2. Capítulo Capacidad de establecimiento de simbiosis por comunidades de HFMA en
2.3.1 Evaluación del efecto de la inoculación con comunidades locales de HFMA,
En el capítulo anterior se realizó la caracterización de la diversidad de HFMA asociados al cultivo de la uchuva y su relación con las características edáficas y altitudinales, a partir de allí fueron obtenidas y caracterizadas las diferentes comunidades de HFMA. Una vez evidenciada la alta diversidad de estos hongos en ecosistemas andinos (Capítulo 1), se propuso determinar la relación existente entre la diversidad y su función en la simbiosis con plantas de uchuva.
Para dicho propósito se evaluaron los diversos efectos de la inoculación con esporas provenientes de las comunidades locales sobre el crecimiento, desarrollo y producción de plantas de uchuva. Los resultados de las evaluaciones de la respuesta de la uchuva durante 7 muestreos, con sus análisis estadísticos correspondientes se pueden observar en el Anexo 2.2, las variables agronómicas y de simbiosis de cada muestreo son presentadas en tablas 2.2.1-2.2.7 y las variables fisiológicas, el contenido de nutrientes foliares y las variables de cosecha, en las tablas 2.2.8, 2.2.9 y 2.2.10.
Variables agronómicas y de simbiosis
Para una mejor comprensión de los resultados se analizarán tres etapas fenológicas del cultivo, de la siguiente forma: etapa vegetativa (50 ddt), etapa de inicio de floración (131 ddt) y etapa inicial de producción (173 ddt). Con el fin de realizar un análisis comparativo entre los tratamientos se tomó como referencia el tratamiento T50, el cual fue considerado como 100% de la respuesta, debido a que los incrementos por encima de este valor están relacionados con los beneficios de la simbiosis, ya que todos los tratamientos de inoculación con HFMA recibieron 50% de fertilización mineral, por tanto los incrementos adicionales son debidos a los HFMA.
Las variables agronómicas seleccionadas fueron: peso seco aéreo (PSA), área foliar (AF), volumen de raíz (VR) y peso fresco de raíz (PFR). Todas las variables analizadas mostraron diferencias significativas entre tratamientos (p<0,01) de acuerdo con la ANAVA, siendo el T100 el que registró
los valores más altos y el T10 los más bajos. Los valores de T100% permiten observar las mayores respuestas de las plantas a la fertilización, mientras que los del 10% de fertilización permiten observar respuestas con déficits nutricionales. Aunque estos testigos permiten tener puntos de referencia de respuesta de la uchuva en relación con fertilización mineral, no son necesariamente los más adecuados económica ni ecológicamente. Las diferencias significativas de la prueba de comparación de medias de Tukey, de los tratamientos de inoculación en comparación a T50, se señalarán en las figuras con un asterisco.
PESO SECO DE PARTE AÉREA Y ÁREA FOLIAR: La acumulación de biomasa es uno de los indicadores importantes que refleja el crecimiento de una especie vegetal. La respuesta de la uchuva a la inoculación con diversas comunidades de HFMA se expresó en peso seco de parte aérea (PSA) y área foliar (AF), mostrando una tendencia similar entre sí, de la siguiente manera: la acumulación de biomasa relativa de plantas inoculadas con las comunidades A2, G4, G1 y C3 mostraron valores que superaron al testigo de referencia (T50); mientras que plantas inoculadas con G2, G3, M, A y C1 presentaron los valores más bajos de biomasa relativa con respecto a T50.
Con relación a la variable PSA, los mayores incrementos relativos ocurrieron en las plantas inoculadas con C3 (75, 57 y 74%), A2 (70, 81 y 32%), G4 (58, 61 y 42%) y G1 (63, 44 y 49%), durante las tres épocas de evaluación, etapa vegetativa, etapa de inicio de floración y etapa de inicio de producción, respectivamente; mientras que los menores valores de PSA ocurrieron en los tratamientos G2 (0, 5 y 4%), G3 (0, 3 y 0%), M (0, 8 y 0%) y A (0, 28 y 8%), respectivamente (Figura 2.2.1).
Con respecto a la variable AF, los mayores incrementos relativos, expresado en porcentaje fueron para los tratamientos A2 (0, 16 y 25), G1 (10, 9 y 29), G4 (25, 27 y 68) y C3 (19, 0 y 17) durante las etapas vegetativa, inicio de floración e inicio de producción, respectivamente; mientras que los menores valores de AF ocurrieron en los tratamientos G2, G3, M y C1, que como en el caso los tratamientos restantes no presentaron incrementos en área foliar con relación al tratamiento de referencia T50 (Figura 2.2.2).
Figura 2.2.1. Porcentaje relativo de peso seco aéreo (PSA) de plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA, durante las etapas vegetativa (50 ddt), inicio de floración (131 ddt) e inicio de producción (173 ddt). Línea roja indica PSA relativo de T50. (*) Diferencias significativas, p<0,05 con respecto a T50 (Prueba de Comparación de Tukey). Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2, G3, G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1, C2, C3); Arcabuco (A1, A2).
Figura 2.2.2. Porcentaje relativo de área foliar (AF) de plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA, durante las etapas vegetativa (50 ddt), inicio de floración (131 ddt) e inicio de producción (173 ddt). Línea roja indica AF relativa de T50. (*) Diferencias significativas, p<0,05 con respecto a T50 (Prueba de Comparación de Tukey). Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2,G3,G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1,C2,C3); Arcabuco (A1, A2).
VOLUMEN Y PESO FRESCO DE RAIZ: La biomasa radical fue evaluada con base en el volumen de raíz (VR) y el peso fresco de raíz (PFR). Estas variables suelen ser muy sensibles a condiciones de estrés abiótico, presentando cambios en su desarrollo y morfología, por tal razón han sido consideradas como indicadores de los beneficios de la simbiosis. Ambas variables se comportaron
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 50 131 173 % R el ativ o de p eso sec o aé re o
Días después de trasplante
C1 G3 A1 G2 A Z2 C2 Z1 M C3 A2 G4 G1 * *
de forma similar, tanto VR como PFR mostraron un mejor comportamiento en plantas inoculadas con G1, G4, C3 y A2 con mayores incrementos relativos a T50.
Los resultados muestran que el VR relativo expresado en porcentaje fue mayor en los tratamientos G1 (51, 6 y 41), G4 (0, 17 y 28), C3 (16, 17 y 45) y A2 (41, 48 y 70), para las etapas vegetativa e inicio de floración y producción, respectivamente; mientras los menores VR se observaron en los tratamientos M, Z2 y G2, en las cuales se presentaron incrementos menor al 5% en la mayoría de las etapas evaluadas (Figura 2.2.3).
Figura 2.2.3. Porcentaje relativo de volumen de raíz (VR) de plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA, durante las etapas vegetativa (50 ddt) e inicio de floración (131 ddt) y producción (173 ddt). Línea roja indica VR relativo de T50. (*) Diferencias significativas, p<0,05 con respecto a T50 (Prueba de Comparación de Tukey). Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2, G3, G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1, C2, C3); Arcabuco (A1,A2).
Con respecto al PFR relativo (%), fue mayor en los tratamientos G1 (18, 62 y 19), G4 (30, 8 y 28), C3 (0, 31, 26) y A2 (0, 109 y 71), para las etapas vegetativa, inicio de floración y producción, respectivamente; mientras los menores valores relativos de VR se observaron en los tratamientos M, G3, C1 y G2, con incrementos relativos menores en las tres etapas evaluadas (Figura 2.2.4).
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 50 131 173 % R el ativ o de vo lu m en d e r aí z
Días después de trasplante
C1 G3 A1 G2 A Z2 C2 Z1 M C3 A2 G4 G1 *
Figura 2.2.4. Porcentaje relativo de peso fresco de raíz (PFR) de plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA, durante las etapas vegetativa (50 ddt) e inicio de floración (131 ddt) y producción (173 ddt). Línea roja indica PFR relativo de T50.
(*) Diferencias significativas, p<0,05 con respecto a T50 (Prueba de Comparación de Tukey). Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2, G3, G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1, C2, C3); Arcabuco (A1, A2).
COLONIZACIÓN: Los análisis del porcentaje de colonización permiten determinar el momento aproximado en el cual ocurre la simbiosis, así como el grado de asociación entre la planta y el hongo. En las primeras etapas de desarrollo (50 ddt) se observó que las comunidades G1, G2, C3 y A2, fueron más eficientes en el establecimiento de la simbiosis, es decir, con mayores porcentajes de colonización con respecto a las demás comunidades evaluadas. Situación que favoreció el mayor desarrollo de la planta de uchuva, como se ilustró anteriormente en la variables agronómicas, esto permite evidenciar que diferentes comunidades, producen respuestas diferentes a nivel del hospedero.
Figura 2.2.5 Relación entre porcentaje de colonización de raíces y variables agronómicas para plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA.
La colonización presentó correlaciones directamente proporcionales y significativas en todas las variables agronómicas evaluadas, mostrando valores de R2 cercanos a 0,6, que explican el comportamiento de cada una de las variables en más del 60%. En la Figura 2.2.5, se pueden observar los coeficientes de correlación encontrados para las variables PSA (R2= 0,50), AF (R2= 0,67), VR (R2= 0,60) y PFR (R2= 0,60) con respecto a la colonización de raíces.
En síntesis el mejor comportamiento de las variables agronómicas en las tres etapas de crecimiento y desarrollo de la uchuva, se presentaron en plantas inoculadas con las comunidades G1, G4, A2 y C3, resultado que se correlaciona directamente con los niveles de colonización.
Variables fisiológicas:
Dentro de las variables fisiológicas, la tasa de fotosíntesis neta mostró relaciones positivas con las variables relacionadas con acumulación de biomasa (PSA, PFR y VR). Los coeficientes de correlación presentan valores de R2 entre 0,28 y 0,36. Esta relación permite ver la eficiencia de los procesos de acumulación de biomasa (Figura 2.2.6).
Figura 2.2.6 Relación entre tasa fotosintética neta (µmol CO2 m-2s-1) con la acumulación de biomasa, expresada en PSA, PFR y VR, para plantas e uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA.
Concentración de nutrientes foliares:
Uno de los aspectos más analizados en la asociación micorrícica está relacionado con el beneficio de los HFMA en la absorción y transporte de nutrientes. Con el fin de evaluar el efecto de las comunidades de HFMA en la nutrición, se realizaron análisis foliares para cada tratamiento. Los resultados se observan en la Tabla 2.2.9, Anexo 2.2 y en las Figura 2.2.7 y 2.2.8.
El análisis comparativo entre tratamientos para cada nutriente se realizó con base en el testigo T50. En el caso de nitrógeno foliar, los tratamientos inoculados con las comunidades G1 y G4 superaron a T50, mientras que para P, fueron los tratamientos G1, M, C1 y A2, siendo M y A los que presentaron menores niveles de N y G2, A y A1 menores niveles de P (Figura 2.2.7 A y B). Para las bases intercambiables, se observó que los tratamientos de inoculación con G3, G4, A, C1 y A1 presentaron altos valores de K y Ca. En el caso de Ca, G1 y G2, C3 y A2 también superaron a T50. Para la concentración de Mg, los tratamientos que superaron al T50 fueron G3 y C1. Los menores valores se presentaron con C2 para los tres nutrientes (Figura 2.2.7 C y D). Con relación al contenido de Na, C3 presentó los mayores valores, aunque Z1, G1, C2 y A2 también presentaron valores superiores a T50.
Figura 2.2.7. Efecto de la inoculación con comunidades de HFMA sobre la concentración de nutrientes en tejido de plantas de uchuva. Nitrógeno (A), fósforo (B), potasio (C), calcio (D) y magnesio (E). Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2, G3, G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1, C2, C3); Arcabuco (A1, A2).
D B A
C
En cuanto a elementos menores, se observaron altos niveles de Fe en los tratamientos, siendo G2, C1 y A1, mientras que para G4 se observaron bajos niveles. Por otra parte, la concentración de Cu fue alta en Z2 y G3 y con bajos niveles en C2, A2 y Z1. Para el caso del Zn, los mayores valores se presentaron con M y C1 que y con bajos niveles en A, Z1 y C3. Finalmente, para el Mn ningún tratamiento superó a T50 y en la concentración de B, G3 y G4 mostraron los mayores valores (Figura 2.2.8).
Figura 2.2.8. Efecto la inoculación con comunidades de HFMA sobre la concentración de nutrientes menores en tejido de plantas de uchuva. Hierro (A), Cobre (B), Manganeso (C), Zinc (D) y Boro (E). Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2, G3, G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1, C2, C3); Arcabuco (A1, A2).
A B
C D
Variables de cosecha
Las variables de cosecha evaluadas fueron: número de frutos por planta (NF); peso fresco de fruto con capacho (PFCC) y peso fresco de frutos sin capacho (PFSC), para las cuales se encontraron diferencias altamente significativas (p<0,01), entre tratamientos, con excepción del número de frutos (p<0,05) de acuerdo con la ANAVA. Los resultados se pueden observar en la Tabla 2.2.10 del anexo 2.2 y en la Figura 2.2.9.
Con relación al número de frutos por planta (NF) los mayores valores se encontraron en C3 que superó a todos los tratamientos con excepción de T100, con el cual fue similar estadísticamente, lo cual significa que es capaz de sustituir 50% de la fertilización mineral. Los menores valores se encontraron en los tratamientos inoculados con comunidades de A y A1 que fueron inferiores a T10. Otros tratamientos con alto número de frutos fueron Z2, G4, M, C1, A2.
En cuanto al peso de frutos con capacho (PFCC), los tratamientos que superaron al T50 fueron C2, C3, Z2, G4, donde los dos últimos fueron estadísticamete similares a T100, y para el peso de fruto sin capacho (PFSC), los tratamientos que superaron a T50 fueron Z2 (*); G4, C2, C3 y A2.
En general, los tratamientos que presentaron las mejores respuestas agronómicas también obtuvieron las mayores producciones, encontrándose incrementos en PFCC para los tratamientos inoculados con comunidades: y T100 (29%), Z2 (16%); G4 (10,13%) y C2 (1,4%) y para PFSC con Z2 T100 (32,7%); Z2 (20,3%); G4 (13,5%); C2 y C3 (6%). Estas respuestas en variables de cosecha se asociaron con la composición de las comunidades, en términos de abundancia relativa de especies y frecuencia de aislamientos. Es de anotar que las comunidades G3, A1,G2 y A presentaron las menores respuestas en todas las variables evaluadas. Se obsevó correlación positiva entre concentración de nutrientes en tejido y variables de cosecha, número de frutos y peso fresco de frutos con y sin capacho (Figura 2.2.10), así como entre colonización de raíces (%) y variables de cosecha, número de frutos y peso fresco de fruto con y sin capacho (Figura 2.2.11), indicando un aumento en las variables de cosecha al incrementarse la colonización y el contenido de nutrientes.
Figura 2.2.9. Efecto de la inoculación con comunidades locales de HFMA sobre variables de cosecha: número de frutos por planta (A), peso de fruto con capacho (B), peso de fruto sin capacho (C). Letras diferentes indican diferencias significativas (p<0,05)de acuerdo con la prueba de Tukey. Zipacón (Z1, Z2); Granada (G1, G2, G3, G4); Albán (A); Mosquera (M); Cómbita (C1, C2, C3); Arcabuco (A1, A2).
0 50 100 150 200 250 N ú m e ro d e fr u to s p lan ta -1 Tratamiento bc bc bc bc bc bc c bc bc bc ab c bc bc bc a A 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Pe so Fr u to s co n c ap ac h o ( g p lan ta -1) Tratamiento cd ab cd cd cd abc e cde cd bc bcd cd bcd de bcd a B 0 50 100 150 200 250 300 350 Peso fr u to si n c ap ac h o (g p lan ta -1) Tratamientos
cde ab cde de cde bc f de bc bcd bcd cde cd ef cd a
Figura 2.2.10. Relación entre concentración de N y P variables de cosecha: (A) peso de fruto con capacho (g); (B) peso de fruto sin capacho (g), para plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA.
Figura 2.2.11. Relación entre colonización con variables de cosecha: número de frutos, peso de fruto con capacho (g), peso de fruto sin capacho (g), para plantas de uchuva inoculadas con comunidades locales de HFMA.
En síntesis los resultados indican que las comunidades G1, G4, A2 y C3, presentaron altas respuestas agronómicas, en todas las variables de la parte aérea (PSA, AF) como en la raíz (PFR, VR), situación que se correlacionó con mayores niveles de colonización. Este resultado se corroboró con los análisis de correlación, en donde las variables agronómicas estuvieron asociadas significativamente con los porcentajes de colonización de raíces. De igual forma, los tratamientos G1, C3 y A2, entre otros, presentaron tasas de fostosíntesis similares a los testigos con T50 y T100, lo cual puede explicar la capacidad de acumulación de biomasa. Estos resultados estuvieron acompañados por una mayor capacidad de concentración de nutrientes como el N (G1, G4), el P (G1, C3, A2); K y Ca (G1, G4, C3 y A2). Por otra parte, en el caso de Na los valores de G1, A2 y C3 obtuvieron niveles cercanos a T50. Con respecto a los elementos menores, solamente en el caso del B, G4 presentó altos niveles, los demás tratamientos presentaron valores medios a bajos. Lo anterior se corrobora con las regresiones múltiples en las cuales se observa una relación
A
B
directa de colonización con la capacidad de absorción de P y Na e inversa con la capacidad de absorción de Mg, Cu y B.