deficit hídrico en planta
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Déficit hídrico en planta, acumulación de biomasa y área foliar en
haba (Vicia faba L.)
Cuaran Brian ; Tulcan John
[email protected] ; [email protected] ;
Resumen: El haba se constituye una de las principales fuentes de alimentación. La sequía
es uno de los factores que incide negativamente sobre este cultivo. El objetivo de este
trabajo es estudiar la respuesta a estrés hídrico de Vicia faba L. L. las plantas se
desarrollaron en semilleros estas fueron sometidas a dos tipos de riego: cada 2 días y cada 6
días. A los 15 días, de aplicar los riegos mencionados, se pudo constatar algunos cambios
morfológicos, el déficit hídrico redujo el peso seco de las partes de la planta, así mismo
redujo el área foliar. Se compararon entre el control y el estrés encontrándose en este mayor
reducción del área foliar, del peso seco del tallo principal y de las hojas, a excepción de la
raíz la cual aumento su tamaño y peso, estableciendo mecanismo de acción en búsqueda de
humedad.
Palabras clave: Vicia faba L., estrés hídrico.
INTRODUCCIÓN
La sequía conjuntamente con la salinidad
de los suelos, constituye un grave
problema que afecta el rendimiento de los
cultivos y la sostenibilidad de la
agricultura. Cerca del 10 % de la
superficie del planeta está afectada por
uno de estos estrés y muchas hectáreas de
tierras constantemente son abandonadas a
causa de los mismos (Royo et al., 2000;
Frahm et al., 2004).
Un estrés severo de sequía induce
numerosas irregularidades metabólicas en
las plantas, tales como, disminución de la
tasa de crecimiento, reducción en la
capacidad de intercambio gaseoso,
pérdida de turgencia y síntesis de algunos
metabolitos secundarios. Estas
alteraciones y su impacto en la
morfología y fisiología de las plantas, van
a depender del grado de tolerancia de los
tejidos a la deshidratación, principalmente
en las hojas (Ludlow, 1989).
Innumerables trabajos se han realizado
desde décadas pasadas para desarrollar
estrategias en el control del agua bajo
sequía (Bray, 2000), en que los procesos
fisiológicos las plantas responden al
déficit hídrico, así como progresos se han
obtenido en la interpretación de las
relaciones hídricas entre las diferentes
estructuras de las plantas y sus funciones
(Valladares y Pearcy, 1997), la
morfología del sistema radical y la
tolerancia al estrés (Jackson et al., 2000;
Maggio et al., 2001) lo cual es esencial
para el entendimiento de la habilidad
competitiva de las plantas para sobrevivir
bajo diferentes ambientes.
El estrés por sequía, causado por la baja
disponibilidad de agua en el suelo,
modifica negativamente la productividad
del haba. Esta puede ser más o menos
afectada dependiendo de la intensidad y
duración de la escasez de agua, de la
rapidez con la cual se alcance dicha
intensidad y además de la etapa
fenológica en que el efecto ocurra, así
como el preacondicionamiento de la
planta (Hsiao et al., 1983;).
El objetivo del trabajo fue determinar el
efecto del déficit hídrico de la planta en el
crecimiento del sistema radical, el tallos y
hojas en función de la acumulación de
biomasa y área foliar en Vicia faba L. en
su respuesta al déficit hídrico.
METODOLOGÍA
Material biológico: Se sembraron, en
bolsas de 2,5 kilogramos con tierra
arenosa, 50 semillas de haba (Vicia faba
L.) las cuales se mantuvieron a
condiciones ambiente durante el primer
estado vegetativo siguiente a esto se
dividieron en dos grupos para la
realización de las pruebas posteriores. El
primer grupo se mantuvo a las mismas
condiciones ambientales, el segundo
grupo fue sometido a condiciones de
estrés hídrico durante todo el periodo del
experimento. Además fueron sometidas a
riego controlado cada 2 días y cada 6
días.
Toma de datos: De cada grupo se
tomaron tres muestras aleatoriamente de
las cuales se tomo los siguientes datos:
Altura, cobertura, largo total, largo raíz,
peso fresco, peso seco (posterior a 48
horas en horno). Además de las
mediciones mencionadas anteriormente se
tomo área foliar calculada mediante un
rayado de fotos de escaneos realizados a
las hojas de cada planta en el programa
ImageJ.
Manejo estadístico: los datos obtenidos
fueron analizados mediante el programa
Statgraphics atreves de un prueba Tukey
para comparación de múltiples rangos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Efecto del déficit hídrico en el
crecimiento de la planta
En términos generales, el crecimiento de
las plantas de haba se vio afectado
negativamente por el estrés hídrico. El
número de hojas en las plantas bajo
estrés hídrico, se redujo en un 2% con
respecto al control (Figura 1a). En cuanto
a esta variable, hubo diferencia
significativa a un 95%. Como
consecuencia de la reducción del número
de hojas, el área foliar total por planta se
redujo 34% con relación al testigo en
plantas mantenidas bajo condiciones de
estrés hídrico (Figura 1B).
Figura 1: Efecto del estrés hídrico sobre el número de hojas, el área foliar y el peso
específico de las hojas de haba (Vicia faba L.). Las barras con letras iguales no presentan
diferencia significativa (Tukey P ≤0.05)
Estos resultados coinciden con los
reportes de Staveley y Wolstenhlme
(1990), quienes reportan una reducción en
el área foliar en plantas de Vicia faba L.
expuestas a estrés hídrico. Además,
Nuñez et al. (2005) y Van Iersel &
Nemali (2004) encontraron de igual
manera, una reducción en el área foliar en
plantas de Phaseolos vulgare y
disminución en el número de hojas,
respectivamente, cuando las plantas se
desarrollaron bajo condiciones de estrés
hídrico. La disminución en el número de
hojas y por ende del área foliar, se asocia
a un mecanismo de adaptación de los
vegetales al estrés hídrico, orientado a l
ahorro en la transpiración. Además,
cuando las plantas se exponen a sequía,
normalmente lo estomas se cierran para
reducir perdida de agua a través de las
hojas (Chapman & Auge; 1994). El cierre
estomático redúcela transpiración pero a
costa de la reducción en la toma de CO2.
Lo que conlleva a afectar la tasa de
fotosíntesis (Jones, 1998). Se ha
encontrado que la expansión foliar es
muy sensible al estrés hídrico y se detiene
muy temprano en plantas sometidas a este
factor (McCree, 1986), lo que contribuiría
también a la reducción de la tasa
fotosintética.
Dado que las plantas necesitan
racionalizar el consumo de agua,
disminuyen el área a través de la cual
pueden perderla, así pueden optimizar el
uso del agua hasta cuando eventualmente
la oferta ambiental sea menos
desfavorable en cuanto al suministro de
agua. Tomando en consideración que las
hojas son órganos fuente, la reducción en
el área foliar puede inducir
posteriormente disminución en cantidad
de producción cosechado, así como la
tasa de asimilación y distribución de
carbono, como discuten DaMatta (2003;
2004) para plantas de Coffea arabica.
La sequía redujo el peso de las plantas
con estrés hídrico para hojas porcentajes
de 45.97%, 17.35%, respectivamente; en
tanto para la raíz el peso aumento en
22,5% en comparación con el control. Se
presentó diferencia estadísticamente
significativa al 95% en promedio de las
plantas sometidas a estrés hídrico. En
cuanto al peso de la raíz en la planta
sometida a estrés hídrico, la inhibición de
su crecimiento y a la deshidratación, la
cual fue evidente al momento del
muestreo; la inhibición del crecimiento es
un factor que contribuyó a la disminución
de la biomasa de la raíz, Bennie (1996) la
tasa de elongación de la raíz o su longitud
es inversamente proporcional a la
impedancia mecánica originada por el
incremento del secado del suelo. Así
mismo Passioura (2002) señala que
además de la dureza del suelo ocurre
también la disminución de la absorción de
nutriente por la planta.
Como complemento al análisis de este
resultado es de anotar que bajo
condiciones de estrés hídrico, el
metabolismo de las proteínas y la síntesis
de aminoácidos se ven seriamente
afectados. Basta un periodo corto de
exposición a la sequía para que se reduzca
la actividad de la nitrato reductasa en un
20% y una exposición más prolongada,
puede reducir su actividad hasta en un
50% (Larcher, 2003).
Acumulación y distribución de
biomasa.
A pesar que no hubo diferencia
significativa entre los tratamientos
evaluados, el peso seco total por planta se
redujo en 13,5% bajo condiciones de
estrés hídrico (Figura 2A). En Vicia faba
L. se encontró, de igual manera,
reducción en el contenido de materia seca
en hojas, tallos y raíces, cuando las
plantas se expusieron a estrés hídrico
(Staveley & Wolstenhome, 1990). Al
respecto, se ha reportado que en
Phaseolos vulgare, incluso déficit hídrico
leve, induce la inactivación tanto de la
ATPasa en cloroplasto como la síntesis de
ATP. Por tanto, la fotosíntesis, en
condiciones de sequía, podría estar más
limitada por la reducción de la síntesis de
ATPasa que por el cierre estomático
(Tezara; et al., 1999). El efecto negativo
del déficit hídrico sobre la fotosíntesis, se
refleja en la disminución del crecimiento,
dado que durante el proceso fotosintético
se provee a los tejidos de nuevas
moléculas orgánicas que se incorporaran
a los órganos en crecimiento y por tanto,
contribuirán al incremento de la materia
seca.
El valor de la relación raíz: parte aérea, se
incrementó 22,5% como consecuencia de
la exposición de las plantas al estrés
hídrico (Figura 2B). En cuanto a esta
variable se presentó diferencia
estadísticamente significativa al 95%. El
resultado obtenido en este trabajo
concuerda con los reportes de Medrano &
Flexas (2003). Esto sucede debido a que
el volumen de raíces se incrementa bajo
condición de estrés hídrico con miras a
una mayor posibilidad de toma de agua y
se reduce la superficie foliar. Con el fin
de reducir la tasa de transpiración.
Figura 2: Efecto del estrés hídrico sobre el peso seco total de la planta, la relación raíz:
parte aérea y la distribución de materia seca en los diferentes órganos de haba (Vicia faba
L.). Barras con letras iguales no presentan diferencia significativa (Tukey P ≤0.05).
Hurtung (1996) comenta que el déficit
hídrico induce, inicialmente, una
reducción en el desarrollo de las raíces;
sin embargo, bajo condiciones de sequía
moderada, se produce un fortalecimiento
del desarrollo radicular. Si las
condiciones de sequía continúan, la
inhibición en el desarrollo radicular se
acentuara, especialmente cuando las
raíces se acumula ABA. Posteriormente,
se induce el desarrollo de raíces
adventicias, provocado por la acción
conjunta del ABA y del estrés, lo cual
hace posible que los pelos radicales y la
raíces muy exploren un mayor volumen
de suelo hasta encontrar humedad.
El incremento en la elongación de los
pelos radicales inducido por el ABA y por
las condiciones de estrés hídrico tiene un
relación directa con el incremento de la
acción enzimática de la xilo-glucano-
endo-transglisilasa (XET) y con la
acumulación de aminoácidos como la
prolina, de la cuales, la última actúa como
osmoprotectante, la enzima XET debilita
los enlaces entre xilo-glucano y celulosa
en las paredes de las células posibilitando
a si su proceso de elongación (Cramer; et
al., 2001).
Finalmente, la sequía es uno de los
factores causante de estrés más severos y
afecta casi todas las funciones de la
planta. En Vicia faba L. el estrés hídrico
reduce la producción de materia seca en
tallos, el número de nudo y yemas, el área
foliar y el cuajado de los frutos
(Cabalgante, et al., 2001).
CONCLUSIONES
Como se discutió a lo largo del
documento, el crecimiento vegetativo de
las plantas de haba fue afectado
negativamente por el estrés hídrico
afectando el desarrollo y crecimiento de
la planta, aunque, se evidencio mayor
crecimiento y acumulación de biomasa en
la raíz de las plantas sometidas a estrés
hídrico.
AGRADECIMIENTOS
Este estudio se logró gracias al apoyo de
la profesora María Elena Solarte y a
nuestros compañeros Gina Solarte y
Daniel Pantoja quienes otorgaron las
plantas para el respectivo estudio, gracias
a la Universidad de Nariño por facilitar
las instalaciones para realizar los
procedimientos.
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