
7.33 |
230.65 |
1069 |
12800 |
86.60 |
114 |
38.00 |
7.80 |
2.90 |
Franco arcilloso |
12.98 |
34.71 |
1.85 |
6.78 |
20.22 |
533.0 |
3408 |
390.00 |
182 |
9.92 |
1.32 |
0.98 |
Arena |
6.12 |
14.43 |
0.71 |
3.78 |
11.68 |
225.0 |
1788 |
32.90 |
138 |
65.50 |
10.80 |
2.90 |
Unidades calor (UC)
Las UC se calcularon (en la plataforma de la University of California Agriculture & Natural Resources. Accedido el 06 diciembre de 2019 desde http://ipm.ucanr.edu/index.html) con puntos críticos de 4.5 y 35 °C, seno simple y corte horizontal, durante el periodo que se mantuvieron las plántulas en invernadero.
Producción de plantas nuevas a través del tiempo (UC)
La producción de plantas nuevas a partir de la raíz fue registrada a través del tiempo (UC). Una vez que emergieron los primeros brotes procedentes de yemas adventicias de la raíz se contabilizaron, generando con ello el dato de producción de nuevas plantas en las variedades de frambuesa (“Heritage”, “Autumn Bliss Roja” y “Autumn Bliss Amarilla”).
Sobrevivencia de plantas trasplantadas con tratamientos de ácido indol-3-butírico (IBA)
De la producción de nuevas plantas se tomó una muestra representativa (20 plántulas) a la cual se aplicó los distintos tratamientos de IBA (Cuadro 1).
Eficiencia de sustratos
La eficiencia de los sustratos se comparó entre las variedades estudiadas (“Heritage”, “Autumn Bliss Roja” y “Autumn Bliss Amarilla”) y tratamientos de IBA (Cuadro 1).
Diseño experimental y variables evaluadas
Se utilizó un arreglo de tratamientos con cuatro factores: factor “A” variedades, factor “B” concentraciones de IBA, factor “C” años de estudio y factor “D” sustratos. Las variables evaluadas por año fueron producción de plantas nuevas a través del tiempo, sobrevivencia de plantas trasplantadas con tratamientos de IBA y eficiencia del sustrato. Cabe destacar que, debido a la disminución de la producción de nuevas plantas en el año 2018, se decidió analizar solo la sobrevivencia de plantas tratadas con ABA en el 2017, el resto de las variables incluyen los dos años. Los datos se analizaron con el paquete SAS, mediante análisis de varianza y comparaciones de medias con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05) (SAS, 2003). Mientras que el incremento del número de plantas por tratamientos a través del tiempo se exploró con el modelo Weibull modificado, de la forma: Y = 1−exp(−t/b)c; donde Y = número de plantas producidas; t= tiempo fisiológico en unidades calor; b = estimador de la tasa de incremento del número de plantas por tratamiento (1/b); c = un parámetro en función de la forma de la curva (Jacobo et al., 2005).
Resultados y Discusión
Producción de nuevas plantas a través del tiempo
En el año 2017, la producción de nuevas plantas en las tres variedades estudiadas inició a las 135 unidades calor (UC) después del establecimiento de las raíces en las camas. Mientras que, en el año 2018, la emergencia de plántulas ocurrió a las 180 UC para la variedad “Heritage” y 227 UC para “Autumn Bliss Roja” y “Autumn Bliss Amarilla”, representando estas últimas un retraso de 47 UC en inició de producción de nuevas plantas respecto de la variedad “Heritage”.
Los resultados de los dos años de estudio presentaron diferencias estadísticas (P ≤ 0.05) en la tasa de producción de nuevas plantas (Figura 1), destacando la variedad “Heritage” con 168 plántulas en 2017 y 88 en 2018, seguida por las variedades “Autumn Bliss Roja” con 97 en 2017 y 68 en 2018 y “Autum Bliss Amarilla” con 2017 y 43 en 2018. Con base en las tasas de incremento en la producción de plantas (Cuadro 3) por variedad y año, puede destacarse que el año 2017 se caracterizó por tener mayor producción respecto de 2018; disminuyendo un 52% en la variedad “Heritage”, 41% en “Autumn Bliss Roja” y 37% en “Autum Bliss Amarilla” (Figura 1). Lo anterior pudo deberse a la reducción de reservas de carbohidratos y almidones en el sistema radicular de las plantas de frambuesa a través de los ciclos de producción (de Oliveira, Silva, Ferreira, Oliveira y Monteiro, 2007). Investigadores señalan el importante papel del almacenamiento de carbohidratos de la raíz para el desarrollo de primocañes al siguiente año (Qiu et al., 2016). El cultivo de frambuesa, se caracteriza por tener el crecimiento vegetativo y reproductivo de primavera al mismo tiempo y por lo tanto ambos necesitan carbohidratos para la producción de biomasa (Darnell, Alvarado y Williamson, 2008), por lo tanto, la competencia por carbohidratos, que sumada a la edad de la planta y a la característica del sistema radicular, se pueden agotar sus reservas y disminuir la emisión de nuevos brotes.
Considerando que la vida útil de las variedades productoras de otoño es aproximadamente de 6 años después del trasplante en campo (Heide y Sønsteby, 2011). Lo cual indica que aun cuando es considerado un cultivo perene (Alvarado-Raya, Avitia y Castillo, 2016), el sistema radicular posee la característica de agotar sus reservar, lo cual limitarían la producción de nuevas plantas al momento de propagar. Una de las particularidades de este cultivo es que después de floración y fructificación, los brotes mueren, completando su ciclo de vida; mientras que los nuevos brotes se forman desde la raíz y brotes axilares en la base del viejo brote, esto con el fin de mantener el rendimiento perenne de la planta (Heide y Sønsteby, 2011).
Respecto a las diferencias de la producción de nuevas plantas entre variedades, está documentado que las características genéticas son un factor importante en la producción de nuevos brotes, ya que la mayoría de los rasgos de las raíces están controlados por múltiples genes (Comas, Becker, Cruz, Byrne y Dierig, 2013).
Indicadores del modelo Weibull
El ajuste y prueba de significancia del incremento en el número de plantas a través del tiempo se hizo con el modelo Weibull, ilustrado en el Cuadro 3. La selección del modelo se eligió con base en: coeficiente de variación menor a 15%, coeficiente de determinación superior al 95% y α≤0.05. Con base en los resultados obtenidos, se logró deducir que la variedad “Heritage” mostró la mayor tasa de incremento a través del tiempo en el número de plantas propagadas, reflejado al contrastar el número de plantas que se obtuvieron por tratamiento (Figura 1).
Variedad/ año |
Modelo Weibull |
Indicadores del ajuste del modelo |
||||
Y = 1 - e [ - (t/b) c] |
Pendiente (1/b) |
Pr > F |
R2 (%) |
Coeficiente de variación |
||
Heritage 2017 |
Y = 1 - e [ - (t /544.5)3.2073] |
1.837E-03 a |
<0.001 |
99.9 |
2.8 |
|
A.B.R. 2017 |
Y = 1 - e [-(t/831.39)2.0564] |
1.203E-03 b |
<0.001 |
99.3 |
5.5 |
|
Heritage 2018 |
Y =1 - e [ - (t/895.62) 1.7553] |
1.12E-03 b |
<0.001 |
97.6 |
9.2 |
|
A.B.R. 2018 |
Y= 1 - e [ - (t /1047.1) 2.0536] |
0.955E-03 c |
<0.001 |
98.4 |
8.1 |
|
A.B.A. 2017 |
Y = 1 - e [ - (t / 1145.5) 1.285] |
0.873E-03 c |
<0.001 |
95.5 |
11.1 |
|
A.B.A. 2018 |
Y =1 - e [ - (t/1183.16) 2.089] |
0.845E-03 c |
<0.001 |
95.1 |
14.7 |
El número de plantas propagadas por variedad y año se obtiene sustituyendo t en la ecuación con valores de 0 - 800 unidades para Heritage, Autum Bliss Roja (A.B.R.) 2017 y Autum Bliss Amarilla (A.B.A.) 2017; entre 0 y 780 para Aautum Bliss Roja (A.B.R.) 2018 y entre 0-708 unidades para Autum Bliss Amarilla (A.B.A.) 2018. Valores en la columna pendiente con misma letra significa igualdad estadística entre ellos.
The number of plants propagated by variety and year is obtained by substituting t in the equation with values of 0 - 800 units for Heritage, Autum Bliss Roja (A.B.R.) 2017 and Autum Bliss Amarilla (A.B.A.) 2017; between 0 and 780 for Aautum Bliss Roja (A.B.R.) 2018 and between 0-708 units for Autum Bliss Amarilla (A.B.A.) 2018. Values in the pending column with the same letter depict statistical equality between them.
Sobrevivencia de plantas trasplantadas con tratamientos de ácido indol-3-butírico (IBA)
Con base en los resultados encontrados las aplicaciones de la hormona de enraizamiento IBA afecto el porcentaje de sobrevivencia de las plántulas una vez que fueron trasplantadas en macetas individuales. El testigo (sin IBA) presentó mayor número de plantas que sobrevivieron en las tres variedades estudiadas. Sobresaliendo la variedad “Heritage” con 120 plantas (Figura 2). Mientras que el tratamiento de 1 mg L-1 de IBA no presento diferencias estadísticas (P ≤ 0.05) con un promedio de 34 plantas entre las variedades “Heritage”, “Autumn Bliss Roja” y “Autumn Bliss Amarilla” con el sustrato de materia orgánica, seguido del sustrato de arena con 14 plantas en promedio. Posicionándose el sustrato de textura franco arcilloso con menor número de plantas que sobrevivieron en las tres variedades estudiadas.
Con el tratamiento de 5 mg L-1 de IBA las tres variedades presentaron diferencias estadísticas (P ≤ 0.05). “Heritage” con el sustrato de materia orgánica fue la variedad con mayor número de plantas (25). Seguida de la variedad “Autumn Bliss Roja” con 10 plantas, también con sustrato de materia orgánica. El resto de los tratamientos (sustratos, variedades y dosis) se comportaron estadísticamente igual. Los resultados del tratamiento de 10 mg L-1 de IBA también se comportaron estadísticamente diferente (P ≤ 0.05). Nuevamente sobresalió “Heritage” con 10 plantas que sobrevivieron, el resto de los tratamientos con un valor promedio de 1 planta. Mientras que el tratamiento de IBA concentrado en las tres variedades y distintos sustratos consiguió 0% de supervivencia (Figura 2). Los resultados encontrados, muy posiblemente se debe a que la suplementación exógena de IBA causó un efecto fitotóxico en la planta, reduciendo el enraizamiento y por consecuencia la muerte de la plántula. Resultados reportados por Patto et al. (2013) mostraron tendencias similares a las del presente estudio; indicando que la emisión de raíces y brotes disminuyó ligeramente con la aplicación de concentraciones de IBA, obteniendo mayor emisión de raíces y brotes en el testigo. Así mismo Štefančič, Štampar y Osterc (2005) hacen mención que IBA inhibió la formación de brotes nuevos en el período temprano del desarrollo de la raíz, influyendo negativamente en el crecimiento de los brotes y el desarrollo del tipo acrobasal del sistema de enraizamiento. Otro estudio muestra que dosis de IBA por arriba de 2.5 g L-1 inhibieron la formación de callos y, en consecuencia, influyeron en la calidad de los esquejes desarrollados (Ătefančič, Ătampar y Osterc, 2006). Por lo que hacen falta más estudios que evalúen dosis más bajas de 1 mEq L-1 de IBA en diferentes variedades.
Eficiencia de los sustratos
La eficiencia de propagación de los sustratos estudiados mostró diferencias estadísticas (P ≤ 0.05) entre las variedades estudiadas en 2017. El sustrato de materia orgánica presento mayor eficiencia de propagación con un incremento en la supervivencia del número de plantas en las tres variedades estudiadas. En el caso de la variedad “Heritage” el comportamiento de los sustratos de mayor a menor eficiencia fueron; materia orgánica, arena y textura franco arcilloso. Mientras que para la variedad “Autumn Bliss Roja” fue materia orgánica, arena y textura franco; comportándose estos dos últimos sustratos estadísticamente igual. En el caso de “Autumn Bliss Amarilla”: materia orgánica, textura franco arcilloso y arena (Figura 2). Respecto a lo anterior, Thuring, Berghage y Beattie (2010) mencionan que actualmente hay muchos tipos de sustratos disponibles para la industria de propagación en invernaderos, por lo tanto, es de suma importancia considerara la composición y capacidad de retención de agua y nutrientes.
Los sustratos con alto contenido de materia orgánica y composición adecuada de nutrientes contribuyen a un crecimiento vegetativo más intenso de plantas de frambuesa (Karaklajić-Stajić, Glišić, Ružić, Vujović y Pešaković, 2012). Una investigación reciente desarrollada en Quebec, Canadá, demostró que la propagación con corte de raíz en crecimiento vegetativo hidropónico, incrementó la eficiencia de adaptación (Qiu et al., 2016). Esto es probablemente debido a una mayor retención de agua o un uso más eficiente de la fertilización en sustratos sin suelo (hidropónico). Lo cual indica el éxito del sustrato con alto contenido de materia orgánica en comparación con la arena y el sustrato de textura franco arcilloso que fueron avaluados en el presente estudio. Un alto contenido de materia orgánica en el sustrato, posee mayor capacidad de retención de agua, así como microorganismos micorrízicos, que, al asociarse con la raíz, mejoran el porcentaje de enraizamiento y supervivencia. Investigadores de la Universidad de Agronomía en Serbia, expusieron que plántulas de frambuesa establecidas en dos sustratos diferentes (Seedling y Steckmedium) presentaron mayor éxito de enraizamiento, así como también mayor grosor basal en el sustrato denominado Seedling, el cual contenida mayor porcentaje de materia orgánica (Karaklajić-Stajić, Ružić, Glišić, Luković y Milošević, 2011). Así mismo, es de gran importancia la disponibilidad de elementos químicos ya que el desarrollo de nuevos pelos radicales se ve afectado por el estado de los nutrientes del suelo (Cao et al., 2013).
En el presente estudio los resultados de los análisis fisicoquímicos de los sustratos (Cuadro 2), permitieron destacar la capacidad de intercambio catiónico y los contenidos de NO3, P, K en el sustrato con alto contenido de materia orgánica. Esos nutrientes minerales tienen funciones particulares en el enraizamiento de nuevos brotes (Otiende, Nyabundi, Ngamau y Opala, 2017). Ejemplo de ello es el fósforo que participa activamente en las etapas tempranas del desarrollo epidérmico de las células en la región meristemática que se diferencian en tricoblastos, activando las etapas posteriores del desarrollo epidérmico mediante la transferencia de energía celular (Shabnam, Tarek e Iqbal, 2018). De igual forma, los procesos celulares que se diferencian en su tasa de vacuolación demandan fósforo para la iniciación, elongación, extensión del alargamiento y, finalmente, en la presencia o ausencia de pelos radiculares de brotes nuevos. Es por ello la importancia del fósforo en el proceso de enraizamiento al momento de implementar técnicas de propagación.
Conclusiones
Las raíces de la variedad “Heritage” que se propagaron en condiciones de invernadero tuvieron mayor producción de brotes nuevos en los dos años de estudio. Los tratamientos de ácido indol-3-butírico (IBA) causaron un efecto negativo en la eficiencia del trasplante, afectando la supervivencia y adaptación una vez que los brotes fueron cortados y trasplantados en macetas individuales. Las plantas de frambuesa no son candidatas para producir enraizamiento con este tipo de hormona, por lo que es recomendable no aplicarlo. El sustrato con alto contenido de materia orgánica y nutrientes obtuvo la mayor eficiencia de enraizamiento en brotes de frambuesa provenientes de esquejes de raíz en camas de enraizamiento en invernadero.
Disponibilidad de Datos
Los datos originales presentados en el manuscrito se encuentran en la tesis de Doctorado en Ciencias del autor principal, misma que puede consultarse en la Universidad Autónoma de Chihuahua, Chihuahua, México.
Fondos
Los fondos utilizados para el desarrollo y seguimiento experimental de campo y laboratorio fueron proporcionados por la Universidad Autónoma de Chihuahua y el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo en Cuauhtémoc, Chihuahua, México.
Contribución de los Autores
El trabajo experimental de invernadero y campo fue realizado por el autor principal M.N.F.M. y colaboró V.O.B., con la supervisión de R.A.P.Q. y G.I.O.O. En el diseño experimental y análisis estadístico colaboró J.L.J.C. y D.L.O.B. La elaboración del manuscrito estuvo a cargo de M.N.F.M. y R.A.P.Q., el cual fue revisado por G.A.G.A. y O.A.H.R.