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UNIVERSIDAD DE COLIMA FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y AGROPECUARIAS Influencia del fósforo sobre la colonización y producción de esporas de hongos micorrízicos vesículo-arbusculares en tres hospederos a diferentes tiempos de desarrollo TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRÍA EN BIOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN ESPECIALIDAD EN MICROBIOLOGÍA PRESENTA: Salvador Guzmán González TECOMAN, COLIMA ASESORES: DRA. MARÍA VALDÉS DR. LUIS FELIPE BOJALIL JABER DR. MIGUEL ARENAS VARGAS AGOSTO DE 1991

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UNIVERSIDAD DE COLIMAFACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS Y AGROPECUARIAS

Influencia del fósforo sobre la colonización y producción de esporasde hongos micorrízicos vesículo-arbusculares en tres hospederos a

diferentes tiempos de desarrollo

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:

MAESTRÍA EN BIOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓNESPECIALIDAD EN MICROBIOLOGÍA

PRESENTA:

Salvador Guzmán González

TECOMAN, COLIMA

ASESORES:DRA. MARÍA VALDÉS

DR. LUIS FELIPE BOJALIL JABERDR. MIGUEL ARENAS VARGAS

AGOSTO DE 1991

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CONTENIDO

LISTA DE CUADROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l

RESUMEN .................................................................................................. ii

1. INTRODUCCION ...................................................................................... 1

II. REVISION DE LITERATURA .................................. ................................. 6

2.1 Productividad agrícola de los suelos .......................................................... 6

2.1.1 Situación mundial ..........................................................................

2.1.2 Situación en México ....................................................................... 7

2.1.3 Situación en el Estado .................................................................... .

2.2 Necesidades de investigación .................................................................. 9

2.2.1 Alternativas ................................................................................ 9

2.2.2 Investigación biológica en México .................................................... 10

2.3 Las micorrizas .................................................................................. 1 0

2.3.1 Clasificación .............................................................................. 10

2.3.2 Hospederos ................................................................................ l l

2.4 La micorriza vesículo arbuscular .............................................................. 1 1

2.4.1 Distribución geográfica .................................................................. l l

2.4.2 Hospederos ............................................................................... l l

2.4.3 2.4.3 Presencia en el país .............................................................. 1 2

2.4.4 Beneficios .................................................................................. 1 2

2.4.5 Limitantes de la utilización .............................................................. 1 2

2.4.6 Limitantes del desarrollo ................................................................ .13

2.4.7 Relación con hospederos ................................................................ .13

2.4.8 Relación con el fósforo ................................................................... 1 4

2.4.8.1 Colonización ......................................................................... 1 4

2.4.8.2 Esporas ............................................................................... 1 6

2.4.9 Estudios en el país ....................................................................... .176.

2.4.9.1 Nivel nacional ........................................................................ 1 7

2.4.9.2 Nivel estatal .......................................................................... 1 7

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III. MATERIALES Y METODOS .................................................................... 1 8

3.1 Lugar de realización ............................................................................. 18

3.2 Suelo .............................................................................................. 1 8

3.3 Inóculo ........................................................................................... .18 o

3.4 Hospederos ...................................................................................... .19

3.5 Inoculación ....................................................................................... 1 9

3 .6 Condiciones experimentales .................................................................. .20

3.7 Medición de variables ........................................................................... 20

3.8 Análisis de datos ................................................................................. 2 2

IV. RESULTADOS

4.1 Condiciones ambientales ....................................................................... 23

4.2 Efecto de factores de estudio .................................................................. 23

4.2 Colonización micorrízica ..................................................................... ..2 3

4.3 Producción de esporas ........................................................................ ..2 6

4 .4 Fósforo en la planta ........................................................................... ..2 7

4.5 Peso de raíces .................................................................................... 28.

4.6 Materia seca ...................................................................................... 28

V. DISCUSIONES ....................................................................................... 2 9

4.1 Colonización micorrízica ....................................................................... 2 9

4.2 Producción de esporas ......................................................................... .30

4.3 Fósforo en la planta ............................................................................. 3 1

4.4 Peso de raíces ................................................................................... .32

VI. CONCLUSIONES .................................................................................. 33

VII. LITERATURA CITADA ......................................................................... 34

,

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* LISTA DE CUADROS

1.- Características químicas del suelo empleado y de la mezcla suelo-arena con las ‘adiciones

de fósforo (PzOs) en mg/kg de sustrato.

2.- Composición de la solución de nutrientes Hoagland en un litro de agua destilada (Elias y

Safir, 1987).

3a.- Análisis de varianza de la colonización micorrízica y número de esporas en plantas de

cuatro edades de desarrollo en suelos con adición de niveles de fósforo soluble. Análisis

con datos originales y transformados.

3b.- Análisis de varianza del contenido de fósforo en los tejidos, peso de raíz y materia seca en

plantas de cuatro tiempos de desarrollo en suelos con adición de niveles de fósforo

soluble. Análisis con datos originales y transformados.

4.- Porcentaje de colonización micorrízica en tres especies de plantas de tiempos diferentes de

desarrollo en suelos con adición de niveles de fósforo soluble e inoculadas con hongos

MVA.

5.- Número de esporas en diez gramos de suelo seco de tres especies de plantas en cuatro

tiempos de desarrollo, inoculadas con hongos MVA.

6..- Porcentaje de fósforo en la parte aérea de tres especies de plantas desarrolladas en suelos

con adición de cinco niveles de fósforo e inoculadas con hongos MVA.

7.- Porcentaje de fósforo en la parte aérea de tres especies de plantas en cuatro tiempos de

desarrollo e inoculadas con hongos MVA.

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8.- Peso fresco de raíces (gramos por recipiente) de tres especies de plåntas en cuatro tiempos

de desarrollo e inoculadas con hongos MVA.

.9.- Porcentaje de materia seca de tres especies de plantas en cuatro tiempos de desarrollo,

inoculadas con hongos MVA.

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RESUMEN

Con el objeto de conocer el potencial de algunas especies de plantas propias de la región como.

productoras de hongos nativos micorrízicos vesículo-arbuscular, se probaron plantas de frijol

(Phaseolus vulgaris), sorgo (Sorghum vulgaris) y grama (Cynodon dactylon), en suelos con

adiciones de fósforo (P) a razón de 0, 25, 50, 100 y 200 mg/kg de suelo y cosechadas a 4, 6, 8

y 10 semanas después de la siembra. Yemas de grama, semillas de frijol y sorgo fueron

sembradas en recipientes de 1 litro con mezcla de suelo-arena (12 w/w) estéril tratados con P

y colocando el inóculo de 2 a 3 cm bajo el material sembrado. Las plantas fueron colocadas en

sombreadero al 30% y regadas diariamente, adicionando 15 ml de solución nutritiva cada

semana. La colonización micorrízica fue afectada por la interacción triple del hospedero,

fósforo y tiempo de cosecha, siendo la grama, la especie de planta que mostró el mejor

resultado al nivel de 50 mg de P/kg de suelo a las 8 semanas después de la siembra. La

esporulación sólo fue alterada por el tiempo de cosecha, obteniendo el sorgo el mejor número

de esporas/g de suelo seco, en la loa. semana. La concentración de P en la planta aumentó con

las adiciones al suelo, pero disminuyó en relación al tiempo de desarrollo de la planta. La

colonización micorrízica-VA fue relacionada negativamente con la concentración de P en la

planta para niveles mayores de 50 mg de P adicionado al suelo.

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1 INTRODUCCION

Considerando las condiciones de luz y temperatura, los trópicos tienen el potencial más

grande paro la producción de cultivos, sin embargo en extensas áreas el crecimiento de las

plantas es limitado por la escasez del agua y problemas relacionados al suelo, como

deficiencias de nutrientes (N, P, K, Ca, Zn y B), toxicidad por otros elementos (Al, Mn) y alta

capacidad de fijación del fósforo (99). Bajo estas condiciones tropicales y en la necesidad de

producir los alimentos, surge como una alternativa la evaluación y uso de agentes biológicos

existentes en la rizosfera de todas las plantas.

La rizosfera, es el micrositio de interacciones frecuentemente mutualísticas entre las

raíces vivas de las plantas y los microorganismos de suelo. El sitio puede ser, dentro de la raíz,

entre la fase raíz-suelo y dentro el volumen del suelo próximo a la raíz, donde se desarrolla el

fenómeno de transferencia de substratos y circulación de elementos.

Una de las asociaciones simbióticas de raíces de plantas con microorganismos del

suelo, es la de algunos hongos de la clase Zygomicetes que se distribuyen ampliamente en

zonas áridas y semiáridas,la cual es conocida como micorriza vesículo arbuscular (MVA) y

juega un papel de suma importancia en la productividad de los suelos tropicales.

Estos simbiontes MVA, que se caracterizan por sus estructuras vesiculares y

arbusculares a nivel inter e intracelular (14) se presentan en la mayoría de las- especies

agronómicas, generalmente en las familias de cultivos principales, Leguminoseae y

Gramineae, excepto las Cruciferae.

La amplia gama de hospederos de MVA y su particular distribución de suelos arenosos

de los trópicos seco,s, ha determinado que este simbionte reciba una gran atención por los

múltiples beneficios que se han observado, como son: mejorar el crecimiento de las plantas,

incrementar la absorción de nutrientes (N, P, .?n, Cu), incrementar la tolerancia al estrés

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hídrico. a suelos salinos y a metales tóxicos pesados, además mejora suelos disturbados y

reduce el efecto del trasplante y las infecciones por nematodos.

Desafortunadamente, uno de los principales obstáculos de la aplicación extksiva de

hongos MVA es el hecho de que son simbiontes obligados, razón por la cual, el método más

común para el crecimiento de este hongo, es la técnica de cultivos en maceta sobre hospederos

susceptibles bajo, condiciones asépticas de invernadero, la que proporciona inóculo

constituido a base de las raíces infectas y suelo infectado con micelio extramatrical y esporas;

sin embargo el producto obtenido es disponible a un grado muy limitado en la agricultura.

Por otro lado, el desarrollo de la infección y la producción de esporas es seriamente

limitada por diversos factores, tales como temperatura luz, nutrientes y otros factores edáficos

y ambientales.

En relación a los nutrientes, la concentración de fósforo (P205) en el suelo es el

principal factor que limita la producción de propágulos infectivos de los hongos MVA; esto ha

sido ampliamente demostrado en diversos estudios de invernadero y campo, cuyos

incrementos en las concentraciones de este elemento normalmente causan la disminución del

porcentaje de colonización y la esporulación de este simbionte.

También la especie y la edad del hospedero tienen una relación muy estrecha con

colonización micorrízica y producción de esporas; debido a que las características

morfológicas y extensión linear de las sistemas radiculares juegan un papel fundamental en la

relación hospedero-parásito (52); se dice que plantas con pobre sistema radicular (cebolla,

papa) o con elevadas demandas de fósforo (leguminosas) son las que responden mejor a la

micorrización. Por otro lado se ha observado que el máximo desarrollo de la colonización

micorrízica ocurre,en la etapa de transición de la fase vegetativa y la fase reproductiva de la

planta (11).

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Por lo tanto, conociendo los diversos beneficios que se obtienen de estos simbiontes,

presentes en el estado de Colima por las características de región tropical, es necesario

reproducirlos en volúmenes deseados y obtener inóculo disponible para inve:tigaciones

posteriores, sin embargo, como existen factores que limitan la colonización y producción de

esporas, se requiere hacer una evaluación de hospederos de la región bajo diversas condiciones

del sustrato y el ambiente, para seleccionar el que maximice la producción de inóculo, razón

por la cual , este estudio partió de las suposiciones siguientes:

1.- Las plantas de sorgo (Sorahum vulnare), frijol (Phaseolus vulgaris) y grama

[Cvnodon dactvlon) son altamente susceptibles a la infección micorrízica vesículo-arbuscular

y eficientes productoras de esporas

2.- La colonización micorrízica vesículo-arbuscular y producción de esporas en plantas

de sorgo, frijol y grama es limitada por las concentraciones de fósforo soluble en el suelo.

3.- El tiempo de desarrollo de las plantas de sorgo frijol y grama influye sobre la

colonización micorrízica y producción de esporas.

Para probar dichas hipótesis se plantearon los siguientes objetivos:

l.- Evaluar la colonización micorrízica y producción de esporas en plantas de sorgo

(Sorghum vulgare), frijol (Phaseolus vulgaris) y grama (Cynodon dactylon).

2.- Determinar la colonización micorrízica y producción de esporas de plantas de

sorgo, frijol y grama cultivadas en suelos con adiciones de 0, 25, 50, 100 y 200 mg de

fósforo/kg de suelo.

3.- Determinar la colonización micorrízica y producción de esporas de plantas de

<sorgo, frijol y grama a las 4,6, 8 y 10 semanas después de la siembra.

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En la realización del experimento se empleó como sustrato una mezcla estéril de suelo

arena en la relación 1:2 (w/w), colocada a razón de 1.2 kg en recipientes de plástico de 1 litro

de volumen. Los niveles de fósforo (P205) a utilizar: 0,25, 50,100 y 200 mg/kg de s+rstrato, se

mezclaron uniformemente en las macetas correspondientes. Para ello se adicionó superfosfato

de calcio triple (46% P205) molido.

La inoculación se realizó colocando una capa de 1OOg de suelo con esporas y raíces

infectadas a una profundidad de 2 a 3 cm. por debajo de la semillas o estolones empleados en

la siembra de los hospederos (frijol, sorgo y grama).

El ensayo se llevó a cabo bajo sombra (30%) con arreglo de tratamientos en bloques al

azar con 4 repeticiones. El riego se realizó diariamente y cada 8 días se aplicó al suelo 15 ml

de solución nutritiva Hoagland.

Las plantas se cosecharon a las 4, 6, 8 y 10 semanas después de la siembra; en cada

ocasión se determinó el porcentaje de colonización micorrízica, la cantidad de esporas por

grama de suelo seco, el peso fresco de las raíces, y el porcentaje de fósforo en la parte aérea de

la planta y de materia seca.

Los datos obtenidos fueron sometidos a la técnica de análisis de varianza con 4 factores

e interacciones de primero y segundo orden, así como prueba de medias Tukey al 5% de error.

La colonización micorrízica fue influenciada por la interacción entre el hospedero,

nivel de fósforo adicionado y el desarrollo de la planta. La medias máximas del porcentaje de

colonización fue igual para las tres hospederos (Tukey P < 0.05), sin embargo el valor mas alto

se presentó en la grama (9 1.73%), a diferencia del sorgo y frijol con medias menores a 62%.

La diferencia entre hospederos se estableció en el tiempo para obtener ,el máximo grado de

colonización; para el frijol fue a la sexta semana, mientras que para el sorgo y la grama ocurrió

a Ja décima semana.

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.En relación al fósforo adicionado, en el frijol y sorgo la MVA se comportó igual para

todos los niveles dentro de una misma edad de la planta y para la grama a niveles menores de

200 mg, aunque para el frijol y el sorgo se presentó la máxima colonización a 25 mg y para la

grama a 50 mg.

La producción de esporas por 10 g de suelo seco solo fue afectada por la interacción del

hospedero con la edad de la planta. A la sexta y octava semana no existió diferencia entre

hospederos, pero a la décima semana el sorgo fue mejor (34.78 esporas/g de suelo) que el frijol

y la grama.

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II kEVISION DE LITERATURA

2.1 Productividad agrícola de los suelos

2.1.1 Situación mundial

La apertura e intensificación de áreas de cultivo en el mundo, como una medida para

incrementar la producción agrícola, en un principio mostró resultados satisfactorios, logrando

que durante la década de los cincuentas aumentara a razón de 2/3, sin embargo en los años

sesenta el incremento fue de 1/2 y se prevé que la cifra bajará a 1/4 en los últimos decenios de

este siglo (29).

Estas maneras de la utilización del recurso suelo y principalmente los modos de manejo

del suelo, son sin duda, las causas de la disminución de la productividad agrícola, reportándose

la caída del área cultivada en un 7 % durante el presente decenio (15) debido principalmente

al abandono de las tierras gravemente erosionadas, la utilización de suelos cultivables para

fines no agrícolas y la creación de programas para conservación que no permiten la

explotación de áreas susceptibles a la erosión, como en los Estados Unidos de América.

Ese afán de aumentar la productividad agrícola mundial, mediante la apertura e

intensificación de áreas de cultivo, ha dado como resultado que los bosques desaparezcan en el

mundo a una tasa 1.2% anual con más de once millones de ha perdidas cada año, y la erosión

del suelo junto con la desertifícación lleguen a 50,000 km cuadrados anuales, además de la

salinización actual de cerca de 1 billón de ha debido al uso excesivo del agua subterránea para

riego, que las convierten en inútiles para la producción de cultivos (68).

Por otro lado, la introducción de la tecnología moderna en la intensificación agrícola,

ha ocasionado una fuerte dependencia de la utilización de insumos, tales como semillas

mejoradas, insecticidas, fungicidas, herbicidas y principalmente grandes cantidades de

fertilizantes químicos (82) para satisfacer las altas necesidades de las especies mejoradas y

obtener los mejores rendimientos en la producci& agrícola.

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El grado de dependencia de los fertilizantes en el mundo, se refleja por el incremento

del uso de cerca de 7 millones de toneladas métricas (TM) en 1945 a 72 millones de TM en

1975. En relación al fósforo, los americanos utilizaron 4.9 millones de TM en 198 1 y,se estima

que en lo futuro este nutrimento vendría del medio oriente; además la demanda de los

cultivos en el mundo por nitrógeno..está proyectada-set-de -1.45 millones de TM para e!- año_

2000 (68).

Bajo estas premisas implicaría, para muchas naciones, problemas fuertes en su

estabilidad económica, debido a la multiplicación del precio de los fertilizantes por la gran

demanda en todo el mundo y al efecto que produciría en su balanza de pagos las importación

de estos productos (29).

2.1.2 Situación en México

En México, también se ha registrado una disminución en la productividad agrícola

debido a la forma de explotación irracional de los recursos naturales en las actividades

agropecuarias y forestales, resultado de ignorar y separar del proceso productivo y los costos

del abuso de dichos recursos. Tal omisión supone, en última instancia, el sacrificio del futuro a

costa del presente; el detrimento de procesos globales por la operatividad de fenómenos

locales y la supeditación de los intereses de la colectividad a los intereses particulares (110).

También en México, con el propósito de incrementar la producción agropecuaria, aunado a los*.incendios forestales y la expansión urbana; los habitats naturales han sido transformados a un

grado de 1.5 millones de ha de pérdida de vegetación natural al año; trayendo consigo efectos

irreversibles sobre los suelos agrícolas.

Una de las consecuencias más severas de la deforestación es propiciar la pérdida

edáfica, la cual tiende a ser mayor en los terrenos con fuertes pendientes, lluvias torrenciales y

suelos ligeros. Esta pérdida es irreversible y lesiona la potencialidad productiva, provocando

una disminución de los rendimientos y pudiendo llegar al grado de dejar los terrenos inútiles.

Así, se estima que del 30 al 40% del territorio s e encuentra severamente erosionado, en menos

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.

del 35% la erosión es poco considerable y cerca del 20% no presenta problemas de erosión

(110).

La salinización de tierras, causada por la sobre explotación de los mantos acuíferos, es

otro de los efectos ecológicos que contrasta negativamente dentro de -la agricultura

especializada, llegando a afectar en 1983, 560,000 ha, mermando los rendimientos agrícolas

considerablemente.

También la contaminación de suelos y aguas constituye otro problema ambiental

sumamente serio que merece atención, tanto por el efecto sobre los microorganismos como en

el mismo hombre, sin embargo la agricultura actual depende estrechamente de los pesticidas y

fertilizantes. que son los principales causantes de dicha contaminación. Se reporta que en

México en 1949-I 950 se utilizaron 8000 toneladas de nutrientes, pero diez anos más tarde el

consumo ascendió a 170,000 toneladas, hasta alcanzar la cifra de 1’825,000 en 1982-83 (29).

Aunado a las alteraciones ecológicas propiciadas por la deforestación e intensificación

de áreas naturales, el régimen de precipitación limita seriamente el aprovechamiento del

18.76% (36.9 millones de ha) del área total de México que es apta para producir (IS), ya que

solo en el 34% de esta (12.54 m de ha), se dispone de una precipitación que va de 600 a 1500

mm anuales; lo que permite la presencia de condiciones favorables para la agricultura de

aceptables y altos rendimientos. En el resto del área, se tienen registros de 0 a 500 mm y de

más de 1500 mm que corresponden a un 50% y 16% respectivamente, lo cual hace incierta,

riesgosa o imposible la cosecha en el primer caso y difícil en el segundo, debido a los

problemas agudos de erosión y drenaje causados por las altas precipitaciones (18).

2.1.3 Situación en el estado

En relacióh al estado de Colima, también es preocupante el comportamiento de la

actividad agropecuaria y forestal, ya que esta proporciona los principales alimentos básicos

para el consumo popular, respecto a los demás sectores económicos, sin embargo, la

agricultura que es la más importante, ocupando el 32.82% (179,000 has.) de la superficie total

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se encuentra seriamente afectada principalmente por la distribución de la precipitación pluvial,

fertilidad nativa de los suelos y el deterioro creciente de los recursos, vegetación, suelos y

aguas motivado por prácticas agronómicas inadecuadas (23,94).

El comportamiento de la precipitación en esta región tropical seca que es de 1000 mm

anuales en promedio, se caracteriza por que el 65% de la lluvia se presenta en los meses de

julio y septiembre, causando graves problemas en los campos agrícolas; no obstante la

precipitación es mas abundante en la zona Norte (Minatitlán, Comala y Cuauhtémoc) y Centro

(Colima, Coquimatlán, Villa de Alvarez e Ixtlahuacán) (93) con volúmenes mayores a los

1000 mm anuales; sin embargo en la zona Costa (Manzanillo, Armería y Tecomán) que es la

mayor superficie y la de los mejores suelos agrícolas del estado, el régimen de la precipitación

es muy errático (19) con un promedio de 760 mm anuales que limitan la producción frutícola y

la vida económica de las plantaciones (112).

La mayoría de los suelos que es de origen aluvial y presentan texturas muy variadas

con proporción abundante de arena y limo. Su productividad agrícola es limitada debido a su

bajo contenido de nitrógeno, y fósforo aprovechable y por los altos índices de potasio y calcio

(19). No obstante se considera que afecta en mayor proporción, el deterioro creciente de los

recursos naturales, vegetación, suelo y agua, inducido por prácticas agronómicas inadecuadas,

como las que se han mencionado anterior mente. Así se estima que el área ensalitrada en el

distrito de riego de “peñitas” ha llegado a 13,056 has., el 7.29% del área total agrícola en el

estado y con respecto a la erosión, el daño causado a un nivel moderado ascendió a 723.62

Km2, mientras que 1836.88 Km cuadrados tienen un nivel alto de erosión, significando una

lesión de 13.26 % y 33.67% de la superficie estatal respectivamente (110).

2.2 Necesidades de investigación

2.2.1 Alternativas*

Por todo lo anterior, es claro que, a pesar del potencial productivo en el mundo de los4.

ecosistemas tropicales, gracias al equilibrio resultante de su alta diversidad genética y

estructural; el incremento de la población humana no podría sobrevivir mediante el uso de la

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tecnología moderna en la producción agrícola, si ello conduce a la disminución del inventario

de la productividad de los suelos (68).

Ante la problemática anterior, en muchos países, se ha venido desarrollando e

implementando la evaluación y el uso de agentes biológicos y materiales en ia producción de

bienes y servicios, como alternativa para incrementar el aprovechamiento de los recursos

naturales y mejorar la productividad de alimentos (37,43), con resultados alentadores.

2.2.2 Investigación biológica en México

En nuestro país, dentro del rubro agrícola, tienen gran relevancia las investigaciones

sobre la producción de fertilizantes orgánicos y biológicos, así como de insecticidas

microbianos, ya que representan líneas prioritarias para el país, tanto por orientarse a mejorar

la producción de cultivos, como a sustituir importaciones y disminuir la contaminación por el

empleo de insumos químicos (16. 17); además el mejoramiento genético de plantas, también

ocupa un renglón importante.

En relación a la producción de fertilizantes orgánicos y biológicos, es una de las

promesas que vendría a terminar con la dependencia de los fertilizantes químicos y con los

problemas que estos ocasionan en las tierras agrícolas. Razón por la cual la atención se ha

centrado en la búsqueda y estudio de microorganismos capaces de formar asociaciones

simbióticas mutualísticas con las plantas, de tal manera que fijen el nitrógeno y el fósforo en el

hospedero, como lo son, bacterias nitrificantes del género Rhizobium y los hongos

micorrízicos vesículo-arbusculares respectivamente (17).

2.3 las Micorrizas

2.3.1 Clasificación

Las micorr@as, son estructuras que resultan de una asociación simbiótica entre las

raíces de las plantas y de. hongos especializados que habitan en los suelos (49, 57, 90,). Estos

kmbiontes han sido originalmente agrupados en ecto, endo y ectoendomicorrizas, según el

tipo de estructuras formadas en el sistema hongo-raíz (75). Mientras el primer grupo, forma un

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.manto que encierra las raíces y las hifas penetran entre las células de la raíz para formar una

red intercelular, conocida como “red de Harting”, las endomicorrizas no presentan el manto

hifal. pero las hifas penetran dentro de las células corticales de la ra’iz sin causar dañ? visible a

la raíz invadida. Las ectoendomicorrizas muestran características de los dos grupos descritos.

2.3.2 Hospederos

Con respecto a los hospederos, se menciona que alrededor del 95 % de las plantas del

mundo pertenecen a familias que son típicamente micorrizables (57, 62, ll 1) la excepción la

constituyen las familias Cruciferae (44): Chenopodiaceae (4) Fumariacea, Cyperaceae,

Commelianaceae, Urticaceae, Poligonaceae, que en general no forman ningún tipo de

asociación micorrízica (7, 54).

Alrededor del 80 % de las plantas que presentan la simbiosis en cuestión, forman el

tipo de asociación endomicorrízica conocida como micorriza vesículo-arbuscular (MVA)

reportándose en más de 200 familias y más de 1000 géneros de plantas, distribuidas en el

grupo de las Briofitas, Pteridofitas, Angiospermas y Gimnospermas (7,67).

2.4 La micorriza vesiculo-arbuscular

2.4.1 Distribución geográfica

Los hongos de la clase Zygomicetes incluidos en la familia Endogonaceae del género

Endogone (78, 79), son causantes de las infecciones endomicorrízicas y se encuentran

ampliamente distribuidas en todos los continentes salvo la Antártida (7). Se les encuentra

especialmente en suelos áridos y semiáridos de las zonas tropicales (69, ll 1, 99),

principalmente en lugares pobres en fósforo o con elevada capacidad de retención de ‘este

nutriente (90, 99).

2.4.2 Hospederos

Estos simbiontes MVA, que se caracterizan por sus estructuras vesiculares y

: arbusculares a nivel inter e intracelular (56: 14557) se presentan en la mayoría de las especies

agronómicas, excepto en las Brassicas y caña de azúcar y está generalmente en 2 familias de

cultivos principales, la Leguminoseae y Grnmineae (49,90).

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.2.4.2 Presencia en el país

En nuestro país, la presencia de las MVA se ha detectado en diversos cultivos de

importancia económica, tales como maíz, frijol, papa, jícama, chile, pimienta, cafeto, frijol de

cuerno, frijol alado y ayocote (33) reportándose en la actualidad 21 especies de estas o

- estructuras, distribuídas en orden de importancia en los géneros Glomus, Acaulospora,

Sclerocystis, Gigaspora y Scutellospora (113); también el género Entrophospora es observado

en el cultivo del limón mexicano (Citrus aurantzj¿dia Swingle) (35).

En el estado de Colima, por sus características ecológicas de trópico seco, la existencia

de la MVA no es la excepción; se han encontrado Glomus, Gigaspora, Sclerosystis,

Acaulospora y Entrophospora, colonizando raíces de plantas de limón mexicano, ya sea en

monocultivo o asociado con palma de coco (3,35).

2.4.4 Beneficios

La amplia gama de hospederos de la MVA y su particular distribución en suelos

arenosos de los trópicos secos (65, ll 1,99) ha determinado que este simbionte reciba una gran

atención por los múltiples beneficios que se han observado, como son, mejorar el crecimiento

de las plantas (47), incrementar la absorción de nutrientes, principalmente N, P, Zn, y Cu (2 1,

72) así mismo aumenta la tolerancia al stress hídrico (51) a suelos salinos (48) y a metales

tóxicos pesados (49), ademas mejora suelos disturbados (103, 30), muestra efectos de

sinergismo co11 Rhizobium (1 I5), reduce el efecto del transplante (70) y disminuye las

* infecciones por nemátodos en la raíz (55).

2.4.5 Limitantes de la utilización

Los beneficios anteriores, muestran el amplio potencial de estos habitantes naturales

del suelo para su uso en la agricultura. Desafortunadamente uno de los principales obstáculos

de la aplicación extensiva del MVA, es el hecho de que son simbiontes obligados, y hasta

ahora muy pobres crecimientos han sido obtenidos bajo condiciones axénicas (60,66,40). Por

esta razón el método más comúnmente usado &ra el crecimiento de este hongo es la técnica

de cultivo en botes sobre hospederos susceptibles bajo condiciones asépticas en invernadero,

12

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.los cuales producen inóculo, constituido de las raíces infectadas y suelo infectado con micelio

extra-matrical y esporas (73). No obstante, el procedimiento mencionado, utilizado en

Inglaterra y Estados Unidos, proporciona inóculo disponible a un grado limitapo en la.agricultura, empleado solo en situaciones donde las MVA han sido destruidas o dañadas por

0agroquímicos, en invernaderos y suelos labrados (68, 73). *.

2.4.6 Limitantes de desarrollo

Por otro lado, el desarrollo de la infección y la producción de esporas es seriamente

limitada por diversos factores, tales como la temperatura (50,96,98), luz (3 l), nivel de fósforo

en el suelo (36,106), humedad (24,88), textura (24), microorganismos (8), pH (48) y

disturbios del suelo (28).

2.4.7 Relación con hospederos

También el tipo de hospedero influye sobre la colonización micorrízica y producción

de esporas, siendo generalmente las plantas con elevadas demanda de fósforo como las

leguminosas, o con pobre sistema radicular (cebolla, papa), las que responden mejor a la

micorrización, de tal manera que las plantas con pocos o cortos pelos radicales dependerán

más de la formación de micorrizas que las dotadas de pelos bien desarrollados (7). Se

menciona que las gramíneas son menos micorrizadas que las leguminosas, debido a que

poseen un sistema radical mejor desarrollado, que les permite obtener más fácilmente los

nutrientes del suelo y hacerlas menos dependientes de las micorriza (90).

En un estudio realizado por Giovannetti et al (39), al inócular con Glomus

monosporum las plantas de trébol, vid, cebolla y pasto heno, que se caracterizan por la

diversidad en la morfología y la extensión linear de sus sistemas radiculares, encontraron a los

4 meses de la inoculación, la mayor respuesta en la colonización y producción de esporas en

plantas de vid y trébol, y la más baja en pasto de heno. Esto prueba la correlación inversa entre

la colonización de MVA y plantas que poseen escasos o cortos pelos radicales, que es la

característica de los hospederos más sobresaliktes en este trabajo.

13\

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Sin embargo, cuando plantas de trébol fuerón inoculadas con los hongos Gigaspora

gigantea y Glomus mosseae en invernadero, por un período de 10 semanas, no se presentó la

infección con ninguno de los dos simbiontes, en cambio Gigaspora Gigantea y Glomus?

fasciculatum mostrar& una infección moderada en plantas de maíz, al igual que Glomus9

calospora en sorgo (46).

Los reportes anteriores ponen de manifiesto muestran que el comportamiento del

desarrollo de la infección y la producción de esporas es influenciado por la especie de planta

hospedera y la especie de hongo micorrízico y no necesariamente las plantas con escasos pelos

radiculares, son las que tienen una mayor respuesta a los endofitos MVA.

Los resultados obtenidos de inocular plantas de maíz, pasto bahía, sorgo y soya con

Glomus claroideum, Glomus etunicatum, Glomus mosseae y Gigaspora margarita, verifican

lo antes mencionado, ya que la soya, que se caracteriza por la presencia de pocos pelos

absorbentes, no fué apta para obtener una adecuada esporulación para cualquiera de las

especies de hongos MVA. En cambio, el maíz después de 12 semanas de la inoculación,

presentó la mejor respuesta a la producción de esporas, siendo superado a las 14 semanas por

el pasto bahía, el cual mostró incrementos de 1 OO-5 19 % en las dos últimas semanas de

incubación (105). También la cebolla es reportada como hospedero altamente susceptible a la

micorrización y productor de esporas, obteniendo resultados satisfactorios con Glomus

macrocarpus var. geosporus, Glomus facicdatus, Gigaspora margarita y Gigaspora gigantea

2.4.8 Relación con el fósforo

2.4.8.1 Colonización

En relación a los nutrientes, la concentración de fósforo (P) soluble del suelo es el

principal factor limitante de la producción de propágulos infectivos del endofito MVA; siendo

ampliamente demostrado en diversos estudios de invernadero y campo, que incrementos en las

’ concentraciones de este elemento, normalmkrte causan la disminución del porcentaje de

infección y la esporulación de este simbionte.

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Así. cuando plantas de centeno, inoculadas con Acaulospora laevis y Glomus

monosparum y cultivadas en bote, fuerón sometidas a los niveles crecientes de P,soluble 0,.0.5, 1. 2,4 y ’ 8 grs/maceta conteniendo 3 kg de suelo, la respuesta del desarrollo micorrízico de

ambos endotitos fué asociada inversamente con los incrementos del P disponible en el suelo

(58) tal co1110 se comportó Glomus jksciculatum en trébol subterráneo, en suelos a

concentraciones desde 0 as 3 grImaceta (92). De la misma manera en 4 cultivares de chícharo

de vaca. sembrados en botes con suelo que contenían inicialmente 13 ppm de P disponible, la

colonización de Glomus fasciculatum mostró una correlación negativa con el contenido de P

teniendo su máxima micorrización a 0 ppm de P adicionado y siendo totalmente inhibido,

cuando se agregó 30 ppm (84). Un comportamiento similar fué observado en plantas de

lechuga, sembradas en suelo con un contenido inicial de 5 mg de fosfato soluble/kg, estas

mostraron un decremento de la infección micorrhizal con el aumento de fosfato soluble desde

0.05 a 6 g/kg de suelo (9).

No obstante, algunos endofitos MVA, responden positivamente en la infección a

ciertos interv.alos de incremento de P de la solución del suelo, como sucedió con Glomus sp

asociado a plantas de garbanzo desarrolladas en botes, en los cuáles, la infección fué

estimulada en forma creciente a las concentraciones menores de 200 mg de P/bote con 800 grs

de suelo, llegando a alcanzar 38 % de la colonización después de 39 días de la siembra, sin

embargo para niveles mayores de 200 mg la infección decreció hasta ser severamente inhibida

en 2000 mg de P/bote (53). Resultados similares son reportados de Glomus mosseae sobre el

cultivo del puerro, disminuyendo la micorrización para niveles mayores de 200 mg de P/kg y

declinando drásticamente desde 300 mg de P/kg de suelo (5).

En otros reportes, mientras Acaulospora leavis causó la máxima infección de 85%, en

plantas de trébol subterráneo desarrolladas en suelos con adiciones de 100 mg de P/bote, el,cuál contenía inicialmente 0.62 mg de P/g de suelo (13), el porcentaje más alto de infección de

<plantas de té en campo por hongos nativos, fué’registrado en lugares cuyas muestras de suelo

contuvierón alrededor de 200 mg de P total y 20 mg de P aprovechable, observándose una

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respuesta dos veces más alta en suelos pobremente fertilizados que los pesadamente tratados

(77). En plantas de cebolla, expuestas a los hongos infectivos MVA sp E3, G. faciculatum, G.

caledonium, G. macrocarpum, G. mosseae3 G. clarum y Gigaspora margartta, fueron

sembrados en botes de 480 ml., conteniendo suelo con cantidades de P soluble de 0,25,50,100 :

y 150 mg/kg de suelo, y después- de--14.semanas;.la infección no fué alterada para todos los

endofitos sometidos a 25 mg/kg, excepto G. margarita que no excedió del 10 %, pero a partir

del nivel de 50 mg/kg la micorrización se redujo para todos los hongos, siendo más intensa

para los valores más altos (97).

2.4.8.2 Esporas

Con respecto a la esporulación en los simbiontes MVA se reporta que Glomus

fasciculatum inoculado en naranjo Troyer y naranjo agrio, se expuso a concentraciones de 0,6,

28, 56 278 y 556 ppm de P en suelos que contenían inicialmente 4.6 ppm de P, dando como

resultado la máxima producción de esporas de lO.l/cm cúbico de suelo a 28 ppm en naranjo

Troyer; después de esos niveles de P la producción decreció hasta llegar a 0 con 556 ppm de P

en naranjo agrio y con 56 ppm de P en naranjo Troyer (70). Sin embargo se menciona que el

naranjo agrio inoculado con Glomus intraradices registró un incremento mayor de número de

esporas en las células corticales de la raíz, a niveles de 100 mg de P aprovechable/kg de suelo

VW.

Otro estudio, menciona que los simbiontes G. clurum, G. mosseae, G. etunicatum, G.

macrocarpum. G. margarita, G. heterogamu y G. gigantea dieron mejor respuesta en la

colonización y producción de esporas en raíces de pasto bahía sembrados en suelos que

contenían 98 mg de P/kg y se les adicionó un 20 % de P20~ (pentóxido de fósforo) en 2.5 kg

de suelo, comparado con suelos que contenían inicialmente 199 mg de P/kg (1,06).

También Con la finalidad de investigar el comportamiento de las poblaciones de la

MVA en campo, un suelo sembrado con pasto, asociado con trébol subterráneo y habiendo

sido fertilizado con 150 kg de superfosfatoiha/iíio por 15 años fué tratado con 0, 56, 112, 168,

y 224 kg/ha/año a través de 10 años y al término de los mismos se encontró que la máxima

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16

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.

cantidad de esporas (77/50 g de suelo), ocurrido en el tratamiento de 56 kg/ha/año, superando

en un 40 % al nivel cero; en los tratamientos mayores los resultados fuerón similares que los

no tratados (83). t

2.4~9 Estudios en el país

2.4.9.1 Nivel nacional

t

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En México, en los últimos años se han iniciado estudios del MVA relativos a la

colonización y efecto en diversas especies de plantas, entre ellas, algunas leguminosas; tal es el

caso de 3 cepas Glomus sp en 5 variedades de frijol, obteniendo colonizaciones micorrízicas

desde el 53-89 % con la cepa M2 en todas las variedades (89). De la misma manera se reportan

colonizaciones del 20-70 % en plantas de mezquite, en la prueba de 9 cepas de Glomnus sp y 4

de Gigaspora sp, siendo Glomus sp la más sobresaliente (24); no obstante se reporta a

Gigaspora sp Zac. como el endofito que causó la máxima micorrización en la leucaena,

mientras que los demás, 6 Glomus sp y 2 Gigaspora sp., mostraron infecciones entre el 15 y

90 % (64).

2.4.9.2 Nivel estatal

En el estado de Colima, de las investigaciones realizadas hasta la fecha acerca del

hongo MVA, solo se tienen reportes del estatus de este simbionte en 5 agroecosistemas del

cultivo del limón mexicano como unicultivo y asociado con palma de coco, encontrándose los

géneros, en orden de abundancia: Glomus, Gigaspora, Sclerosystis, Acaulospora y

Entróyhospora, colonizando hasta el 98.8 % de los árboles con un promedio de 9.68 esp./g de

suelo seco, en la época de secas (3, 35). Por lo tanto, conociendo los diversos beneficios que se

obtienen de estos simbiontes y su presencia en los suelos del estado de Colima, característicos

de regiones tropicales secas, es necesario hacer una colección de los géneros de MVA de la

región y reproducirlos en volúmenes adecuados, para obtener inóculo disponible para

investigaciones posteriores en invernadero. Sin embargo, como ya se mencionó ampliamente,

el hospedero y la concentración de P en la solución del suelo, son 2 factores fundamentales

que limitan la colonización y producción de esPoras de MVA, razón, por la cual se realizó este

estudio.

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III MATERIALESYMET~DOS

3.1 Lugar de realización t

Este estudio se llevó a cabo en las instalaciones de la Facultad de Ciencias Biológicas y o

Agropecuarias de la Universidad de Colima, localizada en-el-valle- de Tecománj Col-/-a- 18 54’. -.. .--

L.N. y a los 103 52’ L.W. con 33 msnm. El clima se considera cálido seco con precipitación,

temperatura y humedad relativa media de 710 mm, 26 “C y 7 1.33 % respectivamente.

3.2 Suelo

Como sustrato para el crecimiento de las plantas del ensayo, se empleó una mezcla de

arena de río (partículas de 1 a 2.5 mm de diámetro) y suelo limoso en relación 2:l (w/w). La

arena se lavó con agua corriente y se esterilizó en calor seco a 120 “C por 24 horas, mientras

que el suelo se sometió a esterilización tres veces en calor húmedo a 12 1 “C y presión de 1 .O 1

kg/cm2 por 1 hora, con intervalo de 1 día entre esterilización (109).

La mezcla se colocó a razón de 1.2 kg en recipientes de plástico de ll .5 cm de

diámetro por 13.5 cm de altura (32) en los que se mezclaron uniformemente los niveles de

fósforo (58) a utilizar : 0, 25, 50, 100, y 200 mg de PzOs/kg. Para ello se adicionó superfosfato

de calcio triple (46% P205), previamente molido y tamizado a través de un tamíz de 50 mallas.

Se determinaron algunas características químicas del suelo y el sustrato tratado con los

diferentes niveles de fósforo, al inicio del experimento (cuadro 1).

3.3 Inóculo

Como inóculo se utilizó suelo con esporas y raíces infectadas con MVA, obtenido

directamente de campo en cultivos de limón mexicano (Citrus aurantifolia S.). Dicho inóculo

se caracterizó por tener en promedio 14 esporas por gramo de suelo seco y la presencia

frecuente del géneko Glomus, además por la gran variedad de colores de esporas, siendo más

abundantes las negras y las cafés; en cuanto a, las raíces, estas presentaron un porcentaje de

colonización promedio de 18.5%.

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.Cuadro 1. Características químicas del suelo empleado y de la mezcla suelo-arena con las

adiciones de fósforo (PzO,) en mg/kg de sustrato.Característica Adiciones de fósforo en mg de P&química Suelo 0 25 50 100 ? 200P H 7.23 7.38 7.09 7.01 6.99 6.91Cond. eléc. (mmhos/cm) 0.57 0.64 0.64 0.64 0.63 0.61 ’Materia orgánica (%) 0.56 0.28 0.28 0.29 0.29 0.29Calcio (meq/lt) 2.63 3.94 3.94 3.94 3.85 3.86Magnesio (meq/lt) 5.26 5.26 5.10 5.20 5.26 5.00Carbonatos (meq/lt) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Bicarbonatos (meq/lt) 3 .69 3.72 3.69 3.63 3.65 3.69Cloruros (meq/lt) 8.89 8.89 8.89 8.60 8.80 8.80Fósforo (ppm) 5.00 - - -

3.4 Hospederos

El frijol (Phuscolus vulgaris L. CV. Peruano), el sorgo (Sorghum vulgare L. CV. Blanco

86) y grama (C’notlor~ &C@OM L- Pers.) fueron empleadas como plantas hospederas,

seleccionadas por sus diversas características morfológicas y extensión linear del sistema

radicular, al igual que el ciclo de vida. El frijol tiene raíz pivotante con muchas raíces laterales

cortas y escasos pelos radicales, con un periódo aproximado de 60 días de vida; el sorgo se

caracteriza por su sistema radicular fibroso y fasciculado, con numerosas y largas raíces

laterales, con ciclo de vida alrededor de 105 días; mientras que la grama tiene raíz estolonífera

fasciculada y ramifícada y su ciclo de vida cercano a 45 días.

El material de reproducción, consistió de semillas para el frijol y sorgo; para la grama,

estolones libres de raíces, colectadas de campo. Dicho material se desinfectó por inmersión en

hipoclorito de sodio al l%, durante tres minutos, e inmediatamente se lavó tres veces en agua

destilada estéril.

3.5 Inoculación I

Para la inoculación, se utilizó 100 g de suelo y dos gramos de raíces en segmentos de 1a.

a 2 mm, dando un total de 1,400 esporas por maceta (12,20, 32); este se colocó en capa, a una

profundidad de 2 a 3 cm por debajo de las semillas o estolones (1,2, 74) que fueron sembradas

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.en cada maceta con el tratamiento de fósforo respectivo. En la siembra de los hospederos, se

utilizaron cinco semillas de frijol, diez de sorgo y ocho yemas de estolones de zacate grama.

colocadas entre 2 o 3 cm bajo la superficie del suelo de cada maceta tratada. Después de 10

días de emergidas se raleó a dos plantas de frijol y cuatro de sorgo por recipiente, excepto para t

la grama.

3.6 Condiciones experimentales

El experimento se llevó a cabo bajo sombra al 30%, con arreglo de tratamientos en

bloques al azar con cuatro repeticiones, considerando 2 macetas como unidad experimental. Se

regaron diariamente a 70% de la capacidad de campo con agua destilada y cada ocho días se

aplicó al suelo 15 ml de solución nutritiva Hoagland (Cuadro 2) carente de fósforo; además se

registró la temperatura y la humedad relativa diariamente, a las 7:00, 13:00, y 19:OO horas.

Cuadro 2. Composición de la solución de nutrientes Hoagland en un litro de agua destilada(Elias y Safír, 1987).

Compuesto Fórmula Cantidad (mg)Nitrato de potasio KN03 606.6Nitrato de calcio tetrahidratado Ca(N0&.4H20 656.4Sulfato de magnesio heptahidratado MgS04.7H20 240.8Fosfato ácido de amonio NH4H2P04 110.0 *Acido bórico I-W03 2.86Cloruro manganoso tetrahidratado MnC12.4HIO 1.81Sulfato de zinc heptahidratado ZnS04.7H20 0.22Sulfato de cobre pentahidratado CuS04.5Hz0 0.08Acido molíbdico H2Mo04 0.22 _Tartrato de hierro5.0* Este compuesto fue omitido

3.7 Medición de variables -

Las plantas se cosecharon a las 4, 6, 8 y 10 semanas después de la siembra; en cada

ocasión se detehinó, el porcentaje de colonización micorrízica mediante la técnica de

< Kormanik et al, (63), utilizando la fucsina á,cida como colorante; la cantidad de esporas por

gramo de suelo seco de diámetro entre 0.044 y 0.149 mm, colectadas de los tamices de 100,

200 y 325 mallas, con la técnica de extracción del tamizado en húmedo (39) y centrifugación

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(59); el peso fresco de raíces; el porcentaje de fósforo en la parte aérea, utilizando el

molibdovanadato de amonio como solución extractora y determinado por espectrofotometría

(8 1) y el porcentaje de materia seca.c

Para determinar la colonización micorrízica de las raíces primero fueron cortadas en’

segmentos de 1 cm de longitud y conservadas en solución AFA (900 ml de alcohol etílico, 50

ml formaldehído y 50 ml de ácido acético glacial) hasta su procesamiento.

Para clarear las raíces se colocaron en la solución de hidróxido de potasio al 10% (KOH)

y sometidas a temperaturas de 12 1 “C y presión de 1 .O 1 kg/cm2 , por un periodo de 10 minutos

para el sorgo y la grama y 15 para el frijol. Después fueron escurridas y lavadas perfectamente

con 4 cambios de agua corriente. Una vez clareadas las raíces, se les aplicó peróxido alcalino

(30 ml de peróxido al 10%. 3 ml de hidróxido de amonio y 567 ml de agua destilada) por un

periodo de 20 minutos hasta lograr blanquearlas. Inmediatamente después, se escurrieron de

nuevo y se lavaron minuciosamente con 4 cambios de agua corriente, para luego ser tratadas

con ácido clorhídrico al l’% por 3 minutos para neutralizar el peróxido. Para la tinción, las

raíces se colocaron en la solución fucsina ácida-ácido láctico (875 ml de ácido láctico, 63 ml

de glicerina y 62 ml de agua destilada) a una concentración de 0.06% de colorante bajo las

mismas condiciones a que se sometieron en KOH, esto con el objeto de lograr una eficiente

tinción de las estructuras del hongo MVA . El exceso de colorante se eliminó con el lavado en

ácido láctico y se procedió a preparar laminillas con 30 segmentos teñidos, distribuidos

uniformemente sobre un potaobjetos, para luego ser cubiertos con glicerol y un cubreobjetos.

Finalmente, la estimación del porcentaje de colonización micorrízica, se llevó a cabo con

la ayuda del microscopio con el aumento 40X, realizando tres pasajes equidistantes sobre cada

segmento montado en la laminilla y registrando el número de campos de la raíz observados

con la presencia de hifas, arbúsculos o vesículas, los cuales divididos entre el numero total de

campos observados determinó el resultado de la variable en cuestión (42).

, 1.

% micorrización = número de campos con estructuras micorrízicas X 1 OOnúmero de campos observados

.

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Para determinar el núméro de esporas, se inició por mezclar 50 gramos de suelo en 1

litro de agua J’ se agitó mecánicamente durante 5 minutos; después se dejó reposar 10 minutos

y se decantó la suspensión a través de una columna de tamices de graduaciones de 50, 100,t

200 y 325 mallas, colocados en orden decreciente de abajo hacia arriba. Este lavado y

tamizado se realizó Cos veces para cada muestra. La fracción obtenida de los tamices de 100, ’

200 y 325 mallas se centrifugó a 1800 rpm por un tiempo de 4 minutos. En seguida se decantó

el agua de cada tubo y al precipitado se le adicionó una solución azucarada al 50%, para ser

centrifugado por dos minutos a 1800 rpm. Después la solución de los tubos se decantó en el

tamíz correspondiente y se lavó cuidadosamente con agua corriente (59). Finalmente, el

residuo obtenido se filtró a través de papel filtro Whattman número 2, y se colocó en cajas

petri para ser observado al microscopio estereoscópico y cuantificar el número de esporas para

cada tamaño de tamíz.

3.8 Análisis de datos

Los datos obtenidos fueron sometidos a la técnica de análisis de varianza con 4 factores

(bloque, hospedero, nivel de fósforo y tiempo de cosecha) e interacciones de primero y

segundo orden. El análisis se desarrolló en unidades originales y con datos transformados en

arco seno dY, 41 -Y, dY+1/2 y log (Y+l), para el porcentaje de micorrización, de materia seca,

de fósforo en la parte aérea y el número de esporas respectivamente (95,104). También se

realizó prueba de medias Tukey al 5% de error y correlación simple entre variables.

22

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IV RESULTADOS

4.1 Condiciones ambientales ?

El comportamiento de la temperatura y la humedad relativa, que se presentó durante el o

desarrollo del experimento, fue variable durante el día y el período de realización, de

septiembre a noviembre. La temperatura, por lo general siempre fué menor a las 7:00 horas

con promedio de 23.8 “C y ligeramente mayor a las 19:OO horas (27.9 “C), pero a las 13:00

horas se registraron las más altas temperaturas con valor promedio de 35.6 OC, sin embargo

hubo ocasiones en que descendió a 26 y 29 “C. La humedad relativa mostró una relación

inversa con temperatura, el mayor porcentaje en promedio (90.3%) se registró a las 7:00 horas

y el más bajo (6 1.34%) a las 13:OO horas. También se presentaron casos en los que la humedad

relativa a las 13:00 horas, ascendió a 87 y 90%.

4.2 Efecto de factores de estudio

El análisis de varianza (cuadro 3a y 3b), muestra en general que hubo efectos

significativos de los factores de variación estudiados, sobre todas las variables con datos

originales y transformados. Solo la colonización micorrízica fue influenciada por la

interacción entre la especie de hospedero, nivel de fósforo adicionado y tiempo de desarrollo

de la planta (cuadro 3a).

La interacción del hospedero con el tiempo afectó al número de esporas, el contenido

de P en la parte aérea, peso fresco de raíces y porcentaje de materia seca. Unicamente el

porcentaje de P contenido en la parte aérea, además de la colonización micorrízica, fueron

influenciados por el hospedero y la adición de P al suelo, pero ninguna de las variables fue

modificada por la acción conjunta del P adicionado y la edad de la planta (cuadro 3a y 3b).

4.3 Colonización’micorrízica

Respecto a los hospederos, las medi,as del porcentaje de colonización micorrízica

(cuadro 4) indican que fue igual en las tres especies de plantas (Tukey P < 0.05), sin embargo

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el valor más alto se presentó’en la grama (91.73%), a diferencia del sorgo y frijol con medias

menores de 62%.

Cuadro 3a Análisis de varianza de la colonización micorrízica y número de esporas en tresespecies de plantas de cuatro edades de de.sarrollo en suelos con adición de nivelesde fósforo soluble. Análisis con datos originales y transformados.

Factor Grados F calculadade de Colonización micorrízica Esporas en 10 gss

variación libertad Porcentaje asen hó Número (N) Log (N+l )Bloque (B) 3 0.54 NS 0.86 NS 2.12 1.90 NSHospedero (H) 2 45.75*** 52.77*** 7.19*** 8.83***Fósforo (P) 4 8.85*** 11.99*** 0.23 NS 0.19 NSTiempo (T) 3 71.62*** 91.81*** 9.54*** 6.10***H * P 8 2.66** 2.98** 0.83 1.21 NSH * T 6 30.76*** 36.31*** 3.s4** 3.57**P * T 1 2 1.80 NS 1.71 NS 0.54 NS 0.61 NSH * P * T 2 4 1.7s* 1.75* 0.46 NS 0.72 NSC M E. 177 236.4024 0.0312 135.7835 0.0484R 2 0.7761 0.8061 0.3553 0.4197C.V.(%) 54.8272 34.5932 68.0293 18.5674* PcO.05, ** P<O.Ol y *** P < 0.001. gss = gramos de suelo seco. NS = no significativo.

Cuadro 3b Análisis de varianza del contenido de fósforo en los tejidos aéreos, peso de raíz ymateria seca en tres especies de plantas de cuatro edades de desarrollo en sueloscon adición de niveles de fósforo soluble. Análisis con datos originales ytransformados.

Factor Grados F calculadade de Fósforo en tejido Peso de Materia seca

variación libertad Porcentaje Asen $??+ 1/2 raíz (g) Porcenta je dl-%Bloque (B) 3 13.08*** 13.21*** 4.42 NS 7.03*** 6.95***Hospedro (H) 2 146.35*** 147.33*** 94.00*** 92.73*** 97.16***Fósforo (P) 4 9.29*** 9.28*** 2.94* 0.58 NS 0.59 NSTiempo (T) 3 5.19** 5.18** 22.s2*** 38.44*** 43.67***H * P 8 2.90** 2.91** 1.41 1.17 NS 1.21 NSH * T 6 2.94** 2.98** 103.22*** 3.00** 2.76*P*T ) 1 2 0.39 NS 0.39 NS 1.31 NS 0.85 NS 0.75 NSH * P * T 2 4 0.66 NS 0.68 NS 1.13 NS 1.04 NS 1.06 NS

: C.M.E. 177 0.0235 O.OQOO 2.0290 1.0748 0.0003R2 0.5179 0.7173 0.8436 0.6859 0.6980C.V.(%) 38.5540 0.1511 5.5701 1.1241 6.3238* P < 0.05, ** P < 0.01 y * * * P < 0.00 1. NS = no significativo.

71 .UI

‘2 \ *. ‘: - _ :_

24 __ ,^.

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La edad de la planta resultó un factor importante en el desarrollo de MVA, ya que

mientras en la cuarta semana fué igual para los 3 hospederos, en la sexta el sorgo fue superado

por la grama y el frijol, mostrando este último su máximo valor (61.60%); eq la octava

semana, la colonización decreció para el frijol, y la grama registró su valor más alto (9 1.73%), ‘ .lo mismo que el sorgo (6 1.68%), sin embargo no existió diferencia del frijol con el sorgo, pero

sí con la grama; a la décima semana el frijol mostró los valores más bajos fue ampliamente

superado por el sorgo y la grama (cuadro 4).

Cuadro 4. Porcentaje de colonización micorrízica en tres especies de plantas en tiemposdiferentes de desarrollo en suelos con adición de niveles de fósforo soluble e inoculadas conhongos MVA.

HospederoSorgo

Adición de P(mg/kg suelo)

0255 0

-100200

43.80 a7.70 a12.45 a3.30 a2.23 a

Semanas después de la siembra6 8 1 0

14.37 be 14.88 f 54.80 abc10.05 ce 6 1.68 abcde 50.30 abc12.10 ce 37.80 bcdef 48.55 abc3.30 de 3 1.63 cdef 35.83 bcd2.48 e 23.88 e f 26.63 c

Grama 0 7.63 a25 ll.87 a5 0 5.47 a

100 2.25 a200 1.13 a

Frijol 0 1.08 a25 13.27 a5 0 7.60 a

100 2.55 a200 2.80 a

30.63 abcde52.08 ab40.05 abcde12.00 cde9.58 cde41.42 abcd61.60 a41.70 abcd47.10 abc35.43 abcde

65.45 abcd69.72 abc91.73 a

70.48 ab58.95 abcde27.23 def37.33 bcdef25.85 e f24.15 e f33.05 bcdef

73.85 ab74.63 a

64.05 abc64.18 abc29.28 c

4.55 d4.05 d3.58 d2.93 d1.35 d

Medias con letra diferente dentro de columna son diferentes (Tukey P < 0.05 y n = 4, DMS=38.51%)

En general, en el frijol la MVA se incrementó de manera muy notoria de la cuarta a la

sexta semana, ocurriendo una disminución gradual en la octava y una clara ausencia en la

última etapa de muestreo; en el sorgo se observó un aumento gradual hasta la sexta semana y

un ascenso súbito en la octava, para posteriormente permanecer constant; la grama mostró

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siempre un aumento gradual hasta la octava semana y después una constancia similar que el

sorgo.

De acuerdo a los resultados, el efecto de los niveles de P adicionado al suelo sobre la *

colonización fué diferente .en relación a la especie de planta (Cuadro 4): En el frijol y sorgo se

comportó igual para todos los niveles a cualquier edad (P<O.O5), aunque el mejor nivel de

colonización para ambos hospederos fue a 25 mg, mientras que para la grama ocurrió a 50 mg,

sin existir diferencia entre los niveles de 0 a 100 mg. a las 6 y 10 semanas de edad.

Generalmente, para los tres hospederos, adiciones de P mayores de 25 mg afectaron

negativamente la colonización micorrízica en cualquier edad de la planta, siendo esto más

claro con el nivel de 200 mg.

Cuadro 5. Número de esporas en diez gramos de suelo seco de tres especies de plantas decuatro tiempos de desarrollo, inoculadas con hongos MVA.

Semanas después de la siembraHospedero 4 6 8 10Sorgo 13.908 ab 16,620 a 15.909 a 34.787 a

(1.057) (1.189) (1.190) (1.461)Grama 15.574 a 16.046 a 20.189 a 18.960 b

(1.194) (1.177) (1.274) (1.277)Frijol 7.329 b 13.972 a 15.969 a 16.284 b

(0.868) . (1.148) (1.184) (1.204)Medias con letra diferente dentro de columna son diferentes (Tukey PcO.05 y n=20,DMS=12.04). ( ) = Valores transformados a log (Y+l).

4.4 Producción de esporas

El comportamiento del ‘número de esporas por 10 gramos de suelo seco (cuadro 5)

fluctúo de 7.3 a 34.8 entre hospederos, para los cuales no existió diferencia en la sexta y

octava semana, sin embargo en la décima el sorgo supera ampliamente al frijol y la grama,

,incrementándose 118% la producción de esporns con respecto a la octava semana, mientras

que en los otros 2 hospederos tendió a estabilizarse.

-..‘.c

‘- -c< ,

, J

\ ‘\ : 1;>.- . . - r,.. ‘I

26

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l

3.5 Fósforo en la planta

En relación al porciento de fósforo en la parte aérea, el frijol mostró los resultados

mayores en todos los niveles de P adicionado y en todos los tiempos de desarrollo, se&uido por

la grama y el sorgo con resultados similares (cuadros 6 y 7). t

Cuadro 6. Porcentaje de fósforo en la parte aérea de tres especies de plantas desarrolladas ensuelos con adición de cinco niveles de fósforo e inoculadas con hongos MVA.

Nivel de superfosfato en mg de P/kg sueloHospedero 0 25 5 0 100 200Sorgo 0.265 b 0.344 b ..-0.390 b 0.371 b 0.407 b

(0.7089) (0.7095) (0.7098) (0.7097) (0.7099)Grama 0.193 b 0.217 b 0.205 b 0.213 b 0.244 b

(0.7084) (0.7086) (0.7085) (0.7086) (0.7088)Frijol 0.475 a 0.575 a 0.589 a 0.628 a 0.845 a

(0.7104) (0.7111) (0.7112) (0.7115) (0.7130)Medias con letra diferente dentro de columna son diferentes (Tukey PcO.05 y n=16,DMS=O. 184). ( ) Valores transformados a dY+1/2.

En los tres hospederos, aumentos de P en el suelo, incrementó el contenido de P en la

parte aérea y conforme transcurrió el tiempo de desarrollo sucedió de manera inversa. Los

contenidos de P en los tejidos siempre fueron mayores en frijol, a diferencia de las dos

gramíneas. (Cuadros 6 y 7).

Cuadro 7. Porcentaje de fósforo en la parte aérea de tres especies de plantas de cuatro tiemposde desarrollo, inoculadas con hongos MVA.

Semanas después de la siembraHospedero - 4 6 8 10Sorgo 0.444 b 0.377 b 0.311 b 0.290 b

t (0.7102) (0.7097) (0.7092) (0.7091)Grama 0.256 c 0.221 b 0.198 b 0.183 b

(0.7089) (0.7086) 0.7085) (0.7084)’ Frijol 0.659 a c598 a 0.518 a 0.716 a

(0.7117) (0.7113) (0.7107) ( 0 . 7 1 2 1 )Medias con letra diferente dentro de columna son diferentes (Tukey P=<O.O5 y ni20,DMS=O. 158) ( )=Valores transformados a dY+1/2.

-.eo-.LY< , \ ‘-. ‘: < .; I27

, ..L’Y

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4.6 Peso de raíces.

El peso fresco de raíces por recipiente fue mayor en frijol (13.725 g), seguido por el

sorgo (12.250 g) y el mas bajo en la grama (10.07 g). Mientras que el frijol mostró a 1~s cuatro

semanas, el máximo peso de raíces y decreció con el tiempo, en el sorgo se incrementó hasta la (

octava semana y en la grama siempre se mostró un ascenso, hasta alcanzar el máximo peso a

las diez semanas (Cuadro 8).

Cuadro 8. Peso fresco de raíces (gm.rnos por recipiente) de tres especies de plantas de cuatrotiempos de desarrollo e inoculadas con hongos MVA.

Semanas después de la siembraHospedero 4 6 8 10Sorgo 7.195 b 10.575 a 12.250 a 9.770 aGrama 3.653 c 7.103 b 8.650 b 10.070 aFrijol 13.725 a ll.748 a 9.025 b 6.020 bMedias con letra diferente dentro de columna, son diferentes (Tukey PcO.05 y n=20,DMS= 1.47)

4.7 Materia seca

En general el sorgo y la grama superaron al frijol en el porciento de materia seca en

todas las etapas de desarrollo, obteniendo valores de 91.9% a 94.3%. Por otro lado los tres

hospederos mostraron la tendencia de incrementar la materia seca conforme al tiempo de

desarrollo (cuadro 9).

Cuadro 9. Porcentaje de materia seca de tres especies de plantas de cuatro tiempos dedesarrollo e inoculadas con hongos MVA.

Semanas después de la siembraHospedero .4 6 8 10Sorgo 92.655 a 93.025 a 92.765 a 94.260 a ’

(0.270) (0.264) (0.268) (0.239)Grama , 92.535 a 92.195 a 91.940 a 93.340 ab

(0.273) (0.279) (0.283) (0.258)Frij 01 90.080 b 90.910 b 90.260 b 92.735 b

(0.3 14) (0.300) (0.3 ll) 0.269)Medias con letra diferente dentro de columna son diferentes (Tukey PcO.05. y n=20,DMS=l.O7), ( )=Valores transformados a 41-Y

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1

V DISCUSIONES

5.1 Colonización micorrízica tDe acuerdo a los resultados obtenidos, se comprueba que el comportamiento de la (

infección es influenciado por la especie de planta, ya que se menc&na_que plantas con pobre

sistema radicular, tales como el frijol son altamente micorrizables, a diferencia del sorgo y

grama que poseen un sistema radical mejor desarrollado (7), sin embargo en este estudio, la

grama que se caracteriza por su raíces fasciculadas y extremadamente ramificadas obtuvo la

más alta colonización, coincidiendo con los reportes realizados sobre las plantas de trébol

maíz y sorgo al ser inoculadas por diversas cepas de hongos endomicorrízicos (46). En

cambio en otro estudio se muestró que el pasto heno fué uno de los hospederos que registró la

más baja colonización a diferencia del trébol la vid y cebolla (41).

Con respecto al nivel de fósforo adicionado al suelo se mostró que el efecto sobre

colonización micorrízica, está relacionado con la especie y variedad del hospedero. En este

trabajo, se observó que mientras en el frijol y el sorgo, el porcentaje de micorrización

disminuye para los niveles mayores de 25 mg de P/kg de suelo en la grama ocurrió para las

mayores de 50 mg/kg, así por ejemplo, se reporta que la alfalfa y el zacate raygrass la

colonización no se afectó por la adición de P hasta 375 mg /kg, de suelo (lo), al igual que en 2

genotipos de sorgo (85, 86), sin embargo (76) en sorgo obtiene un incremento en la infección

de raíz al adicionar 25 mg P/kg de suelo.

Lo anterior indica que puede haber un nivel óptimo de P soluble en suelo para

estimular fuertemente la colonización para cada especie de planta (53), ya que la mayor

disponibilidad de P, no solo aumenta las concentraciones de azúcares y ácidos orgánicos en las.células corticales de las raíces, sino la penetración y/o crecimiento del hongo en el córtex,

reduciendo de esta,manera el grado de colonización (1 OO).

, El tiempo de cosecha después de la ino&tlación, también fué un factor fundamental el

comportamiento del grado de infección, ya que en general el frijol registró su máxima

29

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micorrización en la sexta semana de cosecha, la grama en la octava y el sorgo en la décima. Un

comportamiento similar es reportado en plantas de chícharo, sorgo y maíz en los cuales, de la

séptima a la novena semana se incrementó significativamente el % de colonización, mostrando

posteriormente un decremento en el caso de chícharo y una estabilidad en sorgo y’maíz (102).(

Esto muestra que existe una relacción estrecha entre el estado fenológico de la planta y el_ --..-.desarrollo del hongo micorrízico-va tal como se demostró en plantas de soya, que registraron

la máxima producción de micelio extramatrical cuando la planta inició su re productiva (ll).

5.2 Producción de esporas

Bajo las condiciones de este estudio, el número de esporas por gramo de suelo seco, no

fué afectada por la adicción de los niveles de P utilizados, para ninguno de los 3 hospederos

probados, debido probablemente a que no fueron las cantidades suficientes para provocar la

inhibición de la esporulación, tal como ocurrió en plantas de avena forrajera con adiciones de

P hasta 25 mg/kg de suelo (22), sin embargo en plantas de sorgo se obtuvo, la máxima

producción de esporas a los niveles de 25 mg/kg de suelo (76).

El tiempo pareció ser un factor importante en el comportamiento de la esporulación, la

cuál en las primeras 8 semanas de cosecha resultó no ser diferente para los hospederos sin

embargo a las 10 semanas después de la siembra el sorgo incremento en un 118% el número

de esporas mostrando ser el mejor productor (35 esp/lO g) el cual ya ha sido reportado en

estudios anteriores como una planta con potencialidad para ser utilizada en la producción de

esporas, registrando promedios alrededor de LOO esp/gramo de suelo seco a las 21.5 semanas

(101, 102). Probablemente a tiempos de cosecha mas largos el sorgo y la grama se hubiera

incrementado la formación esporas, y éste último hospedero podría superar el sorgo; tal como

se observó en plantas de zacate popollote, sorgo y maíz inoculadas con diferentes hongos.

MVA, en los cuales, generalmente el maíz superó al sorgo y popollote a las 6, 8, y 10 semanas,

sin embargo a 19 14 semanas después de la plantación el popollote se incrementó de 100 a

5 19%, superando ampliamente al maíz y sorgo (105).

30

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De acuerdo con lo anterior, es necesario, continuar probando hospederos de diferentes

características radiculares a tiempos de cosecha periódicos durante todo su ciclo, para poder

seleccionar el más adecuado que nos permita obtener la mayor cantidad de esporas ep un corto

tiempo (41) y no caer en el error de aceptar una especie de planta como el hospedero mas (

efectivo. . . . . . ._ -... ~~..

5.3 Fósforo en la planta

En grama para las tres especies de plantas la concentración de P en la parte aérea se

incrementó a medida que se adicionó el fósforo al suelo, lo cual ha sido demostrado en

diversos trabajos sobre varios hospederos de la MVA (6, 84, 114). Tal parece que la

concentración de P en la planta es determinante en la asociación simbiótica con los hongos

MVA, ya que el frijol fué el que mostró la mayor cantidad de P en la planta y obtuvo la más

baja colonización, además, esto permite decir que cada hospedero tiene su óptima

concentración para la mejor colonización, la cual está determinada por la adición de P al suelo,

así para la grama se tiene que es aproximadamente 0.205%, para sorgo alrededor de 0.350% y

para el frijol 0.575%.

Por otro lado a medida que transcurrió el tiempo, el contenido de P en la planta

disminuyó y se fué dando el grado de infección hasta lograr su óptimo, cuando el P decreció en

la planta a los valores necesarios, antes mencionados.

Estas observaciones sugieren un mecanismo de control del fósforo para la simbiosis

MVA en raíces de gramíneas y leguminosas para determinar la especie de planta, nivel de P

del suelo y el tiempo de cosecha óptimas para maximizar la cantidad de inóculo, dados por

raíces infectadas y esporas. Existen evidencias de que la concentración de P en las diferentes

especies de plantas es un factor que determina el comportamiento de la colonización y

producción de esporas de hongos MVA (71), debido a que bajas cantidades de P en la planta

disminuye la acumulación de fosfolípidos en las células y una mayor exudación de metabolitosI

tales como azúcares reducidos y aminoácidos: los cuales guardan una relación muy estrecha

con la infección y desarrollo de la MVA (87, 107, 108) así como la formación de esporas (26).

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l5.4 Peso fresco de raíces

El fósforo adicionado no influyó sobre el peso fresco de las raíces, pero se comportó de

manera muy variada entre los hospederos, a través del tiempo, probablemente relaciopado con

las etapas de desarrollo de las plantas. Esta variable es importante analizarla con respecto a la ~

colonización ocurrida en cada uno de los hospederos, porque en cu.a.nto a canjndad-cll_inóculo _

de raíces infectadas, podría seleccionarse en un momento dado la especie de planta que

produzca el mayor peso de raíces en un corto tiempo con porciento de infección adecuados.

En este estudio la grama fue la que presentó la mejor colonización (70%) en la octava

semana, con un peso de raíces de 8.65 g/recipiente; en cambio el frijol mostró ser mejor a la

sexta semana con 40% de colonización y peso fresco de raíces de ll .74 gkecipiente.

Con respecto a las esporas, en sorgo se observó una relación directa con el peso fresco

de raíces a través del tiempo de cosecha, el cual ha sido reportado como un buen productor de

esporas por la rápida tasa de crecimiento de su raíz, de tal manera que pueden permitir un

contacto temprano entre el hongo y el eospedero (25).

32

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l VI CONCLUSIONES

La mejor colonización micorrízica ocurrió en la grama a la octava semana después dela siembra (7 1.3%).

f

Las adiciones de P al suelo de 0 a 100 mgkg de suelo no afectaron la colonización qmicorrizíca del hospedero, sin embargo, el máximo porcentaje (50%) se observó a los nivelesde 25 y 50 mg de fósforo. .-‘- - .. --- ---- --- Te------- _._ _- . ----- --- -..-._---. -.

El contenido de fósforo óptimo en la planta hospedera, para la mejor colonizaciónMVA, fue de 0.1925 a 0.2135%.

Las adiciones de P al suelo de 0 a 200 mgkg de suelo, no afectaron la producción deesporas 8 16-20/10 g de suelo seco de hongos MVA en grama.

La producción de esporas de hongos MVA fue mejor en plantas de sorgo (34esporas/10 g de suelo).

33

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Vi1 LITERATURA CITADA

l.- Afek, U., Rinaldelli, E., Menge, J.A. y Johnson, E.L.V.,“the effect of root age and positiónof mycorrhizal inoculum on colonizatión of cotton, onion and pepper”. Phytqpathology79: 1138. (Abstr). 1989.

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