Estudio anatómico y bioquímico en materiales cubanos y venezolanos de Phaseolus vulgaris L

13 Pages·2015·2.39 MB·Spanish

RET. Revista de Estudios Transdisciplinarios
ISSN: 1856-9161
[email protected]
Fundación Instituto de Estudios Avanzados
Venezuela
Alemán, Silvia; Domínguez, Amalia; Domínguez, Diamarys; Fuentes, Leticia; Miranda, Kelhy; Pérez,
Yunel; Pernía, Beatriz; Sosa, Daynet; Sosa, Maryla; Infante, Diógenes
Estudio anatómico y bioquímico en materiales cubanos y venezolanos de Phaseolus vulgaris L. bajo
condiciones de estrés hídrico
RET. Revista de Estudios Transdisciplinarios, vol. 2, núm. 1, enero-junio, 2010, pp. 89-99
Fundación Instituto de Estudios Avanzados
Caracas, Venezuela
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RET.RevistadeEstudiosTransdisciplinarios
FundaciónInstitutodeEstudiosAvanzados
Vol.2.N°1.Caracas,enero-abril2010
pp.89-99
Depósitolegal: pp200802DC2953
ISSN:1856-9161
Recibido:12-01-10
Aceptado:20-03-10
RET.RevistadeEstudiosTransdisciplinariosVol.2.N"1.Caracas,enero·abril2010
Es dio anatómico y bioquímico en materi es
cubanos y venezolanos de Phaseolus vulgaris L.
bajo condiciones de estrés hídrico
Anatomical and Biochemical Studies in Cuban and Venezuelan
Phaseolus vulgaris L. Varieties under Hydric Stress
Silvia Alemán,1 Amalia Domínguez,1 Diamarys Domínguez,3 Leticia Fuentes,1 Kelhy Miranda,3 Yunel
1
Pérez,1 Beatriz Pernía,2 Daynet Sosa,3 Maryla Sosa y Diógenes Infante*3
89
La sequíaes uno delos factores que afectan negativamenteelcultivo delas leguminosas. Elobjetivo del presentetrabajo
fue estudiarla respuesta a estrés hídrico de materiales de Phaseolus vulgaris L. de CubayVenezuela. Las semillas fueron
previamente desinfectadas yagrupadas aleatoriamente en tres tratamientos: 70%, 40% Y20% de la capacidad de campo
(CC). Losresultadosobtenidoscorrespondenatresréplicasportratamiento. Luegodeunasemanaseevaluarondiferentes
parámetros de laanatomíafoliar, el Contenido Relativo de Agua (CRA), contenido de clorofilaycontenido de prolina. Al
compararelefectodelostratamientosaplicados,seencontraroncambiosanatómicosenlasestructurasdelmesófilodelas
plantassusceptiblesomuysusceptibles (noencontradosenlastolerantesymedianamentetolerantes),comolaseparación
de las células del parénquima clorofílico en empalizada y el aumento de los espacios intercelulares en las condiciones
de estrés. Los valores de CRAenlas plantas susceptibles mostraronuna reducción significativaen condiciones drásticas
(20%CC),asícomoenlosvalores decontenidodeclorofilaa,bytotal. Elcontenidodeprolinalibrefuenotablementemás
elevado (p<o,or) enlas hojas estresadas encomparaciónconlas no estresadas (deun mismo genotipo), ytambiénenlas
plantas susceptibles que en las tolerantes. Los resultados obtenidos en la siguiente investigación mostraron diferencias
morfológicas, anatómicas ybioquímicas importantes entre los distintos materiales evaluados bajo condiciones de estrés
hídrico, quepermitiráestablecerun criterio selectivoentérminos deresistenciaysusceptibilidadenposteriores estudios
relacionadosconelmejoramientogenéticodeestaespecie.
Palabras clave
Phaseolusvulgaris L., estréshídrico, sequía,leguminosa,clorofila, prolina.
Drought is one of the factors having a negative effect on the cultivation of legumes. The objective of this work was to
studythe response ofP. vulgarís, in Cuba and Venezuela, towater stress. Seedswere previouslydisinfected and grouped
into three treatments: 70 %, 40 % and 20 % field capacity (FC). Results carrespond to three replicates per treatment.
Afteraweekofapplying thesetreatments, differentparametersoffoliaranatomywere evaluated: relativewatercontent
(RWC), relative chlorophyll and proline content. When comparing the effects of the treatments applied, some morpho
logical and biochemical changeswere observed. An example ofthesewasthe changes in the structure ofthe mesophilic
intolerantormoderatelytolerantvarieties. However, insensitiveorhighlysensitivevarietiestowaterstress, theseparation
ofthe chlarophyll parenchyma in Palisade cellswas evident, increasing intercellularspaces under stress conditions. RWC
values presented asignificant reduction under drastic conditions (20% FC) in mostwater-stress susceptible varieties, as
well as contents of a, b and total chlorophyll. The content of free proline was significantly higher (p<0.01) in stressed
leaves of the same phenotype, compared to non stressed leaves; as well as in susceptible over tolerantvarieties. The re
sults obtained showed morphological, anatomical and biochemical significantdifferences among the varieties evaluated
underwaterstressconditions. Thesefindingsallowustodiscriminatebetween resistantand susceptiblevarieties, in arder
to continue further research concerning the genetic improvementofspecies.
Keywords
Phaseolus vulgarís L., water stress, drought, legumes, chlorophyll, proline.
SILVIAALEMÁN,AMAUADOMíNGUEZ,DIAMARYSDOMíNGUEZ,LETICIAFUENTES,KELHYMIRANDA,YUNELPÉREZ,BEATRIZPERNíADAYNETSOSAMARYLASOSAyDIÓGENESINFANTE
Introducción elestrés hídrico conllevaun reajuste osmóticoenla planta,
conlaúnicafinalidaddeincrementarlaretencióndelagua.
El frijol común (Phaseolus vulgaris L.) constituyeuna delas
principales fuentes de alimentación debido a su gran con Materiales y métodos
sumo yalto valornutritivo (Broughtonetal., 2003; Phillip
et al., 2006), lo que lo clasifica como alimento saludable Materia! vegeta!
(Hangen& Bennink,2003).Sinembargo,apesardesuim
portancia,sonvarioslosfactoresqueafectannegativamente
El presente estudio se desarrolló en los laboratorios e in
sucultivo, provocandounbajorendimiento (Quecinietal.,
vernaderos del Instituto de Estudios Avanzados (IDEA) de
2002). Entreelloscabecitarlasusceptibilidadaplagasyen
Caracas. Se utilizaron semillas de cuatro variedades cuba
fermedades, elempleodevariedadesendecadencia,lafalta
nas provenientes de la Empresa Provincial de Semillas de
devariedades mejoradas, la sensibilidada factores climáti
Matanzas,Cuba,colectadasyconservadaspordichaempre
cosylos problemasagrotécnicosenelcultivo (Rao, 20or).
sa,y18materialesvenezolanossuministradosporel Banco
Si se acepta que la interacción genotipo-ambiente produce
deGermoplasmadeLeguminosasdelInstitutoNacionalde
90
un fenotipo con una función determinada, encontramos
InvestigacionesAgrícolas (INIA) deVenezuela(Tabla I).
que cualquier variación de las condiciones ambientales
Lassemillasfueronlavadasyligeramentedesinfectadascon
puedeafectartantoalaestructuracomoalafunción, porlo
oxiclorurodecobre (0,5%) durantero minutos. Sesembra
tantocualquierestréstendráunaconsecuenciaestructural,
roncuatrosemillasporvaso (400 mIdevolumen) quecon
morfológicay/o funcional (González, 2007). Porello resul
teníancomosustratotierravegetaldejardínygrava,enuna
tadegraninterésabordarelaspecto anatómicoasícomoel
relación3:2v/v. Primeramente,semantuvieronlassemillas
funcional enlosestudiosderespuestaaestrésabiótico.
enoscuridad por 24 horas yposteriormente setrasladaron
Las hojas, por su gran plasticidad morfológica yporla di
alinvernadero,conunfotoperíodo de13horas deluzycon
versidaddefunciones quedesempeñan (termorregulación,
unatemperatura promedio diaria de 24 oC ± 2. El riego se
fotosíntesis, transpiración), sonlos órganos que presentan
mantuvo a plena capacidad de campo (CC) cada dos días
el mayor número de estructuras especializadas y experi
durante 28 días, tiempo en el que los primordios foliares
mentandistintasmodificacionescomolasquetienenlugar
estabancompletamentedesarrollados yseformó elprimer
enlaparedcelular(Garda, 2005),quepermitenunamejor
trifolio. Transcurrido esetiempo, las plantas se distribuye
adaptación a los cambios ambientales. En la anatomía del
ron de forma aleatoria en tres tratamientos que se corres
mesófilo dela hoja, encontramos una estructuradorsiven
ponden con tres regímenes de riego diferentes para cada
tral que, en el caso del género Phaseolus, presenta básica
variedad:TI:70%CC(controloriegonormal),T2:40%CC
mentedosepidermis,lainferiorylasuperior,concutículas,
(estrésmoderado)yT3:20%CC(estréssevero)yseemplea
estomas, un tejido fotosintético, parénquima en empaliza
rontresréplicasportratamiento,parauntotalde20plantas
dadecélulasalargadasdispuestasencapas,unparénquima
portratamientoparacadavariedad.
esponjosodealmacenamientoynumerososespaciosaéreos
entrelascélulas.Estaestructuracambiadrásticamenteante
Estudiosanatómicos
factores comoelestrés hídrico, salino,lumínico, térmico o
contaminante(Alemánetal., 2007). Sinembargo,elíndice
Luego de una semana de aplicar los tratamientos anterior
estomáticoesconocidocomouncarácterestable(Stenglein
mente descritos, se evaluaron diferentes parámetros de la
etal., 2003), ya que el número de estomas queda definido
anatomíafoliar. Paraelestudioanatómicodelaepidermisse
enelmomento deldesarrollodeltejidoepidérmico.
realizaronimprontasenlashojasdelprimordioutilizandola
Diversos factores están vinculados alos mecanismos deto
técnica descrita por Rodés yCollazo (2006). Los resultados
leranciaal estrés hídrico, tales comola producciónde com
correspondenacinco muestras de plantas distintas de cada
puestos osmóticamente activos, la producción de especies
tratamientoporvariedad, obtenidasdelamismaseccióndel
reactivas del oxígeno y otros mecanismos de defensa an
foliolo seleccionado.
tioxidante (Sairam & Tyagi, 2004). Estos últimos mecanis
Elíndiceestomático (lE) sedeterminóutilizandolafórmu
mos sonvariados eincluyenlasíntesis demetabolitostales
ladeSalisburysugeridaporWilkinson(1979):
comoaminoácidos, aminas cuaternarias,azúcares solubles,
polioles, poliaminas, compuestos de sulfonio, fructanos y
NE
pigmentos(carotenoides,antocianinas,betalaínas).Estudios
lE= ------- X roo
experimentales han demostrado un incremento en la con
NCE + NE
centración de otros compuestos como la glicinabetaína, la
prolinayel pinitol, superiores a 1M en plantas sometidas a
esteestrés(Prado,1997).Laacumulacióndesolutosdurante
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enlacualNEeselnúmerodeestomasporcampodeobser jaso Los valores descritos corresponden a la media de tres
vación y NCE es el número de células epidérmicas típicas muestras portratamientoparacadagenotipo.
enelcampodeobservación. LosdatosfueronprocesadosusandoelpaqueteStatgraphic
Paraelestudio del mesófilo sefijaron las muestras enuna plus S.I sobreWindows, seaplicóANOVA declasificación
solucióndeformaldehído al IO%, alascuales seles realiza simpleyTestde Duncanparacomparacióndemedias.
roncortestransversalesdelapartemediadelaláminafoliar
deI8Rm,conunmicrótomodecongelación LeicaCM I8S0 Resultados y discusión
ysemontaronenagua:glicerina1/1v:v,paralaobtenciónde
láminas semipermanentes. Por cada tratamiento se obser Los materiales enestudio fueron clasificados inicialmente
varoncincomuestras enunmicroscopio óptico LeicaaIOX como tolerantes, medianamente tolerantes, susceptibles y
y40Xdelenteobjetivo ylas imágenes secapturaronypro muy susceptibles según su respuesta al estrés hídrico al
cesaronconelprogramaMicrometricsSEPremium(Leica). que fueron sometidos. Setuvo en consideración el estado
de marchitez aparente del primordio foliar según los tra
Determinación delpeso fresco (Pf), tamientos aplicados, sinque sellegaraaalcanzarel punto
91
peso seco (Ps) y Contenido Relativo deAgua (CRA) de marchitez permanente. En los dos primeros casos, se
clasificaronIrdelos materialescomo sepuedeapreciaren
Seutilizaroncincodiscos foliares (de1cmdediámetro) de laTabla1.Atravésdelaobservaciónmacroscópicasepudo
plantas diferentes porcadatratamiento yparacadagenoti constatar que en los tolerantes sometidos tanto al estrés
poevaluado. Paralos distintos pesajes seutilizóunabalan moderado como al severo, todas las plantas manhlvieron
zadigitalSartorius. un desarrollo de sus primordios muy similaroconligeras
LafórmulaparaladeterminacióndelCRAfuelasiguiente: diferencias en relación con el control (70% CC), después
CRA (%) =[(Pf-Ps)/(PT-Ps)]""<IOo
donde PTeselpesodeltejido asumáximaturgencia. Respuesta
Paraelrestodelosensayosrealizados,lashojasdelasplan N°. Genotipos estadohídrico
tas estresadas y no estresadas de los distintos genotipos CC2S9 coloradoCsEsT-1SS1 Tolerante(T)
utilizados fueron congeladas en nitrógeno líquido yalma 2 Susceptible(S)
cenadas inmediatamente a -80°C para su posterior proce 3 "MilagroVillaclareño"negroCSE3T-146ü I'vledianamenteTolerante(1/2T)
samiento.
4 Medianall1enteTolerante(1/2T)
5 MGM 0802072negro2261 Susceptible(S)
Determinación de la concentración
6 MGM 08-02-026LaPonchablanco2239 '[olerante(T)
de clorofila a, by total
7 MGM 08-02-023rojo2238 Tolerante(T)
8 MGM 08-02-066negro2256 MuySusceptible(MS)
La concentración de clorofila a, b ytotal se determinó me
9 MGM 10-02-011Negro2288 Tolerante(T)
diante espectrofotometría. Se emplearon las ecuaciones
propuestas porWintermans y De Mots (I96S). Los valores 10 MGM 10-02-012Negro2289 MuySusceptible(MS)
resultantes corresponden a la media de tres muestras por 11 MGM 10-02-029Negro2305 Tolerante(T)
tratamiento paracadavariedad. 12 MGM 10-02-078Rosadaconpinta2350 Tolerante(T)
13 MGM 10-02-083Rosada221S Susceptible(S)
Ca (mg L') =I3,9S (A )- 6,68 (A ) 14 MEM 03-02-002Poncha;Negro221S Medianamente'[olerante(I12T)
66S 64
Cb (mgLI) =24,96 (A64) - 7,32(A66S) IS MEM 03-01-01Plomito;Negro21S0 Susceptible(S)
Clorofilatotal: Ca+b (mg/g)=(20,2A ) +(8,02 A ) 16 MGM 09-02-01Negro2279 MuySusceptible(MS)
64 66S
Ca=concentracióndeclorofilaa 17 MGM 03-99-03V<rinaBlancaNegro202S '[olerante(T)
Cb=concentracióndeclorofilab 18 DP 0301009NegroVainaBlanca2141 MuySusceptible(MS)
19 DP 03-01-026NegrodeMacaira2148 Tolerante(T)
Determinación deprolina libre 20 TacariguaNegro07-875 Susceptible(S)
21 MontalbánNegro07-87S Susceptible(S)
La determinación de prolina libre se realizó según Bates 22 MGM 0302004Negro2216 MuySusceptible(MS)
(1973). Los resultados fueron interpolados en una curva
para determinarla cantidad de prolina (mg/ml) yexpresa TABLA 1. Genotiposestudiadosyclasificadossegúngradodemarchitez
dos finalmente como [Lmoles prolina/g peso fresco de ho- mostradobajocondicionesdeestrésl:údrico.
SILVIAALEMÁN,AMAUADOMíNGUEZ,DIAMARYSDOMíNGUEZ,LETICIAFUENTES,KELHYMIRANDA,YUNELPÉREZ,BEATRIZPERNíADAYNETSOSAMARYLASOSAyDIÓGENESINFANTE
deunasemanadeiniciadoelestrés (Fig. la).Comosepue porlacaraadaxialcomoporlaabaxial,porloquenotienen
deapreciarenlasfiguras lbylC,losmaterialessusceptibles valorde diagnóstico paraesteestudio. Estos tipos detrico
ymuy susceptibles mostraron síntomas de marchitez evi masfuerondescritos porDahlin(1992) paratrescultivares
denteenlostratamientosa40%y20%Ce. de P. vulgaris,yporCardayMadriz (2000) paracincocul
Un estrés severo provocado por sequía induce numerosas tivares defrijolmungo (Vigna radiata L.).
irregularidades fisiológicas y bioquímicas en las plantas, Laanatomíadelmesófilodelahojaresultósimilartambién
tales como disminución de la tasa de crecimiento, reduc para todos los genotipos analizados, con estructura dorsi
ción en la capacidad de intercambio gaseoso, pérdida de ventral constituida poruna epidermis superioryuna infe
turgencia y síntesis de algunos metabolitos secundarios. rior conlas características ya descritas, un parénquima en
Estasalteracionesysuimpactoenlamorfologíayfisiología empalizada con dos otres estratos de células hacialacara
delasplantas,vanadependerdelgradodetoleranciadelos adaxialyunparénquimalagunarhacialacaraabaxial.
tejidosaladeshidratación,principalmentedelashojas (Lu Se pudo constatar que los haces conductores aparecieron
dlowetal., 1989)' Según Passioura (1996, 2002), lavaria conla misma estructura para todos los genotipos estudia
cióndel áreafoliares unadelas respuestas macroscópicas dos, yque están ubicados en el mesófilo de la hoja, entre
92
mástempranas deplantasque sufrendéficithídrico. ellímitedel parénquimaclorofílico enempalizadayel pa
rénquimaclorofílicolagunaroinmersoenesteúltimo,con
Observacionesgenerales de la anatomía de lashojas elxilemahacialacaraadaxial (epidermis superior),locual
estípicodeestructurasdorsiventrales,yasimismosecons
Laepidermisparatodoslosmaterialesestudiadosresultóser tituyó un haz colateral abierto. No se observaron fibras ni
anfiestomática, conaparatos estomáticos deltipo parasítico, esclereidas.
segúnlasecuenciadeaparicióndelosestomasenlalámina
foliar,tantoenlacaraadaxialcomoabaxial(Conzález,2008), Efecto delestréshídricosobre la estructura
donde cadacélulaseencuentraacompañadaporunaomás delmesófilo dela hoja
célulassubsidiarias,cuyosejeslongitudinalessonparalelosa
losdelascélulasestomáticasyalaaperturadelestoma. En el estudio anatómico de la hoja cuando se comparó el
Elarregloylaformadelascélulasepidérmicasessemejante efecto de los tres niveles de riego (tratamientos), en los
entodos los genotipos tanto porlacaraadaxialcomo porla materiales tolerantes o medianamente tolerantes no se
abaxial, con paredes onduladas mucho más marcadas enla observaron cambios en la estructura del mesófilo, donde
caraabaxial,rasgopropiodelgéneroPhaseolus. Estascaracte el parénquimaclorofílico enempalizadaconservó suorga
rísticashansidodescritas porFloresetal. (1977), Silvaetal. nización sin variación en la disposición de las células de
(1999),Stengleinetal.(2003) yHerrera-Floresetal. (2005). Ay B(Fig. 2), no así en aquéllos susceptibles o muy sus
Los pelos o tricomas observados en la epidermis de todos ceptibles donde eneltratamiento al 20% CC, seevidenció
losmaterialesestudiadossondelosdostiposdescritospara la separación de las células del parénquima clorofílico en
laespecie P. vulgaris; esto es, deltipo tectorunicelularcon empalizada, y el aumento de los espacios intercelulares
más omenos diez células poligonalesenlabase,ydeltipo comoaparecenenCyDdelafigura 2. Estopresuponeuna
glandular, de pedicelo corto formado portres células yca disminuciónenlaactividadfotosintéticaparaaquellos ma
beza globosa. Ambos se observaron indistintamente tanto terialessusceptiblesomuysusceptibles,debidoaqueelpa-
FIGURA1.DiferenciasenlossíntomasdemarchitezdelosprimordiosfoliaresdetresvariedadesevaluadasdePhaseolusvulgarisL. (MGM-IO,02,078,
Rosadaconpinta2350,ce259NegroyDP-03·QI,009NegroVainaBlanca2141),h'ansomidaunasemanadesometidasatresregímenesderiego:70%
ce (control),40%ce (estrésmoderado)y20%ce (estréssevero).
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adaxial (Fig. 3) como porla abaxial (Fig. 4), mientras que
las diferencias encontradas dentro de las plantas suscep
tibles y tolerantes puede haberse debido a la variabilidad
genotípica intervarietal (Lin & Markhart, 1996; Singh &
Africa, 1985).
En el presente trabajo, los valores obtenidos de rE de los
genotipos estudiados concuerdan con la clasificación rea
lizada como plantas tolerantes ysusceptibles, teniendo en
cuentalos síntomas de marchitez, ya que valores superio
resdeesteparámetroimplicanunamayorpérdidadeagua
portranspiraciónyunmayoríndicedemarchitez. Elhecho
dequealgunos genotipos tolerantes mostraranvalores su
periores aalgunos susceptibles, pudieraindicarla presen
ciadeotros mecanismosbioquímicosyfisiológicos queles
93
confierenadichas plantas resistenciaaladeshidratación_
Cuando se analizó el efecto sobre el lE de los tres niveles
FIGURA 2. Sección transversal de la hoja de Phaseofus vufgaris delas de riego, dentro de cada genotipo, por las caras adaxial y
variedades MGM-08-02-026 La Poncha Blanco (Tolerante) sometida a abaxial, no se encontraron diferencias significativas entre
dos tratamientos (A: 70% CC yB: 20%CC) yMGM-08-02-066 negro
los resultados obtenidos en ambas caras. El aumento o la
(MuySusceptible)sometidaaigualestratamientos: C:70%CCyD:20%
disminucióndel rE puedeestarrelacionado conelaumen
Ce. ES: epidermissuperior,PCE:parénquimadorofilicoempalizada, SI:
espaciointercelular.Aumento400X. to odisminuciónenelcrecimientodelascélulasafectadas
por condiciones de estrés. En la literatura existen discre
rénquima clorofílico en empalizada representa dos tercios pancias con relación alavariacióndel lE porfactores am
delgrosordelmesófilo delahoja (Nobel&Walker, 1985)y bientales. Poruna parte, Metcalfe yChalk (1979) mencio-
además,elamarillamientoproductodelestrés(Fig_1)refleja
una reducción en la concentración clorofílica que conlleva
una disminución enla eficiencia del proceso fotosintético.
La Rosa etal. (2008), ensuestudio del mesófilo delahoja
de Ipomoea batata L. bajo estrés hídrico, encontraron dife
rencias en la anatomía foliar, al observar que las hojas en
sequíadesarrollanmásparénquimalagunar;asícomo Silva
et al. (1999) quienes registraron la disminución del 26%
del parénquima clorofílico en seis cultivares de Phaseolus
porefectodeldéficithídrico.
FIGURA3. Porcentajedelíndiceestomáticoenlacaraadaxial (haz) de
índice estomático las22variedadesde PhaseofusvufgarisL cultivadasenunestadohídrico
noestresante(70%CC). Lasbarrasverticalesindicanladesviaciónestán
dar. Letrasdistintasenlastapasdebarrasindicandiferenciassignificati
El índice estomático indica el número de estomas por su
vasentrevariedadesparaP=,,0,05,segúnTestdeDuncan.
perficie foliar independientemente del tamaño de las célu
las epidérmicas. Cuando se comparó este parámetro entre
los genotiposbajocondiciones noestresantes (70%CC), se
observócomogeneralidadqueellEenlacaraabaxialsupe
rabaenpromedioaldelacaraadaxial(Figs.3y4)- Estos re
sultadoscoincidenconlosobtenidos porSilvaetal. (1999),
donde enlos seiscultivaresde P. vulgarisestudiados, siem
prefuemayorelnúmerodeestomasporlacaraabaxialque
por la adaxial. Sin embargo, estos resultados contradicen
los obtenidos por Kaymakanova etal. (2008), que refieren
unmayornúmerodeestomas porlacaraadaxialqueporla
FIGURA4.Porcentajedelíndiceestomáticoenlacaraabaxial(envés)de
abaxial(tantoparaelcontrolcomoparalostratamientos)en
las22variedadesde Pha.seofu.svufgaris1..Olltivadasenun estadohídrico
plantasde P. vulgarissometidasaestrés salino.
noestresante(70%CC). Lasbarrasverticalesindicanladesviaciónestán
Por otra parte, en las plantas susceptibles el rE fue, en
dar. Letrasdistintasenlastapasdebarrasindicandiferenciassignificati
promedio, mayor que el de las tolerantes tanto porla cara vasentrevariedadesparaP=,,0,05,segúnTestdeDuncan.
SILVIAALEMÁN,AMAUADOMíNGUEZ,DIAMARYSDOMíNGUEZ,LETICIAFUENTES,KELHYMIRANDA,YUNELPÉREZ,BEATRIZPERNíADAYNETSOSAMARYLASOSAyDIÓGENESINFANTE
naron que el IEes una característica de valor diagnóstico los tratamientos 70% CC y 20% CC en la mayoría de los
muyutilizadaenlasistemáticadeplantas, pormantenerse genotipos susceptibles, adiferenciadelos tolerantes cuyos
sin alteraciones. Porelcontrario, autores como Wilkinson valores paradichos tratamientos no mostraron diferencias
(1979), Kürschner et al. (1998) y Stenglein et al. (2003) significativas, salvo en Bat 58, 2239 blanco y 2148 negro,
han señalado que es un parámetro afectado por condicio cuyosvalores parael20%CCfueron inferioresestadística
nes estresantes tanto ambientales como nutricionales. De mentealcontrol (70% CC).
manerasimilar, Parésetal. (2008) dieroncuentadequeal El Contenido Relativo de Agua es considerado una medida
incrementarla salinidaddisminuyó el número deestomas eficaz parala determinación del estado hídrico de la planta
en la superficie abaxial de las láminas foliares de Carica
papaya. Kasim (2006) informó de una disminución en la
frecuencia deestomasenlasuperficieabaxialdelahojade
plantas de Sorghum bicolor por efecto del estrés inducido
pormetales pesados (CuoCd). CardayJáuregui (2008) y
Kaymakanova etal. (2008) indicaron que en caña de azú
94
carel efecto de la salinización con NaCl o Na.So provocó
4
unaumento enladensidadestomáticaconambas sales de
hastaun 42%. Algunos autores han considerado la reduc
cióndeltamaño delas células bajoestrés hídrico como un
mecanismo de adaptación a la sequía (Omami, 2005) ola
salinidad (Culteretal., 1977).
FIGURA5.ValoresdepesofrescoenvariedadessusceptiblesdePhaseo
lusvulgarisL sometidasatresregímenesdistintosderiego:70%ce(con
Determinación delpeso fresco, peso seco trol),40%ce(estrésmoderado)y20%ce(estréssevero).Letrasdistintas
y Contenido Relativo deAgua enlastapasdebarrasindicandiferenciassignificativasentretratalnientos
paraunalnismavariedad,paraP",;0,05,segúnTestdeDuncan.
Los valores de peso fresco en todos los genotipos suscep
tibles sometidos a condiciones severas de estrés hídrico
(20% CC), mostraron una reducción significativa con res
pecto al control (70% CC) (Fig. 5), mientras que enlos to
lerantes se pudo observaruncomportamiento más estable
enlarespuestaentretratamientos (Fig. 6).
Noobstante,enaproximadamenteel50%delosmateriales
tolerantes se observó un decrecimiento en este parámetro
en condiciones de estrés severo (20% CC). De manera si
milaralpesofresco, los valores obtenidos de peso seco, en
los materiales susceptibles, mostraron una reducción sig FIGURA6.ValoresdepesofrescoenvariedadestolerantesdePhaseolus
nificativaconelincrementodelas condiciones estresantes vulgaris1.. sometidasatresregímenes distintos deriego: 70%ce (con
trol),40%ce(estrésmoderado)y20%ce(estréssevero).Letrasdistintas
entodos los genotipos estudiados (Fig. 7), mientras quela
enlastapasdebarrasindicandiferenciassignificativasentretratamientos
mayoríadelos genotipostolerantes manifestaronunaesta
paraunamismavariedad,paraP",;0,05,segúnTestdeDuncan.
bilidad entre los distintos tratamientos (Fig. 8) como, por
ejemplo, 2288 negro, 2025 negro, 2350 rosada, 2305 negro
y2148 negro,deloscualeslostres primerostampocomos
traron diferencias con relación al peso fresco entre trata
mientos. Los mayores valores depeso secoencontrados en
los genotipos tolerantes, al compararlos con los suscepti
bles en condiciones drásticas de estrés hídrico, evidencian
lapresenciademecanismosenlosprimerosquelespermi
tenmantenerunestado metabólicoyfisiológico adecuado,
locualcontribuyeaunmejordesarrollodeestosmateriales
encondicionesdeestréshídrico.
FIGURA7.ValoresdepesosecoenvariedadessusceptiblesdePhaseolus
Las figuras 9 y lO muestran los valores correspondientes vulgalis1.. sometidas atres regímenes distintos deriego: 70% ce (con
al CRA en genotipos susceptibles y tolerantes, respecti
trol),40%ce(estrésmoderado)y20%ce(estréssevero).Letrasdistintas
vamente, sometidos a los tres tratamientos descritos an
enlastapasdebarrasindicandiferenciassignificativasentretratamientos
teriormente. El CRA disminuyó significativamente entre paraunamismavariedad,paraP",;0,05,segúnTestdeDuncan.
RET.RevistadeEstudiosTransdisciplinariosVol.2.N"1.Caracas,enero·abril2010
(Sinclair & Ludlow, 1985). La reducción del CRA se ha ad mento en la síntesis de compuestos osmóticamente acti
vertido en numerosas variedades de P. vulgarís (Koriretal., vos, comolaprolina,quepermite realizarun ajusteosmó
2006;Bayoumietal.,2008)encondicionesdeestréshídrico. tico en función de mantener la turgencia de los tejidos y
Las diferencias observadas entre los distintos genotipos unaactividadfisiológicaadecuada(Bayoumietal., 2008).
pueden seratribuidas a lacapacidadde variarla absorción
de agua del suelo y/o la capacidad de controlarla pérdida Concentración de e/orofila a, by tata!
deaguaatravésdelosestomas (Bayoumietal., 2008). Esto
puede estar relacionado con mecanismos como el incre- Elensayo paraladeterminación delas concentraciones de
clorofila a, b ytotal mostró un decrecimiento significativo
enelcontenido de clorofilaa, b (datos no mostrados) yto
tal (Fig. n) en los genotipos susceptibles en condiciones
de estrés severo; sin embargo, el material 2216 negro no
mostróvariacionesdeimportanciaentretratamientos para
laclorofilaa,bytotales.
95
Porelcontrario,los genotiposclasificadoscomotolerantes
manifestaronuncomportamientohomogéneoenlos nive
lesdeclorofilaa,bytotalentretratamientos, sinobservar
sediferenciassignificativasentrelostratamientos70%CC
y20%CC,aexcepciónde2025negro,quemostródiferen
cias notables entre el control ylos tratamientos de estrés
FIGURA 8. Valores de pesosecoen variedades tolerantes de Phaseolus
vulgarísL. sometidas a tres regímenes distintos de riego: 70% CC (con· medioysevero. Resultados similaresfueronobtenidos por
trol),40%CC(estrésmoderado)y20%CC(estréssevero).l.etrasdistintas Khalafallahetal. (2008) enexperimentosdeestréshídrico
enlastapasdebarrasindicandiferenciassignificativasentretratamientos realizados consietevariedades distintasde Viciafaba ypor
paraunamismavariedad,paraP",;0,05,segúnTestdeDuncan.
Gargetal. (1998) ennumerosas especiesdecultivos.
Contenido deprofina libre en hojas
Al compararlos resultados por tratamientos entre genoti
pos susceptiblesytolerantes, sepudo apreciarquelos sus
ceptibles mostraronvalores promedios superiores alos to
lerantesencondicionesdeestréssevero(20%CC) (Fig.12).
Estosresultadosconcuerdanconlodescritopornumerosos
autores,locualevidenciaelpapelprotectordeesteaminoá
cido al contrarrestar las diferencias osmóticas provocadas
FIGURA 9. Contenido RelativodeAgua envariedadessusceptibles de porestreses abióticos, como el déficit hídrico. Muchas es
Phaseolusvulgarís1..sometidasatresregímenes distintos deriego: 70% pecies de plantas acumulan prolina libre como respuesta
CC(control),40%CC(estrésmoderado)y20%CC(estréssevero).l.etras
rápida a la sequía para prevenir el desbalance osmótico y
distintasenlastapasdebarrasindicandiferenciassignificativasentretra·
tarnientosparaunamismavariedad,paraP",;0,05,segúnTestdeDuncan.
FIGURA 11. Concentracióndedorofrlatotalenvariedadessusceptibles
FIGURA 10. Contenido Relativo de Agua en variedades tolerantes de ytolerantes de PhaseolusvulgmisL. sometidas atresregímenes distintos
Phaseolusvulgarís1..sometidasatresregímenes distintosderiego: 70% deriego: 70%CC (control),40%CC(estrésmoderado)y20%CC (estrés
CC(control),40%CC(estrésmoderado)y20%CC(estréssevero).l.etras severo). l.etrasdistintasenlastapasdebarrasindicandiferenciassignifi·
distintasenlastapasdebarrasindicandiferenciassignificativasentretra· cativasentretratamientosparaunamismavariedad, paraP",;0,05,según
tarnientosparaunarnismavariedad,parap,.,;o,05,segúnTestdeDuncan. TestdeDuncan.
SILVIAALEMÁN,AMAUADOMíNGUEZ,DIAMARYSDOMíNGUEZ,LETICIAFUENTES,KELHYMIRANDA,YUNELPÉREZ,BEATRIZPERNíADAYNETSOSAMARYLASOSAyDIÓGENESINFANTE
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Resistencia
FIGURA 12. Contenidodeprolinaenhojas devariedadessusceptibles
y tolerantes de Phaseolusvulgarís L sometidas a dos tratamientos: 70% FIGURA 13. Contenidodeprolinaenhojasestresadas (HE =20%CC)
96 CC(control)y20%CC(estréssevero). Lasletrasdistintasenlastapasde ynoestresadas(HNE=70%CC)dePhaseolusvulgarísL delosdiferentes
gruposclasificadossegúnresistenciaalestréshídrico (tolerantes,media
barrasindicandiferenciassignificativasentrelasmediasdelasvariedades
namentetolerante, susceptiblesymuysusceptibles). Lasletras distintas
enunrnismotratamiento(p<o,or),segúnTestdeDuncan.
enlastapasdebarrasindicandiferenciasestadisticasentrelasmediasde
lostratarnientosydelosgrupos condiversaresistenciaalestréshídrico,
evitarla deshidratación sin alterar su metabolismo (Aven
P<O,OI,segúnTestdeDuncan.
daño et al., 2005; Machado et al., 1976; Rodríguez et al.,
2003, Carison, 1990), lo que permite mantenerla turgen
ciadelostejidosy, porende,lafuncióncelular(Ramanjulu semejantes endiferentes variedades de quinua, yatribuye
& Sudhakar, 2000). Los bajos niveles de este compuesto ronestecomportamientoaladiversidaddesuprocedencia,
entejidos vegetales ha sido considerado porAndrade etal. lo cual las hace presentar más o menos desarrollada esta
(1995) comounsíntomadeunestréssevero. Porotraparte, característicadeadaptación.
la acumulación de prolina ha sido atribuida a un aumen
to de subiosíntesis ydisminuciónen sudegradación (Kavi Conclusiones
Kishoretal., 2005). Sinembargo,otrosautoresconsideran
que la acumulación de prolina puede serun indicadordel Los resultados obtenidos mostraron diferencias morfo
estado hídrico, pero no de latolerancia ola sensibilidad al lógicas, anatómicas y bioquímicas significativas entre los
déficithídrico (Lazcano-Ferrat& Lovatt,1999). distintos genotipos de Phaseolus vulgaris L. evaluados, que
Comosepuedeobservarademásenlafigura12,existióuna permitieron su clasificación en cuanto a susceptibilidad;
variaciónsignificativaentrelosvalores deprolinaobtenida resistenciaalestréshídrico.
en todos los materiales evaluados durante cada tratamien Losestudios morfológicosyanatómicos revelaroncambios
to,locualpudieraestarasociadoalasdiferencias genéticas importantes entrelos susceptiblesylos tolerantes. En con
queexistenentreellos. diciones severas deestrés hídrico, los primeros exhibieron
Uno de los resultados interesantes de este trabajo son las una marchitez rápida de las hojas y una variación en su
diferencias encontradas enlos valores de prolina entrelos estructuraanatómicanormal, marcada poruna desorgani
tratamientos para los genotipos susceptibles y tolerantes. zación del tejido clorofílico en empalizada y un aumento
En lafigura 12 se puede notarcómolos susceptibles mos delos espacios intercelulares deltejido clorofílicolagunar.
traron un mayorincremento enla concentración de proli Porotra parte,los valores de peso fresco, peso seco yCRA
nalibreencondicionesdeestrés severo (20% CC),ycómo evidenciaron una respuesta diferencial entre genotipos y
sobresalieron por su respuesta al déficithídrico Tacarigua tratamientos.Conrelaciónalpesofresco yalpesoseco,los
Negro, Montalbán Negro, 2279 negro, 2189 negro, 2256 genotipostolerantesmostraronunamayorresistenciaalos
negroy2216negro. cambios en esos valores, aunque en condiciones drásticas
Al comparar la relación entre el contenido de prolina de de estrés (20% CC) se encontraron diferencias para todos
las hojas estresadas (20% CC) ydelas no estresadas (70% losgenotiposconrespectoalcontrol(70%CC). Demanera
CC),delospromediosdelos diferentes grupos clasificados similar,los valores del CRA presentaronuna disminución
según el comportamiento frente al estrés hídrico (toleran importanteenlossusceptiblesbajoestrés severo, mientras
tes,medianamentetolerantes,susceptiblesymuysuscepti que la mayoría de los tolerantes registraron una estabili
bles), sepudoconstatarque alaumentarla susceptibilidad dad entre tratamientos, lo cual evidenció la presencia de
al déficit hídrico, se incrementala diferencia entre el con mecanismos en ellos que reducen la pérdida de agua yla
tenido de prolina entre las hojas estresadas ylas no estre mantencióndelahomeostasis celular. Sin embargo, hubo
sadas (Fig.13).Aguilaretal. (2003) encontraronresultados materialessusceptiblesquesemostraronestablesantecon-