¹ Programa Doctoral en Ciencias Biológicas y de la Salud. Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco.

² Laboratorio de Suelos. CIIDIR-IPN-OAXACA, Calle Hornos No.1003. Santa Cruz Xoxocotlán, 71230 Oaxaca, México. Tel y fax: +52 951 5170610. (luluroblesmx@hotmail.com; croblesp@ipn.mx.)

³ Departamento El Hombre y su Ambiente. Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco. Calzada del Hueso 1100. Col. Villa Quietud. 04960 México, D. F. frivera@correo.xoc.uam.mx.

⁴ Departamento de Edafología. Instituto de Geología. Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito Exterior S/N. Ciudad Universitaria. 04510 México, D. F. mpol@geologia.unam.mx.

⁵ Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca. ExHacienda de Nazareno. Santa Cruz Xoxocotlán. 68130 Oaxaca. linapliego@hotmail.com. § Autor para correspondencia: croblesp@ipn.mx.

* Recibido: diciembre de 2012.
Aceptado: marzo de 2013.

Resumen

El objetivo de éste trabajo fue determinar la compatibilidad funcional de inóculos nativos de hongos de micorriza arbuscular (HMA) en Agave angustifolia, utilizando parámetros de crecimiento y nutrición como indicadores. En el invernadero del Laboratorio de Suelos del CIIDIR-Unidad Oaxaca, en 2009, se realizó un experimento bifactorial con arreglo combinatorio con cuatro repeticiones y distribución de tratamientos en bloques aleatorizados completos. Los factores experimentales y sus niveles fueron: factor A: plántulas de maguey propagadas por hijuelos vegetativos (HI) y por bulbilos florales (BU); factor B: seis inóculos de consorcios nativos de HMA provenientes del distrito de Tlacolula, Oaxaca (CN1 a CN6), control positivo Glomus intraradices (GI) y control absoluto sin inocular (CON). Las variables de respuesta fueron: altura de la planta, área foliar por planta, longitud y distribución de raíces y biomasa a la cosecha (pesos fresco y seco de hojas, tallo y raíces), concentración y contenido de N y P en hojas y colonización micorrízica. En HI se registró el mayor grado de compatibilidad con el inóculo CN2. En BU se registró compatibilidad con los inóculos CN4, CN6 y GI. Las plantas que fueron inoculadas con CN2 registraron los más altos valores en las variables indicadoras de compatibilidad, seguidas cercanamente por las que recibieron el inóculo CN3. Independientemente de su origen, las plántulas de A. angustifolia mostraron mejor compatibilidad funcional con inóculos nativos que con el inóculo de la especie introducida.

Palabras clave: Agave angustifolia, Glomus intraradices, biofertilizantes, compatibilidad funcional.

Abstract

The aim of this work was to determine the functional compatibility of native inoculums of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in Agave angustifolia, using parameter of growing and nutrition as indicators. In the greenhouse from the Soil Laboratory Unit CIIDIR in Oaxaca, during 2009, an experiment was conducted a two-factor with a combine array with four replications and distribution of treatments in randomized complete blocks. The experimental factors and their levels were: factor A: maguey seedlings propagated by vegetative tillers (HI) and by floral bulbils (BU), factor B, six native inoculums of AMF consortia from the district of Tlacolula, Oaxaca (CN1 to CN6 ), positive control Glomus intraradices (GI) and uninoculated absolute control (CON). The response variables were: plant height, leaf area per plant, root length and distribution and biomass at harvest (fresh and dry weight of leaves, stem and roots), concentration and content of N and P in leaves and mycorrhizal colonization. In HI was recorded the highest degree of compatibility with the inoculum CN2. BU recorded compatibility with inoculums CN4, CN6 and GI. The plants that were inoculated with CN2 recorded the highest values in compatibility indicator variables, followed closely by those receiving the inoculum CN3. Regardless of its origin, seedlings of A. angustifolia showed better functional compatibility with native inoculums than with inoculum of the introduced species.

Key words: Agave angustifolia, Glomus intraradices, biofertilizers, functional compatibility.

Introducción

Los hongos endomicorrízicos arbusculares (HMA) son constituyentes esenciales de la microbiota nativa del suelo en ecosistemas y agroecosistemas, probablemente colonicen más tejidos que ningún otro organismo en la naturaleza. Por eso, en agrosistemas es preciso realizar estudios previos del estado micorrízico del sistema así como de su actividad, y si es necesario, reforzar la población natural de HMA con inoculaciones apropiadas (Allen et al., 1992; Requena et al., 1996).

Las asociaciones micorrízicas son cosmopolitas, por su presencia en la mayoría de los hábitats naturales terrestres, y ubicuas, por el amplio número de familias de plantas susceptibles de ser micorrizadas (Hernández et al., 2003). Estos hongos no se asocian con especies vegetales específicas; sin embargo, el efecto que tienen sobre ellas sí puede ser diferente de acuerdo con la especie vegetal de que se trate; es decir, no son específicos pero si tienen una efectividad diferencial. Como el nivel de colonización que distintos hongos MA pueden tener para un mismo hospedero son diferentes, se puede inferir que existe un cierto grado de especificidad en la simbiosis, lo que lleva al concepto de compatibilidad (Barea, 1991). Smith y Gianinazzi-Pearson (1988) acuñaron el término "compatibilidad funcional" para indicar la expresión fenotípica de un hongo MA como resultado de la influencia del ambiente sobre la expresión genotípica de ambos simbiontes, planta y hongo.

Aunque en sistemas experimentales las incompatibilidades de las combinaciones planta-HMA son escasas, ello suele ser más frecuente en condiciones naturales. La razón es que generalmente un determinado hongo está adaptado a condiciones ambientales determinadas y su introducción en ecosistemas diferentes puede provocar "inadaptaciones" al medio (Brundrett, 1991; Rillig y Mummey, 2006).

Agave angustifolia, planta conocida regionalmente en Oaxaca (México) como "maguey espadín", es una especie cultivada de gran valor socioeconómico en esta entidad. Se estima en más de 15 500 ha la superficie plantada de la especie en la "región del mezcal" de Oaxaca (Figura 1), correspondiendo al distrito de Tlacolula más de 50% de ésta superficie (Chagoya-Méndez, 2004). Las nuevas plantaciones de la especie se establecen con plántulas obtenidas por hijuelos rizomatosos y bulbilos aéreos, en proporción 4:1 (Enríquez-del Valle, 2008). La investigación enfocada al manejo agronómico de la especie es escasa. Se ha generado muy poca información relacionada al manejo de la fertilidad de los suelos y la nutrición de las plantas.

Arredondo et al. (2001) concluyeron que la mejor respuesta del crecimiento del maguey espadín cultivado en la región de los Valles Centrales de Oaxaca se presentó cuando se aplicaron simultáneamente las fertilizaciones orgánica, mineral y biológica, significando la última la aplicación de cinco kg por hectárea de "micorriza". El inoculante utilizado por los autores fue producido y distribuido por el programa "Alianza para el Campo" de la SAGARPA en el año 1999, aunque no se reportó la especie o especies de hongos presentes ni los métodos utilizados para su producción. Se han descrito las condiciones de la fertilidad de los suelos cultivados con A. angustifolia en el distrito de Tlacolula, Oaxaca, de acuerdo a las variaciones topográficas de los agrosistemas y a la edad de las plantas (Bautista-Cruz et al., 2007), concluyendo que, en general, los suelos son pobres en materia orgánica, nitrógeno y fósforo, condiciones en las que es factible esperar una respuesta positiva a la inoculación con cepas eficientes y competitivas de HMA (Alarcón et al., 2002; Azcón-Aguilar et al., 2003).

El objetivo del trabajo fue registrar los efectos de la inoculación con consorcios nativos de HMA sobre el crecimiento y absorción de nutrientes de plántulas de A. angustifolia obtenidas de hijuelos rizomatosos y de bulbilos aéreos.

Materiales y métodos

Diseño experimental

Se realizó un experimento bifactorial completo con arreglo combinatorio, con cuatro repeticiones. La distribución de tratamientos fue en bloques aleatorizados completos, dando un total de 16 tratamientos y 64 unidades experimentales. Los factores experimentales y sus niveles se anotan en el Cuadro 1.

Desarrollo experimental

La unidad experimental fue una plántula de A. angustifolia establecida en maceta de polietileno rígido de forma troncocónica, con capacidad para 1 200 g de sustrato. Este fue una mezcla de suelo franco y arena de río en proporción 1:1 (v/v), esterilizada por autoclave a 120 °C durante tres horas. Los inoculantes micorrízicos fueron desarrollados en macetas con Sorghum vulgare como planta trampa, en arena de río como sustrato, de acuerdo a lo descrito por Santiago-Soriano (2005). La aplicación de los inoculantes micorrízicos se realizó a una dosis de 8 g por maceta, colocado en el centro de la maceta y sobre el mismo se colocaron las plántulas. El crecimiento ocurrió totalmente en invernadero (temperatura diurna 26-30 °C; temperatura nocturna 18-20 °C; fotoperiodo 14 h iluminación, 10 h oscuridad). El riego se realizó a discreción con agua potable. El periodo de crecimiento evaluado fue de 14 semanas después del trasplante.

Variables de respuesta

Altura de la planta, área foliar por planta (al cumplirse 6, 10 y 14 semanas), longitud y distribución de raíces, biomasa (pesos fresco y seco de hojas, tallo y raíces), concentración y contenido de nutrientes en hojas, N, método microKjeldahl; P, acenización a 500 °C, determinación por el método de vanadomolibdato (Lachica et al., 1973), colonización micorrízica por clareo y tinción con azul de tripano (Phillips y Hayman, 1970) y determinación de colonización por observación microscópica de segmentos de raíz teñidos (McGonigle et al., 1990) (al cumplirse 14 semanas).

Análisis estadísticos

Los datos fueron sometidos a análisis de la varianza y prueba de rango múltiple para separación de medias (diferencia significativa honesta de Tukey- DSH) a un nivel de significancia p< 0.05. Los datos registrados como porcentaje fueron transformados, previos al análisis, por el procedimiento arcCos para satisfacer el requisito de la distribución normal (Steel y Torrie, 1980). En todos los casos se utilizó el software Statgraphics Centurion XVI (Statistical Graphics Corporation, 2009).

Resultados y discusión

El origen de las plantas influyó sobre las variables de crecimiento, pero no sobre las de nutrición Cuadro 2. Las plantas originadas de hijuelos se comportaron con mayor vigor que las de bulbilos aéreos, logrando mayor producción de biomasa, tanto aérea como de raíces, aunque la concentración de los macronutrientes N y P no fue significativamente diferente (p≤ 0.05) entre ambos.

La colonización MA se comportó de manera inversa, registrando las plantas de hijuelos un valor significativamente menor que las de bulbilos. La respuesta a la inoculación registró un comportamiento similar, con las variables de crecimiento resultando buenas indicadoras, no así la absorción de nutrientes. A pesar de no registrar diferencia significativa (p≤ 0.05) entre ninguno de los inoculantes aplicados para la colonización micorrízica, los inoculantes CN2 y GI promovieron que las plantas acumularan significativamente (p≤ 0.05) más biomasa aérea que la que acumularon las plantas no inoculadas, mientras que en la producción de biomasa radical no se registró diferencia significativa entre estos mismo tratamientos y el control.

CN2 es un inoculante multicepa obtenido de la propagación de las especies nativas de HMA existentes en suelo rizosférico de una parcela cultivada con maguey mezcalero proveniente de la población Santiago Matatlán, Oaxaca por la técnica de la "planta trampa" (Sieverding, 1991). GI es un inoculante obtenido de la propagación de una cepa exótica de Glomus intraradices donada por el Banco Europeo de Glomales (BEG-72). Esta especie ha sido reportada como de alta eficiencia para promover el crecimiento de numerosas especies vegetales (Robles, 1999). Ha sido común registrar mejores comportamientos de organismos benéficos nativos que exóticos en la promoción del crecimiento vegetal (Pérez-Solís, 2001), así como de consorcios multicepa en comparación con inoculantes unicepa (Bashan et al., 2005).

Éstas diferencias se deben a la adaptación de los organismos nativos a las condiciones ambientales (clima y suelo) locales que no poseen o son de mayor dificultad para los organismos exóticos (Allen, 1996; Kabir et al., 1996), así como al efecto sinérgico que ejercen los organismos nativos, particularmente las bacterias rizosféricas (Chanway et al., 1989).

La variable altura de la planta se comportó de manera inversa a la producción de biomasa, para el factor origen de plántula (Figura 1). Las plantas provenientes de bulbilos, sometidos a los tratamientos control e inoculado con GI registraron la mayor ganancia en altura, seguidos muy de cerca por un grupo formado por las plantas inoculadas con CN1,CN2 y CN3, en tanto que en plantas de hijuelos, aquellas que se inocularon con CN6 registraron la mayor ganancia en altura, seguido por el control. La variable número de hojas, contrariamente a la variable altura, tuvo mayor ganancia por el tipo de planta hijuelos y menor en bulbilos florales, mostrando que las plantas originadas de diversos tipos de propagación en su etapa juvenil gastan su energía de diferente forma, unas en altura y otras en incrementar el número de hojas y la producción de biomasa.

No hay reportes que expliquen este comportamiento del crecimiento para la especie de A. angustifolia; sin embargo, varios autores hacen mención de esta diferencia en henequén, A. fourcroydes Lem. La FAO (1969) concluye que los bulbilos son mejores como material de propagación porque produce hojas mayores y mejor rendimiento en fibra. Contrariamente, Lock (1969) afirma que las plantas obtenidas de hijuelos dan un rendimiento significativamente mayor en fibra que las obtenidas a partir de bulbilos. Sin embargo, Bequer et al. (1990) no encontraron diferencias significativas en los rendimientos agroindustriales ni en los parámetros de calidad de la fibra de plantas originadas de bulbilo y el hijuelo.

Para la variable número de raíces (Figura 2) destacó para hijuelos el tratamiento CN2 en raíces secundarias y terciarias. Comportamiento similar se registró en la variable longitud de raíz mayor (Figura 3). El crecimiento y distribución de raíces no ha sido una variable muy estudiada como respuesta vegetal a la inoculación con HMA, aun cuando se reconoce con frecuencia que la presencia de la micorriza incrementa la biomasa y volumen de la raíz (Berta et al., 1993; Aguín et al., 2004). Sheng et al. (2009) reportaron, para maíz creciendo en mezcla de suelo y arena, incrementos significativos en biomasa, longitud y volumen radical cuando recibieron inoculación con el HMA Glomus mosseae comparadas con plantas que no fueron inoculadas. En especies arbóreas también han sido reportadas modificaciones en la morfología del sistema radical por influencia de la inoculación micorrízica (Hooker et al., 1992; Berta et al., 1995).

Conclusiones

Se registraron patrones de crecimiento diferenciados de las plántulas de A. angustifolia según su origen, las que provienen de hijuelos de raíz destinan su energía a la formación de nuevas hojas y formación de biomasa, en tanto las que provienen de bulbilos aéreos lo hacen para el incremento en altura de la planta. En ambos tipos de plántulas se observó respuesta a la aplicación de inoculantes multicepa nativos, con un cierto nivel de compatibilidad funcional diferenciado según el origen de la plántula. Por primera vez se reporta, para esta especie vegetal, efecto de la inoculación micorrízica en el incremento del número y longitud de raíces.

Agradecimientos

El trabajo fue financiado por la Secretaría de Investigación y Posgrado del Instituto Politécnico Nacional y la Fundación Produce Oaxaca.

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