Caracterización morfológica de plántulas Poliembriónicas de maíz en respuesta a sequía y toxina de Fusarium moniliforme (Sheld)

Abstract

"En la presente investigación se indagó la respuesta a nivel de plántula de cuatro genotipos de maíz sometidos a dos ensayos: uno relativo al uso de manitol como secuestrante de humedad y el otro, infectando las semillas con toxinas naturales de Fusarium moniliforme (Sheld) en una solución al 25%. Los genotipos de maíz utilizados fueron dos poblaciones experimentales que presentan frecuencia poliembriónica, una denominada NAP (Normal de alta poliembrionía) y la otra BAP (Braquítica de alta poliembrionía); en contra parte, se utilizaron dos materiales de semillas normal mono-embriónica es decir no poliembriónica (No-PE), denominadas VAN – 210 y DK 2020. El trabajo experimental se llevó a cabo en laboratorio bajo condiciones controladas de humedad y temperatura (28° ± 1°C). Los genotipos de mayor interés, por su condición novedosa son las poblaciones experimentales NAP y BAP, las cuales tienen un por ciento de poliembrionía mayor al 55% (Espinoza et al., 2004); los otros dos genotipos son materiales comerciales, una es variedad para temporal en la zona de influencia de la universidad, con rendimiento de 2 a 3 t ha-1, la otra es un híbrido de alto rendimiento (≥ 9 t ha-1) para regiones de trópico seco – Bajío en México. Las mediciones en cada ensayo se practicaron en plántulas de 10 días de edad, cada genotipo se representó por cinco semillas y testigo en cada una de las tres repeticiones; las semillas se sembraron en servilletas de papel germinador, depositando los rollos de manera vertical en contenedores, los cuales permanecieron por el tiempo señalado en la cámara de crecimiento. Las variables de respuesta incluidas en esta experimentación, en el caso de los dos ensayos, fueron las siguientes: Por ciento de germinación (PG); número de plantas por semilla (NPS); número de raíces por semilla (NRS); longitud de radícula (LR); número de raíces laterales (NRL); número de raíces nodulares (NRN); longitud de tallo (LT); peso fresco completo (PFC); variables compuestas: peso seco de raíz / peso fresco de raíz (PSR/PFR); peso seco de tallo / peso fresco de tallo (PST/PFT) y peso seco de raíz / peso seco de tallo (PSR/PST). En cada ensayo se utilizó un diseño experimental completamente al azar, con arreglo factorial 4*2, y tres repeticiones. En los casos de diferencias significativas, se aplicó la prueba de rango múltiple de Tukey al nivel de α = 0.05; de éste modo, se clasificó a los tratamientos y se eligió el mejor o los mejores, en la variable de interés. La variable por ciento de germinación (PG) no fue afectada por el manitol ni por el filtrado tóxico de Fusarium, sin embargo, existe diferencia entre genotipos en el ensayo toxina, la prueba de tukey (α = 0.05) señaló a BAP como el genotipo más afectado en su germinación (87%) en promedio de los casos testigo y tratado. Por otra parte, la variable NPS muestra diferencias notables entre genotipos en el ensayo manitol; NAP y BAP como era de esperase por su característica poliembriónica generaron casos de dos ó más plántulas por semilla, en proporciones de 76% y 48% respectivamente; a pesar de ésta diferencia porcentual son estadísticamente iguales. El ensayo de toxina se presentó una PE alta y muy similar (66 y 69%) para estos dos genotipos; al parecer, tanto el manitol como el filtrado tóxico pueden causar disturbios morfológico y fisiológicos más no alteran las propiedades genéticas del material, es decir mantiene la frecuenta poliembriónica. La variable número de radículas por semilla germinada (NRS) no se ve afectada por los tratamientos manitol y toxina, pero sí en función de los genotipos utilizados; de acuerdo con los resultados existe variabilidad de respuesta entre los materiales poliembrionicos en los dos ensayos; NAP y BAP impusieron su capacidad genética de formar dos ó más radículas por plántula. En ésta ocasión destacó NAP, ya que bajo manitol y filtrado tóxico se detectaron 20% de raíces primarias múltiples; por otra parte BAP presentó una frecuencia menor, aunque notable, exhibiendo 14% bajo manitol y 8% bajo filtrado tóxico. La variable longitud de radícula (LR) tuvo un comportamiento estadísticamente igual entre genotipos en los ensayos manitol y toxina. El manitol no produjo falla significativa con respecto al testigo a diferencia de la toxina que influyó de manera negativa reduciendola en 24% en comparación del testigo. El manitol y el filtrado tóxico no afectaron las variables numero de raíces laterales (NRL) y número de raíces nodulares (NRN), sin embargo en la prueba de la toxina NAP y DK 2020 produjeron una mayor cantidad de raíces laterales y nodulares respectivamente. La longitud del tallo (LT) muestra un comportamiento estadísticamente igual entre genotipos en los dos ensayos. El manitol como tratamiento tuvo un efecto drástico negativo, reduciendo la característica en 40% promedio, en comparación del testigo. Por otra parte, el peso completo de la plántula (PFC) presentó un comportamiento interesante ya que el manitol redujo el peso promedio en plántulas en 26%, lo cual indica que la solución limitó la cantidad de agua en cada plántula, seguramente debido a diferencias de gradientes (Ψ). Variables compuestas. La importancia de estas variables es detectar la importancia de la materia seca en tallo y raíz; en plántulas a los diez días de edad. El genotipo DK 2020 produjo una mayor cantidad de MS en el sistema radical que en la parte aérea, superando a los materiales PE, debido a que la poliembrionía tuvo una participación muy importante; ya que no se detectaron casos de sistemas radiculares separados, esta condición propicia que la parte aérea, compuesta por dos ó más tallos, arroje una mayor cantidad de materia seca en relación al sistema radicular. Por otra parte, el manitol afecta de manera positiva la proporción PST/PFT aumentándola en promedio 24% en plántulas tratadas. El grado de asociación entre PE y PSR/PST es positivo; el coeficiente de correlación (r2) es ligeramente mayor a cero en los dos ensayos. Un dato de interés lo constituye la observación de que a una frecuencia poliembriónica entre 1.8 a 2.0 se obtuvo un equilibrio (parte aérea/raíz) igual a uno, en ambos ensayos, lo que indicaría un mejor funcionamiento de la planta. Por lo anterior se obtuvieron las siguientes conclusiones: los resultados validan los estudios de laboratorio para caracterizar germinación y desarrollo de plántulas de 10 días de edad de manera rápida y confiable en variables consideradas de importancia en la tolerancia a sequía y toxina de Fusarium. De acuerdo a los análisis estadísticos no se encontraron materiales poliembrionicos resistentes de manera simultanea para ambos ensayos al parecer, las características de resistencia pudieran estar ligadas a genes diferentes. Los genotipos superan los efectos adversos de los tratamientos manitol y toxina, ya que permitieron la germinación, desarrollo de raíz y parte aérea, sin embargo, el manitol afecta negativamente la longitud de tallo, la concentración de materia seca en el sistema radical y la cantidad de agua en las plántulas; pero aumenta de manera significativa la proporción de materia seca en el tallo con respecto al testigo. En contra parte, la toxina produce una lesión y reduce la longitud de la radícula sin afectar la proporción de materia seca en el complejo radical. Ambos tratamientos mantienen el número de raíces laterales y nodulares en los cuatro materiales. De acuerdo a lo anterior la poliembrionía en maíz puede ser un carácter aprovechable para la producción de de nuevos materiales de alta competencia, ya que se comportaron a la altura de genotipos calificados ante estos agentes restrictivos."