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:S CICY e POSGRAOO EN ) CIENCIAS ( BIOLÓGICAS Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. Posgrado en Ciencias Biológicas VARIACIÓN ANATÓMICA Y FISIOLÓGICA DE Coccothrinax readii Quera POR EFECTO DEL AUMENTO DE LA CONCENTRACIÓN DE C0 2 , LA DISMINUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO Y LA ASOCIACIÓN MICORRÍZICA Tesis que presenta GERARDO EMMANUEL POLANCO HERNÁNDEZ En opción al título de DOCTOR EN CIENCIAS (Ciencias Biológicas: Opción Recursos Naturales) Mérida, Yucatán, México Septiembre de 2013 . .

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~ :S

CICY

e POSGRAOO EN

) CIENCIAS ( BIOLÓGICAS

Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C.

Posgrado en Ciencias Biológicas

VARIACIÓN ANATÓMICA Y FISIOLÓGICA DE

Coccothrinax readii Quera POR EFECTO DEL

AUMENTO DE LA CONCENTRACIÓN DE C02, LA

DISMINUCIÓN DE LA HUMEDAD DEL SUELO Y LA

ASOCIACIÓN MICORRÍZICA

Tesis que presenta

GERARDO EMMANUEL POLANCO HERNÁNDEZ

En opción al título de DOCTOR EN CIENCIAS

(Ciencias Biológicas: Opción Recursos Naturales)

Mérida, Yucatán, México

Septiembre de 2013

. .

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~ .

CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA DE YUCATÁN, A. C.

POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS

RECONOCIMIENTO

CIENCIAS BIOLÓGICAS

Por medio de la presente, hago constar que el trabajo de tesis titulado "VARIACIÓN

ANATÓMICA Y FISIOLÓGICA DE Coccothrínax readíí Quero POR EFECTO DEL

AUMENTO DE LA CONCENTRACIÓN DE C02 , LA DISMINUCIÓN DE LA HUMEDAD

DEL SUELO Y LA ASOCIACIÓN MICORRÍZICA" fue realizado en los laboratorios de la

Unidad de Recursos Naturales del Centro de Investigación Científica de Yucatán , A.C.

bajo la dirección del Dr. ROGER ORELLANA LANZA, dentro de la opción Recursos

Naturales, perteneciente al Programa de Posgrado en Ciencias (Ciencias Biológicas) de

este Centro.

Atentamente ,

Dr. Felipe Augusto Vázquez Flotq

Coordinador de Docencia

Mérida, Yucatán, México, septiembre 2013.

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DECLARACIÓN DE PROPIEDAD

Declaro que la información contenida en la sección de Materiales y Métodos

Experimentales, los Resultados y Discusión de este documento proviene de las

actividades de experimentación realizadas durante el período que se me asignó para

desarrollar mi trabajo de tesis, en las Unidades y Laboratorios del Centro de Investigación

Científica de Yucatán, A.C., y que a razón de lo anterior y en contraprestación de los

servicios educativos o de apoyo que me fueron brindados, dicha información, en términos

de la Ley Federal del Derecho de Autor y la Ley de la Propiedad Industrial, le pertenece

patrimonialmente a dicho Centro de Investigación. Por otra parte, en virtud de lo ya

manifestado, reconozco que de igual manera los productos intelectuales o desarrollos

tecnológicos que deriven o pudieran derivar de lo correspondiente a dicha información, le

pertenecen patrimonialmente al Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. , y en

el mismo tenor, reconozco que si derivaren de este trabajo productos intelectuales o

desarrollos tecnológicos, en lo especial, estos se regirán en todo caso por lo dispuesto por

la Ley Federal del Derecho de Autor y la Ley de la Propiedad Industrial, en el tenor de lo

expuesto en la presente Declaración.

Firma:--~...,~~:.,......--------

Gerardo Emmanuel Polanco Hemández

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AGRADECIMIENTOS Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca No. 204983 para

realizar estudios de Doctorado.

Al Centro de Investigación Científica de Yucatán , A. C. (CICY) por todas las facilidades

otorgadas para realizar los estudios de Doctorado.

Al Dr. Roger Orellana por todo su tiempo, paciencia, amistad y confianza que me ha

otorgado desde que ingrese al posgrado.

A la Dra. Patricia Guadarrama Chávez por todo su apoyo, consejos y aportaciones desde

el inicio hasta el final de la tesis, especialmente en la parte se asociación con los hongos

micorrízicos arbusculares.

A la Dra. Casandra Reyes García por todo su apoyo y por sus recomendaciones

realizadas a la tesis , en especialmente en los parámetros fisiológicos monitoreados.

A los miembros del comité tutorial y pre-doctoral, Dra. Azucena Canto Aguilar, Dra. Lucía

Varela Fregoso, Dr. Alfonso Larqué Saavedra (CICY), Dr. José Luis Andrade Torres por

sus comentarios y sugerencias para llevar por buen camino la realización de esta tesis.

A la Dra. Celene M. Espadas Manrique y la Bióloga Lilia E. Carrillo Sánchez por su apoyo

y asistencia técnica en la realización de la tesis.

A la Dra. llena Echevarría Machado, por la asesoría en la interpretación de los datos, así

como sus consejos y aportaciones realizados especialmente en la cuantificación de

prolina.

Al lng. Roberth Armando Us Santamaría por su asistencia técnica en algunos de los

equipos utilizados durante el proyecto.

A la M. en C. Mildred Carrillo Pech por su asistencia técnica en la cuantificación de

Prolina.

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A los compañeros con quienes compartí cubículo y buenos momentos Eliana Noguera,

Nahlleli Civi Chilpa, Yazmín Martínez, René Garruña, Esther Almanza, Enrique López,

Arturo Alvarado y Enrique Trujillo

A todas las personas que contribuyeron de alguna manera en la realización de mi tesis.

A mi familia por su apoyo incondicional en todo momento ·

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DEDICATORIA

A Dios por haberme permitido terminar este ciclo de mi vida.

A mis padres y hermanas por todo el apoyo incondicional que me han brindado a lo largo

de mi vida.

A Jeanny, por todo el amor, paciencia, comprensión, tiempo y confianza.

A mis hijos Geraldine y Mateo, por todos los momentos felices que me han dado desde el

día que nacieron.

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Índice

INDICE

IN DICE GENERAL ............................................................................... .

IN DICE DE FIGURAS............................................................................ iii

ÍNDICE DE CUADROS.......................................................................... V

LISTADO DE ABREVIATURAS............................................................... vii

RESUMEN........................................................................................... 1

ABSTRACT......................................................................................... 3

CAPÍTULO l........................................................................................ 5

INTRODUCCIÓN.................................................................................. 5

ANTECEDENTES................................................................................. 6

JUSTIFICACIÓN................................................................................... 18

HIPÓTESIS.......................................................................................... 19

OBJETIVOS......................................................................................... 20

DISEÑO EXPERIMENTAL...................................................................... 21

REFERENCIAS.................................................................................... 24

CAPÍTULO 11

ASOCIACIÓN MICORRiZICA ARBUSCULAR EN COCCOTHRINAX READ/1

QUERO... .................... ....................................................................... 33

SUMMARY.......................................................................................... 33

RESUMEN........................................................................................... 33

INTRODUCCIÓN. .............. ..................................... .............................. 34

MATERIALES Y MÉTODOS.................................................................... 35

RESULTADOS Y DISCUSIÓN................................................................. 40

CONCLUSIONES ............... ...... .................................. .-......................... 49

REFERENCIAS..................................................................................... 50

CAPITULO 111

VARIABILIDAD FISIOLOGÍA DE COCCOTHRINAX READ/1 QUERO, COMO

RESPUESTA A DIFERENTES CONCENTRACIONES DE C02 Y LA

ASOCIACIÓN CON LOS HONGOS MICORRIZICOS ARBUSCULARES......... 55

RESUMEN........................................................................................... 55

INTRODUCCIÓN... ................................................................................ 56

MATERIALES Y MÉTODOS.................................................................... 57

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Índice

RESULTADOS..................................................................................... 61

DISCUSIÓN......................................................................................... 68

CONCLUSION. .... .. . .. .... .. . .. .... .. . .. .... .. . . ....... ....... .... ....... .. ........... ....... .... 72

REFERENCIAS..................................................................................... 72

CAPITULO IV

FOTOSÍNTESIS, ANATOMÍA RADICAL Y ACUMULACIÓN DE LA PROLINA

EN COCCOTHRINAX READ/1 BAJO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

C02, LA ASOCIACIÓN CON HONGOS MICORRIZICOS ARBUSCULARES Y

LA SUSPENSIÓN DE RIEGO.................................................................. 77

RESUMEN........................................................................................... 77

INTRODUCCIÓN................................................................................... 77

MATERIALES Y MÉTODOS.................................................................... 80

RESULTADOS..................................................................................... 84

DISCUSIÓN......................................................................................... 99

CONCLUSIÓN..................................................................................... 101

REFERENCIAS.................................................................................... 102

CAPITULO V...................................................................................... 107

DISCUSIÓN GENERAL......................................................................... 107

CONCLUSIÓN ES GENERALES............................................................... 111

PERSPECTIVAS................................................................................. 112

REFERENCIAS................................................................................... 112

¡¡

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Índice de Figuras

Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la

hoja con tricomas, que le confieren el color plateado, e) Frutos redondos de color

púrpura, d) Raíces que presentan velamen. ....... .... .................. .................... 17

Figura 1.2. Diseño experimental de Coccothrinax readii, en donde se consideran

la descripción macroambiental in situ, y los experimentos realizados con la

concentración de co2 y la interacción del co2 y la baja disponibilidad de

agua. ....... ................................................................................ ............. 23

Figura 2.1. Ubicación del matorral de duna costera de San Benito, Yucatán...... 36

Figura 2.2. Densidad de flujo de fotones para la fotosíntesis (FFF) (IJmol m-2 s-1)

a) fluctuación por 14 horas, b) promedio, en tres épocas del año, en la duna

costera de San Benito, Yucatán (n=S días).... .......... .............. ....................... 40

Figura 2.3. Marcha diurna promedio (±E.E.) de la humedad relativa del aire(%)

en la duna costera de San Benito, Yucatán durante las diferentes épocas del año

(n=Sdías) ...................................................................................... ........ 41

Figura 2.4. Marcha diurna promedio (±E.E.) de temperatura (0C) en San Benito,

Yucatán durante las diferentes épocas del año (n= Sdías).......... .................... 42

Figura 2.5. Marcha diurna promedio (±E.E.) del déficit de presión de vapor

(DPV) en las dunas costeras de San Benito, Yucatán durante las diferentes

épocas del año (n= 5 días)............................................................ ............ 43

Figura 2.6. Estructuras de los hongos micorrízicos arbusculares encontradas en

las raíces de Coccothrinax readii, a) imagen de una hifa(H), 1 Ox. b) imagen de

una vesícula (V), 40x................. .. ...... .... ...... .. ........ .......................... .... .. . . . 4 7

Figura 2.7. Correlación del porcentaje de colonización de los HMA con: a) el

flujo de fotones para la fotosíntesis, FFF(IJmol m-2 s-1), b) la humedad relativa del

aire (%), c)la temperatura (0 C), d) el déficit de presión de vapor, DPV (%), e) el

fósforo extraíble (mg kg-1) y el fósforo no extraíble (mg kg-1

) . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 48

Figura 3.1. Correlación de la asimilación de C02, A (IJmOI m-2 s-1 de C02) con el

flujo de fotones para la fotosíntesis, FFF (IJmol m-2 s-1) en los diferentes

concentraciones atmosféricas C02 y con la presencia o ausencia de los HMA. .. 64

Figura 3.2. Correlación de: a) la transpiración, E, (mmol m-2 s-1 de H20) con el

déficit de presión de vapor, DPV (%), b) la eficiencia de uso del agua, EUA (1Jmol

m-2 s-1 de C02/ mmol m-2 s-1 de H20), en las diferentes concentraciones

iii

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Índice de Figuras

iv

atmosféricas de C02 y con la presencia o ausencia de los HMA. ..... .......... ..... 65

Figura 3.3. Imágenes de los tratamientos de asociación con los HMA a 40x.

Tratamiento con la aplicación de benomilo o sin la asociación con HMA (a).

Tratamiento con la asociación de los HMA, a 380, 760 y 1140 ppm (a, b y e,

respectivamente). . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . .. .. . . . .. .. .. . . . . . . . . . .. . . ... 68

Figura 4.1. Potencial hídrico del tejido foliar de la planta (4Jp ), Coccothrinax

readii, crecidas en presencia (+) o ausencia (-) de los hongos micorrízicos

arbusculares (HMA), bajo diferentes tratamientos de irrigación (irrigados y no

irrigados) que se encontraban bajo diferentes concentraciones atmosféricas de

C02: 380 (a), 760 (b) y 1140 ppm (e)................................................ .......... ........... 86

Figura 4.2. Asimilación de C02 (A) en la hoja más nueva de Coccothrinax readii,

crecidas bajo los tratamientos: irrigado -HMA (a), no irrigado -HMA (b), irrigado

+HMA (e), no irrigado +HMA (d). Los valores son el promedio de cinco

determinaciones± E. E. tomados al medio día, cada cuatro horas por un período

de 32 días de experimento....................................................................... 90

Figura 4.3. Transpiración (E) en la hoja más nueva de Coccothrinax readii,

crecidas bajo los tratamientos: irrigado -HMA (a), no irrigado -HMA (b), irrigado

+HMA (e), no irrigado +HMA (d). Los valores son el promedio de cinco

determinaciones ± E. E. tomados al medio día, cada cuatro horas por un período

de 32 días de experimento........................................................ .... ............. 92

Figura 4.4. Eficiencia de uso del agua (EUA) en la hoja más nueva de

Coccothrinax readii, crecidas bajo los tratamientos: irrigado -HMA (a), no

irrigado -HMA (b), irrigado +HMA (e), no irrigado +HMA (d). Los valores son el

promedio de cinco determinaciones ± E. E. tomados al medio día, cada cuatro

horas por un período de 32 días de experimento. .. ............................ ................... 94

Figura 4.5. Corte transversal de las raíces de Coccothrinax readii, mostrando el

velamen (v) bajo los tratamientos de 380 ppm de C02 +HMA e irrigados (a), 380

ppm de C02 +HMA y no irrigados (b ), 1140 ppm de C02 -HMA y no irrigados (e). 96

Figura 4.6. Concentración de prolina en el tejido foliar de Coccothrinax readii,

bajo los tratamientos de las diferentes concentraciones de co2 (380, 760 y 1140

ppm), la asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (-HMA y +HMA) e

irrigación (irrigados y no irrigados) a los 32 días del experimento. .. ...... .. .. .. .. ..... 98

Page 11: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Índice de Cuadros

Cuadro 2.1. Concentración promedio (±E.E.) de fósforo extraíble y total de los 44

suelos donde crece Coccothrinax readii . .................................................... .

Cuadro 2.2. Promedio (±E.E.) de distintas características del velamen de

Coccothrinax readii, durante las diferentes épocas del año en San Benito,

Yucatán.. ... ................................................ ... ......... ..... .... ...................... 46

Cuadro 3.1. Asimilación de C02, transpiración y eficiencia de uso del agua en

Coccothrinax readii, en los diferentes tratamientos de COz y de asociación con los

HMA, durante diferentes meses del año..... ... ...... .......... ..... ............................ 63

Cuadro 3.2. Crecimiento de Coccothrinax readii en las diferentes

concentraciones de COz y con la presencia o ausencia de los HMA.... ............... 66

Cuadro 3.3 Promedio (±E.E.) de distintas características del velamen de

Coccothrinax readii, bajo los tratamientos de diferentes [COz] y de asociación con

HMA........ .. .. ...... .... ............... ........ ....... ....... ............. .................... .......... 67

Cuadro 3.4. Promedio del porcentaje de colonización por HMA (± E.E.) en

Coccothrinax readii, al finalizar el experimento con los tratamientos de diferentes

[COz] y de asociación con HMA..... ...... .. ............ .. .... .. .... ..... ..... ................... .. 68

Cuadro 4.1. Efecto de las diferentes concentraciones atmosféricas de COz, la

irrigación y la asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) sobre

el potencial hídrico del suelo (4-ls).... .. . . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. ... .. . . . 85

Cuadro 4.2. Efecto de las diferentes concentraciones atmosféricas de COz y la

irrigación sobre el porcentaje de colonización de los hongos micorrízicos

arbusculares (HMA). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 87

Cuadro 4.3. Porcentaje de asimilación de COz en comparación con el control,

sometidos a los tratamientos de las diferentes concentraciones atmosféricas de

COz, la asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) y la

irrigación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ... 89

Cuadro 4.4. Efecto de las diferentes concentraciones atmosféricas de COz, la

irrigación y la asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) sobre

las células del velamen en Coccothrinax readii............... .. ..... .. ... .................. .. . 97

V

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Listado de abreviaturas

ABREVIATURAS

A=

[C02] =

DPV=

HR=

E=

EUA=

FFF=

HMA=

+ HMA=

-HMA=

(4Js)=

(4-lp )=

T=

Asimilación de C02

Concentración de C02

Déficit de presión de vapor

Humedad relativa

Transpiración

Eficiencia de uso del agua

Flujo de fotones para la fotosíntesis

Hongos micorrízicos arbusculares

Con la asociación de los hongos micorrízicos arbusculares

Sin la asociación de los hongos micorrízicos arbusculares

Potencial hídrico del suelo

Potencial hídrico de la planta

Temperatura

vii

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Resumen

RESUMEN

El incremento de la concentración de C02 , está ocasionando que la temperatura del

planeta aumente, lo cual traerá a la vez una disminución del agua disponible para las

plantas. Para conocer este posible efecto sobre las especies tropicales costeras, se

diseñó una investigación en tres fases con dos experimentos: la primera consistió en

realizar una descripción microambiental de un sitio donde se desarrolla naturalmente la

especie de estudio Coccothrinax readii, en el matorral de dunas costeras de Yucatán.

Además, algunas características fisiológicas (asimilación de C02 y asociación con los

hongos micorrízicos arbusculares (HMA)) y anatómicas a nivel de raíz (anatomía del

velamen). En la segunda fase el experimento se enfocó en conocer el efecto de la

concentración de C02 y la asociación con los HMA en C. readii. En la tercera fase el

experimento estuvo orientado en conocer el efecto de tres concentraciones de C02, la

baja disponibilidad de agua y la presencia/ausencia de los HMA. En estos experimentos

se observó que las condiciones más favorables de crecimiento, en condiciones de campo

para C. readii, fueron en febrero, cuando la luminosidad y la temperatura son más bajas y

la disponibilidad de agua es alta, esto se ve reflejado en una mayor asimilación de C02,

una menor colonización por HMA y raíces con un velamen más delgado. Cuando se

incrementó la concentración de C02 , esta acelera la asimilación de C. readii, lo cual

conlleva a un aumento en requerimiento de fósforo para realizar esta actividad, lo cual se

ve compensada con el incremento del porcentaje de colonización por HMA. El incremento

de la asimilación de C02, se vio traducido en un incremento de la altura y en estructuras

de protección, como el aumento del grosor del velamen. En el experimento donde C.

readii, se encuentra estresada por la baja disponibilidad de agua, incrementa la

concentración de prolina, aumenta el grosor de su velamen (el cual le ayuda a almacenar

agua) y permite una mayor colonización de los HMA, estas estrategias le permiten tolerar

mejor la sequía. El incremento de la concentración de C02 junto con la asociación de los

HMA, tornan a la planta aun más tolerante a la sequía. Estos resultados contribuyen al

conocimiento del efecto del cambio climático en las especies tropicales costeras.

1

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Abstract

ABSTRACT

The increase on the concentration of C02 is causing global temperatures rising which will

bring both a decrease in available water for plants. For this potential effect on coastal

tropical species, we designed a three phase's research with two experiments: the first was

to provide a microenvironmental description a site where Coccothrinax readii, the study

species occurs naturally in coastal dune scrub in Yucatan . Furthermore, sorne

physiological characteristics (C02 assimilation and association with Arbuscular Mycorrhizal

Fungi (AMF)) and root anatomy (velamen). In the second phase the experiment focused to

the knowledge of the effect of C02 concentration and the association with AMF in C. readii.

In the third phase of the experiment was aimed to determine the effect of three

concentrations of C02, low water availability and the presence/absence of AMF. In these

experiments it was observed that the most favorable conditions for growth under field

conditions for C. readii were in February, when the luminosity and temperature are lower

and water availability is high. This is reflected in higher C02 assimilation, reduced AMF

root colonization and a thinner velamen. When the C02 concentration increased ,

assimilation accelerates C. readii, which leads to an increase in P requirement for this

activity, which is counterbalanced by the increased percentage of AMF colonization. The

increase in C02 assimilation was traduced into an increase of height and protective

structures, such as thickening of the velamen. In the experiment where, C. readii, is

stressed by low water availability, increased proline concentration increases the thickness

of the velamen, which helps to store water, and allows greater colonization of AMF, these

strategies allow to better drought tolerance . The increase in C02 concentration together

with the association of AMF, prometes that the plant become even more drought tolerant.

These results contribute to the knowledge of the effect of climate change on coastal

tropical species.

3

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Capítulo I

INTRODUCCIÓN

Los gases de efecto de invernadero (GEl) como el dióxido de carbono, los óxidos de

nitrógeno, el metano y los compuestos perfluorocarbonados e

hidroclorofluorocarbonados, están aumentando sus concentraciones de 290 ppm en 1851

hasta 397.4 ppm en julio de 2013 (http://keelingcurve.ucsd.edu/), debido a las emisiones

producto de las actividades antropogénicas, como la deforestación y la quema de

combustibles fósiles. Dentro de los gases de efecto de invernadero, el dióxido de carbono

(C02), es el que tiene el mayor efecto en el calentamiento global (IPCC, 2007). Si los

gases de efecto invernadero continúan en aumento, en este siglo se proyecta que

incremente la temperatura media del planeta entre 2 y 4.5 ° C; aumento que conllevará a

un incremento de la evapotranspiración de las plantas, lo cual agravará la sequía en los

ecosistemas que registran baja disponibilidad de agua, tales como los desiertos, las

selvas secas y las dunas costeras (IPCC, 201 O).

Ante estas probables condiciones de cambio climático, se planteó este trabajo de

investigación utilizando como especie de estudio a la palmera Coccothrinax readii Quera

(Arecaceae) que tiene una amplia distribución en la costa yucatanense. El propósito de

este estudio fue evaluar los procesos de aclimatación de C. readii ante el aumento de C02

y la disminución en la humedad del suelo.

En el presente estudio se realizó la detección de algunas posibles variaciones fisiológicas

y anatómicas en procesos tales como la asimilación de C02 , transpiración, eficiencia de

uso del agua, crecimiento en altura, porcentaje de colonización por hongos micorrízicos

arbusculares (HMA), concentración de prolina en el · mesófilo foliar (como posible

estimador del estatus hídrico de la planta) y cambios anatómicos de la epidermis de la

raíz. Se hizo la comparación de individuos que crecieron en condiciones naturales

actuales, con otros sometidos experimentalmente al aumento en la concentración de C02

ambiental y a la disminución de la humedad del sustrato.

Los resultados obtenidos contribuirán al entendimiento del posible efecto del

calentamiento global sobre las especies tropicales. Además, se pretende evaluar si la

presencia de la asociación micorrízica arbuscular en las raíces de las palmeras contribuye

5

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Capítulo I

a resistir las condiciones estresantes originadas por el calentamiento global.

ANTECEDENTES

Cambio Climático

La radiación que es emitida del sol hacia la tierra es reflejada hacia el espacio por la

atmósfera, esto se conoce como albedo; el 31.3 % de esta radiación es reflejada al

espacio. El 68.7 % es absorbida por los gases de invernadero que se encuentran en el

planeta y por la superficie de la tierra, dando como resultado el calentamiento de la

misma, fenómeno denominado efecto invernadero. Los gases designados como de efecto

invernadero son: el dióxido de carbono (C02), el gas metano (CH4 ), el óxido nitroso (N20),

el Ozono troposférico (03), los hidrofluorocarbonos (HFC) y los perfluorocarbonos (PFC),

(ambos últimos dos son gases artificiales). La retención de la radiación solar por estos

gases junto con la humedad de la atmósfera mantienen la temperatura de la tierra

(Arellano y De las Rivas, 2006).

El C02 atmosférico es uno de los gases de invernadero, responsable del aumento de la

temperatura global, cuya concentración variaba en el año de 1851 (antes de la Revolución

Industrial) entre 265 y 290 ppm, concentración que en la actualidad ha alcanzado los 400

ppm, y las perspectivas más negativas señalan valores entre 700- 1 000 ppm a finales de

este siglo (IPCC, 2007; Tilman et al., 2001 ).

El incremento de la concentración de C02 en la atmósfera ocurre por actividades

humanas que alteran el ciclo biogeoquímico del carbono. Por una parte, la quema de

combustibles fósiles, los cambios de uso del territorio y los incendios forestales generan

grandes cantidades de C02, y por otro lado, estos mismos incendios y la tala progresiva

de bosques ocasionan una disminución de las masas forestales mundiales, la

degradación del suelo y la creciente desertización, los cuales, derivan en una disminución

de la tasa de la absorción total del C02 presente en la atmósfera (Schimel, 2001; Tilman

et al, 2001 ).

De acuerdo con el Panellntergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) (2010), si

las emisiones de los gases de efecto de invernadero no son reducidas, se considera que

las temperaturas pudieran incrementar entre 2 - 4.5 o C en este siglo.

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Capítulo 1

Efecto del cambio climático en las plantas

El cambio climático, ocasiona modificaciones en un gran número de variables abióticas,

puede aumentar o disminuir la temperatura, la precipitación, la humedad del aire y del

suelo, la disponibilidad de nutrimentos y el pH del suelo, por mencionar algunas. Además

ocasiona cambios bióticos, como asincronía de la floración y/o fructificación de las

plantas, incremento o disminución en las densidades de mutualistas, patógenos y

depredadores, cambios en la diversidad, composición y funcionamiento de los

ecosistemas, pérdida de especies, así como modificaciones en las redes, esto debido a

que al variar las condiciones microambientales, las especies compiten por los nuevos

nichos, dando como resultado el desplazamiento o la extinción (Gian-Reto et al., 2002;

Tilman, 2001; Tilman y Lehman, 2001 ). Se han documentado ampliamente posibles

efectos del cambio climático sobre los seres vivos, para este trabajo nos centraremos

particularmente en los cambios de las comunidades vegetales costeras, particularmente

los efectos sobre una especie vegetal de la familia Arecaceae o Palmae: Coccothrinax

readii.

En algunos estudios de las zonas templadas, se ha observado que las plantas han

respondido al cambio climático en dos formas principales; migración y adaptación

(Etterson y Shaw, 2001 ). La migración podría verse afectada en la actualidad , por los

altos niveles de fragmentación del hábitat, con lo cual se tendría una sinergia que podría

conducir a la extinción de especies (Schwartz et al. , 2001 ). Asimismo, se tiene registro

histórico, de que el incremento en la concentración de C02 en la atmósfera ha permitido a

los árboles desarrollarse en zonas donde la vegetación estaba restringida a plantas de

mucho menor tamaño, tal es el caso de los pinos que ahora se encuentran hasta la base

de las montañas y que anteriormente eran sitios secos dominados por plantas arbustivas

(Farquhar, 1997).

En los últimos años se han propuesto múltiples modelos generales de circulación de la

atmósfera (GCM) en condiciones de cambio climático cuyas salidas resultan en posibles

escenarios, como el observado por lverson y Prasad (2001 ), en donde un modelo

elaborado para bosques templados de los E.U.A. y Canadá, señala cambios drásticos en

su distribución y composición . Por su parte Bachelet et al. (2001) en un estudio realizado

para E.U.A. reportan que un incremento en la temperatura de hasta 1 o C produciría un

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Capítulo 1

aumento en la densidad de la vegetación y secuestro de carbono. Así, en la mayor parte

de este país, habría pequeños cambios en los tipos de vegetación. Asimismo, grandes

incrementos en la temperatura, de hasta 3 ° C, causarían pérdida en el secuestro de

carbono, modificaciones en la precipitación y grandes cambios en los tipos de vegetación,

pudiendo desaparecer los bosques y convertirse en sabanas y pastizales.

Por otra parte, el estudio de Van Auken, (2000) reporta para el suroeste de E.U.A.

desplazamientos de las praderas áridas por especies leñosas, ello originado por las

condiciones de luz y temperatura que incrementaron la cobertura de pastizales y con ello

la población de herbívoros, que actualmente han acabado con casi todos los pastizales,

evitando que se presenten menos incendios. Esta combinación de factores ha

incrementado el número de especies leñosas, con mayor éxito en su supervivencia,

establecimiento y cobertura.

Uno los efectos del cambio climático que está ampliamente documentado en las plantas,

es la asincronía en la floración y/o fructificación (Peñuelas y Filella, 2001; Menzel, 2000).

En lo que se refiere a las especies de palmeras, Capdevielle (20 1 0), de manera

experimental, ha observado que un aumento en la temperatura de 2°C (arriba del

promedio de la península de Yucatán) ha adelantando hasta por dos semanas el período

de floración de Chamaedorea seífrízíí Burret, Notizb.

También se ha hecho una recopilación de la respuesta de numerosas especies como

Ranunculus repens L., Arabídopsís thalíana L., Arabís alpina L., Beta vulgarís L.,

Cíchoríum íntybus L., entre otras, que experimentalmente fueron sometidas además del

incremento del co2 y la temperatura, a la restricción de la humedad del suelo y/o la

reducción del fotoperiodo, estos dos factores se ven modificados por el cambio climático.

En estos resultados se ha podido observar cómo el aumento de la concentración de C02,

incrementa la actividad fotosintética, lo cual a su vez favorece el incremento en biomasa y

reducción en la tasa de pérdida de tejido foliar. El incremento de la concentración de C02.

afecta positivamente la fisiología de la plantas, ocasionando que estas puedan

permanecer en condiciones más restrictivas (Nicotra et al., 2010; Field et al., 1992).

A nivel regional, en la península de Yucatán se tienen pocos resultados experimentales.

Por ejemplo en la investigación "Escenarios de Cambio Climático y Vulnerabilidad en la

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Capítulo I

península de Yucatán (Orellana et al ,2006), se realizaron experimentos con diez especies

de palmeras nativas, crecidas a 370 y 7 40 ppm de C02 durante 18 meses, los resultados

obtenidos indican que los individuos sometidos a 740 ppm, presentaron un aumento en

la asimilación de C02 y un incremento mayor en biomasa respecto a los de 370 ppm. Por

otra parte, Polanco (2008) reporta modificaciones fisiológicas y anatómicas en las

palmeras: Thrínax radiata Lodd ex J. A. et J. H., Coccothrínax readíí Quero, Chamaedorea

seífrízíí Burret, Notizbl. y Chamaedorea oblongata Mart. Sometidas a diferentes

concentraciones de C02. En Coccothrínax readíí, se observó que a 740 ppm, se

presentó una disminución en la densidad de las células del mesófilo esponjoso y un

incremento en la concentración de carotenos respecto a las plantas a 380 ppm, lo cual,

indica que al ser mayor la disponibilidad de C02 en la atmósfera, el área en donde se

real iza la captación de este gas también disminuye, mientras que el incremento de los

carotenos, está relacionado con su función como pigmentos auxiliares para la fotosíntesis.

Si bien, el efecto en las plantas ante la baja disponibilidad de agua ha sido bien

documentada a nivel mundial (Torres et al., 2010; Valladares, et al.,2004; Hsiao,1973;

Boyer, 1968) las posibles modificaciones ante la elevada concentración de C02, apenas

está comenzando a ser evaluada y existen pocos estudios, referentes a la interacción

entre la concentración de C02 con la baja disponibilidad de agua.

Efecto del incremento del C02 en las plantas

La concentración de C02 influye en la fenología de las plantas, como mayor número de

hojas, mayor área foliar, más pigmentos fotosintéticos, menor cantidad de estomas, tal

como lo muestra Sigurdsson (2001 ), quien indagó sobre el efecto del incremento en la

concentración de [C02] en poblaciones de Populus tríchocaipa Torr. & A. Gray de

Islandia. Este autor no observó cambios en las fenofases de primavera, sin embargo, sí

encontró afectación notable en las fenofases de otoño; los individuos analizados

mostraron respuestas similares a las que presentan las mismas especies en ambientes

con baja disponibilidad de nutrimentos, como son: hojas pequeñas, amarillamiento y

marchitamiento prematuro.

El incremento de la concentración de C02 aumenta la asimilación de este gas (Herrera et

al., 2001; Gunderson et al., 1993). Esto se debe a que las plantas tienen más

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Capítulo 1

disponibilidad de C02, por lo que al abrir sus estomas los requerimientos de cada especie

de planta son cubiertos rápidamente. Además, como la enzima encargada de realizar la

actividad fotosintética, Rubisco, tiene afinidad por el C02 y por el oxígeno, las elevadas

concentraciones de C02, hacen que sea menor la afinidad por el oxígeno, ya que se

encuentra en menor proporción en el ambiente por lo que disminuye la fotorrespiración.

Sin embargo, al haber más C02, esto incrementa la asimilación de este (Ward et al. ,

2008). Tal incremento de la asimilación también se ve reflejado en el aumento de la tasa

de crecimiento y producción neta de biomasa para aquellas plantas de crecimiento rápido

tales como las lianas (Granados-Castellanos y Cerner, 2004 ). Otros efectos que se han

dilucidado son la disminución en la evapotranspiración de las hojas y en el consumo de

agua por parte de la planta, debido a que los estomas tienden a cerrarse cuando aumenta

el C02 del aire, por lo que las plantas pierden menos agua y la fotosíntesis se hace más

eficiente (Hamilton et al., 2008; Herrera, et al., 2001 ). En otros estudios, se reporta que las

plantas sometidas a concentraciones elevadas de C02 presentan una reducción en la

densidad estomática (Royer, 2001; Ceulemans et al., 1997), una disminución en la

concentración de clorofilas (Wang et al., 2003; Hogan et al. , 1996) y una mayor

translocación de nutrimentos (Bunce, 2002).

En general , el aumento de C02 estimula positivamente la actividad fotosintética de las

plantas, pero la interacción con otros factores tales como la disponibilidad de agua,

pueden modificar completamente la respuesta que la planta presenta al aumento de

C02. En lo que se refiere a las palmeras, al someter individuos de Thrinax radiata Lodd.

ex Schult. & Schult. f., Coccothrinax readii Quero, Chamaedorea seifrizii Burret y

Chamaedorea oblongata Mart. en una atmósfera elevada con 7 40 ppm de C02 y a una

atmósfera de 370 ppm, se observó que el aumento de la concentración de C02

atmosférico ocasionó que se presentara un incremento de la asimilación de C02, una

disminución en la densidad estomática, una disminución en el tamaño de los estomas;

además de presentarse un incremento de la concentración de carotenos (Polanco, 2008).

Efecto del déficit hídrico en las plantas

La disponibilidad real de agua para las plantas puede disminuir durante el siglo XXI,

debido al aumento de la evapotranspiración como consecuencia del incremento de

temperatura (IPCC, 201 0). El aumento de 2 - 4.5 o C previsto para mediados del siglo XXI

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Capítulo 1

conllevará un incremento en la evaporación del agua de 200-300 mm, lo cual, agravará la

sequía y comprometerá la supervivencia de algunas plantas, particularmente las que se

encuentran en ecosistemas restrictivos como los desiertos, las selvas secas y espinosas y

el matorral de duna costera, que posiblemente ya se encuentren en el límite de sus

posibilidades desde el punto de vista hídrico (IPCC, 2007; Martínez-Vilalta et al. 2002).

Las plantas han desarrollado estrategias evolutivas fisiológicas y/o morfológicas para

hacer frente a la escasez de agua, ya sea evitando o tolerando el estrés por sequía

(Ghannoum, 2009). La disponibilidad de agua es variable en longitud de tiempo, por lo

que el estrés es determinado por la extensión y duración de la deficiencia de agua

(Lambers et al., 1998).

De acuerdo con Akinci y Losel (2012) la respuesta de las plantas puede ser clasificado en:

i) Cambios a corto plazo, los cuales ayudan mantener la respuesta fisiológica

(relacionados con la regulación estomática).

ii) Aclimatación a la disponibilidad de cierto nivel de agua (acumulación de

solutos que resultan en el mantenimiento del ajuste osmótico, así como

también cambios morfológicos).

iii) Adaptación a condiciones de estrés hídrico (sofisticados mecanismos

fisiológicos y modificaciones anatómicas específicas).

Dentro de los cambios a corto plazo, se incluye la acumulación de ácido abscísico (Nair et

al., 2006; Valladares et al., 2004) y el cierre estomático (Wagner et al., 2002).

En la aclimatación, tenemos una reducción del área foliar y cambios en la posición de las

hojas. Así como también, la acumulación de osmolitos, · como la prolina, que está

re lacionada con el estrés hídrico que puede sufrir la planta (Ciaussen, 2005; Rivero et al.,

2004; Hare et al., 1999;). Esto debido a que induce el ajuste osmótico, así como también

ayuda a las células, protegiendo las membranas y las proteínas de la deshidratación

(Rodríguez et al., 2003).

Las plantas bajo condiciones severas de sequía tienden a desarrollar características

xeromórficas, tales como incremento en la proporción de tejidos venoso en las hojas, en

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Capítulo 1

comparación con la superficie foliar, incremento en el número de estomas por unidad de

área foliar, estomas de tamaño pequeño, células epidémicas y mesófilas, gran densidad

de tricomas pequeños, gruesas paredes epidérmicas externas y cutícula , un incremento

en el velamen. En este estudio, se dará mayor énfasis a esta última característica, ya que

la especie de estudio Coccothrinax readii, presenta rizodermis especializada con una

función de almacenamiento de agua durante la época de lluvia, mientras que durante la

época de sequía almacena aire, el cual sirve de aislante, para la temperatura y puede

actuar como barrera mecánica contra microorganismos del suelo (Ceja-Romero et al. ,

2008; Granados-Sánchez et al., 2003). Un mecanismo sofisticado que han desarrollado

algunas especies de plantas para adaptarse al estrés hídrico, es promover la interacción

de las raíces de la planta con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) e intensificarla,

estos le pueden proveer a las plantas de nutrimentos y agua para realizar sus actividades

fotosintéticas (Schreiner et al., 2007).

La baja disponibilidad de agua provoca limitaciones en las reacciones fotoquímicas, en el

Ciclo de Calvin y en el transporte de asimilados (Herrera, 2009; Colombo et al., 2007).

Estas limitaciones se relacionan con las reacciones fotoquímicas, se traducen en un

menor crecimiento aéreo de la planta, y son empleados principalmente en la producción o

expansión de sus raíces, confiriéndole una mayor capacidad exploratoria del sustrato,

para encontrar agua (AI-Karaki et al., 2004)

Interacciones bióticas. Los hongos micorrízicos arbusculares

La micorriza arbuscular, es una asociación simbiótica mutualista, en la cual los hongos del

Phyllum Glomeromycota producen hifas, arbúsculos y/o vesículas, en las células de la

corteza de raíces de las plantas (Schübler et al., 2001) y sus esporas se pueden generar

en el suelo o en las raíces (García et al., 2002). La aspciación con los hongos micorrízicos

arbusculares, le confieren a la planta una mayor captación de nutrimentos, principalmente

fósforo, y agua (Smith y Read, 2008), lo cual describiremos con más detalle a

continuación:

Implicaciones de la asociación micorrízica arbuscular en las plantas

El efecto más importante que produce la asociación con los hongos micorrízicos

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Capítulo 1

arbusculares en las plantas es un incremento y optimización en la absorción de

nutrimentos minerales del suelo (sobre todo fósforo), que se traduce en un mayor

crecimiento y desarrollo de las mismas (Román-García, 2003). La expansión del micelio

externo del hongo por el suelo rizosférico es la causa principal de este efecto, permitiendo

la captación de los nutrimentos más allá de la zona de agotamiento que se crea alrededor

de las raíces, por la propia absorción de la planta (Román-García, 2003).

El papel del mutualismo es fundamental en la captación de elementos minerales de lenta

difusión en los suelos, como los fosfatos solubles y el Zinc (Zn) (Rejali et al. , 2007). La

absorción de Nitrógeno (N) también se favorece con la micorrización (Mortimer et al.,

2008). Otros elementos como el potasio (K) y el magnesio (Mg) se encuentran a menudo

en concentraciones más altas en las plantas micorrizadas (Liu et al., 2002). La absorción

de calcio (Ca) es estimulada también con la simbiosis micorrízica (Pereira et al., 2001 ).

Por lo que respecta a los micro elementos Zinc (Zn), cobre (Cu) y Boro (Bo), éstos son

absorbidos activamente por las hifas del hongo y transportados hasta el hospedador

(Rejali et al., 2007; Hemández- Cuevas et al., 2003; Pereira et al., 2001 ). A pesar de que

las hifas son importantes en la absorción de nutrimentos para la planta, los

microorganismos descomponedores de la materia orgánica, así como los residuos de

celulosa, depositados en el suelo, pueden limitar la colonización de las raíces de las

plantas, ya que al encontrarse los nutrimentos disponibles, la planta no permiten la

colonización (Gryndler et al., 2009, Varela y Estrada- Torres, 1999).

En las plantas micorrizadas se produce un aumento del contenido de agua, debido a un

aumento de la conductividad hídrica de la planta o a una disminución de la resistencia al

flujo de agua a través de ella. También puede ser debido a una mayor absorción a través

de la extensa red de hifas externas del hongo micorrízico arbuscular, extendidas más allá

de la zona a la cual tiene acceso directo el sistema radi~al. La planta hace un mejor uso

del agua y es capaz de recuperarse más rápidamente en caso de estrés hídrico (Augé,

2004).

Se ha demostrado que los hongos que forman micorriza arbuscular producen, además, un

efecto positivo sobre las características edáficas. Una planta micorrizada que crece en

suelos arenosos es capaz de agregar más partículas de suelo en sus raíces por unidad de

masa que una planta no micorrizada. Esto debido a que los hongos micorrízicos exudan

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Capítulo 1

una proteína insoluble al agua llamada glomalina, que favorece la formación de

agregados del suelo. La formación de estos agregados puede ser un factor importante

para disminuir la erosión; además, de que favorece la infiltración del agua a través del

suelo, haciéndola disponible para las raíces de las plantas (Rillig y Mummey, 2006).

Estos procesos, en los cuales los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) incrementan la

provisión de recursos para la planta (agua y elementos minerales) se ve reflejada en una

mayor eficiencia fotosintética, lo cual conlleva a un mayor crecimiento de las plantas,

primordialmente en la parte aérea (Roveda et al., 2007; Lovelock et al. , 1996). Las plantas

que se encuentran micorrizadas presentan hojas con mayor área foliar (Ramos-Zapata et

al., 2009) y más gruesas, esto último se debe al incremento de los nutrimentos (N, P, K) y

al aumento de los pigmentos fotosintéticos en los tejidos foliares (Pereira et al. , 2001 ).

Efecto del cambio climático en la asociación micorrízica arbuscular

Los modelos regionales de cambio climático pronostican un posible aumento de la

temperatura, una disminución o alta variabilidad de la precipitación y un mayor número de

eventos extremos en los ecosistemas áridos, es decir en los ecosistemas que ya se

encuentran en condiciones de baja disponibilidad de agua como los desiertos, las selvas

secas y la vegetación de duna costera (IPCC, 2007). Un cambio en las condiciones

climáticas puede verse reflejado a nivel de microclima y generar modificaciones en el

balance de la interacción entre los hongos micorrízicos (HM) y las plantas por un cambio

en la rizosfera (Staddon y Fitter, 1998), como por ejemplo, las raíces de ciertas especies

de los géneros Quercus, Eucalyptus y Populus que pueden pasar de estar

predominantemente colonizadas por ectomicorrizas durante periodos húmedos a estar

principalmente colonizadas por HMA durante periodos de sequía severa (Martínez y

Pugnaire, 2009). Particularmente, en especies cultivadas se ha observado colonización

por HMA, incluyendo a Triticum aestivum L, Phaseolus vulgaris L, Cucurbita pepo L., Zea

mays L, Capsicum annuum L. cv. 'San Luis', en las cuales se ha observado que en

condiciones de estrés hídrico y/o elevada salinidad este porcentaje aumenta favoreciendo

el crecimiento, la acumulación de nutrimentos y absorción de agua (Augé et al., 2008;

Sheng et al. , 2008; Arcea et al., 2006; Mena-Violante et al., 2006; Al Kari et al. , 2004).

Recientemente se ha observado que cambios en la disponibilidad hídrica, promueven la

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Capítulo I

colonización por HMA, esto ha sido observado por Schreiner et al. (2007) en ejemplares

de Vitis vinífera L donde se ha probado experimentalmente la supresión de la irrigación.

Además, las plantas que se encuentran sometidas a déficit hídrico y que presentan

micorrización , tienden a tolerar mejor la sequía; las plantas en estas condiciones

estresantes presentan una mayor producción de biomasa que las plantas que no se

encuentran micorrizadas (AI-Kari et al., 2004 ).

En lo que se refiere al aumento de la concentración de COz atmosférico, debido a que de

manera indirecta, los hongos ayudan a la planta con su actividad fotosintética (sobre todo

por favorecer la captación de fósforo), se considera que al incrementar la concentración

de este gas en la atmósfera, las plantas incrementarían su porcentaje de colonización por

HMA, favoreciendo de este modo la captación de fósforo y agua, lo que estimularía la

actividad fotosintética de las plantas (Smith & Read, 2008). Estadon y Fitter (1998), en

una recopilación realizada sobre el incremento del porcentaje de colonización por los

hongos micorrízicos en las plantas debido al incremento de la concentración de COz,

observaron que se estimula la colonización si, además de las altas concentraciones de

COz, hay un déficit en la concentración de nutrimentos en el suelo.

El incremento de estos dos factores, porcentaje de colonización y concentración de C02,

potencian la asimilación de COz, como observaron Staddon et al., 1999, en un estudio

realizado con Plantago lanceo/ata L. asociado con G/omus mosseae_(T.H.

Nicolson & Gerd.) Gerd. & Trappe., esto es debido a que el incremento atmosférico del

C02, ocasiona que sea más fácil disponer de este gas y por lo tanto, incrementa la

asimilación. Este aumento trae consigo una necesidad, de agua y fósforo por parte de la

planta, la cual, minimiza la micorriza al proveerle estos nutrimentos.

Descripción de la especie de estudio

En el presente estudio se utilizó como modelo la Arecácea Coccothrinax readii: A

continuación se presenta el diagnóstico de la especie.

Coccothrinax readii H. J. Quera R., Principes 24(3):118. 1980.

Es una palmera solitaria de 1 a 4 m de alto (Figura 1.1a); cuyas características distintivas

son las hojas plateadas en el envés por la presencia de una densa capa de tricomas

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Capítulo I

(Figura 1.1b). Con frutos redondos de color negro-púrpura en la madurez (Figura 1.1c) y

las semillas con endospermo ruminado. Anatómicamente, las raíces del género

Coccothrinax, de acuerdo con Tomlinson (1999) tienen una característica muy peculiar,

que es la presencia de un velamen o engrosamiento por capas de células de la epidermis

(Figura 1.1d), el cual no se presenta en otros grupos de palmeras. Llama el interés este

tipo de estructura, pues pudiera ser un parámetro para conocer el estado fisiológico de la

planta por lo siguiente: si el velamen está muy engrosado por un número grande de

capas, hace a la raíz más impermeable a la pérdida de agua, pero al mismo tiempo la

hace que estructuralmente pueda ser menos receptiva a la entrada de hifas exploradoras

de hongos HMA.

Esta especie es endémica de la Península de Yucatán. Crece en los estados de Quintana

Roo y Yucatán, en varios tipos de vegetación; predominantemente en el matorral de

dunas costeras, aunque puede estar en selva baja subperennifolia y selva mediana

subcaducifolia costeras. En las selvas medianas subcaducifolias, esta especie alcanza

hasta 4m de altura; mientras que en el matorral de dunas costeras con frecuencia se ven

ejemplares adultos con dimensiones menores a 1m (Quero y Flores, 2004 ).

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Capítulo 1

a

Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b)Envés de la hoja con tricomas,

que le confieren el color plateado, e) Frutos redondos de color púrpura, d) Raíces que presentan

velamen.

HMA en dunas costeras

Asociación micorrízica en palmeras

En 1998, se realizó una primera prospección para detectar la posible presencia de la

asociación micorrízica arbuscular en las arecáceas de la duna costera, Thrinax radiata y

Coccothrinax readii. Se observó que Thrinax radiata sí contaba con la asociación,

mientras que en las raíces de C. readii estaba ausente la asociación micorrízica (Reyes­

García, 1998 datos sin publicar).

En el 2004, Orellana y colaboradores, realizaron un trabajo con las mismas especies en

relación con la concentración de fósforo en el suelo, asimismo se llevaron a cabo

observaciones para detectar la presencia de hongos micorrízicos arbusculares asociados

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Capítulo 1

a esta especie. Se realizó un muestreo durante el periodo de lluvias, considerando varios

hábitats de ambas especies: de matorral de dunas costeras, en San Benito, Yucatán y

Punta Sam, Quintana Roo; de selva baja subperennifolia en Tulum, Quintana Roo. Los

resultados mostraron (datos inéditos) la ausencia de HMA en las raíces de Coccothrinax

readii mientras que los individuos de Thrinax radiata presentaban altos porcentajes de

colon ización por HMA (73%). La presencia de hongos micorrízicos no estaba relacionada

con la concentración de fósforo del suelo donde se ubicaban los individuos de cada

especie, ya que esta fue muy semejante en cada micrositío.

En el marco de la investigación "Escenarios de Cambio Climático y Vulnerabilidad en la

Península de Yucatán", (Orellana et al., 2006), se realizaron algunos experimentos de

crecimiento y fijación de carbono en diez especies de arecáceas y dos concentraciones

de C02; a 370 y 740 ppm respectivamente. Se observó que las plantas de C. readii

crecidas a 740 ppm de C02, presentaron colonización por HMA en el 48% de los casos

(datos no publicados). De manera contrastante las plantas crecidas a 370 ppm, no

presentaron la asociación micorrízica. Debido a estos resultados paradójicos, surgió el

interés por indagar la posible relación entre altas concentraciones de C02 atmosférico y

la posible receptividad de C. readii a la asociación micorrízica arbuscular, si es que

existe. Aquí nuevamente se retomó la característica tan singular de C. readii, cuyas raíces

poseen velamen, el que hipotéticamente podría ser un indicador de el estado fisiológico

de la planta.

JUSTIFICACIÓN

Los estudios realizados sobre el efecto del cambio climático, del C02 sobre las plantas, se

ha realizado en particular en zonas templadas; dichos estudios no han considerado

variables ecofisiológicas como el déficit hídrico y la micorrización, que pueden modificar

algunas características anatómicas y fisiológicas de las plantas. Por lo anterior, es

importante realizar trabajos de investigación aplicados en tomo a especies vegetales

clave de los ecosistemas tropicales, y describir su comportamiento en función del cambio

climático, y con ello, conocer la respuesta en la fotosíntesis, el crecimiento y las

interacciones con los hongos micorrízicos arbusculares.

El trabajo se llevó a cabo con la especie Coccothrinax readii Quera, la cual pertenece a la

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Capítulo 1

familia Arecaceae. Esta especie puede ser un interesante modelo de estudio, por su

tolerancia a la alta radiación solar (es una planta heliófila) y altas temperaturas, así como

a la baja humedad en el suelo, además de tener la singularidad de presentar raíces con

engrosamientos anómalos (velamen) que pudieran ser señaladores de cambios

ambientales. Adicionalmente se cuenta con antecedentes sobre el comportamiento de

esta especie en condiciones naturales y experimentales con C02 elevado (Polanco,

2008). La especie Coccothrinax readii es endémica de la Península de Yucatán, y tiene la

capacidad, junto con otras especies vegetales, de fijar el sustrato arenoso mediante sus

raíces.

Por lo anteriormente mencionado, las preguntas planteadas en la presente investigación

son: ¿Qué parámetros fotosintéticos se modifican en Coccothrinax readii ante el aumento

en la concentración de C02 atmosférico?, ¿Cuál es el efecto de la disponibilidad de agua

en el suelo y el aumento de la concentración de C02 eventualmente sobre la raíz? , ¿La

elevada concentración de C02 y/o la disminución de la humedad del suelo, incrementan el

porcentaje de colonización por HMA?, ¿El aumento en la concentración de C02 y/o la

colonización por HMA, ante la disponibilidad de agua, retarda el estrés hídrico de las

plantas bajo estudio? ¿El aumento en la concentración de C02 atmosférico y la

disminución de la disponibilidad de agua en el suelo, afecta algunos aspectos de la

anatomía radical de Coccothrinax readii?

HIPÓTESIS

Coccothrinax readii es una especie que, ante condiciones estresantes, desarrolla raíces

con engrosamiento epidérmico (velamen), asimismo, se distribuye en ambientes costeros

con alta radiación solar y altas temperaturas.

Ante las características de esta especie y el marco teórico revisado, se plantearon

diferentes hipótesis, dependiendo de las condiciones atmosféricas de co2 y/o las

restricciones de disponibilidad de agua en el sustrato en que se desarrollan los individuos

de Coccothrinax, las cuales plantean que:

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Capítulo I

1) Los individuos que se encuentren sometidos a mayor concentración de C02

atmosférico, presentarán un mayor incremento en la actividad fotosintética y en el

crecimiento, mientras que sus raíces desarrollarán un velamen menos grueso.

2) Bajo condiciones de limitada disponibilidad de agua en el suelo, los individuos

presentarán una disminución en la actividad fotosintética y un velamen menos

grueso, a diferencia de las plantas que se encuentran en sitios con un alto

porcentaje de humedad.

3) Los individuos sometidos a una atmósfera con C02 elevado y a baja disponibilidad

de agua del suelo, presentarán una menor actividad fotosintética y una

disminución en el grosor del velamen, a diferencia de los individuos sometidos a

una concentración elevada de C02 y mayor porcentaje de humedad del suelo.

4) los individuos colonizados por HMA y sometidos a diferentes tratamientos de

disponibilidad de agua del suelo y aumento de C02, presentarán un aumento

significativo en su actividad fotosintética y en la eficiencia en el uso del agua a

diferencia de los individuos que no presenten esta asociación.

OBJETIVOS

Objetivo general

Evaluar la respuesta de Coccothrinax readii al aumento en las concentraciones de C02

atmosférico, y variaciones en la humedad del sustrato, a través de algunos parámetros

fisiológicos, morfológicos, anatómicos y de interacciones con hongos micorrízicos

arbusculares.

Objetivos específicos

Analizar el crecimiento de plantas juveniles de Coccothrinax readii en condiciones

naturales y tres concentraciones de C02 atmosférico: 380, 760 y 1140 ppm, durante 16

meses.

Evaluar la asimilación de C02, la transpiración y la eficiencia del uso del agua de

individuos de Coccothrinax readii en condiciones naturales y experimentales con C02

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Capítulo I

combinado con la disponibilidad de agua en el suelo y la asociación con HMA.

Estimar la variación en la anatomía de la epidermis de la raíz de individuos de

Coccothrinax readii en condiciones naturales y experimentales (C02, disponibilidad del

agua del suelo y asociación con HMA).

Evaluar la colonización por HMA en las raíces de plantas de Coccothrinax readii en

condiciones naturales y experimentales (C02 y disponibilidad de agua del suelo).

DISEÑO EXPERIMENTAL

Para conocer las condiciones microambientales en las que Coccothrinax readii se

desarrolla naturalmente, y posteriormente evaluar el efecto de la concentración de C02, la

baja disponibilidad de agua y la asociación con HMA, en los individuos de Coccothrinax

readii, se realizaron un muestreo en campo y dos experimentos (Figura 1.2).

Muestreo de campo

Para conocer las condiciones microambientales (humedad relativa, flujo de fotones para la

fotosíntesis (FFF), temperatura y déficit de presión de vapor (DPV) y las características

morfológicas (anatomía del velamen) y fisiológicas (asimilación de co2. transpiración ,

eficiencia de uso del agua) de Coccothrinax readii se realizaron muestreos en la localidad

de matorral de dunas costeras situada en San Benito, Yucatán.

Experimento 1

Para conocer el comportamiento de Coccothrinax readii ante la elevada concentración de

C02, en las cámaras de crecimiento localizadas en uno de los invernaderos del Centro de

Investigación Científica de Yucatán A. C. , las cuales, tiene11 una dimensión de 2 X 2.5X 3

m, se colocaron sistemas para controlar tres concentraciones constantes de C02: 380,

760 y 1140 ppm. En este experimento se sometieron 20 individuos, que al inicio se

encontraban en la etapa juvenil (altura promedio 50.:t2cm), que se aclimataron a las

concentraciones de C02 por un período de 15 días. Estos individuos, se plantaron en

bolsas de 20 L que contenían un sustrato de arena-tierra (en proporción 1:1 ), para evitar

la limitante de suelo el tiempo en que fueron sometidas a experimentación. También se

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Capítulo I

observó el efecto del C02, sobre la asociación de las raíces de Coccothrinax readii con los

HMA, para el grupo control +HMA, se mantuvo la asociación con los HMA y para el de

supresión de los HMA (-HMA) se aplicó el fungicida benomilo en solución acuosa (250 mi

del benomilo (Robust-R) en forma de suspensión acuosa (4 gr por L) cada 15 días). El

uso de esta concentración de benomilo ha sido empleada en otros trabajos para suprimir

la aparición de los hongos micorrízicos arbusculares (Yu et al., 2012; Zhang et al., 2011;

Daleo et al. , 2008). Este experimento tuvo una duración de 16 meses. Las variables

evaluadas fueron la anatomía del velamen , la asimilación de C02, la transpiración, la

eficiencia de uso del agua, el crecimiento en altura y la concentración de fósforo en el

suelo.

Experimento 2

En el segundo experimento se evaluó el efecto de la interacción de la baja disponibilidad

de agua, la concentración de C02 y la asociación con los HMA a través de diversas

variables de respuestas fisiológicas y anatómicas. Los individuos sometidos a

experimentación al inicio, se encontraban en la etapa juvenil , tenían una altura promedio

de 50.± 2 cm. Estos se encontraban plantados en bolsas de 20 L que contenían un

sustrato de arena-tierra (en proporción 1:1 ). El experimento de déficit hídrico se llevó a

cabo en las cámaras de crecimiento que se encuentran en el invernadero del CICY. Para

el tratamiento de baja disponibilidad de agua, se suprimió el riego de los individuos por un

período de 32 días y se mantuvo un grupo control , el cual fue irrigado cada cuarto día.

Para el tratamiento de la concentración de C02, se mantuvieron tres concentraciones

constantes de C02: 380, 760 y 1140 ppm. Para el tratamiento con los HMA, para el grupo

control +HMA, se mantuvo la asociación con los HMA y para el de supresión de los HMA

(-HMA) se aplicó el fungicida benomilo en solución acuosa (250 mi del benomilo (Robust­

R) en forma de suspensión acuosa (4 gr por L) cada 15 días). Este experimento tuvo una

duración de 32 días. Las variables evaluadas fueron el potencial hídrico, la anatomía del

velamen, la asimilación de co2. la transpiración, la eficiencia de uso del agua y la

concentración de prolina.

En los experimentos 1 y 111 , se mantuvieron las condiciones microambientales

(temperatura y humedad relativa del aire) que fueron más favorables en campo, para

evitar que estas variables pudieran enmascarar la respuesta de los tratamientos de C02 y

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Capítulo I

de déficit hídrico. Estas condiciones microambientales se describen detalladamente en los

capítulos 111 y IV

10 individuos

20 Individuos en cada Cámara de crecimiento

20 individuos en cada Cámara de crecimiento

Figura 1.2. Diseño experimental de Coccothrinax readii, en donde se consideran la descripción

macroambiental in situ, y los experimentos realizados con la concentración de C02 y la interacción

del C02 y la baja disponibilidad de agua. En ambos experimentos se consideró la interacción con

los hongos micorrízicos arbusculares. Las concentraciones de C02 , fueron la de 380 ppm que es la

atmósfera promedio actual , la de 760 ppm que sería una atmósfera duplicada y una de 1140 ppm,

que es una atmósfera triplicada. La disponibilidad de agua, fue con riego y con la supresión del

riego por un lapso de 32 días. Para la variable de la asociación de los hongos micorrizicos

arbusculares (HMA), se mantuvo la asociación con los HMA (+HMA) y se suprimió la asociación

con los HMA mediante la aplicación del fungicida benomilo (-HMA).

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Capítulo I

REFERENCIAS

Akinci, S. y D. M Losel. (2011 ). Plant water-stress response mechanism. Disponible

en:http://library.open-energy.ws/files/Science/Books/WaterStressed.bylsmaiiMd.

MofizurRahman,HiroshiHasegawa.pdf. [Acceso 11 de junio de 2013].

AI-Karaki , G., McMichael, B. y J. Zak (2004). Field response of wheat to arbuscular

mycorrhizal fungi and drought stress. Mycorrhiza, 14, 263-269

Arellano, J. B. y J. De las Rivas (2006). Plantas y cambio climático. Investigación y

Ciencia, 354, 43-50.

Augé, R. (2004). Arbuscular mycorrhizae and soil/plant water relations. Canadian Journal

of Soil Science, 84, 373-381.

Augé, R. M., Toler H. D., Sams, C. E. y G. Nasim (2008) Hydraulic conductance and

water potential gradients in squash leaves showing mycorrhiza-induced increases in

stomatal conductance. Mycorrhiza, 18, 115-121.

Aroca R, Porcel, R., y J M Ruiz-Lozano (2006) How does arbuscular mycorrhizal

symbiosis regulate root hydraulic properties and plasma membrane aquaporins in

Phaseo/us vulgaris under drought, cold and salinity stresses?. New Phytology, 173,

808-816.

Bachelet, D., Neilson, R. P., Lenihan, J. M. y R. J. Drapek (2001 ). Climate change effects

on vegetation distribution and carbon budget in the United States. Ecosystems, 4,

164-185.

Boyer, J. S. (1968). Relationship of water potential to growth of leaves. Plant Physiology, 43, 1056-1062.

Bunce, J. A. (2002). La concentración nocturna de dióxido de carbono afecta la

translocación de las hojas de Soja. Annals of Botany, 90, 399-403.

Capdevielle, R, M. (201 0). Respuestas fenológicas de Chamaedorea seifrizii Burett

(Arecaceae) sometidas el incremento de la temperatura. Tesis de Maestría. Centro

de Investigación Científica de Yucatán, A. C. 113 p.

24

Page 35: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo 1

Ceulemans, R., Taylor, G., Bosac, C., Wilkins, D. y R. T. Besford (1997). Photosynthetic

acclimation to elevated C02 in poplar grown in glasshouse cabinets or in open top

chambers depends on duration of exposure. Journal of Experimental Botany, 48,

1681-1689.

Claussen , W. (2005). Proline as a measure of stress in tomate plants. Plant Science, 168,

241-248.

Colombo, R., O. Marín, S. lrazábal y W. Tezzara (2007). Relaciones hídricas, fotosíntesis,

y anatomía foliar de dos especies del género Calotropis. lnterciencia, 32, 791-

796.

Etterson, J. R y R.G. Shaw (2001 ). Constraint to adaptive evolution in response to global

warning. Science, 294, 151-154.

Farquhar G. D. (1997). Climate change: carbon dioxide and vegetation. Science, 278,

141 1.

Field C. H., Chapin 111, F. S., Matson, P. A. y H. A. Mooney (1992). Responses of

terrestrial ecosystems to the changing atmosphere: a resource-based approach.

Annual Review of Ecology and Systematics, 23, 201-235.

García-Breijo, F., Reig, J., lbars, A. y E. Estrelles (2002). La evolución de la simbiosis

micorrízica. Bulletín de la Sociedad Micológica Valenciana, 7, 49-54.

Ghannoum, O. (2009). C4 photosynthesis and water stress. Annals of Botany, 103, 635-

644.

Gian-Reto, W., Post, E., Convey, P., Menzel, A., Parmesan, C., Beebee, T.J.C.,

Fromentin, J.M., Hoegh-Guldberg, O. y F. Bairlein (2002). Ecological responses to

recent climate change. Nature, 416, 339-395

Granados-Castellanos J. y C. Cerner (2004 ). Respuestas de las selvas tropicales al

incremento de C02 en la atmósfera. Forestal Iberoamericana, 1, 63-70.

Gryndler, M., Hrselová, H., Cajthaml, T., Havránková, M., Rezácová, V., Gryndlerová, H.

25

Page 36: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo I

y J. Larsen (2009). lnfluence of soil organic matter decomposition on arbuscular

mycorrhizal fungi in terms of asymbiotic hyphal growth and root colonization.

Mycorrhiza, 19, 255-266.

Gunderson, C. A., Norby, R. J. y S. D. Wullschleger (1993). Foliar gas exchange

responses of two deciduous hardwoods during 3 years of growth in elevated C02: no

loss of photosynthetic enhancement. Plant, Ce/1 and Environment, 16, 797-807.

Hamilton 111, E. W., Heckathorm, S. A., Joshi , P., Wang, D. y D. Barua (2008). lnteractive

effects of elevated C02 and growth temperature on the tolerance of photosynthesis

to acute heat stress in C3 and C4 species. Journal of lntegrative Plant Biology, 50,

1375-1387.

Hare, P.D., Cress, W.A., & J. Van Staden (1999). Proline synthesis and degradation: a

model system forelucidating stress-related signal transduction. Journal of

Experimental Botany, 50,413-434.

Hernández-Cuevas L., Castillo-Argüero S., Guadarrama-Chávez P., Martínez-Orea Y. ,

Romero-Romero M.A. e l. Sánchez-Gallén (2003). Hongos Micorrizógenos

Arbusculares del Pedregal de San Ángel. Las Prensas de Ciencias, Universidad

Nacional Autónoma de México, México, D.F. 84 p.

Herrera , A., Dolores-Fernández, F., Rengifo, E. y W. Tezara (2001 ). Efecto de la

concentración elevada de C02 sobre la fotosíntesis en especies tropicales.

lnterciencia, 26, 469-4 71.

Herrera, A. (2009). Crassulacean acid metabolism and fitness under water deficit stress: if

not for carbon gain, what is facultative CAM good for?. Annals of Botany, 103, 645-

653.

Hogan, K. P., Whitehead, D., Kallarackal, J., BuwaldaJ. G. , Meekings, J. y G. N. D.

Rogers (1996). Photosynthetic acticity of leaves of Pinus radiata and Nothofagus

fusca after 1 year of growth at elevated C02• Australian Journal of Plant Physiology,

23, 623-630.

Hsiao, T. C. (1973). Plant responses to water stress. Annual Review of Plant Physiology,

26

Page 37: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo 1

24, 519-570.

IPCC. 2007. Fourth Assessment Report (AR4). "Ciimate Change 2007".

Disponible en: http:ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr. pdf.

[Acceso 25 de marzo de 2009]

IPCC. 201 O. Fifth Assessment Report (AR5). "Ciimate Change 201 0".

Disponible en: http:.ipcc-syr.nl/

[Acceso 25 de marzo de 2009]

lverson, L. R. y A. M. Prasad (2001 ). Potentialchanges in tree species richness and forest

community types following climate change. Ecosystems, 4, 186-199.

Lambers H., Chapin 111 F.S. y T.J. Pons (1998). Plant Physiologica/ Eco/ogy. Springer­

Verlag, New York. 540 p.

Liu, A. , Hamel, C., Elmi, A., Costa, C., Ma, B. y D. L. Smith (2002). Concentrations of K,

Ca and Mg in maize colonised by arbuscular mycorrhizal fungi under field conditions.

Canadian Journal Soil Science, 82, 271-278.

Lovelock, C.E., Kyllo, D. y K. Winter (1996). Growth responses to vesicular-arbuscular

mycorrhizae and elevated C02 in seedlings of tropical tree, Beilschmiedia pendula.

Functional Ecology, 1 O, 662-667.

Martínez., L. B. y F. l. Pugnaire (2009). Interacciones entre las comunidades de hongos

formadores de micorrizas arbusculares y de plantas. Algunos ejemplos en los

ecosistemas semiáridos. Ecosistemas, 18, 44-54.

Martínez-Vilalta, J. , Piñol , J. y K. Beven (2002). A hydraulic model to predict drought­

induced mortality in woody plants: an application to climate change in the

Mediterranean. Journal of Ecological Modelling, 155, 127-147.

Mena-Violante H. G., Ocampo-Jiménez, 0 ., Dendooven, L., Martínez-Soto, G., González­

Castañeda, J., Davies, F. T. y V. Olalde-Portugal (2006). Arbuscular mycorrhizal

fungi enhance fruit growth and quality of chile ancho (Capsicum annuum L. cv.'San

Luis') plants exposed to drought. Mycorrhiza, 16, 261-267.

27

Page 38: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo I

Menzel, A. (2000). Trends in phenological phases in Europe between 1951 y 1996.

lnternational Journal of Biometeorology, 44, 76-81.

Mortimer P. E, Pérez-Femández M. A. y A. J. Valentine (2008). The role of arbuscular

mycorrhizal colonization in the carbon and nutrient economy of the tripartite

symbiosis with nodulated Phaseolus vulgaris. Soil Biology and Biochemistry, 40,

1019-1027.

Nair, A. S., Abraham, T. K. y D. S. Jaya (2006) Morphological and physiological changes

in cowpea (Vigna unguiculata L.) subjected to water deficit. lndian Journal of Plant

Physiology, 11, 325-328.

Nicotra, A. B., Atkin, O. K., Bonser, S. P, Davidson, A. M., Finnegan , E. J. , Mathesius, U.,

Poot, P., Purugganan, M. D., Richards, C. L., Valladares F. y M. Van Kleunen (2010).

Plant phenotypic plasticity in a changing climate. Trends in Plant Science, 15, 684-

692.

Peñuelas, J. y l. Filella (2001 ). Phenology: Responses to a warming world. Science, 294,

793-795 .

Pereira, G. Sánchez, M., Ríos, D y M. Herrera (2001 ). Micorrizas vesícula arbusculares y

su incidencia en el crecimiento de plántulas de Eucalyptus camaldulensis Dehnh.

Bosque, 22, 39-44.

Polanco, G. (2008). Cambios anatómicos y fisiológicos de cuatro especies de palmeras

yucatanenses, como respuesta al aumento . de la concentración de C02 , en

cond iciones controladas. Tesis de Maestría. Centro de Investigación Científica de Yucatán,

A. C. 139 p.

Quero, H. y J. S. Flores (2004). Arecaceae. Etnoflora Yucatanense. Fascículo 23.

Universidad Autónoma de Yucatán. Mérida, Yucatán. México. 119p.

Ramos-Zapata, J., Orellana, R. y L. Carrillo-Sánchez (2009). Establecimiento de la

palmera trepadora Desmoncus orthacanthos Martius inoculada con hongos

micorrizógenos arbusculares en vegetación secundaria (acahual). En: Ecología de

Micorrizas Arbusculares y Restauración de Ecosistemas, Álvarez-Sánchez, F.

28

Page 39: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo 1

J.(ed). Las Prensas de México. México, D. F. pp: 27-50.

Rejali, F. Al izaeh, A., Malakouti, M. J. y N. Saleh Rastini (2007). The effect of arbuscular

mycorrhizal symbiosis in growth, yield and nutrient up take in wheat under drought

stress. lranian Journal of Soil and Water Science, 21, 241-259.

Rillig, M. C. y D. L. Mummey (2006). Mycorrhizas and soil structure. New Phytologist, 171,

41-53.

Rivero, R. M., Ruiz, J. M. y L. Romero (2004). lmportance of N source on heat stress

tolerance due to accumulation of proline and quaternary ammonium compounds in

tomato plants. Plant Biology, 6, 702-707.

Rodríguez, A. M., García, M. T. y J. L. Muñoz (2003). Análisis bioquímico y fisiológico de

Fouquieria splendens ssp. brevif/ora bajo la acción de agentes de estrés hídrico.

Polibotánica, 16, 49-62.

Román-García, F. (2003). Concentración de reguladores del desarrollo vegetal inducida

por hongos endomicorrízicos en dos cultivares de chile (Capsicum annuum L.). Tesis

de Doctorado. Universidad de Colima. 103 p.

Roveda, G. , Cabra, L., Ramírez, M. M. y A. Peñaranda (2007). Efecto de las micorrizas

arbusculares sobre la aclimatación y endurecimiento de microplántulas de mora

(Rubus glaucus). Revista Corpoica-Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 8, 28-36.

Royer, D. L. (2001 ). Stomatal density and stomatal index as indicators of

paleoatmospheric C02 concentration. Review of Palaeobotany and Palynology, 114,

1-28.

Schimel, D. S. (2001 ). Recent patterns and mechanisms of carbon exchange by terrestrial

ecosystems. Nature, 414, 169-172

Schreiner, R. P., Tarara, J. M. y R. P. Smithyman (2007). Deficit irrigation promotes

arbuscular colonization of fine roots by mycorrhizal fungi in grapevines (Vitis vinifera

L.) in an arid climate Mycorrhiza, 17, 551-562.

29

Page 40: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo 1

Schübler, A., Schwarzott, D. y C. Walker (2001 ). A new fungal phylum, the

Glomeromycota: phylogeny and evolution. Mycological Research , 105, 1413-1421.

Schwartz, M. W., lverson l. L. R. y A. Prasad (2001 ). Predicting the potential future

distribution of four tree species in Ohio using current habitat availability and climate

forcing. Ecosystems, 4, 568-581.

Sheng, M., Tang, M., Chen , H., Yang, B., Zhang, F. y Y. ,Huang (2008). lnfluence of

arbuscular mycorrhizae on photosynthesis and water status of maize plants under

salt stress. Mycorrhiza, 18, 287-296.

Sigurdsson , B. D. (2001 ). Elevated [C02] and nutrient status modified leaf phenology and

growth rhythm of young Populus trichocarpa trees in a 3-year field study. Tree, 15,

403-413.

Smith , S. E. y D. J. Read (2008). Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press. 3a edición.

Oxford, Reino Unido. 804p.

Staddon, P. L. y A. H. Fitter (1998). Does elevated atmosferic carbon dioxide affect

arbuscular mycorrhizas ?. Trends in Ecology an Evolution, 13, 455-458.

Staddon, P. 1., Fitter, A. H. y J. D. Graves (1999). Effect of elevated atmospheric C02 on

mycorrhizal colonization, externa! mycorrhizal hyphal production and phosphorus

inflow in Plantago and Trifolium repens in association with the arbuscular mycorrhizal

fungus Glomus mosseae. Global Change Biology, 5, 347-358.

Tilman, D., Fargione, J., Wolff, B., Antonio, C., Dobson, A., Howart, R., Schindler, D.,

Schlesinger, W. H., Simberloff, D. y D. Swackhamer (2001 ). Forescasting

agriculturally driven global enviromental change. Science, 292, 281-284.

Ti lman D. y C. Lehman (2001 ). Human-caused environmental change: impacts on plant

diversity and evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98, 5433-

5440

Tomlinson, P. B. (1990). The Structural Biology of Palms. Oxford University Press, Oxford,

Reino, Unido. 477p

30

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Capítulo I

Torres, Y. A., Busso, C. A., Montenegro, O.A., Giorgetti, H. D., Rodríguez, H. D., y D.

Bentivegna (2010). Osmotic adjustment in Leymus cinereus cv. "Trailhead" under

field conditions. Phyton, 79, 195-198.

Varela , L. y A. Estrada-Torres (1999). El papel de los microorganismos de la rizosfera y de

la micorriza en la absorción de nutrimentos minerales y agua. En: Ecofisiología

Vegetal y Conservación de Recursos Genéticos, Orellana, R., Escamilla, J. A.,

Larqué-Saavedra, A (Eds). Centro de Investigación Científica de Yucatán, A. C.

Mérida, Yucatán, México. pp. 137-150.

Valladares, F., Vilagrosa, A., Peñuelas, J., Ogaya, R. , Camarero, J. J. , Corcuera, L., Sisó,

S. y E. Gii-Pelegrin. (a) (2004). Estrés hídrico: Ecología y escalas de la sequía. En:

Ecología del Bosque Mediterraneo en un Mundo Cambiante, Valladares, F. (ed).

Organismo Autónomo de Parques Nacionales. Ministerio de Medio Ambiente.

Madrid, España. pp. 163-190.

Van Auken O. W. (2000). Shrub invasions of north American semiarid grasslands. Annual

Review of Ecology and Systematics, 31, 197-215.

Wagner, M. , Laborem, G., Marín, C., Medina, G. y L. Rangel (2004). Efecto de diferentes

patrones de cítricas e intervalos de riego sobre la calidad y la producción de la

naranja "Valencia". Bioagro, 14, 71-76.

Wang, K. Y., Kellomaki, S. y T. Zha (2003). Modifications in Photosynthetic Pigments and

Chlorophyll Fluorescence in 20-Year-Oid Pine Trees after a Four-Year Exposure to

Carbon Dioxide and Temperature Elevation . Photosynthetica, 41, 167-175.

Ward, J. K., Myers, D. A. y R. B. Thomas (2008). Physiological and growth responses of

C3 and C4 plants to reduce temperature when grown at low C02 of the Last Ice Age.

Journal of lntegrative Plant Biology, 50, 1388-1395.

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Capítulo JI

ASOCIACIÓN MICORRÍZICA ARBUSCULAR EN Coccothrinax readii Quero (1)

SUMMARY

Coccothrinax readii, is a palm endemic to the Yucatan coast, its successful establishment

in stressfu l environments suggests that factors such as mycorrhizal association may

determine its success, the question arase in this work, assess environmental conditions

which states and to describe their particular characteristics related to the anatomy of their

roots and mycorrhizal colonization in three different seasons over a year. The study site

was the coastal dune scrub of San Benito, Yucatan, where he placed a data logger that

measurements performed ambient temperature (T), relative humidity (HR) and

photosynthethic photon flux (PPF) for five days in dry, rainy and windy, also determined

the total phosphorus and extractable of the soil. The results indicate significant fluctuations

of environmental variables throughout the year, on the other hand, the presence of the

velamen on the roots of C. readii not restrict arbuscular mycorrhizal colonization. This

association is affected by microenvironmental conditions, as during the dry season, when

environmental conditions are unfavorable, the colonization percentage is higher than in the

windy season, when microenvironmental conditions are more favorable .

Key words: arbuscular mycorrhizae, mycorrhizal colonization, photosynthethic photon

flux, velamen.

RESUMEN

Coccothrinax readii es una palmera endémica de las costas de Yucatán y Quintana Roo.

Su sobrevivencia en ambientes estresantes hace suponer que factores como la

asociación con hongos micorrízicos (HM) pueden determinar su éxito. El objetivo de este

trabajo fue evaluar si las condiciones ambientales donde se establece, así como

características relacionadas con la anatomía de sus raíces, están relacionadas con la

colonización por HMA en tres diferentes épocas a lo largo de un año. El sitio de estudio

11' Polanco, G., Carrillo, L., Espadas, C., Reyes-García, C., Guadarrama, P. y Orellana R.

Asociación micorrízica arbuscular en Coccothrinax readii, Quero. Tropical and

Suptropical Agroecosystems. Aceptado en julio de 2013.

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Capitulo JI

fue el matorral de duna costera de San Benito, Yucatán, donde se midieron la temperatura

del ambiente (T), humedad relativa del aire (HR) y el flujo de fotones para la fotosíntesis

(FFF) durante cinco días en secas, lluvias y nortes. Asimismo se determinó la

concentración de fósforo total y extraíble del suelo. Los resultados indican fluctuaciones

importantes de las variables ambientales a lo largo del año, y que la presencia de

velamen en las raíces de C. readii no restringe la colonización micorrízica arbuscular. Esta

asociación se encuentra afectada por las condiciones microambientales, ya que durante la

época de sequía, temporada en que las condiciones ambientales son más desfavorables,

el porcentaje de colonización es mayor que en la época de nortes, cuando las condiciones

microambientales son más favorables.

Palabras clave: Micorriza arbuscular, colonización micorrízica, flujo de fotones para la

fotosíntesis, velamen.

INTRODUCCIÓN

Coccothrinax readii es una especie de palmera endémica de la península de Yucatán. Se

desarrolla en el matorral de dunas costeras, la selva baja subperennifolia y la selva

mediana subcaducifolia (Que ro y Flores, 2004 ), y tiene una gran importancia estructural

en las comunidades en donde se encuentra desde el centro hasta el oriente del Estado

(Torres et al., 201 O). Sus funciones incluyen actuar como barrera de protección a la

acción de vientos, mareas, tormentas y huracanes, evitando así la erosión, contribuir a la

formación de suelo mediante la acumulación de arena por medio de sus raíces y de la

materia orgánica de su follaje, así como proveer refugio a numerosas especies de

insectos, reptiles, aves y pequeños mamíferos (Torres et al. 2010; Orellana et al., 1999).

Tiene también un valor comercial ya que es una especie de ornato (Durán et al., 2007).

En la duna costera, C. readii se encuentra sometida a numerosas variables ambientales,

en donde las variables del suelo, particularmente la baja disponibilidad de agua y de

fósforo del suelo están estrechamente relacionadas con el incremento del porcentaje de

colon ización por hongos micorrízicos arbusculares (HMA) (Smith & Read, 2008), pero

existen otras variables que son limitantes en el matorral de duna costera, como el flujo de

fotones para la fotosíntesis (FFF), el déficit de presión de vapor, la humedad relativa del

aire y la temperatura, las cuales, afectan directamente el funcionamiento vegetal y

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Capítulo JI

posiblemente pudieran estar relacionados con la colonización de las plantas por los HMA.

Durante la época de sequía C. readii está sometida a una alta intensidad lumínica,

elevada temperatura del aire y una humedad relativa del aire más estresante (1350.3 ±

356 ¡.Jmol m-2 s-\ 31.15 ± 4.59 oc, 46.98 ± 22.62 %, respectivamente), en comparación

con la época lluviosa (860 ± 160 ¡.Jmol m-2 s-1 de luminosidad, 25.96 ± 2.25 oc de

temperatura y 93.58 ± 2.92% de humedad relativa del aire) (Polan7o, 2008). Ante la baja

disponibil idad de agua y la elevada temperatura, esta especie ha desarrollado una

rizodermis especializada, denominada velamen (Tomlinson, 1990), que sirve de

almacenamiento de agua cuando es la época de lluvia. Durante la época de sequía,

almacena aire, el cual sirve de aislante, para la temperatura, sin embargo, en nuestra

especie de estudio, se observó que el velamen no actúa como una barrera mecánica para

los microorganismos del suelo (Ceja-Romero et al., 2008; Granados-Sanchez et al. ,

2003).

También se ha observado, que en el matorral de duna costera, esta especie se establece

en sitios en donde el suelo tiene una elevada concentración de sodio y bajas

concentraciones de potasio y calcio (Ayora y Orellana, 1993); sin embargo, en el tejido

foliar la concentración de potasio y fósforo son más elevadas que a nivel del suelo

(Quintal, 2003), por lo que se puede inferir que presenta mecanismos eficientes para la

absorción de estos elementos, como la asociación con los HMA (Peroza y Pérez, 2010;

Smith & Read, 2008).

El objetivo de este trabajo fue evaluar si las condiciones ambientales donde se establece,

así como características relacionadas con la anatomía de sus raíces, están relacionadas

con la colonización por HMA en tres diferentes épocas a lo largo de un año.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de Muestreo

El matorral de duna costera de San Benito se localiza aproximadamente en el km 20 de la

carretera Progreso-Telchac Puerto y se ubica geográficamente en las coordenadas 21 o

19' 21.02" N y 89° 26' 48.45" O (Figura 2.1 ). El clima en la región es del tipo BSo(h')w w" ,

35

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Capitulo II

cálido (el más seco de los semiáridos), con lluvias en verano y canícula , es decir, en la

temporada lluviosa del verano hay una disminución en la cantidad de lluvia. Presenta una

temperatura promedio anual de 26 oc y una precipitación promedio anual aproximada de

450 mm (García, 2004 ).

En el sitio se pueden reconocer tres temporadas climáticas en el año. En la época de

nortes (febrero), hay una sequía relativa, con baja precipitación (máximo promedio de 54

mm) y muy baja temperatura promedio (máximo 22°C). En. la temporada de sequía (mayo)

la precipitación y la temperatura incrementan, llegando en promedio a 58mm en promedio

y pudiendo alcanzar hasta 45°C de temperatura máxima. Finalmente, en septiembre, final

de la canícula, se puede distinguir una temporada de lluvias alcanzando en ese mes hasta

214 mm de precipitación y una temperatura máxima de 36°C (Orellana et al. 2009).

Las especies más abundantes en este tipo de vegetación son: bab-ki (Agave angustifolia Haw),

la uva de mar (Coceo/aba uvífera L., L.), el nakax (Coccothrinax readü), la palma chit (Thrinax

radiata) , el nopal (Opuntía dílleníí Ker Gawl), los cactus Acanthocereus tetragonus L. ,

Hummelinck. y Se/enícereus donkelaari (Salm-Dyck) Britt & Rose, lirios (Hymenocallís

caríbaea L. e Hymenocallís líttoralís Jacq., Salisb.), el chechem (Metopíum browneí (Jacq)

Urban.), mangle negro (Avícennía germínans L., Stearn.) y el mangle botoncillo

(Conocarpus erectus L.) (Torres et a/., 2010; Chan et a/., 2002; Flores, 1992).

93.0'0"W 92"0'0"W 9l"O'O"W go•o'O"W gg•o'O"W 88"0'0"W 87"0'0"W 86.0'0 'W

~ .

~ o o ¡:. e san Benito ¡:. N N N N

?- ?-o o ~ ¡:.

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93•o·o·w 92"0'0"W gro·o"w go· o·o"w sg· o'o"w ss-o'o"w sr o·o"w s6·o·o·w

Figura 2. 1. Ubicación del matorral de duna costera de San Benito, Yucatán.

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Capítulo II

Descripción de la especie

Coccothrínax readíí Quero, es una palmera solitaria, de 1 a 4 m de alto cuya característica

distintiva de sus hojas es el color verde oscuro en el haz y plateado en el envés, esto

último debido a la presencia de una densa capa de tricomas. Se le puede encontrar en las

etapas de floración y fructificación de agosto hasta octubre. Los frutos son redondos de

color negro-púrpura en la madurez y son dispersados principalmente por aves y

escarabajos (Quero y Flores, 2004 ). Las raíces, de acuerdo con Tomlinson (1999), tienen

como característica distintiva a nivel de género la presencia de un velamen o

engrosamiento por capas de células de la epidermis, el cual no se presenta en otros

grupos de palmeras. Es utilizada como ornato para interiores o jardines (Durán et al.

2007).

Muestreo en campo

El estudio se llevó a cabo en San Benito, Yucatán donde la densidad relativa de

Coccothrínax readíí corresponde al 28 % de la vegetación en un área de 25 m2 (Torres et

al. 2010). En un claro de aproximadamente 4 m de diámetro, se seleccionaron 10

individuos que se encontraban a la orilla. Estos ejemplares pertenecían a la misma

cohorte, es decir, se encontraban en la etapa juvenil (presentaban un tallo bien

desarrollado y al menos una hoja palmada) con un promedio de 50±4 cm de altura. Estos

individuos se monitorearon a lo largo de un año, en las tres épocas marcadas: sequía

(mayo 201 0), lluvia (septiembre de 2009) y nortes (febrero, 201 0). A lo largo del ciclo

anual , se caracterizó el microambiente, además de que en cada individuo se tomaron

muestras de raíz (para análisis de velamen y colonización de HMA) y del suelo rizosférico,

esta colecta se describe con más detalle posteriormente.

Caracterización microambiental

En la zona de estudio se ubicó un claro dentro de la vegetación de duna costera y por

encima de la copa de los individuos muestreados, a una altura aproximada de 1.5 m se

colocó un registrador de datos (data logger ONSET, modelo HOBO U12-012, Pocasset,

Masachusetts) y se realizaron lecturas durante cada una de las diferentes épocas del año

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Capitulo JI

(secas, lluvias y nortes). Las mediciones se realizaron cada cinco minutos (desde las 6

am hasta 8 pm) por un lapso de cinco días y los parámetros considerados fueron:

temperatura del ambiente (T), humedad relativa del aire (HR) y flujo de fotones para la

fotosíntesis (FFF). Con los datos de temperatura y porcentaje de humedad relativa se

calculó el déficit de presión de vapor (DPV) (Nobel, 1991 ):

DPV=0.61375*EXP(17.502*T/(240.97+ T}-H/1 00)*0.61375*EXP(17 .502*T/(240.97+ T}}

Donde: T, es la temperatura del aire y H es la humedad relativa del aire.

Aunado a lo anterior, bajo el dosel de las palmeras muestreadas, se colectaron 50 g del

suelo rizosférico superficial (15 cm de profundidad) eliminando la hojarasca u otros

materiales, y posteriormente se analizó el fósforo total, el extraíble por las plantas y el no

extraíble. Estos parámetros se analizaron en cada época del año, para el fósforo extraíble

se utilizó el método de Olsen et al. (1954) y para el fósforo total se empleó la técnica del

Molibdato de sodio con p-metil aminofenol sulfato.

Anatomía del velamen

Se colectaron pequeños fragmentos de raíz de 1 O cm de longitud de cada uno de los diez

individuos muestreados, en cada época del año. Se fijaron con alcohol glicerinado, en

proporción 70:29:1 (alcohol etílico:agua destilada:glicerina). Posteriormente se siguió la

técnica de inclusión en resina, utilizando una resina acrílica de Polysciences, lnc. (JB-4

embebiding kit). Se lavaron y deshidrataron las muestras de raíz, mediante una serie de

concentraciones progresivas de alcohol etílico (30%, 50%, 70%, 90% y 100%) durante 45

min, en la última concentración se realizaron dos inmersiones. Posteriormente, se colocó

cada muestra en una mezcla 50-50 de alcohol absoluto-resina por 48 horas, para que se

llevara a cabo la saturación. Estas muestras, fueron rétiradas del contenedor y colocadas

en una posición vertical en moldes de plástico, se vertió resina pura y se dejó solidificar

por tres o cuatro días. Posteriormente, se realizaron los cortes transversales, mediante un

microtomo de rotación (marca Leica, modelo RM2125, Heidelberg, Alemania). Los cortes

realizados, se colocaron en un baño de flotación (60°C} con 100 mi de agua destilada y 1

g de grenetina, para extender y fijar las muestras en el portaobjetos. Los portaobjetos con

las muestras fueron secados en una estufa a 30° C durante 1 O m in y posteriormente,

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Capítulo II

· fueron teñidos con azul de toluidina al 1% en agua, durante 30 seg. Estas muestras

fueron montadas con resina polymount y selladas con barniz de uñas (Sandoval, 2005).

Se realizaron las observaciones al microscopio óptico (marca Leica) con el aumento 1 OX y

40X, se cuantificó el número de capas de las células epidérmicas de la raíz de un corte

transversal y el diámetro de diez célu las epidérmicas, de las diez réplicas de los

individuos muestreados, teniendo un total de diez cortes tranversales y 100 células para

cada individuo.

HMA (hongos micorrízicos arbusculares)

Se realizaron colectas de puntas de raíz de 8 cm de longitud, de cada uno de los diez

individuos seleccionados en las diferentes épocas del año consideradas (secas, lluvias y

nortes). Las raíces fueron fijadas en alcohol glicerinado en una proporción 70:29:1 alcohol

etílico-agua-glicerina, para preservarlas. Posteriormente las raíces fijadas fueron

remojadas durante 24 horas con agua destilada para eliminar el exceso del fijador. Fueron

aclaradas y teñidas mediante una modificación de la técnica de Phillips y Hayman

(1970). Para aclarar las raíces se utilizó hidróxido de potasio (KOH) al 10% sometiéndolas

a ebullición por 1 O minutos, fueron lavadas con agua destilada y acidificadas por 30

minutos en ácido clorhídrico (HCI) al 0.1 M, posteriormente fueron teñidas con azul de

tripano al 0.05% por 10 min, se eliminó el exceso de colorante con una solución de ácido

láctico-glicerol-agua (proporción 14:1:1 ). Las raíces fueron cortadas en fragmentos de

aproximadamente un centímetro de longitud y montadas en alcohol polivinílico y se

elaboraron preparaciones permanentes. Las preparaciones fueron observadas en el

microscopio óptico a 1 Ox y 40x, para determinar el porcentaje total de colonización

micorrízica por individuo y por época del año, el cual se estimó mediante el método de

McGonigle et al. (1990).

Análisis de resultados

Para determinar si existían diferencias entre las tres épocas del año (lluvia, nortes y

sequía) para cada una de las variables, temperatura del ambiente (T), humedad relativa

del aire (HR), flujo de fotones para la fotosíntesis (FFF) y déficit de presión de vapor

(DPV), la concentración de fósforo extraíble, no extraíble y total del suelo, el número de

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Capitulo JI

capas de velamen y la colonización por HMA, se aplicó un ANOVA de una sola vía con el

programa Statistica 7. Todas las variables cumplían con los supuestos del ANOVA, en el

caso del porcentaje de colonización se analizaron los valores cuantitativos de puntos de

colonización. Posteriormente si existían diferencias significativas se realizó una prueba de

Tukey, para establecer que épocas presentaban diferencias estadísticas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Caracterización microambiental

En las dunas costeras de San Benito, Yucatán se presentan fluctuaciones importantes en

las variables ambientales analizadas dependiendo de la época del año, esta fluctuación

en el FFF es semejante al encontrado por (Polanco, 2008) en este mismo sitio durante

dos de las épocas, lluvia y sequía. De manera general, el flujo de fotones fotosintéticos

(FFF) cambia a lo largo del año y temporalmente cambia la hora de su pico máximo, por

ello, durante la época de lluvias (septiembre), el máximo FFF se alcanzó a las 10 horas

(FFF=1368 IJmol m-2 s-1}, en la época de nortes y de sequía el FFF máximo se alcanzó a

la 13 horas (FFF=1159.71Jmol m-2s-1 y 1883.31Jmol m-2s-1 respectivamente) (Figura 2.2a).

El análisis estadístico mostró diferencias estadísticamente significativas, el promedio de

la época de sequía (mayo), es mayor a la época de lluvia (septiembre) y de nortes

(febrero) (F(12, 2>=64.9, p<0.001, post hoc de Tukey <O.OS)(Figura 2.2 b).

a)

2~,------------------------. -. uuvia ~Nortes

2000 ~ Sequia

~E

~ 1000

.?. u. u. u. ~

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Hora

b)

'"' 1200

1100

f' HXXI . ' e ~ ., 3

~ .. 700

.., 500

""' Se<P•

Figura 2.2. Densidad de flujo de fotones para la fotosíntesis (FFF) (IJmol m-2 s-1) a) fluctuación por

14 horas, b) promedio, en tres épocas del año, en la duna costera de San Benito, Yucatán (n=5

días).

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Capítulo JI

Humedad relativa del aire

La humedad relativa disminuyó durante las primeras horas del día, para comenzar un

incremento entre las 1 O y 13 hrs; es importante mencionar que durante la época de lluvia

se alcanzó el 100% y disminuyó en la sequía hasta el 66% (Figura 2.3a), los valores y el

patrón encontrado en este parámetro durante la época de lluvia y de sequía es semejante

al encontrado en este mismo sitio hace cuatro años (Palanca, 2008). Los valores de la

humedad relativa presentaron diferencias significativas entre épocas (F(12, 2)=12.28,

p<0.001, post hoc de Tukey <0.05), siendo el promedio de la época lluviosa mayor al de la

época de nortes y sequía (Figura 2.3b).

a)

110-.-----------------, ___._ LlliYia ~Nortes

100 .........- Sequfa

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Hora

b)

100,---~---~--~----,

~ 90

.~ .

.¡¡ ~ . > 'il ~ 80

~ . § 75 I

711

6ó '------'"-------'"------""-------' Nortes

Época del oño

Sequía

Figura 2.3. Marcha diurna promedio (± E. E.) de la humedad relativa del aire (%) en la duna

costera de San Benito, Yucatán durante las diferentes épocas del año (n= 5 días).

Temperatura

La temperatura presentó los valores más altos entre las 11 · y 16 hrs, al comparar entre las

épocas del año se observa que durante la sequía la temperatura fue mucho más elevadas

que en las otras temporadas, cabe señalar que durante la temporada de nortes se

presentaron condiciones más favorables, es decir temperaturas más bajas que afectan

menos la pérdida de agua en los individuos medidos y favorecen la actividad fotosintética

(Figura 2.4a), estas diferencias entre épocas del año fueron estadísticamente

significativas (F(12. 2)=14.43, p<0.001, post hoc de Tukey < 0.05), la temperatura promedio

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Capitulo II

es mayor durante la época de sequía en las tres épocas muestreadas (Figura 2.4b). Los

valores y el patrón encontrado en este estudio son semejantes a los monitoreados en la

duna costera de San Benito y Sisal, Yucatán, para las épocas de lluvia y sequía (Polanco,

2008; Polanco, 2006).

a)

36,.--------------, -uuvie

34 ~ Nortes -...- Sequla

32

30

~ 28 !'!

" (ij 26

~ ~ 24 ,_

22

20

18

e 7 a 9 10 11 12 13 14 1s 1e H 1a 19 20

Hora

b)

34

" 30

t'' ¡ 211

8. ~ 24

22

20

18 Uuvia ""'"'

Época deloño

Figura 2.4. Marcha diurna promedio (± E. E.) de temperatura (0 C} en San Benito, Yucatán durante

las diferentes épocas del año (n= 5días).

DVP (Déficit de presión de vapor)

El déficit de presión de vapor (DPV) fue menor en la época de lluvia y mayor durante la

época de sequía, ello como consecuencia de una mayor evaporación del agua en este

mes (Figura 2.5a). De acuerdo con Gii-Marín et al. (2006), este incremento en el DPV

conlleva a un rápido cierre de los estomas que se traduce en una menor pérdida de agua

por transpiración, el cual, afecta el intercambio gaseoso. El anál isis estadístico mostró

diferencias significativas entre cada una de las épocas del año (F(1 2• 2¡=157.1, p<0.001 ,

post hoc de Tukey <0.05), siendo mayor el promedio ·obtenido en la época de sequía

(Figura 2.5b).

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a)

20,---------------------------,

1.6

1.4

1.2

t 1.0 > ~ 0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Hora

b)

1.3

11

1.1

1n

0.0

,. 0.7

0.0

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

e

1 Uwi.1 Nortts

Época del año

Capítulo JI

Sequía

Figura 2.5. Marcha diurna promedio (± E. E.) del déficit de presión de vapor (DPV) en las dunas

costeras de San Benito, Yucatán durante las diferentes épocas del año (n= 5 días).

En la localidad de San Benito, Yucatán, las condiciones ambientales más favorables, es

decir en la que la planta responde con una mayor asimilación de C02 (5.5 ± 0.4 ¡Jmol m-2

s-1) y una menor pérdida de agua para los individuos de Coccothrinax readii, fue durante

nortes (febrero), debido a que las condiciones de luminosidad son más bajas, la

temperatura máxima es de 26 oc y el DPV es moderado, lo que indica que en los nortes

no se evapora tan rápidamente el agua disponible. Por otro lado, en la época de lluvias la

humedad relativa es más elevada, factor que mantiene la asimilación de C02 en un valor

intermedio (2.3 ± 0.3 ¡Jmol m-2 s-1). Finalmente, la época de sequía es la más

desfavorable, debido a que en ella se presenta la menor asimilación de C02 (1. 7 ± 0.1

¡Jmol m-2 s-1) , la temperatura es más elevada, la humedad relativa del aire es baja y el

DPV es elevado, indicándonos que la escasa agua disponible se evaporará rápidamente.

La disponibil idad de agua es un factor limitante en especies que crecen en condiciones

secas, debido a que el déficit hídrico afecta la conductancia estomática, disminuyendo la

tasa fotosintética, debido a que decrece la disponibilidad de C02 en el mesófilo (Lawlor,

2002).

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Capitulo II

Parámetros edáficos:

Concentración de fósforo en el suelo

La concentración de fósforo extraíble, que de acuerdo con (Oisen et al., 1954) es el que

se encuentra en el suelo y puede ser movilizado por las raíces de las plantas, no presentó

variaciones significativas en las tres épocas de muestreo, lo que indica que la

disponibilidad de fósforo no presenta influencia de la temporada. Por otro lado, la

concentración de fósforo total, fue mayor en la época de lluvia y menor durante la sequía

(Cuadro 2.1 ). Es importante considerar que la cantidad de fósforo no disponible para las

plantas se obtiene al restarle a la concentración de fósforo total la cantidad de fósforo

extraíble, este resultado indica que se presenta un patrón muy semejante al del fósforo

total, por lo que la duna costera presenta más fósforo no extraíble durante la época de

lluvia y menos durante la época de sequía. Sin embargo, aunque la cantidad sea mayor

en la época de lluvia, esta concentración es muy baja, debido a que el ecosistema de

duna tienen pocas entradas de nutrientes, principalmente depósito de detritus y

movimiento de arena (Moreno-Casasola, 1982).

La distribución de Coccothrinax readii en la duna costera, se restringe a la zona de

matorral , en este tipo de vegetación hay una mayor concentración de nutrimentos, y C.

readii está altamente correlacionado con la concentración de fósforo en el suelo (Ayora y

Orellana, 1993).

Cuadro 2.1. Concentración promedio (± E. E.) de fósforo extraíble y total de los suelos donde crece

Coccothrinax readii.

Época del año Fósforo extraíble Fósforo no Fósforo total

(mg.kg"1) extraíble (mg.kg"1) (mg.kg"1

)

Lluvia (sep) 45.74 ± 3.6 998.81 ± 4 a 1040 ± 18 a

Nortes (feb) 53.48±15 778.93 ± 1.5 b 833 ± 3 b

Sequía (may) 38.81 ± 3.2 719.01 ± 1.5 e 760 ± 9.5 e

Letras diferentes indican diferencias significativas en la cantidad de fósforo total, p<0.001, n-1 O.

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Capítulo JI

Anatomía de la epidermis de la raíz

Coccothrinax readii en las dunas costeras de San Benito presenta velamen en sus raíces,

lo cual concuerda con Tomlinson (1990), que indica que este género desarrolla esta

rizodermis especializada. El grosor del velamen, particularmente en el número de capas

de células fue mayor durante la época de sequía que durante la época de lluvia y nortes,

estadísticamente estas diferencias también son significativas (F(27,2)= 181 .8, p<0.001)

(Cuadro 2.2). Asimismo, en esta época el velamen además de estar conformado por un

mayor número de capas de células, su diámetro también es mayor, mientras que durante

la época de lluvias las células son de menor diámetro. Estadísticamente, existen

diferencias significativas en el diámetro de las células que conforman el velamen entre

cada época del año (F(27,2)= 185.06 p<0.001 )(Cuadro 2.2).

En lo que se refiere a la relación ancho del velamen/diámetro de la raíz de Coccothrínax

readii, se observó una relación menor en la época de lluvias, debido a que el velamen

abarca una sección muy pequeña. Sin embargo, uno de los resultados más contrastantes

en este parámetro, es el encontrado en la época de nortes, en la cual, a pesar de que las

capas de células de velamen son menores, éstas ocupan una gran parte de la raíz al igual

que durante la época de sequía. Estadísticamente, estas diferencias son significativas

(F(27,2)= 13.9 ,p<0.001 )(Cuadro 2.2).

De acuerdo con Ceja-Romero et al. (2008), el velamen se le considera un tipo de

epidermis formado por numerosas capas de células muertas con engrosamientos en las

paredes, lo cual sirve para proteger el colapso celular y proteger las raíces de daño

mecánico. En la temporada de lluvia, el velamen se llena pasivamente de agua mientras

que en la temporada de sequía, proporciona una barrera que impide la pérdida de agua

por transpiración. Como funciona como barrera mecánica, puede impedir el paso de los

microorganismos del suelo, para hacerlo puede haber dos formas, ya sea aumentando el

número de capas de células muertas o incrementando el grosor de las mismas, sin

embargo los resultados encontrados en el velamen de C. readii, son opuestos ya que se

debería disminuir de alguna manera el velamen, para permitir la colonización de los HMA,

pero se observó que hay un aumento de las células que conforman el velamen cuando las

condiciones son más desfavorables, pero la colonización en estas condiciones es mayor.

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Capitulo JI

Estos resu ltados nos indican que el velamen lo emplean mayormente como

almacenamiento de agua y/o aire, lo que ayudaría a la planta a evitar la sequía pero no

funciona como un blindaje ante los HMA.

Las características morfofisiológicas de esta palmera permiten determinar las

adaptaciones que presentan a las condiciones ambientales desfavorables, sin depender

por completo de la asociación con HMA para su sobrevivencia.

Cuadro 2.2. Promedio (±E.E.) de distintas características del velamen de Coccothrinax readii,

durante las diferentes épocas del año en San Benito, Yucatán.

Número de capas de Diámetro de las Relación ancho del

Época del año células de velamen (IJ). células de velamen (IJ) velamen/diámetro

de la raíz (IJ).

Lluvias (sep) 8.6 ± 0.2 b 149.5±2.8 e 0.55 ± 0.05 b

Nortes (feb) 8.9 ± 0.2 b 228.9_!3.9 b 0.73 ± 0.04 a

Sequía (may) 14.1 ± 0.3 a 277.9±6.7 a 0.87 ± 0.03 a

Las letras diferentes indican diferencias significativas. Para el caso de las células del velamen la

n=1000 y para el número de capas y la relación ancho/diámetro, la n=100.

HMA en Coccothrinax readii

Las dunas costeras son ambientes donde una alta proporción de especies vegetales

están asociadas a HMA (Logan et al. 1989, Kulkarni et al. 1997), y es común encontrar

esporas en la rizósfera (Kulkarni et al. 1997). En la península de Yucatán se ha

documentado la colonización micorrícica en las especies dominantes de las dunas

costeras de la costa norte de Yucatán (Ramos-Zapata et al. 2011, Guadarrama et al.

2012). Este estudio confirma que la palmera Coccothrinax readii es una especie

micorrízica en el matorral de dunas costeras de San Benito, Yucatán.

La colonización micorrízica en C. readii presentó como estructuras principales hifas y

vesículas (Figura 2.6 a y b). Los porcentajes de colonización presentaron fluctuaciones

importantes, 0.9±0.08 en los nortes y 21.2±0.62 y 27.7±0.48 en sequía y lluvia,

respectivamente. Estadísticamente, presentó diferencias significativas entre las distintas

épocas del año, siendo la de lluvia y la de sequía, las que difirieron de la época de nortes

(febrero 201 0) (F(27, 2)=1961.3, p=0.003, Post hoc Tukey p<0.05).

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Capítulo II

a) b)

Figura 2.6. Estructuras de los hongos micorrízicos arbusculares encontradas en las raíces de

Coccothrínax readíí, a) imagen de una hifa(H), 10x. b) imagen de una vesícula (V), 40x.

Los porcentajes de colonización obtenidos durante las épocas del año están

correlacionados positivamente con los parámetros de FFF (r=0.489 , p>0.001, n=1 0), de

temperatura (r=0.574, p<0.001 , n=10) y de fósforo no extraíble (r=0.485, p<0.001 , n=10)

(Figura 2.7 a, e y f), también se encuentran correlacionados de manera negativa con el

parámetro de DPV (r=-0.4, p<O.OS, n=10)(Figura 2.7 d). Con los parámetros de humedad

relativa del aire (r=0.164, p>O.OS, n=10) y de fósforo extraíble (r= -034, p>O.OS, n=10) la

correlación no es significativa (Figura 2.7 b, e).

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Capitulo JI

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Figura 2.7. Correlación del porcentaje de colonización de los HMA con: a) el flujo de fotones para

la fotosíntesis, FFF(1-1mol m-2 s-1)*, b) la humedad relativa del aire (%), c)la temperatura (°C)*, d) el

déficit de presión de vapor, DPV (%)*, e) el fósforo extraíble (mg kg-1) y el fósforo no extraíble (mg

kg-1)*. *La correlación es estadísticamente significativa.

A pesar de que C. readii presenta una alta correlación entre los parámetros

microambientales y el porcentaje de colonización, los valores de la asociación son bajos si

se compara con otra palmera de la duna costera, Thrinax radiata, donde se reportan un

porcentaje de colonización de hasta el 80%. De acuerdo con Quintal (2003) esto se debe,

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Capítulo JI

a que C. readii es capaz de absorber mejor el fósforo en condiciones de altas

concentraciones de sodio, asimismo puede traslocar fósforo de sus hojas más viejas a las

más jóvenes. Sin embargo, cuando la concentración de fósforo extraíble para la planta

desciende, se presenta la asociación micorrízica, y como podemos observar con la

concentración de fósforo no extraíble del suelo, este elemento se encuentra en

concentraciones que pueden ser captadas por la micorriza, que al incrementar la nutrición

mineral aumentan los contenidos de clorofilas, y como consecuencia, se presenta una alta

tasa fotosintética (Feng et al., 2002; Bian et al., 2001 ).

En este estudio, no se observó una relación entre la baja disponibilidad de agua y la

asociación micorrízica, debido a que en la época de lluvia la asociación con los HMA es

mayor, pero esto puede deberse a que como las condiciones son favorables, C. readii,

aumenta su actividad fotosintética, pero requiere de fósforo para llevar a cabo esta

actividad y por consiguiente, incrementa la captación de fósforo debido a este factor.

Al analizar en conjunto los datos microambientales y el porcentaje de colonización, se

observa que esta asociación micorrízica en C. readii, puede considerarse facultativa. De

acuerdo con Smith & Read (2008) este término se define como la capacidad de una

planta para permitir la colonización por hongos micorrizógenos cuando las condiciones

ambientales son desfavorables, esto debido a que las plantas les proporcionan algunos

nutrimentos, principalmente el fósforo y agua. C. readii, es facultativa a la asociación con

hongos micorrízicos arbusculares, debido a que cuando las condiciones ambientales son

más favorables, en la época de nortes (febrero), cuando la asimilación de C02 es más

elevada, el porcentaje de colonización por hongos micorrízicos arbusculares disminuye.

Sin embargo, cuando las condiciones son menos favorables, como en la época de sequía

y lluvia, mayo y septiembre respectivamente, aumenta la colonización.

CONCLUSIÓN

Coccothrinax readii presenta asociaciones con los HMA en el matorral de duna costera de

San Benito, Yucatán, factor que puede conferirle ventajas en un ambiente fluctuante, así

como también presenta otras adaptaciones, para evitar la sequía como el engrosamiento

del velamen; éste le permite tolerar la sequía, pero sin una función como barrera

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Capitulo JI

mecánica ante los HMA, debido a que cuando las condiciones de sequía se presentan , el

porcentaje de HMA incrementa y cuando las condiciones ambientales son favorables, la

asociación disminuye y la planta no depende de esta asociación para realizar sus

actividades fotosintéticas.

REFERENCIAS

Ayora, N. N. y R. Orellana (1993). Physicochemical soil factqrs influencing the distribution

of two coastal palms in Yucatán, México. Principes, 37,82-91.

Bian, X., Hu,L., Li , X. y F. Zhang (2001 ). Effect of VA mycorrhiza on the turfgrass quality

and mineral nutrient uptakes. Acta Prataculturae Sinica, 1 O, 42-46.

Ceja-Romero, J., Espejo-Serna, A., López-Ferrari, A. R., García-Cruz, J. , Mendoza-Ruiz,

A. y B.Pérez-García (2008). Las plantas epífitas, su diversidad e importancia.

Ciencias, 91 , 34-41.

Chan, C., Rico-Gray, V . y J. S. Flores (2002). Etnoflora Yucatenense: Guía Ilustrada de la

Flora Costera Representativa de la Península de Yucatán. Fascículo 19.

Universidad Autónoma de Yucatán. Mérida, Yucatán. 133 p.

Durán, R, Méndez, M., Dorantes, E. A. y G. Dzib (2007). Evaluación, diagnóstico y

restauración de la vegetación y flora nativa de la duna costera en el noreste de

Yucatán. Disponible en: http: www.ibiologia.unam.mx/sociedad/www/pdf/ .. ./

MS091 4R1.doc. [Acceso el13 de diciembre de 2012].

Feng, G., Zhang, F. S., Li, X. L., Tian, C., Tang, C. y Z. Rengel (2002). lmproved tolerance

of maize plants to salt stress by arbuscular mycorrhiza is related to higher

accumulation of soluble sugars in roots . Mycorrhiza, 12, 185-190.

Flores, J. S. (1992). Etnoflora Yucatanense. Vegetación de las Islas de la Península de

Yucatán. Florística y Etnobotánica. Sostenibilidad Maya. Fascículo 4. Universidad Autónoma

de Yucatán. Mérida. Yucatán. México. 45p.

García, E. (2004). Modificaciones al Sistema de Clasificación Climática de Koopen: para

Adaptarlo a las Condiciones de la República Mexicana. Sta Edición. Instituto de

50

Page 60: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo Il

Geografía, UNAM. México, D. F. 252 p.

Gii-Marín, J. A., Rodríguez, R., Jasso-Cantú, D. y A. Zermeño (2006). Resistencia

estomática, transpiración y potencial hídrico en sábila con diferentes condiciones

ambientales. Terra Latinoamericana, 24, 355-365.

Granados-Sánchez, D., López-Ríos, G. F. Hernández-García, M. A. y A. Sánchez­

González (2003). Ecología de las plantas epifitas. Revista Chapingo, Serie Ciencias

Forestales, 9,101-111.

Guadarrama P., Ramos-Zapata J. A., Salinas-Peba, L. , Hernández-Cuevas, L. y S.

Castillo (2012). La vegetación de dunas costeras y su interacción micorrízica en

Sisal, Yucatán: una propuesta de restauración . En: Recursos Costeros del Sureste:

Tendencias Actuales en Investigación y Estado del Arte, Sánchez A. J. (Eds.).

RECORECOS (en prensa).

Kulkarni , S. S., Raviraja, N. S. y K. R. Sridhar (1997). Arbuscular Mycorrhizal Fungi of

Tropical Sand Dunes of West Coast of India. Journal of Coastal Research , 13, 931-

936.

Lawlor, D. V. (2002). Limitation to photosynthesis in water stressed leaves: stomata versus

metabolism and the role of ATP. Annals of Botany, 89, 871-885.

Logan V. S. , Clarke, P. J. y W. G. Allaway (1989). Mycorrhizas and Root Attributes of

Plants of Coastal Sand-dunes of New South Wales. Australian Journal of Plant

Physiology, 16, 141-146.

McGonigle, T. P., Miller, M. H., Evans, D. G., Fairchild, G. L. y J. A. Swan (1990). A method

which gives and objective measure of colonization of roots by vesicular-arbuscular

mycorrhizal fungi. New Phytology, 115, 495-501

Moreno-Casasola, P. (1982). Ecología de la vegetación de dunas costeras: Factores

físicos . Biótica, 7, 577-602.

Nobel, P. S. (1991 ). Physicochemical and Environmental Plant Physiology. Academic

51

Page 61: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capitulo II

Press. San Diego, California, Estados Unidos. 635 p.

Olsen, S. R., Cole, C. V., Watanabe, F. S. y L. A. Dean (1954). Estimation of Avaílable

Phosphorus in Soíls by Extraction with Sodium Bicarbonate. Circular 939. United

States Department of Agriculture. Washington, D. C, Estados Unidos. 19 p.

Orellana, R. (1999). Respuestas de las plantas al medio ambiente por medio de sus

estrategias morfológicas y funcionales. En: Ecología Vegetal y Conservación de

Recursos Genéticos, Orellana, R., Escamilla- Bencomo, J. A. y Larqué-Saavedra, A.

(Eds). Centro de Investigación Científica de Yucatán. Mérida, Yucatán, México. pp.

35-50.

Orellana, R., Espadas, C., Conde, C. y C. Gay (2009). Atlas Escenarios de Cambio

Climático en la Península de Yucatán. Centro de Investigación Científica de Yucatán,

A. C., Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), Centro de Ciencias de la

Atmósfera (UNAM), FOMIX Yucatán, SEDUMA Yucatán, Programa de las Naciones

Unidas para el Desarrollo (PNUD), Mérida, Yucatán, México. 111 p.

Pereza, C. V y C. A. Pérez (201 O). Efecto de parámetros físicos, químico y salinidad sobre

la densidad poblacional y la colonización de micorrizas arbusculares en pasto

angletón en el municipio de Tolú, Sucre, Colombia. Revista Colombiana de Ciencia

Animal, 2, 312-324.

Phillips, J. M. y D. S. Hayman (1970). lmproved procedure for clearing roots and staining

parasitic and vesicular-arbuscular fungi for rapid assessment of infection.

Transactions of the British Mycological Society Journal, 55, 158-161.

Polanco, G. (2006). Distribución de hábitats y condiciones favorables de crecimiento de la

palma chit (Thrinax radiata Lodd. ex Schult & Schult. F.) en una población de duna

costera. Tesis de Licenciatura. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia.

Universidad Autónoma de Yucatán. 98 p.

Polanco, G. (2008). Cambios anatómicos y fisiológicos de cuatro especies de palmeras

yucatanenses, como respuesta al aumento de la concentración de C02, en

condiciones controladas. Tesis de Maestría. Centro de Investigación Científica de Yucatán,

52

Page 62: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo JI

A. C. 139 p.

Quero, H. y J. S. Flores (2004). Arecaceae. Etnoflora Yucatanense. Fascículo 23.

Universidad Autónoma de Yucatán. Mérida, Yucatán. México. 119 p.

Quintal, F. H. (2003). Absorción diferencial de potasio por las raíces de las palmas nativas

de Yucatán, Thrinax radiata y Coccothrinax readíí. Tesis de Maestría. Centro de

Investigación Científica de Yucatán, A. C. Mérida, Yucatán, México. 80 p.

Ramos-Zapata J. A, Zapata-Trujillo, R., Ortíz-Díaz J. J. y P.Guadarrama (2011 ). Arbuscular

mycorrhizas in a tropical coastal dune system in Yucatan , Mexico. Fungal Ecology, 4,

256-261.

Sandoval , E. (2005). Técnicas Aplicadas al Estudio de la Anatomía Vegetal. Cuadernos

38. Instituto de Biología. UNAM. México, D.F. 278 p.

Smith, S. E. y D. J. Read (2008). Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press. 3a edición.

Oxford, Reino Unido. 804 p.

Tomlinson, J. B. (1990). The Structural Biology of Palms. Oxford University Press, Oxford,

Reino Unido. 4 77 p.

Torres, W., Méndez, M., Dorantes, A. y R. Durán (201 0). Estructura, composición y

diversidad del matorral de duna costera en el litoral yucateco. Boletín de la Sociedad

Botánica de México, 86, 37-51.

53

Page 63: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo III

VARIABILIDAD FISIOLÓGICA DE Coccothrinax readii Quero, COMO

RESPUESTA A DIFERENTES CONCENTRACIONES DE C02 Y A LA

ASOCIACIÓN CON LOS HONGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES (2l

RESUMEN

Uno de los gases que tiene gran repercusión en el cambio climático es el C02 , el cual ha

ido aumentando desde la revolución industrial hasta hoy en día {IPCC, 2007). Este

incremento de C02, llevará a la planta a un aumento en la asimilación de este gas y esto a

su vez, incrementará en el sistema radical la colonización por los hongos micorrizógenos

arbusculares (HMA) (Stadon y Fitter, 1998), como consecuencia de una necesidad de

mayor cantidad de nutrimentos y agua para llevar a cabo la fotosíntesis . Este estudio se

enfocó en conocer la respuesta fisiológica del aumento en la concentración de C02 y en la

interacción con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) en la palmera endémica de la

península de Yucatán , Coccothrinax readii Quero. Para la realización del experimento se

usaron tres cámaras de crecimiento previamente establecidas a las que se les

acondicionaron atmósferas a 380, 760 y 1140 ppm de C02 respectivamente. En cada una

se colocaron 20 individuos de C. readii, 1 O presentaban asociaciones con los HMA (+MA)

y a los otros 1 O, se les suprimió la presencia de HMA (-MA) mediante la aplicación de

500ml del fungicida benomilo cada 15 días; las variables fisiológicas se midieron cada

cuatro meses, en un lapso de 16 meses. Los principales resultados señalan, que ante el

incremento de la concentración de C02, en las raíces nuevas se presenta un aumento en

el número de capas de la epidermis de la raíz (velamen), la. cual no limita el incremento

del porcentaje de colonización por los HMA. El incremento en el porcentaje de

colonización en la raíz y la elevada concentración de C02 favoreció la asimilación de este

gas y la eficiencia de uso del agua.

{:.!J Polanco, G., Carrillo, L., Espadas, C., Reyes-García, C., Guadarrama, P. y Orellana R.

Variabilidad fisiológica de Coccothrinax readii, como respuesta a diferentes

concentraciones de C02 y a la asociación con los hongos micorrízicos arbusculares.

Será sometido a la revista Global Change Biology

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Capitulo III

INTRODUCCIÓN

Los gases de efecto invernadero (el dióxido de carbono, los óxidos de nitrógeno, el

metano y los compuestos perfluorocarbonados e hidroclorofluorocarbonados) han ido

aumentando paulatinamente sus concentraciones, debido a las actividades

antropogénicas, lo cual ocasiona que la temperatura del planeta se incremente. Dentro de

los gases de efecto de invernadero, el dióxido de carbono (C02), es el que tiene el mayor

efecto en el calentamiento global, debido a que posee una mayor retención de los rayos

solares (IPCC, 2007).

Se han documentado ampliamente posibles efectos del cambio climático sobre los seres

vivos y en particular en las comunidades vegetales. Se ha observado que las plantas han

respondido al cambio climático en dos formas principales; migración y adaptación

(Etterson et al., 2001 ). Sin embargo, en la actualidad los altos niveles de fragmentación

del hábitat podrían afectar las migraciones en el futuro (Schwartz et al., 2001 ), con lo cual

se tendría una sinergia que podría conducir a la extinción de especies.

En cuanto a las adaptaciones, particularmente el incremento de las concentraciones

atmosféricas de [C02] y su efecto en las plantas, éstas pueden presentar variaciones a

diferentes niveles. En este estudio se consideran tres de ellas; las anatómicas, dentro de

las cuales, las que se han estudiado desde hace varios años, son los cambios en la

densidad estomática relacionada con el incremento de la concentración de este gas,

observando que habría una disminución en este parámetro al incrementar la [C02] , esto

se debe, a que al incrementar la concentración de C02, esta más disponible para las

plantas y por lo tanto, no se requieren tantos estarnas para cubrir los requerimientos

fotosintéticos de cada especie y también disminuye el área de transpiración (Ceulemans

et al. , 1997; Goodfellow, 1997). Otros cambios observados son los fisiológicos, que

dependiendo de las especies pueden ser positivos o negativos, pero en varios estudios

revisados se han reportado cambios positivos, es decir, el aumento en la [C02] potencia la

actividad fotosintética de las especies vegetales. Esto se debe a que las plantas tienen

más disponible el C02, por lo que al abrir sus estomas los requerimientos de cada especie

de planta son cubiertos rápidamente, y como la enzima encargada de realizar la actividad

fotosintética, Rubisco, tiene afinidad por el C02 y por el oxígeno, las elevadas

concentraciones de C02, hacen que sea menor la afinidad por el oxígeno, ya que se

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Capítulo !JI

encuentra en menor proporción en el ambiente, por lo que disminuye la fotorrespiración;

pero al haber más C02, esto incrementa la asimilación de C02 (Ward et al., 2008). Este

incremento de la asimilación de C02 , se ve reflejado con el aumento en la producción de

biomasa a concentraciones elevadas de este gas (Herrera et al., 2001 ; Gunderson et

al.1993). También se han visto afectadas las relaciones hídricas en las plantas. Con el

incremento de [C02], particularmente en las plantas C3, hay una mayor eficiencia de uso

de agua, lo que les permite poder tolerar períodos más prolongados de sequía . Esto se

debe, a que al haber más disponibilidad de este gas en la atmósfera, sus tasas de

difusión al interior de la hoja a través de los estomas son mayores, por lo que las plantas

tienden a mantener más tiempo cerrados los estomas, disminuyendo la transpiración.

Además que como se mencionó con anterioridad, hay una disminución en la cantidad de

los mismos, con lo que disminuye el área de transpiración.

Otros procesos estudiados, han sido las interacciones con microrganismos del suelo,

particularmente las asociaciones con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA). De

manera general se ha observado que hay una estrecha relación entre el incremento de la

[C02] y el aumento en el porcentaje de colonización. De acuerdo con Staddon y Fitter

(1998) y Staddon et al. (1999), al incrementar la concentración de C02 atmosférica, las

plantas aumentarían su actividad fotosintética, esto conllevaría a un mayor requerimiento

de nutrimentos, que los HMA le podrían proporcionar. Además los HMA, pueden ayudar

en la economía del agua, ya que sus hifas pueden acceder a sitios en donde no llegan las

raíces de las plantas. Esta tal vez sea otra razón por la que incremente la interacción con

los HMA (Smith y Read, 2008).

Ante estas posibles condiciones desencadenadas por un incremento atmosférico de la

[C02], se plantea este trabajo de investigación con el objetivo de conocer cómo el

aumento de este gas y la interacción con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA)

afecta la actividad fotosintética, el estatus hídrico y por lo tanto, la anatomía de las raíces,

así como el porcentaje de colonización por HMA de Coccothrínax readíí Quero, especie

de palmera nativa y endémica de la península de Yucatán .

MATERIALES Y MÉTODOS

Se utilizaron tres cámaras de crecimiento de 2 X 2.5 X 3 m previamente establecidas.

57

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Capitulo III

Estas fueron acondicionadas con diferentes concentraciones continuas de C02: una,

equivalente a la atmósfera actual de C02 (380 ~ 20 ppm de C02), una con concentración

duplicada (con 760 ~ 20 ppm de C02) y la tercera con una concentración triplicada (1140

~ 20 ppm de C02). Todas las cámaras estuvieron reguladas a 28 oc como tope máximo y

la luminosidad fluctuó durante el experimento entre 100- 700 ¡.Jmol m-2 s-1 durante el día.

En cada cámara se colocaron 20 individuos juveniles de Coccothrinax readii (50 ± 2.5 cm

de altura con dos hojas), para que se aclimataran a las atmósferas de crecimiento y a los

tratamientos de micorrización por un período de cuatro semanas. Los tratamientos de

micorrización consistieron, en la aplicación de 250 mi del fungicida Benomilo (Robust-R)

en forma de suspensión acuosa (4 gr por L) cada 15 días, en diez individuos de C. readii

de cada cámara. El uso de esta concentración de benomilo ha sido empleada en otros

trabajos para suprimir el desarrollo de los hongos micorrízicos arbusculares (Yu et al.,

2012; Zhang et al., 2011; Daleo et al., 2008). Los otros diez individuos fueron

considerados como control, los cuales fueron irrigados con 500 mi de agua solamente.

Todos los individuos fueron irrigados cada siete días con 500 mi de agua, a excepción de

los individuos con el tratamiento de benomilo, los días que se les aplicaba benomilo (250

mi de la suspensión) se le añadía además 250 mi de agua. Los individuos que se

encontraban confinados en las cámaras de invernadero se sometieron a experimentación

por un período de 13 meses; cada cuatro meses (septiembre 2009, febrero 201 O, mayo

2010, septiembre 2010) se midieron los diferentes parámetros microambientales,

fisiológ icos y de interacción con los HMA descritos a continuación.

Caracterización microambiental

Por encima de la copa de los individuos sometidos a experimentación, a una altura

aproximada de 1.5 m se colocó un registrador de datos (data logger ONSET, modelo

HOBO U12-012, Poicasset, Masachusetts) y se realizaron lecturas cada cuatro meses

(secas, lluvias y nortes). Las mediciones se realizaron cada cinco minutos (desde las 6

am hasta 8 pm) por un lapso de cinco días y los parámetros considerados fueron:

temperatura del ambiente (T), humedad relativa del aire (HR) y flujo de fotones para la

fotosíntesis (FFF). También se obtuvo el parámetro de déficit de presión de vapor (DPV),

el cual se ca lculó con la fórmula propuesta por Nobel (1991 ).

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Capítulo JI!

Fotosíntesis

Por medio de un Analizador de Gases en Infrarrojo (IRGA) marca LICOR modelo 6400

(Boston, Massachusetts, USA), a los diez individuos de C. readii se les midió la actividad

fotosintética (asimilación de C02), y la transpiración en la hoja más nueva en los meses

de febrero, mayo y septiembre. Estas mediciones se realizaron cada hora desde las 6

hasta las 20 horas.

Finalmente, con las mediciones de ganancia de carbono (A) y Transpiración (E) se calculó

el índice de la eficiencia del uso del agua (EUA) mediante la fórmula establecida por

Nobel (1991 ): EUA= NE.

Crecimiento

Se monitoreó el cambio en altura total de cada individuo, para lo cual se midió la distancia

en cm de la base del tallo hasta el primordio foliar, cada cuatro meses (septiembre 2009,

febrero, mayo y septiembre 201 O).

Con estos datos se obtuvo la tasa de crecimiento, mediante la fórmula propuesta por Hunt

(1990):

Donde: V1: medición inicial de la variable; V2: medición final de la variable, t1: tiempo de la

medición inicial; t2: tiempo de la medición final.

Anatomía del velamen

Se colectaron pequeños fragmentos de raíz de 10 cm de longitud de cada uno de los diez

individuos muestreados, al final del experimento. Se fijaron con alcohol glicerinado, en

proporción 70:29:1 (alcohol etílico: agua destilada: glicerina). Posteriormente se siguió la

técnica de inclusión en resina, utilizando una resina acrílica de Polysciences, lnc. (JB-4

embebiding kit). Se lavaron y deshidrataron las muestras de raíz, mediante una serie de

concentraciones progresivas de alcohol etílico (30%, 50%, 70%, 90% y 100%) durante 45

min; en la última concentración se realizaron dos inmersiones. Posteriormente, se colocó

cada muestra en una mezcla 50-50 de alcohol absoluto-resina por 48 horas, para que se

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Capitulo 111

llevara a cabo la saturación. Estas muestras, fueron retiradas del contenedor y colocadas

en una posición vertical en moldes de plástico, se vertió resina pura y se dejó solidificar

por tres ó cuatro días. Posteriormente, se realizaron los cortes transversales, mediante un

micrótomo de rotación (marca Leica, modelo RM2125, Heidelberg, Alemania). Los cortes

realizados, se colocaron en un baño de flotación (60°C} con 1 00 mi de agua destilada y 1

gr de grenetina, para extender y fijar las muestras en el portaobjetos. Los portaobjetos con

las muestras fueron secados en una estufa a 30° C durante 1 O m in y posteriormente,

fueron teñidos con azul de toluidina al 1% en agua, durante 30 seg. Estas muestras

fueron montadas con resina polymount y selladas con barniz de uñas (Sandoval, 2005).

Se realizaron las observaciones al microscopio óptico (marca Leica) con el aumento 1 OX y

40X, se cuantificó el número de capas de las células epidérmicas de la raíz de un corte

transversal y el diámetro de diez células epidérmicas, de las diez réplicas de los

individuos muestreados, teniendo un total de diez cortes transversales y 100 células para

cada individuo.

HMA (hongos micorrízicos arbusculares)

Se realizaron colectas de puntas de raíz de 8 cm de longitud, de cada uno de los diez

individuos seleccionados en las diferentes épocas del año consideradas (secas, lluvias y

nortes). Las raíces fueron fijadas en alcohol glicerinado en una proporción 70:29:1 alcohol

etílico-agua-glicerina, para preservarlas. Posteriormente las raíces fijadas fueron

remojadas durante 24 horas con agua destilada para eliminar el exceso del fijador.

Además mediante una modificación de la técnica de Phillips y Hayman (1970) fueron

aclaradas y teñidas. Para aclarar las raíces se utilizó hidróxido de potasio (KOH) al 10%

sometiéndolas a ebullición por 1 O minutos, fueron lavadas con agua destilada y

acidificadas por 30 minutos en ácido clorhídrico (HCI) 0.1 M, posteriormente fueron teñidas

con azul de tripano al 0.05% por 1 O min, se eliminó el exceso de colorante con una

solución de ácido láctico-glicerol-agua (proporción 14:1:1 ). Las raíces fueron cortadas en

fragmentos de aproximadamente un centímetro de longitud y montadas en alcohol

polivinílico y se elaboraron preparaciones permanentes. Las preparaciones fueron

observadas en el microscopio óptico a 1 Ox y 40X, para determinar el porcentaje total de

colonización micorrízica por individuo y por época del año, el cual se estimó mediante el

método de McGonigle et al (1990).

60

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Capítulo 111

Análisis de resultados

Los parámetros ambientales y bióticos obtenidos fueron analizados con el programa

Statistica 7, mediante un ANOVA factorial, en la que se empleó como factores las tres

concentraciones de C02 (380, 760 y 1140 ppm) y la asociación micorrízica y las variables

dependientes fueron la asimilación de C02, la transpiración, la eficiencia de uso del agua,

crecimiento en altura, el número de capas de velamen y la colon ización por HMA;

posteriormente si existían diferencias significativas se realizó una ~rueba de Tukey, para

establecer qué concentraciones de C02 y con qué tratamiento de micorrización se

presentaban estas diferencias.

En los parámetros de asimilación de C02, transpiración y EUA, se realizó una correlación

múltiple de los valores obtenidos en cada parámetro, con el macroambiente (flujo de

fotones para la fotosíntesis y déficit de presión de vapor) para los tratamientos de las

diferentes concentraciones de C02 y la presencia o ausencia de los HMA.

RESULTADOS

Caracterización microambiental

En las cámaras de crecimiento, el FFF máximo se alcanzó a las 12 horas en todas los

meses muestreados, en promedio se obtuvo 604.7± 19.9 1-1mol m-2 s-1 los máximos picos

de luminosidad fueron de 713 ± 24.2 1-1mol m-2 s-1 y los mínimos a dicha hora fueron de

496.31 ± 19.6 ¡.Jmol m-2 s-1. La humedad relativa máxima y mínima fueron de 90 y 60%

respectivamente, en promedio se obtuvo 82 ± 1.2 % y la temperatura en promedio fue de

26.5 ± 0.2 °C, como máximo 28°C y como mínima 17 °C. En lo que se refiere al DPV, el

promedio fue de 1.01 ± 0.02 el valor máximo fue de 1.8 ± 0.05 % mientras que el valor

más bajo fue de 0.514 ± 0.02 %.

Fotosíntesis

Durante el mes de septiembre se obtuvieron los valores promedio más altos de la

asimilación de C0 2, particularmente en las concentraciones de 1140 ppm

independientemente del tratamiento de colonización por HMA (F2,7 =756; p<0.001 ).

Durante el mes de febrero se obtuvieron los valores más bajos de asimilación de C02. En

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Capitulo III

re lación a la respuesta de las plantas a la colonización de los HMA, éstas mantuvieron

los valores de asimilación de C02 , más elevados a diferencia de los individuos que no

presentaron asociación con HMA (Cuadro 3.1 ).

En cuanto a la transpiración, de manera general en los meses de febrero y mayo, esta

resultó menor, particularmente en la concentración de 1140 ppm, independientemente del

tratamiento de asociación con los HMA (F2•7 =1 0.416; p<0.001 ). Al comparar los

tratamientos de asociación con los HMA, se pudo observar como los valores de la

transpiración son muy semejantes, con la presencia y con la ausencia de los HMA

(Cuadro 3.1 ).

En la eficiencia del uso del agua, de manera general se pudo observar cómo durante los

meses monitoreados los valores en este parámetro son mayores en la concentración de

1140 ppm. Al comparar los tratamientos de asociación con los HMA, se pudo observar

como los valores de la eficiencia de uso del agua son muy semejantes, tanto con la

presencia como con la ausencia de los HMA {F2,7 =1.08; p=0.34) (Cuadro 3.1 ).

Estos resultados, se muestran con más detalle posteriormente, a través de una

correlación con las condiciones microambientales, observando con mayor claridad la

respuesta ante estos tratamientos experimentales (Cuadro 3.1 ).

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Capítulo 111

Cuadro 3.1. Valores promedio (±E.E) de asimilación de C02, transpiración y eficiencia de uso del

agua en Coccothrinax readii, en los diferentes tratamientos de C02 y en presencia(+) o ausencia(­

) de colonización por hongos micorrízicos arbusculares (HMA), a lo largo del año. N=60.

Mes Concentración HMA de C02(ppm) Asimilación de C02

Transpiración

(~mol m"2 s"1 de co2) (mmol m·2 s·1 de EUA

H20 )

380 + 1.97± 0.16 0.89 ± 0.03 2.55 ± 0.18

760 + febrero 2.63 ± 0.15 0.85 ± 0.02 3.74 ± 0.21

1140 + 2.47±0.16 0.55 ± 0.03 5.3 ± 0.3

380 + 2.1 ± 0.17 0.95 ± 0.03 2.47 ± 0.2

760 + mayo 3.41 ± 0.2 0.96 ± 0.05 4.7 ± 0.23

1140 + 3 ± 0.2 0.74 ± 0.04 4.5 ± 0.24

380 + 3.22 ± 0.21 0.83 ± 0.03 4.5 ± 0.33 760 + septiembre 3.77±0.18 0.85 ± 0.03 4.7 ± 0.26

1140 + 5.15 ± 0.22 0.99 ± 0.04 5. 7 ± 0.25

380 1.93 ± 0.1 0.66 ± 0.03 4.15 ± 0.34

760 febrero 2.97 ± 0.14 0.87 ± 0.02 4.16 ± 0.23

1140 2.51 ± 0.13 0.61 ± 0.03 4.78 ± 0.22

380 2.51 ± 0.17 0.84 ± 0.04 3.71 ± 0.39

760 mayo 3.52 ± 0.14 0.99 ± 0.05 5.34 ± 0.24

1140 2.85 ± 0.17 0.74 ± 0.04 4.1 ± 0.15

380 2.82 ± 0.22 0.86 ± 0.03 4.04 ± 0.38

760 septiembre 3.37 ± 0.18 0.79 ± 0.02 4.45 ± 0.26

1140 4.99 ± 0.2 0.77 ± 0.03 6.73 ± 0.23

Los valores de asimilación de COz correlacionaron positivamente y significativamente con

el flujo de fotones para la fotosíntesis, encontrándose que esta fue positiva (~=0.586 ,

p<0.001 ). Adicionalmente, se observó que a una concentración elevada, la planta tiene

una mayor asimilación de COz, con el mismo FFF. Así también , se determinó que la

asociación micorrízica favorece la asimilación de COz, en las concentraciones de 760 y

1140 ppm (Figura 3.1 ).

63

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Capitulo !JI

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380ppm, sin HMA

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760ppm, sin HMA

760ppm, con HMA

1140pp m, sin HMA

1140pp m, conH MA

1000 1200

Figura 3.1. Correlación de la asimilación de C02 , A (1Jmol m·2 s·1 de C02) con el flujo de fotones

para la fotosíntesis, FFF (IJmol m·2 s·1) en los diferentes concentraciones atmosféricas C02 y con

la presencia o ausencia de los hongos micorrízicos arbusculares (HMA). La correlación es

estadísticamente significativa. Se muestran todas las mediciones realizadas durante el experimento

a los 1 O individuos monitoreados. (~=0.586) .

Al correlacionar los valores obtenidos de la transpiración con el déficit de presión de

vapor, se observó una respuesta positiva (~=0.587, p<0.001 ), lo que indica que, de

manera general, la transpiración incrementa con la concentración elevada de C02. La

asociación con los HMA, disminuye la transpiración en. C. readii, particularmente en las

atmósferas elevadas de C02 (760 o 1140 ppm), la transpiración es menor que en los

individuos que no tienen la asociación, aunque el DPV sea más alto (Figura 3.2a).

Cuando se correlacionó la eficiencia de uso del agua (EUA) con el déficit de presión de

vapor, se observó que ésta también es positiva (~=0.338, p<0.001 ). La concentración de

1140 ppm, tiene un uso eficiente del agua constante aunque aumente el déficit de presión

de vapor; no ocurre esto con las otras concentraciones de C02 (380 y 760 ppm). Los

individuos que presentan la asociación con los HMA y con la concentración de 1140 ppm,

son los que usan más eficientemente el agua (Figura 3.2b).

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Capítulo !JI

o 380 p pm, con H MA. • 760ppm, sin HMA

o 760ppm, con HMA

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380ppm, sin HMA

• 380 ppm, con HMA.

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760ppm, con HMA

1140ppm, sin HMA

1140ppm, conHMA

4 5

Figura 3.2. Correlación de: a) la transpiración, E, (mmol m·2 s·1 de H20) con el déficit de presión de

vapor, DPV (%), b) la eficiencia de uso del agua, EUA (¡Jmol m·2 s·1 de C02/ mmol m·2 s·1 de H20),

en los diferentes concentraciones atmosféricas de C02 y con la presencia o ausencia de los

hongos micorrízicos arbusculares (HMA). La correlación es estadísticamente significativa, con un

~=0.587 para la E y una ~=0.338 para la EUA. Se muestras todas las mediciones realizadas

durante el experimento a los 10 individuos monitoreados.

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Capitulo III

Crecimiento

El incremento de la asimilación de C02, en las concentraciones de 760 y 1140 ppm,

también se vio reflejado en el crecimiento en altura presentado en los experimentos.

Asimismo, la asociación con los HMA, mostró también diferencias significativas en este

parámetro, observándose que los individuos que presentan la asociación crecen más que

los individuos que no están asociados con los HMA (Cuadro 3.2).

Cuadro 3.2. Crecimiento promedio (± E.E) de Coccothrinax readii en las diferentes

concentraciones de C02 y con la presencia (+) o ausencia (-) de los hongos micorrízicos

arbusculares (HMA).

Concentración de C02

380 ppm

380 ppm

760 ppm

760 ppm

1140 ppm

1140 ppm

HMA

+

+

+

Tasa de crecimiento (cm/ año)

2.55 ± 0.3 e

1.46 ± 0.2 d

2.92 ± 0.2 b

2.19 ± 0.3 e

3.28 ± 0.1 a

2.19 ± 0.2 e

Las letras diferentes indican diferencias significativas entre los tratamientos de las diferentes

concentraciones de C02 y la presencia o ausencia de los HMA.

Anatomía radical: velamen

En las capas de células del velamen de los individuos de Coccothrínax readíí, analizando

los tratamientos de C02 y colonización micorrízica, ya sea de manera separada o

examinando el efecto sinérgico, se presentaron diferencias significativas (F(s4, 2)=2.6,

p<0.001; post hoc Tukey 0.05), particularmente entre. la concentración de 380ppm con las

de 760 y 1140ppm, donde el aumento en la concentración de C02, incrementó el número

de las capas de células de velamen (Cuadro 3.3).

En lo que se refiere al diámetro de las células de velamen, se observó que en relación a la

concentración de C02, cuanto mayor es ésta, mayor es el diámetro de las células de

velamen que crecieron en estas condiciones. En lo que se refiere a la asociación con

HMA, los individuos que presentaban esta colonización en sus raíces tuvieron células de

66

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Capítulo III

velamen con menor diámetro, así como también un menor número de capas de células

epidérmicas en sus raíces (F<54. 2>=14.2, p<0.001 post hoc Tukey 0.05) (Cuadro 3.3).

En la relación del ancho del velamen/diámetro de la raíz, hubo diferencias significativas

entre tratamientos pero no fue claro si había un efecto positivo o negativo sobre este

parámetro (F(s4, 2>=2.6, p<0.001; post hoc Tukey 0.05) (Cuadro 3.3).

Cuadro 3.3. Promedio (±E.E.) de distintas características del velamen de Coccothrinax readii, bajo

los tratamientos de diferentes [C02] y con la presencia (+) o ausencia (-) de los hongos

micorrízicos arbusculares (HMA).

Número de capas Diámetro de las Relación ancho del

Concentración HMA de células de células de velamen/diámetro de

deC02 velamen (IJ) velamen (IJ) la raíz (IJ)

+ 380 ppm

4.5 ± 0.2 d 144.5 ± 2.7 e 0.16 ± 0.01 d

6.1± 0.3 b 226.1± 3.9 d 0.32 ± 0.02 a

+ 7.3 ± 0.4 e 294.8 ± 6.2 e 0.17 ± 0.01 d 760 ppm

8.5 ± 0.2 a 295.1 ± 6.3 e 0.19 ± 0.01 e

+ 6.5 ± 0.2 be 329.2 ± 10.5 b 0.19 ± 0.01 e 1140 ppm

8.8 ± 0.3 a 380.5 ± 12.1 a 0.21 ± 0.02 b

Las letras diferentes indican diferencias significativas. Los valores son el promedio de los diez

individuos± el error estándar. N=60.

De los diez individuos de cada tratamiento con exclusión de la colonización micorrízica a

diferentes concentraciones de C02 , todos presentaron alguna estructura típica que forma

la micorriza arbuscular (hifas, vesículas y/o arbúsculos) (Figura 3.3 a, b, e y d). Al inicio

del experimento, el porcentaje de colonización de los individuos fue del 17 %, y al

aplicarles el fungicida benomilo, la micorrización descendió a 5% o menos; mientras que

en las plantas sin exclusión de HMA, el incremento de la concentración de C02 favoreció

el aumento de colonización de 17 % a 52% (Figura 3.3 a y d). Existieron diferencias

significativas en el porcentaje de colonización por HMA en C. readii (F<57,2>=3.73, p<0.01,

post hoc Tukey 0.05) (Cuadro 3.4).

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Capitulo 111

a) b) e) d)

<>n•=>n'," de los tratamientos de colonización por hongos micorrízicos arbusculares a

40x. Tratamiento (-) sin la asociación con HMA (a). Tratamiento con la asociación de los HMA, a

380, 760 y 1140 ppm (b, e y d respectivamente). En las imágenes se puede observar algunas

estructuras como vesículas (V) e hifas (H).

Cuadro 3.4. Promedio del porcentaje de colonización por hongos micorrízicos arbusculares (±

E.E.) en Coccothrinax readii, al finalizar el experimento con los tratamientos de diferentes [C02] y

de asociación con HMA.

Tratamientos

380 ppm +HMA

380 ppm -HMA

760 ppm +HMA

760 ppm- HMA

1140 ppm +HMA

1140 ppm- HMA

% colonización por HMA

23.1 ± 0.03 b

6 ± 0.03 e

48.3 ± 0.08a

5 ± 0.04 e

52± 0.02 a

7 ± 0.03 e

Letras diferentes indican diferencias significativas. n= 10 individuos muestreado en cada

tratamiento. N= 1 00 campos observados.

DISCUSIÓN

En los tratamientos con diferentes concentraciones de COz, se pudo observar mayor

asimilación en concentraciones más elevadas, respuesta similar a otros trabajos de

ambientes templados, como el de Hamilton 111 et al. (2008); Herrera et al., (2001 );

Gunderson et al., (1993). El incremento en la asimilación se debe a que las plantas tienen

más disponible el COz, por lo que al abrir sus estomas, los requerimientos de cada

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Capítulo JI!

especie de planta son cubiertos rápidamente, y la enzima encargada de realizar la

actividad fotosintética, Rubisco, incrementa su actividad , dando como resultado una

mayor asimilación de C02 (Ward et al., 2008).

El incremento en la concentración de C02 hasta 1140 ppm en Coccothrínax readíí,

aumenta la asimilación de este gas, teniendo en promedio de todos los meses, una tasas

de asimilación de 9 ¡Jmol m·2 s·1 de C02 al medio día. A 760 ppm la tasa de asimilación es

en promedio al medio día en todos los meses 6.6 ¡Jmol m·2 s·1, la cual es cercana a la

asimilación de C02, reportada para esta especie por Polanco (2008) a una concentración

más baja de 740 ppm.

Este aumento de la concentración de C02, como hemos indicado, tiene un efecto positivo

en la asimilación de C02, la cual se ve traducida en un incremento del crecimiento de la

planta. Reddy et al., (2010) hicieron una revisión del efecto sobre el incremento de C02 en

50 especies de plantas, con diferentes tipos de metabolismo fotosintético, y observaron

que las plantas C3 , responden de manera positiva al incremento de la concentración de

C02. Esto se observó tanto en la asimilación, como en el crecimiento en diferentes

secciones de la planta. La especie de estudio, C. readíí, es una planta C3, y responde de

forma similar a lo reportado en la literatura, el incremento de la concentración de C02, 760

y 1140 ppm, favorecen la asimilación e incrementan el crecimiento en altura.

La presencia de la asociación con los hongos micorrízicos arbusculares en las raíces de

la palmera, y su papel en la absorción de nutrimentos, principalmente fósforo (Varela y

Estrada-Torres, 1999), contribuyen a la asimilación de C02 y el crecimiento de las

plantas. La interacción de la atmósfera elevada de C02 y los HMA, potencia la asimilación

e incrementa la tasa de crecimiento de las plantas (Kaz.antseva et al., 2009; Staddon et

al.,1999; Schawb etal., 1991).

El incremento en la concentración de C02, potencia la asimilación , pero para que esto se

lleve a cabo, se requiere de nutrimentos, principalmente fósforo, que sirven en la

formación de moléculas que participan en el ciclo de Calvin, como el ATP. Los

requerimientos de la planta por este elemento, son promovidos por la planta al permitir la

colonización por los HMA, los cuales le ayudan en captación para la posterior asimilación

de este nutrimento. Así mismo, los HMA participan en las relaciones hídricas, los cuales

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Capitulo JI!

favorecen la actividad fotosintética, que se ve traducido en un mayor crecimiento, a

diferencia de los individuos que se encuentran afectados por un solo factor (HMA o C02).

Este resultado es similar al encontrado en los individuos de C. readii, sometidos a las

concentraciones de 760 y 1140 ppm de C02.

Otros efectos de la elevada concentración de C02 , es la disminución del proceso de

evapotranspiración en las hojas y del consumo de agua por parte de la planta, debido a

que los estomas se cierran más rápidamente cuando hay una mayor concentración de

C02. Este efecto está relacionado con el hecho de que se obtiene fácilmente la

concentración que cada planta necesita para realizar su actividad fotosintética, aunado a

que también hay una reducción de la densidad estomática y de la superfice de

transpiración, estos dos factores ocasionan que se pierda menos agua y la fotosíntesis se

hace más eficiente (Hamilton 111 et al., 2008; Herrera, et al., 2001 ). Este comportamiento

se observó, en los individuos de C. readii con los dos tratamientos de micorrización (+ MA

y-MA).

Algunas plantas, como las epífitas, evitan perder agua no solo por la parte aérea sino

también por las raíces. Algunas especies producen en su raíces nuevas un

engrosamiento de la rizodermis en capas concéntricas, denominado velamen, las cuales,

almacenan agua o aire, que les ayudan a tolerar por más tiempo la baja disponibilidad de

agua y las temperaturas elevadas (Dickison, 2000); sin embargo esto también se presenta

en nuestra especie de estudio como planta terrestre, al igual que sucede con algunas

aráceas. En este trabajo, se pudo observar, a través de las distintas variables medidas del

velamen, cómo en los individuos sometidos a experimentación se incrementa el grosor

de esta rizodermis (aumentando el grosor de las células, así como el número de capas del

velamen) cuando se encuentran limitados por el agua. En la concentración de 380 ppm y

sin la asociación de los HMA, condiciones bajo las cuales es menos disponible el agua

para la planta, se observó el desarrollo de raíces nuevas con mayor grosor de velamen.

Sin embargo, también se observó que al incrementar la concentración de C02, los

individuos que tenían la asociación micorrízica, presentan un mayor grosor en el velamen,

tanto en el número de capas como en el diámetro de las células.

De acuerdo con el modelo de pulso-interpulso (Reyes-García y Griffiths, 2009), se

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Capítulo 111

agrupa a las plantas dependiendo de su respuesta ante las condiciones favorables (pulso)

y sus estrategias de adaptación ante la épocas de sequía (interpulso ), indica de manera

general que las plantas usan los recursos obtenidos en el período de pulso para

sobrevivir al interpulso. En el período de pulso, cuando las condiciones ambientales son

favorables, hay un incremento de la asimilación de C02. Parte de los fotoasimilados

obtenidos se transforman en estructuras de protección, como el velamen, tricomas,

espinas, etc, que servirán para su supervivencia cuando se presente el interpulso o el

período de sequía. Esta estrategia es empleada por nuestra especie·de estudio, C. readií,

tal como lo indica la literatura, las plantas sometidas a elevadas concentraciones de C02

estarían en cond iciones menos estresantes, debido a que se incrementa la asimilación de

este gas y se hace más eficiente el uso del agua, lo que promueve un incremento en el

porcentaje de colonización por los HMA, efecto benéfico para la planta, ya que hacen mas

eficientes el aporte y asimilación de nutrimentos, que ayudan a mantener la actividad

fotosintética y la producción de biomasa (Hamilton 11 1 et al., 2008; Staddon et al. , 1999;

Staddon y Fitter, 1998).

En esta especie de estudio, se observa que a concentraciones de C02 de 760 ppm y 1140

ppm en ausencia de HMA, la asimilación es mayor, pero cuando la asociación con los

HMA se presenta, la asimilación se incrementa notablemente, esto debido a que los

individuos no están limitados por los nutrimentos. Sin embargo, a pesar de que

Coccothrinax readií se encuentra en condiciones favorables, se anticipa a una posible

condición desfavorable, incrementando su velamen, estructura que no actúa como una

barrera mecánica ante los HMA.

El aumento en la concentración de C02, también afectó la .asociación con los HMA,

incrementando su porcentaje de colonización. Como señalan Staddon et al., (1999) y

Staddon y Fitter (1998), en algunos casos hay una estrecha relación entre el incremento

de C02 y el porcentaje de colonización. Lo anterior debido a que las plantas que se

encuentran en concentraciones elevadas de C02, presentan una mayor asimilación y

posiblemente, optimicen la presencia de HMA, para captar más nutrimentos y agua de la

rizósfera. Sin embargo, los individuos que se encuentran a elevadas concentraciones de

C02, producen raíces con un mayor grosor en el velamen. Este no actúa como una

barrera mecánica para que las hifas de los HMA atraviesen sus distintas capas y penetren

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Capitulo 111

en las células de la corteza. Se pudo observar, que presentan una mayor colonización, y

ésta es favorable para la planta, debido a que es sinérgica la colonización con la

asimilación de C02, y por tanto, hay un incremento de la asimilación.

En Coccothrinax readií, el incremento en la concentración de C02, promueve la

infectividad, incrementando así el porcentaje de colonización en las raíces de los

individuos de esta especie. Con base a los resultados de crecimiento y asimilación de

C02, esta alta colonización sigue siendo efectiva, esto es, tienen un mayor crecimiento

aéreo, una menor senescencia de las hojas y una mayor asimilación.

CONCLUSIÓN

En los experimentos realizados con plantas de Coccothrinax readii, se obtuvo que a

mayores concentraciones de C02 atmosférico que el actual, se incrementa la asimilación

de co2 y se promueve un uso más eficiente del agua disponible.

El aumento en la concentración de C02, favorece el crecimiento en altura de Coccothrinax

readií, así como también un mayor incremento en las capas de tejido que constituyen el

velamen.

Al aumentar la concentración de C02, incrementa la colonización por HMA, lo cual,

favorece la asimilación de C02 en Coccothrinax readii, mientras que en ausencia de HMA,

no se estimula la asimilación y el crecimiento a las más altas concentraciones de C02.

REFERENCIAS

Ceulemans, R., Taylor, G., Bosac, C., Wilkins, D. y R. ·T. Besford (1997). Photosynthetic

acclimation to elevated C02 in poplar grown in glasshouse cabinets or in open top

chambers depends on duration of exposure. Journal of Experimental Botany, 48,

1681-1 689.

Daleo, P., Alberti, J., Canepuccia, A., Escapa, M., Fanjui, E., Silliman, B. R., Bertness, M.

72

D. y O. libarne (2008). Mycorrhizal fungi determine salt-marsh plant zonation

depending on nutrient supply. Journal of Ecology, 96, 431-437.

Page 81: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo JI!

Dikison, W. C. (2000). lntegrative Plant Anatomy. Academic. Press, San Diego, California.

533 p.

Etterson, J. R y R.G. Shaw (2001 ). Constraint to adaptive evolution in response to global

warning. Science, 294, 151-154.

Goodfellow, J., Eamus, D. y G. Duff (1997). Diurnal and seasonal changes in the impact of

C02 enrichment on assimilation, stomatal conductance and growth in a long-term

study of Mangifera indica in the wet--dry tropics of Austrália. Tree Physiology, 17,

291-299

Gunderson, C. A., Norby, R. J. y S. D. Wullschleger (1993). Foliar gas exchange

responses of two deciduous hardwoods during 3 years of growth in elevated C02: no

loss of hotosynthetic enhancement. Plant, Cell and Environment, 16, 797-807.

Hamilton 111, E. W., Heckathorm, S. A., Joshi, P., Wang, D. y D. Barua (2008). lnteractive

effects of elevated C02 and growth temperature on the tolerance of photosynthesis

to acute heat stress in C3 and C4 species. Journal of lntegrative Plant Biology, 50,

375-1387.

Herrera, A., Dolores-Fernández, F., Rengifo, E. y W. Tezara (2001 ). Efecto de la

concentración elevada de C02 sobre la fotosíntesis en especies tropicales.

lnterciencia, 26, 469-471.

Hunt, R. (1990). Basic Growth Analysis: Plant Growth Analysis for Beginners. Unwin

Hyman Ltd. , London. 112 p.

IPCC (2007). Fourth Assessment Report (AR4). "Ciímate Change 2007". Disponible en:

www.ipcc.ch/pdf/assessment-reporUar4/syr/ar4_syr. pdf. [Acceso 25 marzo de 2009].

Kazantseva, 0., Bingham, M., Simard, S. W. y S. M. Berch (2009). Effects of growth

medium, nutrients, water and aeration on mycorrhization and biomass allocation of

greenhouse-grown interior Douglas-fir seedlings. Mycorrhiza, 20, 51-66.

McGonigle, T. P., Miller, M. H., Evans, D.G., Fairchild, G. L. y J. A. Swan (1990). A method

which gives and objective measure of colonization of roots by vesicular-arbuscular

73

Page 82: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capitulo 111

mycorrh izal fungi. New Phytology, 115, 495-501

Nobel, P. S. (1991 ). Physicochemical and Environmental Plant Physiology. Academic

Press. San Diego, California, Estados Unidos. 635 p.

Phillips, J. M. y D. S. Hayman (1970). lmproved procedure for clearing roots and staining

parasit ic and vesicular-arbuscular fungi for rapid assessment of infection.

Transactions British of the Mycological Society Journal1 55,158-161.

Palanca, G. (2008). Cambios anatómicos y fisiológicos de cuatro especies de palmeras

yucatanenses, como respuesta al aumento de la concentración de C02, en

condiciones controladas. Tesis de Maestría. Centro de Investigación Científica de Yucatán,

A. C. 139 p.

Reddy, A. R. Rasineni, G. K. y A. G. Raghavendra (2010). The impact of global elevated

C02 concentration on photosynthesis and plant productivity. Current Science, 99, 46-

57.

Reyes-García, C. y H. Griffiths (2009). Ecophysiological studies of perennials of the

bromeliaceae family in a dry forest: strategies for survival. En: Perspectives in

Biophysical Plant Ecophysiology: A Tribute to Park S. Nobel, E. De la Barrera y W.

K. Smith (Eds. ). Universidad Nacional Autónoma de México. pp: 121- 151.

Sandoval, E. (2005). Técnicas Aplicadas al Estudio de la Anatomía Vegetal. Cuadernos

38. Instituto de Biología. UNAM. México, D.F. 278 p.

Schwab, S. M., Menge, J. A. y P. B. Tinker (1991 ). Regulation of nutrient transfer between

host and fungus in vesicular-arbuscular mycorrhizas. New Phytologist, 117, 387-398.

Schwartz, M. W., lverson l. L. R. y A. Prasad (2001 ). Predicting the potential future

distribution of four tree species in Ohio using current habitat availability and climate

forcing. Ecosystems, 4, 568-581.

Smith , S. E. y D. J. Read (2008). Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press. 33 edición.

Oxford, UK. 804p.

74

Page 83: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo III

Staddon, P. L. y A. H. Fitter (1998). Does elevated atmospheric carbon dioxide affect

arbuscular mycorrhizae?. Trends in Ecology and Evolution, 13, 455-458.

Staddon, P. 1., Fitter, A. H. y J. D. Graves (1999). Effect of elevated atmospheric C02 on

mycorrhizal colonization, externa! mycorrhizal hyphal production and phosphorus

inflow in Plantago lanceo/ata and Trífolíum repens in association with the arbuscular

mycorrhizal fungus Glomus mosseae. Global Change Biology, 5, 347-358.

Varela, L. y A. Estrada-Torres (1999). El papel de los microorganismós de la rizosfera y de

la micorriza en la absorción de nutrimentos minerales y agua. En: Ecofisiología

Vegetal y ConseNacíón de Recursos Genéticos, Orellana, R., Escamilla, J. A., y A.

Larqué-Saavedra (Eds). Centro de Investigación Científica de Yucatán, A. C.

Mérida, Yucatán, México. pp 137-150.

Yu, z. X., Zhang, Q., Yang, H. S., Tang, J. J., Winer, J. y X. Chen (2012). The effects of salt

stress and arbuscular mycorrhiza on plant neighbour effects and self-thinning. Basic and

Applied Ecology, 13, 673-680.

Zhang, Q., Xu, L., Tang, J. J., Bai, M. y X. Chen (2011 ). Arbuscular mychorrhizal

mediation of biomass-density relationship of Medícago satíva L. under two water

conditions in a f iel experiment. Mycorrhiza, 21, 269-277.

75

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Capítulo IV

FOTOSÍNTESIS, ANATOMÍA RADICAL Y ACUMULACIÓN DE PROLINA EN

Coccothrinax readii Quero BAJO DIFERENTES CONCENTRACIONES DE

C02, LA ASOCIACIÓN CON HONGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES Y LA

SUPRESIÓN DE RIEGO (3)

RESUMEN

El incremento en la concentración de bióxido de carbono [C02] .está relacionado con el

incremento de la temperatura, la cual afectaría la evaporación del agua disponible por las

plantas, por lo que algunos ecosistemas, cuyo factor limitante es el agua, han sido

señalados como los más susceptibles al cambio climático. Ante un posible escenario en el

que se incrementará la concentración de C02 y disminuyera la disponibilidad de agua, se

planteó la presente investigación, cuyo objetivo es analizar la respuesta que la palmera

Coccothrinax readii tiene a la elevación en la concentración de C02 atmosférico y al estrés

hídrico al ser inoculada con hongos micorrízicos arbusculares (HMA). Para esto se diseñó

un experimento factorial , con tres concentraciones atmosféricas de C02 (380, 760 y 1140

ppm), dos condiciones de estrés hídrico (irrigados y no irrigados) en presencia (+HMA) y

ausencia (-HMA) de hongos micorrízicos arbusculares (HMA). Las variables evaluadas

fueron: la actividad fotosintética , la anatomía radical y la acumulación de prolina. Entre los

resultados se destaca que a una elevada concentración de C02 y a un aumento en el

porcentaje de colonización por los HMA y en el grosor del velamen , la concentración de

C02 promueve que C. readii tolere la sequía por más tiempo.

Palabras clave: potencial hídrico, velamen , prolina, fotosíntesis, micorrización.

INTRODUCCIÓN

El incremento de la temperatura del planeta, está relacionado con el aumento de la

concentración de los gases de efecto de invernadero, en el que, el dióxido de carbono

(C02) conforma parte de estos, cuya concentración ha venido incrementando hasta

13' Polanco, G., Echevarría· 1., Carrillo, L., Espadas, C., Carrillo, M. , Reyes-García, C.,

Guadarrama, P. y Orellana R. Fotosíntesis, anatomía radical y acumulación de prolina en

Coccothrinax readii Quero, bajo diferentes concentraciones de C02, la asociación con

hongos micorrízicos arbusculares y la supresión de riego. Será sometido a la revista

Journal of Plant Biology.

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Capitulo IV

alcanzar hoy en día 390 ppm. Si los gases de efecto invernadero continúan en aumento,

en este siglo se proyecta que incremente la temperatura del planeta entre 2 - 4 .5 °C; esto

conllevaría a que aumente la evapotranspiración, lo cual agravaría la sequía en algunos

ecosistemas que ya se encuentran con baja disponibilidad de agua, tales como los

desiertos, las selvas secas y espinosas, la selva caducifolia y el matorral de duna costera

(IPCC, 2007).

El agua es uno de los factores más limitantes para el d.esarrollo de las plantas y su

escasez genera estrés en las mismas (Lambers et al., 1998). Para contender con este

estrés han desarrollado a lo largo de su evolución una gran variedad estrategias y

adaptaciones enfocadas fundamentalmente a incrementar la captación de agua o hacer

un uso más eficiente del este recurso (Nair et al., 2006; Anyia & Herzog, 2004). La

disponibilidad de agua es variable en longitud de tiempo, por lo que el estrés es

determinado por la extensión y duración de la deficiencia de agua (Lambers et al., 1998).

De acuerdo con Akinci y Losel (2011) la respuesta de las plantas puede ser clasificado en:

1. Cambios a corto plazo, los cuales ayudan a mantener la respuesta fisiológica

(relacionadas con la regulación estomática), dentro de los cuales tenemos la

acumulación de ácido abscísico (Nair et al., 2006; Valladares et al., 2004) y el cierre

estomático (Wagner et al., 2002).

2. Aclimatación a la disponibilidad de cierto nivel de agua (acumulación de solutos que

resultan en el mantenimiento del ajuste osmótico (Cushman, 2001; Parra et al., 1999),

así como también cambios morfológicos. En los cambios morfológicos, se ha reportado

que las plantas pueden reducir el tamaño de las hojas y aumentar el crecimiento de las

raíces, lo cual conlleva a una aclimatación de las mismas al estrés (Nair et al., 2006;

Valladares et al., 2004 ). Dentro de la acumulaCión de osmolitos, se destaca la

acumulación del aminoácido prolina, cuya concentración se incrementa notoriamente

con la sequía, en diferentes especies tales como Arabidopsis thaliana L., Phaseolus

vulgaris, L., Vigna unguiculata, L. aconitifolia (Jacq.) Maréchal, Zea mays L., Triticum

aestivum L., Vicia faba L., Olea europea L. cv. Chemlali, Nicotina tabacum L. (Hayat et

al., 2012; Nair, etal., 2006; Hare etal., 1999; Yoshiba etal., 1997; Andrade etal., 1995).

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Capítulo I V

3. Adaptación a condiciones de estrés hídrico (sofisticados mecanismos fisiológicos y

modificaciones anatómicas específicas). Las plantas bajo condiciones severas de

sequía tienden a desarrollar características como incremento en la proporción de tejidos

venoso en las hojas, incremento en el número de estomas por unidad de área foliar,

estomas de tamaño pequeño, gran densidad de tricomas pequeños y un incremento en

el velamen.

Coccothrinax readii, produce en sus raíces nuevas, un engrosamiento de la rizodermis en

capas concéntricas denominado velamen, que almacena agua o aire, y que tiene la

función de tolerar por más tiempo la baja disponibilidad de agua y elevadas temperaturas

(Dickison, 2000; Tomlinson, 1990). Un mecanismo sofisticado que han desarrollado

algunas especies de plantas para tolerar la sequía, es promover la interacción de las

raíces de la planta con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA). Esta asociación le

provee a las plantas de nutrimentos, principalmente fósforo, así como también agua en

baja disponibilidad, debido a que las hifas del hongo son más finas que las raíces de las

plantas y pueden explorar sitios inalcanzables, y suministrárselos a estas para que

realicen sus actividades fotosintéticas, a cambio el hongo recibe fotoasimilados (Huang et

al., 2011; Schreiner et al., 2007; Al-karaki et al., 2004). En el caso de C. readii, esta se

encuentra en suelos que son pobre en nutrimentos, como los de la duna costera (Ayora y

Orellana, 1993) y en baja disponibilidad de agua.

El incremento de la concentración de C02 aumenta la asimilación de este gas (Herrera et

al., 2001; Gunderson et al., 1993), debido a que las plantas tienen más disponible el C02,

por lo que al abrir sus estomas los requerimientos de cada especie de planta son

cubiertos rápidamente y al haber más C02, se eleva la asimilación de C02 (Ward et al.,

2008). Este incremento en la asimilación de C02, ocasiona en las plantas un incremento

en sus requerimientos de nutrimentos y agua, por lo que de. acuerdo con Staddon y Fitter

(1998), esto ocasiona que haya un aumento en el porcentaje de colonización por los

HMA.

A partir de lo anterior, se plantean las siguientes preguntas: ¿Cuál es el efecto de la

disponibilidad de agua en el suelo y el aumento de la concentración de C02

eventualmente sobre la raíz?, ¿La elevada concentración de C02 y la disminución de la

humedad del suelo, incrementan el porcentaje de colonización por HMA?, ¿El aumento

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Capitulo IV

en la concentración de C02 y la colonización por HMA, ante la disponibilidad de agua,

retarda el estrés hídrico de las plantas bajo estudio?, ¿El aumento en la concentración de

C02 atmosférico y la disminución de la disponibilidad de agua en el suelo, afecta algunos

aspectos de la anatomía radical de Coccothrínax readíí?. El objetivo de este trabajo, fue

determinar la respuesta de C. readíí al aumento en las concentraciones de C02

atmosférico, y variaciones en la humedad del sustrato, a través cambios fisiológicos

(acumulación de prolina y variación en la actividad fotosintética), anatómicos (variación de . la epidermis radical , velamen), así como la interacción con los HMA. Esto permitirá

conocer la respuesta de las plantas de los ecosistemas tropicales costeros ante el cambio

climático.

MATERIALES Y MÉTODOS

Descripción de la especie de estudio

Para esta investigación la especie de estudio fue Coccothrínax readíí, Quero, Arecácea

solitaria, que puede crecer de 1 a 4 m de alto; cuya característica distintiva es que sus

hojas son de color plateado en el envés, debido a la presencia de una densa capa de

tricomas. Es endémica de la península de Yucatán, se desarrolla en el matorral de duna

costera, pero también puede crecer en la selva baja subperennifolia y la selva mediana

subcaducifolia. Las raíces de esta especie al igual que todas las del género Coccothrínax,

de acuerdo con Tomlinson (1990), tienen como característica distintiva la presencia de un

velamen o engrosamiento por capas de células de la epidermis, el cual no se presenta en

otros grupos de palmeras. Las características antes mencionadas hacen de esta especie

de Arecácea un buen modelo debido a que puede . crecer en diferentes ambientes,

además de que se cuentan con evidencia de que el incremento de la concentración

atmosférica de C02 , favorece la captación de este gas y su crecimiento.

Condiciones de crecimiento

Para este estudio se utilizaron tres cámaras de crecimiento, cerradas de 2 X 2.5 X 3 m,

acondicionadas con diferentes atmósferas de C02 y previamente establecidas: una con

atmósfera actual de C02 (con concentración de 380 ±. 20 ppm de C02), otra con

atmósfera duplicada a la actual (con concentración de 760 ±_ 20 ppm de C02) y la última

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Capítulo IV

con una atmósfera triplicada a la actual (con concentración de 1140 ~ 20 ppm de C02).

La temperatura, la luminosidad y la humedad del aire estuvieron reguladas durante todo el

día en todas las cámaras, la temperatura máxima fue de 28 ± 0.34 oc y la mínima de

19.3 ± 0.2 o C y la luminosidad osciló entre O - 650 ¡Jmol m-2 s-1 y la humedad relativa del

aire se encontró entre el 90 y el 87 %.

En cada cámara se colocaron 20 individuos de Coccothrinax readii en la etapa de juvenil

(50± 2.5 cm de altura con 2 hojas), estos ejemplares provienen del vivero del Centro de

Investigación Científica de Yucatán, A. C. En donde las semillas fueron obtenidas de

ejemplares establecidos en el Jardín Botánico, Las semillas fueron colectadas ocho

ejemplares y germinadas en un sustrato de arena : tierra negra en proporción 1 :1 v/v,

semejante al de los sitios donde se desarrollan en condiciones naturales. Posteriormente

estos ind ividuos fueron trasplantados en bolsas más grandes, de 10 L con el mismo

sustrato, para evitar el espacio en donde se desarrollan fuera una limitante y estuvieron

sometidos a los tratamientos de riego y de micorrización .

Tratamientos de riego y micorrización

Riego

Al inicio del experimento, se escogieron veinte ejemplares de C. readii, los cuales se

aclimataron a cada atmósfera de C02 por un período de tres semanas. Diez de los

individuos, considerados como el grupo control se les mantuvo a capacidad de campo,

regándolos con 500 mi de agua cada cuatro días. A los otros diez individuos se les

sometió a la supresión de riego, fueron irrigados a capacidad de campo, durante el

período de acl imatación y el primer día del experimento se le suprimió el riego. Este

experimento tuvo una duración de 32 días, debido a que en un proyecto piloto, se pudo

observar que después del día 36, aunque los individuos se irriguen lo suficiente, no se

recuperan del estrés hídrico y mueren, mientras que en la medición anterior, el día 32,

todos los individuos se recuperaron del estrés hídrico.

Asociación de las raíces con HMA

De los individuos que se aclimataron en cada atmósfera de C02, los que se mantuvieron a

capacidad de campo, se dividieron en dos grupos, de cinco individuos cada uno, a un

81

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Capitulo IV

grupo se le conservó la asociación natural con los hongos micorrízicos arbusculares

(+HMA) y a los otros cinco se les aplicó el fungicida benomilo para suprimir la posible

micorrización (-HMA). La supresión de los HMA (-HMA) fue con aplicación de 250 mi del

fungicida benomilo (Robust-R), en forma de suspensión acuosa (4 gr por litro) cada 16

días a cada maceta. El uso de esta concentración de benomilo ha sido empleada en otros

trabajos para suprimir la aparición de los hongos micorrízicos arbusculares (Yu et al. ,

2012; Zhang et al. , 2011, Daleo et al., 2008). Dado que observamos que la capacidad de

campo, se obtiene regando las macetas con 500 mi de agua, para evitar que sufran

hipoxia, ya que en condiciones de saturación de agua en el sustrato, éstas reducen su

actividad fotosintética. Para mantener la misma cantidad de agua (500 mi) al momento de

regarlas, los días que se aplicaba benomilo (250ml de la solución) únicamente se regaba

con 250 mi de agua.

Potencial hídrico del suelo y de la planta

Cada cuarto día a las 12 hrs, ya que a esta hora es cuando las hojas presentaron un

menor efecto de la humedad relativa de aire, se colectaron 20 g del sustrato de la

superficie (1 Ocm) de cada maceta y se cortó 1 g de la hoja más nueva, de los de los cinco

individuos en cada tratamiento y se le midió el potencial hídrico a cada muestra de suelo

(4Js) y a cada planta (4Jp) por medio de un psicrómetro Wp4 (marca Decagon Devices,

lnc.).

Colonización por HMA (hongos micorrízicos arbusculares)

A los 32 días del experimento, a cinco individuos de cada tratamiento, se realizaron

colectas de las puntas de raíz (8 cm de longitud), ya que la punta es la sección menos

lignificada y que permite la colonización micorrícica. , Las raíces fueron fijadas en alcohol

glicerinado e incubadas en baño maría a 100 oc siguiendo el protocolo reportado por

Phill ips y Hayman (1970). Posteriormente, fueron cortadas en fragmentos de

aproximadamente un centímetro de longitud y montadas en portaobjetos con alcohol

polivinílico. Las preparaciones fueron observadas al microscopio óptico a 1 Ox y 40X, para

determinar el porcentaje total de colonización micorrízica por individuo y por tratamiento,

el cual se estimó mediante el método de McGonigle et al. (1990).

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Capítulo IV

Asimilación de C02, transpiración y eficiencia de uso del agua

El índice de la eficiencia de uso del agua (EUA) se calculó a partir de los datos de la

asimilación de C02 (A) y la transpiración (E), mediante la fórmula establecida por Nobel

(1991 ): EUA= AJE. Estas determinaciones se realizaron a las 12 hrs, cada cuatro días, en

la hoja nueva de cada uno de los cinco individuos de C. readií sometidos a los diferentes

tratamientos. Las mediciones se realizaron usando un Analizador de Gases en Infrarrojo

(IRGA) marca LICOR modelo 6400 (Boston, Massachusetts, USA).

Histología del velamen

Al final del experimento (32 días), se colectaron fragmentos de raíz de 10 cm de longitud

de todos los individuos. Se fijaron con alcohol glicerinado, en proporción 70:29:1 (alcohol

etílico: agua destilada: glicerina). Posteriormente se siguió la técnica de inclusión en

resina acrílica propuesta por Sandoval (2005), (Polysciences, lnc.JB-4 embebiding kit).

Se realizaron cortes transversales con 1 O!J de grosor mediante un microtomo de rotación

(marca Leica , modelo RM2125, Heidelberg, Alemania) y estos fueron teñidos con azul de

toluidina en agua al 1%, durante 30 seg. Las muestras fueron montadas con resina

polymount y selladas con barniz de uñas (Sandoval, 2005), las cuales, sirvieron para la

observación del velamen , mediante un microscopio óptico (marca Leica) a 10X y 40X; se

cuantificó el número de capas de las células epidérmicas que conforman el velamen, así

como también se estimó el diámetro de 1 O células del velamen, de cada uno de los

individuos, teniendo un total de cinco cortes transversales y 50 células para cada

tratamiento.

Cuantificación de prolina

Al finalizar el experimento, a los 32 días, se colectó una pina de la hoja más nueva de tres

de los cinco individuos de cada tratamiento, que fueron secadas en una estufa a 60 ° C.

Posteriormente se usó aproximadamente 1 g de peso seco de cada muestra, los cuales,

fueron procesadas con la técnica de Bates et al. (1973) modificado por Echevarría et al.

(1996), para la cuantificación de prolina, usando L-prolina (Sigma cat P0380) para realizar

la curva estándar. Posteriormente se realizaron las lecturas en el espectrofotómetro a

una longitud de onda de 520 nm.

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Capitulo IV

Análisis de resultados

Los resu ltados obtenidos fueron analizados con el programa Statistica 7, mediante un

ANOVA factorial. Los factores fueron las diferentes concentraciones de C02 [C02]. el

riego y la colonización con HMA. Las variables dependientes fueron: los promedios de los

parámetros fisiológicos al último día del experimento del potencial hídrico del suelo y de la

planta, de los parámetros fotosintéticos, de la concentración de prolina, del número de

capas de células velamen y los diámetros de estas células de rizodermis, así como del

porcentaje de colonización por HMA, todas las variables fueron normales de acuerdo con

la prueba de Kolmogorov-Smirnov. Para establecer las diferencias entre cada uno de los

tratamientos, se realizó una prueba de Tukey (p<0.05).

RESULTADOS

Efecto de la micorrización y la concentración de C02 atmosférica sobre los

potenciales hídricos del suelo y de la planta en condiciones de sequía

Las plantas control, mantuvieron su potencial hídrico del suelo ('+'s),entre los valores de O

- 0.3 Mpa en las tres cámaras y con los tratamientos de micorrización. En las plantas

sometidas a supresión de riego, el primer día que fueron regadas a capacidad de campo,

presentaron un potencial hídrico del suelo ('+'s), cercano a cero y con el curso del

experimento este fue descendiendo hasta alcanzar valores entre -36 y -59 Mpa. En el

tratamiento -HMA y sin riego, se pudo observar sólo el efecto de [C02] sobre el potencial

hídrico del suelo; la elevada concentración de C02, mantuvo un potencial hídrico más

bajo. De manera contrastante, en el tratamiento sin riego pero con +HMA, en las

diferentes concentraciones de C02, el potencial hídrfco del suelo tuvo un efecto contrario,

cuando la concentración de C02 era elevada, el potencial hídrico fue más negativo.

Existieron diferencias significativas en el potencial hídrico del suelo entre los tratamiento

de las diferentes [C02](F57 ,2=1.84, p<0.01 ), de asociación con HMA (F sa.1 =0.423,

p<0.001) y de riego (F58, 1=5.74, p<0.001) (Cuadro 4.1 ).

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Capítulo IV

Cuadro 4.1. Efecto de las diferentes concentraciones atmosféricas de C02 , la irrigación y la

asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) sobre el potencial hídrico del suelo

(4Js).

Tratamientos de HMA '1-'s (Mpa)

irrigación

380 ppm Irrigados -0.3 ± 0.02 a

+ o a

No irrigados -53± 0.02 f

+ -36 ± 0.02 b

760 ppm Irrigados -0.19 ± 0.01 a

+ o a

No irrigados -42 ± 0.01 d

+ -40 ± 0.02 e

1140 ppm Irrigados -0.12 ± 0.02 a

+ o a

No irrigados -39 ± 0.01 e

+ -49 ± 0.01 e

Las plantas de Coccothrinax readii crecidas en presencia(+) o ausencia(-) de los HMA y diferentes

[C02] fueron sometidas a tratamientos de irrigación como indican los materiales y métodos. Los 4Js

fueron evaluados a los 32 días del experimento. Los valores fueron los promedio de cinco

determinaciones ± E. E. Las letras diferentes indican diferencias significativas.

El potencial hídrico (4Jp) de las plantas sometidas a riego se mantuvo en valores cercano

a O Mpa, durante todo el experimento tanto con la presencia (+HMA) como con la

ausencia (-HMA) de la asociación con los HMA. En todos los tratamientos sometidos a

supresión de riego, el '+lp fue haciéndose más negativo durante el experimento,

independientemente o no de la asociación con HMA y de la [C02] atmosférica (Figura 4.1

a, b y e). Sin embargo, los valores del 4Jp que alcanzaron las plantas al final del

experimento fueron diferentes en los distintos tratamientos. Cuando la [C02] fue de 380

ppm, el 4Jp fue de -15 Mpa en las plantas de ambos tratamientos, +HMA y -HMA (Figura

4.1a). En las plantas -HMA este valor se hizo más negativo a medida que la [C02] es

mayor, alcanzando valores de hasta -18 Mpa y -24 Mpa cuando la [C02] fue de 760 y

1140 ppm, respectivamente (Figura 4.1 b y e). La presencia de los HMA mantuvo los 4Jp

en estas dos últimas [C02] en valores similares a aquellos encontrados en las plantas

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Capitulo IV

crecidas a 380 ppm de C02. Estos resultados sugieren que la presencia de la asociación

con los HMA podría contribuir a contrarrestar la disminución que ocurre en el 4JP de

Coccothrinax readii sometidos durante tiempos prolongados a déficit hídrico y cuando las

[C02] atmosféricas incrementan. Se presentaron diferencias significativas en el potencial

hídrico de las hojas entre los tratamientos de las diferentes [C02](F57,2=1.84, p<0.01 ), de

asociación con HMA (F 58.1 =0.423, p<0.001) y de irrigación (F5s.1=5.74, p<0.001 ).

a b e 5

±. - HMA

d I +HMA d o (

Irrigados d d

·5

o

-ro -1o ,, o. o e. e, o.

' e

N o i rri gad'os ~ ·15 D-o e

·20

·25 a

·30 w....~~...._,___.__._~.u

Día A 8 12 16 20 24 28 32 4 8 12 16 20 24 28 32 4 8 12 16 202428 32

Figura 4.1. Potencial hídrico del tejido foliar de la planta (4Jp ), Coccothrinax readii, crecidas en

presencia (+) o ausencia (-) de los hongos micorrízicos arbusculares (HMA), bajo diferentes

tratamientos de irrigación (irrigados y no irrigados) que se encontraban bajo diferentes

concentraciones atmosféricas de C02 : 380 (a), 760 (b) y· 1140 ppm (e). Los valores fueron los

promedios de cinco determinaciones± E. E. , realizadas cada cuatro días por un período de 32 días.

Las letras diferentes indican diferencias significativas en los valores del 4Jp, in el último día del

experimento.

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Capítulo IV

HMA (hongos micorrízicos arbusculares)

El tratamiento de benomilo en los sustratos inhibió el crecimiento de hongos micorrízicos

arbusculares aunque hubo algunos vestigios de estructuras fúngicas (Cuadro 4.2). El

porcentaje de colonización de los HMA, en el tratamiento +HMA, varió en las diferentes

concentraciones de COz, siendo mayor en la concentración de 1140 ppm y menor en el

de 380 ppm, independientemente del tratamiento de irrigación (Cuadro 4.2).

La falta de riego causó un incremento en el porcentaje de colonización de los individuos

+HMA, a diferencia de los que fueron regados.

La falta de riego y la concentración alta de COz favorecieron la colonización por HMA (F58,

1=64.7, p<0.01; F58,z =663.1, p<0.001, respectivamente) (Cuadro 4.2).

Cuadro 4.2. Efecto de las diferentes concentraciones atmosféricas de C02 y la irrigación sobre el

porcentaje de colonización de los hongos micorrízicos arbusculares (HMA).

Tratamientos de HMA % colonización por HMA

irrigación

380 ppm Irrigados 0.6± 0.03 h

+ 23.1± 0.03 f

No irrigados 1± 0.04 i

+ 33±0.01 e

760 ppm Irrigados 0.5± 0.05 h

+ 48.3± 0.08 d f

No irrigados 2± 0.05 g

+ 55±0.01 b

1140 ppm Irrigados 0.7± 0.03 hi

+ 52± 0.02 e

No irrigados 2± 0.08 g

+ 59± 0.03 a

Las plantas de Coccothrinax readii crecidas en presencia(+) o ausencia(-) de los HMA y diferentes

[C02] fueron sometidas a tratamientos de irrigación como indican los materiales y métodos. Los

porcentajes de colonización por HMA fueron evaluados a los 32 días del experimento. Los valores

fueron los promedio de cinco determinaciones ± E. E. Las letras diferentes indican diferencias

significativas.

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Capitulo IV

Asimilación de C02, transpiración y eficiencia de uso del agua

Al final del experimento (32 días), la [C02] atmosférica afectó positivamente la asimilación

de este gas, esto es, a 1140 ppm, la asimilación fue de 6.8 ± 3.4 ¡.Jmol m-2 s-1 de C02 en

promedio de los tratamientos, el cual es mayor que el observado a 380 ppm (2.3 ± 1.4

¡.Jmol m-2 s-1 de C02) la asimilación de C02 fue menor, independientemente de los

tratamientos de riego y de asociación con los HMA (Cuadro 4.3; Figura 4.2 a, b, e y d). Sin

embargo, los valores, que alcanzaron las plantas al final del experimento fueron diferentes

bajo las condiciones evaluadas. En los individuos bajo los tratamientos de C02 y de

irrigación, la presencia o ausencia de la asociación micorrízica no afectó la asimilación de

C02, ya que en ambas condiciones los valores fueron semejantes (Cuadro 4.3; Figura 4.2

a y e). Los individuos que se encontraban con riego tuvieron una mayor asimilación de

C02 en comparación con los individuos que se encontraron sin riego (Cuadro 4.3; Figura

4.2 a, b, e y d). Una observación interesante, fue que los individuos que se encontraban

con la concentración de C02 de 1140 ppm y con la supresión de riego en ambos

tratamientos de asociación con los HMA, presentaron valores semejantes en su

asimilación de C02, al tratamiento con la concentración de 760 ppm y con riego (Figura

4.2 a, b, e y d), sugiriendo que la concentración elevada de C02 puede acelerar la tasa de

asimilación de C02 en los individuos que se encuentran en sequía.

La asimilación de C02 al final del experimento, presentó diferencias significativas en las

diferentes [C02] atmosféricas (F57,2 =707.6, p<0.001 ), así como también entre los

tratamientos de irrigación ( F58, 1=78.2, p<0.001 ), pero no entre la presencia o ausencia de

los HMA (Fsa, 1=37.26, p=0.87).

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Capítulo IV

Cuadro 4.3. Porcentaje de asimilación de C02 en comparación con el control, sometidos a los

tratamientos de las diferentes concentraciones atmosféricas de C02, la asociación con los hongos

micorrízicos arbusculares (HMA) y la irrigación.

[C02] Tratamientos

de irrigación

Irrigados

380 ppm

No irrigados

Irrigados

760 ppm No irrigados

Irrigados

1140 ppm No irrigados

HMA

+

+

+

+

+

+

A

38.5%

37%

11.45%

12.5%

60.41 %

62.5%

26.04%

39.58%

99%

100%

52.08%

64.58%

Porcentaje de asimilación de C02 en comparación con el control in Coccothrinax readií, bajo los

tratamientos de diferentes concentraciones atmosféricas de C02 (380, 760 y 1140 ppm),

asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (-HMA y +HMA) e irrigación (irrigados y no

irrigados), a los 32 días del experimento. El valor de la asimilación de C02, obtenida para el

tratamiento en la concentración atmosférica de 1140 ppm, irrigado y + HMA fue el mayor y fue

usado como el 100%

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Capitulo IV

Irrigados 16 .--.----..--~~-~-~-.

14

a· 12 u

a ±.330ppm

±760ppm ::r:. 1140 ppm

m b a -o 10 ¡._ J.. , •. o,, -9-, :r V

U) 8 ~ .: ' ~(>, _/

'~E Q, ·~ : ' ''·..._,..,'> b o 6~'<~.:' / \. ,~--11 E - <l r :::l.. 4

2 e

Día : 4 8 12 16 20 24 28 32

- HMA

14 e

ó' 12 u ,?·· -~. a Ql -o

' U)

~ E o E :::l..

10 ~ -~-· '9

:~ e

2

Día : 4 8 12 16 20 24 28 32

+ HMA

b

No irrigados

±.330ppm

±760ppm ::r:. 1140 ppm

Día: 4 8 12 16 20 24 28 32

- HMA

d

Oía : 4 8 12 16 20 24 28 32

+ HMA

Figura 4.2. Asimilación de COz (A) en la hoja más nueva de Coccothrinax readii, crecidas bajo los

tratamientos: irrigado -HMA (a), no irrigado -HMA (b), irrigado +HMA (e), no irrigado +HMA (d).

Los valores son el promedio de cinco determinaciones ± E. E. tomados al medio día, cada cuatro

horas por un período de 32 días de experimento. Las letras diferentes indican diferencias

significativas a los 32 días del experimento.

Los individuos sometidos al tratamiento sin riego presentaron una menor transpiración

que los individuos con riego, independientemente de la [COz] atmosférica y de la

presencia o ausencia de la asociación con los HMA (Figura 4.3 a, b, e y d). Sin embargo

los valores de transpiración, que alcanzaron las plantas al final del experimento fueron

diferentes bajo las condiciones evaluadas.

En el tratamiento con riego y con la asociación con los HMA (+HMA), las concentraciones

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Capítulo IV

de 760 ppm y 1140 ppm, tuvieron los valores más altos de transpiración. Como era de

esperarse los individuos que se encontraban en estas dos concentraciones de C0 2, de

igual manera irrigados, pero sin la asociación con los HMA (-HMA), presentaron los

valores más bajos de transpiración, debido a la preservación del recurso hídrico (Figura 4

a y b). En el tratamiento de riego y sin la asociación con los HMA (-HMA), los individuos

sometidos a la [C02] más elevada (1140 ppm) mantuvieron la transpiración por debajo de

0.25 ¡Jmol m-2 s-1 de H20 mientras que los individuos en las otras concentraciones

tuvieron una transpiración más elevada (2 ¡Jmol m-2 s-1 de H20), observando que el C02,

favorece la transpiración (Figura 4.3a).

En las plantas sin riego, tanto con la presencia como con la ausencia de los HMA, se

observó que a mayor concentración atmosférica de C02 , la transpiración fue menor

(Figura 4.3 by d). Los valores de la transpiración , de los individuos sometidos a la falta de

agua, con la presencia de la asociación con los HMA (+HMA), en las [C0 2] de 760 ppm y

1140 ppm, fue muy semejante a los observados sin la asociación con los HMA (-HMA).

Solamente en la concentración de 380 ppm, la presencia de los HMA, mantiene una

transpiración alta a diferencia de los individuos que no presentan esa asociación (Figura

4.3 by d).

Se obtuvieron diferencias significativas en los valores promedio de la transpiración entre

los tratamientos de riego (F58, 1=216.1 , p<0.001 ), de asociación con los HMA (F58, 1=794.5,

p<0.001) y las diferentes [C02] atmosféricas (F57.2=159.7, p<0.001 ).

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Capitulo I V

Irrigados 3.5 .--.-~~~----.---.---.---..,.-,

-. 3.0 o N

I 2.5 Q.)

a ±.3lOppm

±.760ppm :I. 1140 ppm

·~ 2.0 o··· ... b c;•E 1.5 ~ ;

1' ~~ ~-o

o f · .- -J.~ ' f. ·\j· e E 1 .o , N .~ -. ~

. J . '\ . _E_ r.. .~· . ,. e - 'f,P·· a ·- .o.--~--Oo w 0.5 , _

-. 3.0 o

N I 2.5

Oía : 4 8 12 16 20 24 28 32

- HMA

e

Oía : 4 8 12 16 20 24 28 32

+ HMA

b

No irrigados

±.3lOppm

±.760ppm :I.1140ppm

Oía : 4 8 12 16 20 24 28 32

-HMA

d ~

' .

Oía : 4 8 12 16 20 24 28 32

+HMA

Figura 4.3. Transpiración (E) en la hoja más nueva de Coccothrinax readii, crecidas bajo los

tratamientos: irrigado -HMA (a), no irrigado -HMA (b), irrigado +HMA (e), no irrigado +HMA {d).

Los valores son el promedio de cinco determinaciones ± E. E. tomados al medio día, cada cuatro

horas por un período de 32 días de experimento. Las letras diferentes indican diferencias

significativas a los 32 días del experimento.

La eficiencia de uso del agua (EUA), dio un efecto positivo ante las diferentes [C02]. A

mayor [C02] más alta fue la eficiencia de uso del agua (Figura 4.4 a, b, e y d).

De manera general, los individuos sometidos al tratamiento con riego presentaron valores

más bajos en la EUA a diferencia de los individuos sometidos al tratamiento sin riego en

las diferentes [C02] y bajo cada tratamiento de asociación micorrízica (Figura 4.4 a, b, e y

d)

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Capítulo IV

En el tratamiento con riego y con la asociación micorrízica (+HMA), la EUA presentó

valores similares en las diferentes [C02] atmosféricas (Figura 4.4 a).

Los individuos que se encontraban sin riego y con la asociación con los HMA (+HMA)

presentaron una mayor EUA a diferencia de los individuos que se encontraban sin riego y

sin la asociación (-HMA) bajo las [C02] atmosféricas de 760 y 1140 ppm (Figura 4.4 b y

d).

Estadísticamente, los valores promedio de la EUA, presentaron diferencias significativas

en las diferentes [C02] atmosféricas (F57, 2=215.5, p<0.001 ), en los tratamientos de

irrigación (F58, 1=31 .9, p<0.001) y de asociación con los HMA (F58, 1=9.91, p<0.01 ).

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Capitulo IV

q~ Irrigados No irrigados 20 J: a ±.l30ppm b ±.l30ppm Q) 18

"' t··. ±760ppm ±760ppm

7(1) 16 3: 1140ppm 3: 1140ppm ,, 'E 14 ' · a o

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- HMA -HMA

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+ HMA w +HMA

Figura 4.4. Eficiencia de uso del agua (EUA) en la hoja más nueva de Coccothrínax readíí,

crecidas bajo los tratamientos: irrigado -HMA (a), no irrigado -HMA (b), irrigado +HMA (e), no

irrigado +HMA (d). Los valores son el promedio de cinco determinaciones± E. E. tomados al medio

dia, cada cuatro horas por un período de 32 días de experimento. Las letras diferentes indican

diferencias significativas a los 32 días del experimento.

Anatomía del velamen

El número de capas que conforman el velamen incrementaron cuando las

concentraciones atmosféricas de C02 , eran más altas, independientemente del

tratamiento de riego y de la asociación con los HMA (Cuadro 4.4; Figura 4.5 a y e). Sin

embargo, el número de capas del velamen , en cada condición evaluada fue diferente_ En

el tratamiento de la asociación con los HMA, los valores fueron mayores cuando estaba

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Capítulo IV

suprimida la asociación (-HMA) mientras que cuando esta asociación estuvo presente el

número de capas de células de velamen fue menor. En el tratamiento con riego , la

asociación micorrízica siguió el mismo comportamiento, solo que cuando los individuos no

estaban irrigados, el número de capas fue mayor que cuando los individuos estuvieron

regados (Cuadro 4.4; Figura 4.5 a y b).

El número de capas del velamen de Coccothrínax readíí, difirió significativamente entre los

tratamientos de las diferentes [C02](F57 ,2=138.45, p<0.001 ), de asociación con HMA (F

ss.1 =145.85, p<0.001) y de irrigación (F58, 1=50.47, p<0.001 ).

Los diámetros de las células del velamen de los individuos que estuvieron sometidos al

tratamiento de riego fueron menores que los encontrados en los individuos que no

estaban irrigados, independientemente de la [C02] y la asociación con los HMA (Cuadro

4.4; Figura 4.5 a y b ). Sin embargo, los valores de este parámetro en cada condición

evaluada fueron diferentes. Los diámetros de las células del velamen, también

respondieron, a las concentraciones atmosféricas de C02, siendo menor el tamaño de las

células en la concentración de 380 ppm y mayores en la concentración de 1140 ppm en

ambos tratamientos de asociación con los HMA (+ HMA y- HMA). En la concentración de

760 ppm, tanto con la presencia de los HMA (+ HMA) como con la ausencia de los

mismos (- HMA) los valores fueron muy similares, este resultado fue semejante al

observado en los tratamiento con y sin riego (Cuadro 4.4 ) . .

La asociación micorrízica no tuvo un efecto claro sobre los diámetros de las células del

velamen, debido a que en varios casos la presencia o la ausencia de esta asociación

micorrízica (+ HMA y - HMA, respectivamente) presentó valores semejantes,

particularmente en las concentraciones atmosféricas de C02, de 380 ppm y 760 ppm. En

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Capitulo IV

esta última solo en el tratamiento que se encontraba sin riego (Cuadro 4.4). Sin embargo,

en los individuos que se encontraban en la concentración de 1140 ppm, sin riego y sin la

asociación con los HMA presentaron las células con los mayores diámetros (Figura 4.5 e),

a diferencias de los individuos que se encontraban en la misma concentración de COz,

con la supresión del riego pero con la presencia de los HMA (Cuadro 4.4 ).

El diámetro de las células del velamen de Coccothrinax readii, difirió significativamente

entre los tratamientos de las diferentes [COz)(F57,z=0.344, p<0.01 ), de asociación con

HMA (F ss.1 =0.503, p<0.01) y de irrigación(Fs8, 1=0.44, p<0.01 ).

b)

Figura 4.5. Corte transversal de las raíces de Coccothrinax readii, mostrando el velamen (v) bajo

los tratamientos de 380 ppm de COz +HMA e irrigados (a), 380 ppm de COz +HMA y no irrigados

{b}, 1140 ppm de COz- HMA y no irrigados (e).

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Capítulo IV

Cuadro 4.4. Efecto de las diferentes concentraciones atmosféricas de C02 , la irrigación y la

asociación con los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) sobre las células del velamen en

Coccothrinax readii

[C02] Tratamientos

de irrigación

Irrigados

380 ppm

No irrigados

Irrigados

760 ppm No irrigados

Irrigados

1140 ppm No irrigados

HMA Número de capas de Diámetro de las células

+

+

+

+

+

+

células de velamen

6.1±0.28 f

4.5±0.17 h

7.1±0.21d

5.5±0.12 g

8.5±0.17 e

7.3±0.37 d

9.5±0.1 7 a

8.3±0.2 e

8.8±0.25 e

6.5±0.17 e

9.8±0.3 a

7.5±0.18 d

de velamen (IJ)

167.27±3.55 e

132.38±7.08 f

226.12±3.55 d

222.12±7.08 d

150.53±7.73 e

152.85±8.39 e

295.06±7.73 e

294.77±8.39 e

135.63±8.97 f

159.07±7.61 e

380.49±8.97 a

329.18±7.61 b

Las plantas de Coccothrinax readii crecidas en presencia(+) o ausencia(-) de los HMA y diferentes

concentraciones atmosféricas de C02 (380, 760 y 1140 ppm) fueron sometidas a tratamientos de

irrigación como indican los materiales y métodos. Los parámetros del velamen fueron evaluados a

los 32 días del experimento. Los valores fueron los promedio de cinco determinaciones ± E. E. Las

letras diferentes indican diferencias significativas.

Concentración de prolina

Esta se evaluó al final del experimento. En las plantas que recibieron riego, se observó

que la presencia de HMA redujo significativamente · los contenidos de prolina,

específicamente cuando la concentración de C02 fue de 380 ppm y 760 ppm, obteniendo

0.72 ±0.27 ¡Jmol g-1 de peso seco de hoja (Figura 4.6). Sin embargo, cuando las plantas

estuvieron sometidas a tratamientos de supresión de riego , los contenidos de prolina

incrementaron en las mismas entre 2.5 y 3.5 veces, independientemente de la presencia o

no de los HMA (Figura 4.6).

lnteresantemente, la presencia de HMA en C. readii redujo esta acumulación de prolina a

valores similares a aquellos encontrados en las plantas controles sin HMA (entre 0.5 y 1

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Capitulo IV

¡Jmol g-1 de peso seco de hoja), cuando estas plantas se encontraban a concentraciones

atmosféricas de C02 de 760 y 1140 ppm (Figura 4.6).

Las concentraciones de prolina presentaron diferencias significativas entre los

tratamientos de las diferentes [C02] (F33 ,2=138.45, p<0.001 ), de asociación con HMA (F

34,1 =145.85, p<0.001) y de irrigación (F34, 1=50.47, p<0.001 ).

4 .5

Irrigado, - HMA

4 .0 D Irrigado, +HMA

- a • No irrigado, - HMA m 'O' 3.5 -No irrigado, +HMA ..e Q) a "' o 3.0 u &l o b (/) 2.5 Q) Q.

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0.5

0.0 380 760 1140

Concentración de C0 2 (ppm)

Figura 4.6. Concentración de prolina en el tejido foliar de Coccothrinax readii, bajo los tratamientos

de las diferentes concentraciones de C02 (380, 760 y 1140 ppm), la asociación con los hongos

micorrízicos arbusculares (-HMA y +HMA) e irrigación (irrigados y no irrigados) a los 32 días del

experimento. Los valores son el promedio de tres determinaciones ± E. E., como se describe en los

materiales y métodos. Las letras diferentes indican diferencias significativas.

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Capítulo IV

DISCUSIÓN

La capacidad de soportar un potencial hídrico muy bajo depende de la capacidad que

tenga la planta para mantener intacta la estructura celular y de la capacidad para evitar

que las proteínas se desnaturalicen. Las plantas herbáceas tienen una baja tolerancia a la

sequía, ya que a -1.5 Mpa, se alcanza el punto de marchitez (Yordanov et al., 2000). Las

plantas de Coccothrinax readii con las que se experimentó, presentaron capacidad para

poder seguir realizando sus procesos fisiológicos durante un período de 32 días de sequía

o -31 a-53 Mpa en el suelo. Dicha respuesta se reflejó en el soporte de un alto grado de

deshidratación en sus tejidos.

Las plantas bajo tratamientos sin riego, presentaron algunas modificaciones para tolerar la

baja disponibilidad de agua, como un aumento en el diámetro de las células que

conforman el velamen, así como también un incremento en el número de capas de esta

rizodermis. Este incremento, en las células del velamen se debe a que almacenan agua

en estas estructuras para prevenir la sequía (Dickison, 2000). C. readii mostró un

velamen delgado cuando se presentó la asociación con los HMA, esto posiblemente se

deba a que una de las funciones de los HMA es proveer agua a las plantas, al tener este

recurso disponible, el efecto de la sequía disminuye y las plantas no invierten en

estructuras de protección (Schreiner et al., 2007).

Otra estrategia para tolerar la sequía, es la acumulación de L-prolina en el tejido foliar

(Yoshiba, 1997), en nuestros resultados observamos esta tendencia cuando las plantas

se encontraban sometidas a déficit hídrico en las diferentes atmósferas de C02, sin

embargo, aunque la disponibilidad de agua fuera baja, la elevada concentración de C02 y

la asociación con los HMA, ocasionó una disminución de la concentración de prolina. El

aumento de la concentración de este gas en condiciones experimentales continuas,

ocasionó una disminución de la evapotranspiración de las hojas y del consumo de agua

por parte de la planta, debido a que los estomas se cierran rápidamente al obtener la

concentración de C02 necesaria para realizar su actividad fotosintética, además que se

reduce el índice estomático, lo cual mantiene una menor área de transpiración, por lo que

las plantas pierden menos agua y la fotosíntesis se hace más eficiente (Hamilton et al.,

2008). Esta reducción de la pérdida de agua en las plantas ante el incremento de C02 ,

pudiera estar ocasionando que la concentración de prolina sea menor. La asociación con

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Capitulo IV

los HMA, también se correlacionó con disminución de la concentración de prolina y la

interacción de estos últimos dos factores, [C02] y asociación con los HMA, ocasiona que

las plantas respondan de manera igual que el grupo control en la concentración de

prolina, indicándonos que se encuentran menos estresadas.

El valor de la concentración de prolina puede variar de una especie a otra (Bates et al.

1973). En la zarzamora (Rubus sp ), la concentración de L-prolina, bajo la supresión de

riego fue de 1.81 ¡Jmol de L-prolina/g de peso seco (Parra-Quezada et al., 1999), Las

plantas de Coccothrinax readii sometidas a experimentación alcanzaron valores de hasta

3.5 L-prolina/g de peso seco cuando se desarrolló en condiciones de estrés hídrico y sin

la asociación con los HMA.

En cuanto a la asimilación de C02 , existe una considerable variación en la respuesta de la

capacidad fotosintética cuando las plantas están crecidas en elevadas concentraciones de

C02 (De Lucia y Thomas 2000). Un gran número de experimentos en atmósferas

enriquecidas con C02 muestran una considerable variación en la respuesta fotosintética

de plantas c3. desde incrementos en la asimilación de co2 hasta disminuciones y en

algunos casos no se observó cambio alguno (Hamilton et al., 2008; Ward et al., 2008;

Herrera et al., 2001; Drake et al., 1997; Gunderson et al., 1993). En Coccothrinax readii, el

efecto de la concentración atmosférica de C02, tiene efecto positivo sobre la asimilación

de este gas, siguiendo el patrón de que a mayor concentración de C02 , mayor es la

asimilación. Al tener una mayor disponibilidad del C02 en la atmósfera, las plantas

obtienen también rápidamente el carbono, esto acelera la actividad de Rubisco, lo cual se

ve reflejado en el incremento de la asimilación de C02 (Ward et al., 2008). El riego y la

asociación con los HMA favorecen la asimilación de C02 , esto es, debido a que el agua es

uno de los recursos más importantes para que la planta lleve a cabo sus actividades

fotosintéticas. Así, la micorriza arbuscular, le ayuda en la absorción de nutrimentos,

principalmente el fósforo, que favorecen la actividad fotosintética, al igual que le ayudan a

captar agua cuando la disponibilidad de este recurso es bajo, debido a que las hifas del

hongo que son más finas que la raíz pueden explorar una mayor volumen, al igual que las

hifas forman agregados con el suelo, que ayudan a mantener la humedad del suelo

(Kazantseva et al., 2009; Schawb et al., 1991 ). El incremento de la concentración de C02

y la asociación con los HMA, ayudan a mantener la transpiración y a usar de manera más

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Capítulo IV

eficiente el agua.

En cuanto a la estrategia de la interacción con los hongos micorrízicos arbusculares, ésta

se ve favorecida por la elevada concentración del dióxido de carbono, como mencionan

Staddon y Fitter (1998). Ante el incremento de la concentración de C02, las plantas son

receptivas a una mayor colonización por hongos micorrízicos arbusculares, los cuales,

facilitan la captación de fósforo, que es empleado en múltiples reacciones metabólicas,

entre ellas, la asimilación de C02. La disminución de la disponibilidad de agua, también

incrementa el porcentaje de colonización, esto es debido a que las plantas requieren de

agua para llevar a cabo su actividad fotosintética . Sin embargo ante la interacción de

ambos factores [C0 2] y supresión de riego, hay un incremento en la infectividad de los

HMA, es decir, aumenta el porcentaje de colonización con los HMA en la planta, pero al

permitirlo, no hay una reducción de la efectividad de esta asociación , esto se debe a que

al incrementar la concentración de C02, las plantas aceleran su asimilación, al realizarlo

necesitan nutrimentos, particularmente fósforo y agua para llevar a cabo esta actividad.

Esta demanda de nutrimentos y agua, la compensan con la presencia de la asociación

con los HMA, y aunque se incremente el porcentaje de colonización , no hay un efecto

negativo al permitir este mutualismo, debido a que la planta no reduce su actividad

fotosintética cuando el porcentaje de colonización es mayor. Lo anterior se puede

observar a través de los parámetros medidos, como el mantenimiento de la asimilación

de C02 por más tiempo, la eficiencia de uso del agua mayor, así como también la planta

se encuentra menos estresada, como se puede ver en la concentración de L- prolina.

CONCLUSIÓN

En la interacción de los factores abióticos (concentración de C02 y supresión de riego)

sobre las plantas de Coccothrinax readii analizadas, la . elevada [C02] acelera la

asimilación de la planta, mientras que el tiempo de apertura estomática disminuye,

ahorrando agua, esto se puede interpretar en los cambios en concentración de prolina, así

como en el grosor del velamen .

Cuando los factores abióticos interaccionan con el factor biótico, la elevada concentración

de C02 y la asociación con los HMA, potencian la respuesta de Coccothrinax readii, a

tolerar por más tiempo la condición de sequía.

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Capitulo IV

REFERENCIAS

Akinci, S. y D. M Losel (2011 ). Plant water-stress response mechanism. Disponible en:

http://library.open-energy.ws/files/-Science/Books/WaterStressedbylsmaiiMd.

MofizurRahman,HiroshiHasegawa.pdf.[Acceso 11 de junio de 2013]

AI-Karakl , G., McMichael, B. y J. Zak (2004). Field response of wheat to arbuscular

mycorrhizal fungi and drought stress. Mycorrhiza, 14, 263.: 269.

Anyia, A. O. y H. Herzog (2004). Water-use efficiency, leaf area and leaf gas exchange of

cowpeas under mid-season drought. European Joumal of Agronomy, 20, 327-339.

Andrade, J. L, Larque-Saavedra, A. y Treja, C. L. (1995) Proline accumulation in leaves of

four cu ltivars of Phaseolus vulgaris L. with different drought resistance. Phyton, 57:

149-157.

Ayora, N. N. y R. Orellana (1993). Physicochemical soil factors influencing the distribution

of two coastal palms in Yucatán, México. Príncipes, 37,82-91.

Bates, L. S., Waldren, R. P. y l. D. Teare (1973). Rapid determination of free proline for

water-stress studio. Plant and Soil, 39, 205-207.

Cushman, J. C. (2001 ). Osmoregulation in plants: implications for agriculture. American

Zoolog ist, 41, 758-769.

Daleo, P., Alberti, J., Canepuccia, A., Escapa, M., Fanjui, E., Sill iman, B. R., Bertness, M.

D. y O. libarne (2008). Mycorrhizal fungi determine salt-marsh plant zonation

depend ing on nutrient supply. Journal of Ecology, 96,431-437.

DeLucia E. y R. Thomas (2000). Photosynthetic responses to C02 enrichment of four

hardwood species in a forest understory. Oecologia, 122, 11-19.

Dikison , W . C. (2000). lntegrative Plant Anatomy. Academic. Press, San Diego, California.

533 p.

Drake B. G., González-Meler, M. A. y S. P. Long (1997). More efficient plants: A

102

Page 110: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo IV

Consequence of Rising Atmospheric C02?. Annual Review of Plant Physiology and

Plan Molecular Biology, 48, 609-639.

Echevarría, 1. , Reynaldo, l. y S. Mainardi (1996). Algunos aspectos del metabolismo

nitrogenado en semillas de arroz germinadas en dos concentraciones de NaCI. 11.

Variedad pokkali. Cultivos Tropicales (Cuba), 17, 20-23.

Gunderson, C. A., Norby, R. J. y S. D. Wullschleger (1993). Foliar gas exchange

responses of two deciduous hardwoods during 3 years óf growth in elevated C02: no

loss of photosynthetic enhancement. Plant, Cell and Environment, 16, 797-807.

Hamilton 111, E. W., Heckathorm, S. A., Joshi , P., Wang, D. y D. Barua (2008). lnteractive

effects of elevated C02 and growth temperature on the tolerance of photosynthesis

to acute heat stress in C3 and C4 species. Joumal of lntegrative Plant Biology, 50,

1375-1 387.

Hare, P. D. , Cress, W. A. y J. Van Staden (1999). Proline synthesis and degradation: a

model system for elucidating stress-related signa! transduction. Joumal of

Experimental Botany, 50,413-434.

Hayat, S. , Hayat, Q., Alyemeni, M. N., Wani, A. S., Pichtel , J. y A. Ahmad (2012). Role

proline under changing environment: A review. Plant Signaling and Behavior, 7,

1456-1466.

Herrera, A., Dolores-Fernández, F., Rengifo, E. y W. Tezara (2001 ). Efecto de la

concentración elevada de C02 sobre la fotosíntesis en especies tropicales.

lnterciencia , 26, 469-471.

Huang, Z., Zou, Z. He, C., He, Z., Zhang, Z. y J. Li (2011 ). Physiological and

photosynthetic responses of melon (Cucumis me/o L.) seedlings to three G/omus

species under eater deficit. Plant Soil, 339, 391-399.

IPCC. 2007. Fourth Assessment Report (AR4) . "Ciimate Change 2007". Disponible en:

www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr. pdf. [Acceso 25 marzo de 2009]

103

Page 111: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capitulo IV

Kazantseva, 0., Bingham, M., Simard, S. W. y S. M. Berch (2009). Effects of growth

medium, nutrients, water and aeration on mycorrhization and biomass allocation of

greenhouse-grown interior Douglas-fir seedlings. Mycorrhiza, 20, 51-66.

McGonigle, T. P., Miller, M. H., Evans, D. G., Fairchild, G. L. y J. A Swan (1990). A method

which gives and objective mea-sure of colonization of roots by vesicular-arbuscular

mycorrhizal fungi. New Phytology, 115, 495-501.

Nobel, P. S. (1991 ). Physicochemical and Environmental Plant Physiology. Academic

Press. San Diego, California, Estados Unidos. 635 p.

Nair, A S., Abraham, T. K. y D. S Jaya (2006) Morphological and physiological changes in

cowpea (Vigna unguiculata L.) subjected to water deficit. lndian Journal of Plant

Physiology. 11 , 325-328.

Parra-Quezada, R. A, Rodríguez-Ontiveros, J. L., y V. A González-Hernández (1999).

Transpiración, potencial hídrico y prolina en Zarzamora bajo déficit hídrico. Terra

Latinoamericana, 17, 125-130.

Phillips, J. M. y D. S. Hayman (1970). lmproved procedure for clearing roots and staining

parasitic and vesicular-arbuscu lar fungi for rapid assessment of infection.

Transactions of the British Mycological Society Journal, 55, 158-161.

Reyes-García, C. y H. Griffiths (2009). Ecophysiological studies of perennials of the

bromeliaceae family in a dry forest: strategies for survival. En: Perspectives in

Biophysical Plant Ecophysiology: A Tribute. to Park S. Nobel, E. De la Barrera and

W .K. Smith (Eds.). Universidad Nacional Autónoma de México. Pp: 121- 151.

Sandoval, E. (2005). Técnicas Aplicadas al Estudio de la Anatomía Vegetal. Cuadernos

38 . Instituto de Biología. UNAM. México, D.F. 278 pp.

Schreiner, R. P., Tarara, J. M. y R. P. Smithyman (2007). Deficit irrigation promotes

arbuscular colonization of fine roots by mycorrhizal fungi in grapevines (Vitis vinífera

L. ) in an arid climate. Mycorrhiza, 17, 551-562.

Schwab, S. M., Menge, J. A y P. B. Tinker (1991 ). Regulation of nutrient transfer between

104

Page 112: e :S BIOLÓGICAS CIENCIAS...Índice de Figuras Figura 1.1. a) Individuos en etapa adulta de Coccothrinax readii, b) Envés de la hoja con tricomas, que le confieren el color plateado,

Capítulo IV

host and fungus in vesicular-arbuscular mycorrhizas. New Phytologist, 117, 387-

398.

Staddon, P. L. y A. H. Fitter (1998). Does elevated atmosferic carbon dioxide affect

arbuscu lar mycorrhizae?. Trends in Ecology and Evolution, 13, 455-458.

Taiz, L. y E. Zeiger. 2002. Plant Physiology. 3a edición . Sinauer Associates, Sunderland,

M.A. 690p

Tomlinson, J. B. (1990). The Structural Biology of Palms. Oxford University Press, Oxford,

Reino, Unido. 477 p.

Valladares, F., Vilagrosa, A., Peñuelas, J., Ogaya, R., Camarero, J. J., Corcuera, L., Sisó,

S. y E. Gii-Pelegrín (2004). Estrés hídrico: ecofisiología y escalas de la sequía. En:

Ecología del Bosque Mediterráneo en un Mundo Cambiante, Valladares, F. (Ed).

Ministerio de Medio Ambiente, EGRAF, S. A. , Madrid . pp. 163-190.

Wagner, M. , Laborem, G., Marín, C., Medina, G. y L. Rangel (2002). Efecto de diferentes

patrones de cítricas e intervalos de riego sobre la calidad y la producción de la

naranja "Valencia". Bioagro, 14, 71-76.

Ward, J. K. , Myers, D. A. y R. B. Thomas (2008). Physiological and growth responses of

C3 and C4 plants to reduce temperature when grown at low C02 of the Last Ice Age.

Journal of lntegrative Plant Biology, 50, 1388-1395.

Yordanov, J., Velikova, V. y T. Tsonev (2000). Review: plant responses to drought,

acclimation and stress tolerance. Photosynthetica, 38, 171- ·186.

Yoshiba, Y. , Kiyosue, T., Nakashima, K., Yamaguchi-Shinozaki, K. y K.Shinozaki (1997).

Regulation of levels of proline as an osmolyte in plants under water stress. Plant Cell

Physiology, 38, 1095- 1102.

Yu, Z. X., Zhang, Q., Yang, H. S., Tang, J. J., winer, J. y X. Chen (2012). The effects of salt

stress and arbuscular mycorrhiza on plant neighbour effects and self thinning. Basic and

Applied Ecology, 13, 673-680

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Capitulo IV

Zhang , Q. , Xu, 1. , Tang,J. J. , Bai, M. y X. Chen (2011 ). Arbuscu lar mychorrhizal mediation

of biomass-density relationship of Medicago sativa l. under two water conditions in a

field experiment. Mycorrhiza, 21 , 269-277.

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Capítulo V

DISCUSIÓN GENERAL

Microambiente

La duna costera de San Benito Yucatán, que es el medio natural en el que se desarrolla

Coccothrinax readii, presenta tres épocas contrastantes a lo largo del año. Al realizar el

monitoreo microambiental, se determinó que las condiciones más favorables para la

asimilación de C02 fueron las encontradas en la época de nortes, 'cuando el FFF fue de

600 ~mol m-2 s-1 en promedio, la temperatura media fue de 26 o C y con humedad relativa

del aire del 80%. Polanco (2008) al considerar sólo las temporadas de lluvia y sequía,

señaló que durante las lluvias se presentaba las condiciones más favorables para esta

especie . Sin embargo, en este estudio se observó que en nortes hay una duplicación de

la asimilación de C02. Debido a este resultado, los experimentos de C02 y déficit hídrico,

simularon las condiciones de la temporada de nortes, para evitar que las respuestas

encontradas ante los tratamientos fueran afectadas por el microambiente.

Actividad fotosintética

La actividad fotosintética, tuvo con valores más bajos en las plantas medidas en

condiciones naturales respecto a las de las tres concentraciones de C02 experimentales

en cámaras de crecimiento. Los factores que modulan la fotosíntesis , son el FFF, la

disponibilidad de agua, la temperatura y la disponibilidad de C02 (Sollins, 1998). La luz

tiene un efecto directo sobre la fotosíntesis al ser la que aporta la energía necesaria para

la hidrólisis del agua (fase luminosa) y posteriormente hacia el ciclo de Calvin. En

condiciones naturales se obtuvo una mayor radiación solar comparada con de la que se

registró en las cámaras de crecimiento durante todo el experimento. La elevada radiación

solar donde crecen los individuos de C. readii, probablemente se traduce en niveles de

saturación . Debido a esto, quizá se haya presentado mayor actividad fotosintética en las

plantas sometidas a experimentación en cámaras de crecimiento a diferentes

concentraciones de C02.

La baja disponibilidad de agua, es otro factor que limita la asimilación de C02, debido a

que causa cierre estomático para evitar la pérdida de agua (Ghannoum, 2009). En plantas

C3 como es el caso de C. readii, este cierre estomático provoca una disminución de la

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Capítulo V

captación de co2. ocasionando una disminución de la concentración de co2 intracelular y

en consecuencia, la reducción de la tasa fotosintética (Ward et al. , 2008). En las plantas

del sitio de referencia (San Benito, Yucatán), durante el mes de mayo (sequía), el DPV es

más elevado, y se pierde más rápido el agua en el ambiente respecto a otras épocas del

año. Así, las plantas muestreadas presentaron una menor asimilación de C02 , a

diferencia de la respuesta de estos individuos en febrero (época de nortes) cuando la

disponibilidad de agua fue mayor. En las plantas sometidas a experimentación en las . cámaras de crecimiento, el DPV, también se vio afectado con las épocas del año. Sin

embargo, los valores alcanzados fueron menores respecto a las plantas sujetas a

condiciones naturales. Los individuos sometidos a experimentación en las cámaras se

mantuvieron regados constantemente.

La temperatura es un factor que también influye en la actividad fotosintética de las

plantas. La temperatura óptima de la fotosíntesis depende del tipo de metabolismo que

presentan las plantas y de la especie. Las plantas con metabolismo fotosintético C3 tienen

una temperatura óptima (20-30°C); más baja que plantas con metabolismo C4 (30-40°C)

(Hamilton 111 et al., 2008). Los individuos de Coccothrinax readii crecieron a una

temperatura máxima de 28 °C dentro de las cámaras experimentales, ello, impidió que la

temperatura fuera en ese caso una limitante para la fotosíntesis.

La disponibilidad de C02 en condiciones normales, es el factor más limitante de la

fotosíntesis en plantas C3 . La competencia entre la función carboxilasa y oxigenasa de la

Rubisco hace que un aumento de C02 estimule la fotosíntesis al mismo tiempo que inhibe

la fotorrespiración. Al no haber C02 disponible, la fotorrespiración aumenta, y la energía

almacenada por la planta es utilizada contribuyendo a que las plantas presenten una

disminución en su tasa de crecimiento (Ward et al., 2008; Valladares et al., 2004). El

mantenimiento constante en la concentración de CO~ a 780 y 1140 ppm respectivamente,

así como el establecimiento de temperatura máxima controlada a 28° C, ocasionaron que

disminuyera de manera significativa la fotorrespiración , lo cual se puede dilucidar al

comparar mayor asimilación de C02 dentro de las cámaras con concentraciones elevadas

en comparación los individuos muestreados en condiciones naturales en el matorral de

dunas costeras.

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Capítulo V

Crecimiento

Las variables ambientales como la concentración de C02 , la disponibilidad de agua y de

nutrimentos, repercuten en la asimilación de C02, lo cual se ve reflejada en el crecimiento .

En condiciones naturales, la asimilación de C02 es muy baja y el crecimiento anual es

bajo comparado con las plantas sometidas a experimentación con C02 elevado, de

aproximadamente 0.8 cm de incremento de longitud de tallo, al año. De manera

contrastante en las cámaras experimentales las altas concentraciones de C02, elevaron

la asimilación y este a su vez el crecimiento en altura de la planta comparado con las

plantas en estado silvestre. Estos resultados concuerdan con lo mencionado por Ward et

al., (2008) quienes afirman que a mayor concentración de C02, mayor asimilación de este

gas, siempre que no se encuentre limitado por la temperatura o la disponibilidad de agua,

lo que se verá reflejado en mayor crecimiento de las partes aéreas. Los individuos de C.

readii, que además presentaron asociaciones con hongos micorrízicos arbusculares

(HMA), tuvieron una mayor asimilación de C02 y mayor crecimiento que las plantas con

un menor porcentaje de colonización por HMA.

Anatomía del velamen

En cuanto, a las diferencias obtenidas del velamen de plantas bajo los distintos

tratamientos, se pudo constatar que cuando las condiciones de disponibilidad de agua

son bajas, aumenta el grosor o número de capas, tal y como menciona Dickison

(2000).; esto debido a que sirve de barrera para evitar la pérdida de agua. En lo referente

al crecimiento de las plantas crecidas a altas concentraciones de C02, también se

observó que hay un mayor grosor en el velamen. Así, cuando la concentración de C02

del aire es duplicada o triplicada, las plantas analizadas de C. readii invirtieron en

estructuras que posiblemente le puedan servir posteriormente de protección cuando se

presente un interpulso (sequía) (Reyes-García y Griffiths, 2009).

Asociación con los HMA

En lo que se refiere al porcentaje de colonización por HMA, el crecimiento de individuos

de Coccothrinax readii, a altas concentraciones de C02 , presentó un efecto directo en el

porcentaje de colonización. El aumento en la concentración atmosférica de C02,

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Capítulo V

ocasiona un incremento en la asimilación de C02, el cual requiere de una mayor

captación de nutrimentos (sobre todo el fósforo) por la planta para que lleve a cabo

diversas funciones metabólicas como la fotosíntesis. Esto hace a la planta más receptiva

a la mayor colonización por hongos micorrízicos arbusculares. Como mencionan Staddon

et al., (1999) y Staddon y Fitter (1998), ante el incremento de la concentración de C02, se

permite una mayor colonización por HMA, los cuales facilitan a la planta tener una mayor

captación de fósforo. Este fósforo es empleado en múltiples reacciones metabólicas entre

ellas en la actividad fotosintética.

Acumulación de prolina

Cuando las plantas de Coccothrinax readii, se encuentran sometidas a baja disponibilidad

de agua, presentan un ajuste osmótico y acumula prolina en hojas a nivel celular. Sin

embargo, al interaccionar la baja disponibilidad de agua con altas concentraciones de

C02, se presenta una respuesta en las plantas que se refleja en una disminución en la

concentración de prolina, debido a una disminución de la evapotranspiración y en el

consumo de agua. Esto es debido a que los estomas se cierran más rápidamente, al

obtener la concentración de C02 que requiere cada especie de planta para realizar su

actividad fotosintética, junto con la reducción del índice estomático por la elevada

concentración de este gas, lo cual repercute en una menor área de transpiración, ambos

factores ocasionan que las plantas pierdan menos agua y la fotosíntesis se hace más

eficiente (Hamilton et al., 2008). Esta capacidad de la plantas cuando el C02 atmosférico

está a altas concentraciones, pudiera estar ocasionando que sea baja la producción de

prolina, indicándonos que las plantas no se encuentran estresadas. La asociación con los

HMA, también ocasiona que esta especie de planta presente una disminución en la

concentración de prolina, ya que esta ayuda a que la planta tenga un adecuado estatus

tiídrico (Kazantseva et al., 2009). La interacción de estés últimos dos factores, [C02] y

asociación con los HMA, ocasiona que las plantas respondan de la misma manera que

aquellas que tienen un buen estatus hídrico.

Al evaluar los resultados experimentales obtenidos, particularmente ante la baja

disponibilidad de agua, se puede inferir que Coccothrinax readii tiene adaptaciones que le

permiten tolerar esta condición como aumentar el grosor del velamen para almacenar

agua, mantener la turgencia mediante la acumulación de prolina y permitir la colonización

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Capítulo V

por HMA, los cuales le pueden proveer nutrimentos y agua a la planta.

CONCLUSIONES GENERALES .

Se realizó un estudio en el que se sometieron experimentalmente, individuos de

Coccothrinax readii a tres concentraciones de C02 atmosférico, simulando tres posibles ·

condiciones hacia el cambio climático. Se evaluó de manera sinérgica el efecto de la

restricción de agua a través de riego, y de la presencia- ausencia de la asociación

micorrízica arbuscular. A través de los resultados obtenidos se concluye lo siguiente:

o El desempeño fisiológico de Coccothrinax readii en condiciones naturales, como

experimentales (diferentes atmósferas de C02 , variación en la disponibilidad de agua

y la presencia o ausencia de la asociación con los HMA), dan indicios sobre la

respuesta de esta especie ante el cambio climático.

o Las condiciones ambientales más favorables para la asimilación de C02 en los

individuos de Coccothrinax readii en la duna costera de San Benito Yucatán, se

obtuvieron durante el periodo de nortes (febrero).

o El grosor del velamen en raíces funcionales en Coccothrinax readii incrementa cuando

disminuye la disponibilidad de agua (aumentando estrés), así como cuando aumenta

la concentración de C02 (incrementando el acceso al carbono).

o Los individuos de Coccothrinax readii, son facultativos a la asociación de los hongos

micorrízicos arbusculares, es decir, permiten una mayor colonización de ellos cuando

las condiciones ambientales no limitan su actividad fotosintética.

o El incremento en la concentración de C02 atmosférico y la supresión de riego,

aumenta la asociación por hongos micorrízicos arbusculares en los individuos de

Coccothrinax readii, ya que se ven limitadas por nutrimentos y/o agua.

o El incremento en la concentración de C02 y la colonización por hongos micorrízicos

arbusculares aumentó la asimilación de C02 y el crecimiento en altura de los

individuos de Coccothrinax readii estudiados en los diferentes tratamientos.

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Capítulo V

o El estrés hídrico, el cual se ve reflejado en la alta acumulación de prolina foliar,

disminuye cuando Coccothrinax readii se encuentra con la asociación con los HMA en

una atmósfera de elevada concentración de C02, tornando a las plantas más tolerantes

a la sequía.

o La especie Coccothrinax readii, ha sido modelo adecuado para estudiar el efecto del

cambio climático en plantas tropicales, ya que ésta responde de manera temprana (a

partir de la primera hoja nueva) a la elevada concentración de C02 y la baja

disponibilidad de agua.

PERSPECTIVAS

Los resultados obtenidos en este trabajo han abierto varias posibilidades de trabajos a

desarrollar:

1. Para conocer de manera más precisa el efecto del cambio climático en esta especie,

sería conveniente experimentar con gradientes de temperatura y el efecto sinérgico con

los otros parámetros evaluados en este trabajo (C02 y baja disponibilidad de agua). De

este modo se podría tener un mayor detalle de la posible respuesta fisiológica.

2. En relación con la asociación micorrízica, en este trabajo solamente se consideró el

porcentaje de colonización total. Ya que la efectividad de esta asociación depende de la

especie de hongo que se asocie, es necesario analizar los posibles géneros y especies

de hongos que pudieran estar involucrados.

REFERENCIAS

Ghannoum, O. (2009). C4 photosynthesis and water stress. Annals of Botany, 103, 635-

644.

Hamilton 111, E. W., Heckathorm, S. A., Joshi, P., Wang, D. y D. Barua (2008). lnteractive

effects of elevated C02 and growth temperature on the tolerance of photosynthesis

to acute heat stress in C3 and C4 species. Journal of lntegrative Plant Biology, 50,

1375-1387.

Kazantseva, 0., Bingham, M., Simard , S. W. y S. M. Berch (2009). Effects of growth

112

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Capítulo V

medium, nutrients, water and aeration on mycorrhization and biomass allocation of

greenhouse-grown interior Douglas-fir seedlings. Mycorrhiza, 20, 51-66.

Reyes-García, C. y H. Griffiths (2009). Ecophysiological studies of perennials of the

bromeliaceae family in a dry forest: strategies for survival. En : Perspectives in

Biophysical Plant Ecophysiology: A Tribute to Park S. Nobel, E. De la Barrera and

W.K. Smith (Eds.). Universidad Nacional Autónoma de México. Pp: 121-151 .

Sollins, P. (1998). Factors influencing species composition in tropicallowland rainforest: Does soil

mater?. Ecology, 79,23-30.

Staddon, P. L. y A. H. Fitter (1998). Does elevated atmosferic carbon dioxide affect

arbuscular mycorrhizae?. Trends in Ecology and Evolution, 13, 455-458.

Staddon, P. 1., Fitter, A. H. y D. Robinson (1999). Effect of mycorrhizal colonization and

elevated atmosferic carbon dioxide on carbon fixation and below-grownd carbon

partitioning in Plantago lanceo/ata. Journal of Experimental Botany, 50, 853-860.

Valladares, F., Vilagrosa, A., Peñuelas, J. , Ogaya, R. , Camarero, J. J. , Corcuera, L. , Sisó,

S. y E. Gii-Pelegrin (2004). Estrés hídrico: Ecología y escalas de la sequía. En:

Ecología del Bosque Mediterraneo en un Mundo Cambiante, Valladares, F. (Ed .)

Organismo Autónomo de Parques Nacionales. Ministerio de Medio Ambiente.

Madrid , España. pp. 163-190.

Ward , J. K., Myers, D. A. y R. B. Thomas (2008). Physiological and growth responses of

C3 and C4 plants to reduce temperature when grown at low C02 of the Last Ice Age.

Journal of lntegrative Plant Biology, 50, 1388-1395.

113