Efecto estimulador de
microorganismos eficientes en plantas in
vitro de ñame en fase de aclimatización
(Original)
Stimulating effect of effective microorganisms on in vitro plants of yam in
acclimatization phase (Original)
Leydis González Milán. Ingeniera agrónoma. Universidad
de Granma.
Bayamo. Granma. Cuba. lgonzalezm@udg.co.cu %20(1)_archivos/image002.gif){kind=small}
Dailé Dolores Cabrera Rodríguez. Licenciada en Biología. Máster en Química Biológica. Profesor
Asistente.
Universidad de Granma. Bayamo. Granma. Cuba. dcabrerar@udg.co.cu
Misterbino Borges García. Licenciado en
Biología. Doctor en Ciencias Biológicas.
Profesor Titular. Universidad de Granma. Bayamo. Granma. Cuba. misterbinobgarcía@gmail.com
María de los Ángeles Jiménez Pizarro. Ingeniera agrónoma. Doctor en Ciencias
Agrícolas. Universidad de Granma. Bayamo. Granma. Cuba. mjimenezp@udg.co.cu
Recibido: 22-04-2024/Aceptado: 30-05-2024
Resumen
Los microorganismos eficientes son una alternativa viable para lograr un
desarrollo agrícola ecológicamente sostenible. En el artículo se evalúa el efecto de microorganismos eficientes en la aclimatización de plantas
in vitro de ñame clon Chino Blanco.
Se utilizaron 60 plantas in vitro por tratamiento: T1, plantas in vitro sumergidas cinco minutos en ME
al 1% provenientes de ecosistemas naturales de montaña de la Sierra Maestra,
Cuba; T2, plantas in vitro sumergidas
cinco minutos en ME al 1 % + aplicación de ME al 5 % en riego días alternos
hasta 45 días de aclimatización; T3, aplicación de ME
al 10 % en riego días alternos hasta 45 días de aclimatización;
T4, control sin aplicación de ME. La aplicación de ME 10 % en riego días alternos hasta 45
días de aclimatización, fue el único tratamiento con un efecto sobre las
variables morfológicas número, largo y ancho de las hojas, número de yemas,
largo del tallo, número y largo de las raíces de las plantas in vitro de ñame, con diferencias
estadísticas significativas con relación al resto de los tratamientos. El
grosor del tallo en los tratamientos 2 y 3 no difirieron estadísticamente, pero
sus valores medios sí se diferenciaron significativamente del resto de los
tratamientos. Esto demuestra el efecto positivo de la concentración de ME 10 % aplicada en el
riego durante 45 días en plantas cultivadas en un sustrato no enriquecido con
nutrientes.
Palabras clave:
agricultura sostenible; biotecnología agrícola; biofertilizantes;
micropropagación.
Abstract
Efficient microorganisms are a viable alternative to
achieve ecologically sustainable agricultural development. The objective of the
work was to evaluate the effect of Efficient Microorganisms on the
acclimatization of in vitro plants of
Chino
Blanco clone yam. Were used 60 in vitro plants per treatment: T1 in vitro plants submerged for five minutes in 1 % ME from natural
mountain ecosystems of the Sierra Maestra, Cuba; T2 in vitro plants submerged for five
minutes in 1 % ME + application of 5 % ME in irrigation every other day until
45 days of acclimatization; T3 application of 10 % ME in irrigation every other
day until 45 days of acclimatization; T4 control without ME application. The application of ME 10 % in irrigation on
alternate days up to 45 days of acclimatization was the only treatment with an
effect on the morphological variables number, length and width of leaves,
number of buds, stem length, number and length of roots of the in vitro yam plants, with significant
statistical differences with the rest of the treatments. The stem thickness in
treatments 2 and 3 did not differ statistically but their mean values
did differ significantly from the rest of the treatments. This
demonstrates the positive effect of the 10 % ME concentration applied in
irrigation for 45 days on plants grown in a substrate not enriched with
nutrients.
Keywords: sustainable agriculture; agricultural biotechnology; biofertilizers; micropropagation.
Introducción
Hoyos et al.
(2008, citados por Morocho & Leiva, 2019) consideran que los
microorganismos eficientes o ME (sigla en inglés para Efficient Microorganism) son: "(…) productos formulados líquidos que contienen más de 80
especies de microorganismos, algunas especies son aeróbicas, anaeróbicas e
incluso especies fotosintéticas productoras de ácido láctico,
levaduras, actinomicetos y hongos (…)" (p.94).
Alarcon et al. (2019, citados por Mamani, 2023) exponen
que los estudios relacionados con los ME se realizan con la finalidad de:
"(…) proporcionar evidencia científica robusta para respaldar la eficacia
y aplicabilidad de los biofertilizantes en diversas
condiciones agrícolas de manera que
permitan su uso como complemento de la fertilización sintética, de manera que
pueda ser sustituida a largo plazo" (p. 44).
Existen referencias
del empleo de microorganismos eficientes en los sistemas de producción de
semillas biotecnológicas de ñame. En este cultivo las técnicas de propagación
convencional no garantizan la producción de volúmenes de material vegetal de
plantación con calidad fisiológica, sanitaria y genética en periodos cortos.
Por este motivo, muchos países, incluido Cuba, emplean métodos biotecnológicos
para la producción de plantas in vitro
y microtubérculos (Tamiru et al., 2006 & Perea,
2001, citados por González, 2012).
Sin
embargo, la aclimatación ex vitro es
una etapa fundamental en el protocolo de propagación in vitro, porque de ella depende la eficiencia del proceso y la
calidad final de las plantas producidas (Pineda et al., 2018). La eficiencia de esta etapa, depende de varios factores, entre ellos, la
elección del sustrato y la obtención de una relación adecuada entre los
componentes de la mezcla, que asegure una buena supervivencia (Cortegaza,
2013, citado por Pineda et al., 2018). Al respecto las
publicaciones científicas refieren que las
tasas de supervivencia y de enraizamiento siguen siendo generalmente bajas e
inestables.
En tal sentido, el uso de los microorganismos
eficientes pudiera ser una alternativa viable para resolver estos problemas. En Cuba se
han probado diferentes bioproductos que han revelado
su efectividad y contribuido a una mejor disposición de la calidad funcional de
los tejidos en la fase de aclimatización de plantas in vitro de Saccharum spp.
cultivar C87-51 (Gómez et al., 2019) y Musa acuminata clon
Gran Enano (Portuondo, 2022).
En la literatura científica es escasa la información
sobre el uso de los ME en la aclimatización de plantas
in vitro de ñame. Algunos autores han experimentado la inoculación de rizobacterias nativas, las cuales han tenido efectos
positivos en el crecimiento de plantas in
vitro de Dioscorea rotundata
(Sánchez & Pérez, 2018), mientras que bajo condiciones de campo y en
semillas provenientes de segmentos de tubérculo, estos microorganismos
estimularon la producción de tubérculos (Sánchez et al., 2021).
Teniendo en cuenta
estos elementos, en el artículo se evalúa el efecto de los microorganismos eficientes en
la aclimatización de plantas in vitro de ñame
clon Chino Blanco.
Materiales y
métodos
La investigación se desarrolló en el Laboratorio de
Microbiología Agrícola, ubicado en la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad
de Granma, Bayamo, Granma,
Cuba. Se utilizaron plantas in vitro de ñame clon Chino Blanco, obtenidas en el Centro de
Estudios de Biotecnología Vegetal de dicha institución.
Después de concluir la etapa de enraizamiento in vitro y cumplir con los
requerimientos morfológicos para su cultivo en condiciones ex vitro, se procedió a extraer las plantas de los frascos de
cultivo con ayuda de pinzas y las raíces fueron lavadas con abundante agua para
eliminar los restos del medio de cultivo. Previo al trasplante y/o durante la
fase de aclimatización, las plantas fueron tratadas
con microorganismos eficientes provenientes de ecosistemas naturales de montaña
de la Sierra Maestra en Cuba. A continuación se describen los tratamientos
objetos de estudio:
|
T1: |
Plantas in vitro sumergidas en ME (1 %) cinco minutos. |
|
T2: |
Plantas in vitro sumergidas en ME (1 %) cinco minutos + aplicación de ME
(5 %) en el agua de riego hasta los 45 días de aclimatización. |
|
T3: |
Aplicación
de ME (10 %) en el agua de riego hasta 45 días de aclimatización. |
|
T4: |
Control sin aplicación de
microorganismos eficientes |
Las plantas fueron cultivadas en bandejas de polieturano de 120 cm3
con la capacidad deseada, que contenían como único sustrato
suelo Vertisol. En todos los casos se utilizó un
tamaño de muestra de 60 plantas por tratamiento y cada planta se consideró una
réplica experimental. Para mantener un ambiente con alta humedad relativa y
disminuir las pérdidas de agua por evapotranspiración, las plantas fueron
cubiertas con frascos de vidrio hasta lograr
su endurecimiento durante los
primeros 15 días. El riego se realizó con una frecuencia en días alternos, de
forma manual y con ayuda de una regadera en todos los tratamientos.
Los parámetros morfológicos evaluados, en todos los
casos a los 45 días de cultivo en aclimatización,
fueron en las hojas: número, largo y ancho; en el tallo: longitud, grosor y
número de yemas; y en las raíces: número y longitud. Para las variables de
medición largo y ancho se utilizó una regla milimetrada, mientras que para el
grosor del tallo se empleó un pie de rey.
Se utilizó un diseño experimental completamente
aleatorizado y se aplicó un análisis de varianza clasificación simple. Fueron
verificados los supuestos de normalidad de los datos mediante la prueba de Shapiro-Wilks modificado y la homogeneidad de varianza
según la prueba de Levene (p>0,05), con el paquete
estadístico InfoStat versión 2020. Cuando se cumplieron ambos supuestos, se
realizó la comparación de medias de los tratamientos con la prueba de Tukey (p<0,05). En el caso contrario, se utilizó la
prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis y la
comparación de medias según la prueba de Conover con
un nivel de significancia p<0,05.
Análisis y
discusión de los resultados
La
aplicación de los microorganismos eficientes objeto de estudio, mostró un
efecto estimulador en plantas de Dioscorea alata clon Chino Blanco, provenientes del cultivo in vitro, independientemente de las
dosis de microorganismos y de los momentos de aplicación.
Las plantas
tratadas con la máxima concentración de ME en el agua de riego, incrementaron
significativamente el largo, ancho y número de hojas, con diferencias
estadísticas significativas respecto a los demás tratamientos (Tabla 1).
Tabla 1. Efecto de microorganismos eficientes en el
número, largo y ancho de hojas de plantas in
vitro de ñame clon Chino Blanco en fase de aclimatización
a los 45 días de cultivo
|
Tratamientos |
Número
de hojas (U) |
Largo de la hoja (cm) |
Ancho de la hoja (cm) |
|
1. ME (1 %) 5 minutos |
3,10 b |
3,72 b |
2,64 b |
|
2. ME (1%) 5 minutos + Riego ME (5 %) |
3,18 b |
3,95 b |
2,76 b |
|
3. Riego ME
(10 %) |
4,42 a |
4,87 a |
3,43 a |
|
4. Control |
3,29 b |
3,80 b |
2,97 b |
|
±E.E |
0,21 |
0,28 |
0,10 |
Leyenda: Letras
iguales en una misma columna no difieren significativamente según la prueba de Tukey (p<0,05)
Fuente: elaboración
propia.
Una respuesta
similar ocurrió en las variables número de yemas y longitud del tallo, donde el
tratamiento tres mantuvo la mejor respuesta en comparación con los demás
tratamientos. Esto demuestra que para lograr una mayor efectividad de este bioproducto, se requiere una concentración de
microorganismos eficientes en el agua de riego superior a la empleada en el
tratamiento dos (Tabla 2).
Tabla 2. Efecto de microorganismos eficientes en el
número de yemas y en la longitud del tallo de plantas in vitro de ñame clon Chino Blanco en fase de aclimatización
a los 45 días de cultivo
|
Tratamientos |
Número
de yemas (U) |
Longitud del tallo (cm) |
|
1. ME (1 %) 5 minutos |
2,33 b |
3,50 b |
|
2. ME (1%) 5 minutos + Riego ME (5 %) |
2,91
b |
3,26
b |
|
3. Riego ME
(10 %) |
3,50 a |
4,64 a |
|
4. Control |
2,29
b |
2,87
b |
|
± E.E |
0,25 |
0,34 |
Leyenda:
Letras iguales en una misma columna no difieren significativamente según la
prueba de Tukey (p<0,05)
Fuente: elaboración
propia.
Es posible
que la aplicación alterna de los ME en el riego contribuya a una mayor
acumulación de microorganismos en el sustrato, lo que permitirá una mayor
interacción planta-microorganismos que beneficiará la respuesta morfofisiológica de las plantas. Por el contrario, las
concentraciones inferiores a 1 % y 5 %, independientemente del momento de
aplicación, no fueron suficientes para aumentar la colonización de estos
microorganismos. En el caso del tratamiento 1, se realizó una aplicación única
por inmersión de las plantas durante cinco minutos, lo que minimizó las
posibilidades de una inoculación efectiva.
Estos
resultados también pudieron estar influidos por las condiciones de estrés de un
sustrato no enriquecido con abonos orgánicos, a partir del cual los ME no
pudieron tomar los nutrientes necesarios para una mayor eficiencia en la
estimulación del crecimiento.
Los
resultados corroboran que: "la inoculación de cultivos de microorganismos
eficientes al ecosistema suelo-planta, mejora la calidad y salud del suelo y el
crecimiento, producción y calidad de los productos" (Abreu et al., 2021,
p. 2). Las evidencias científicas indican que estos
microorganismos han sido más eficaces cuando se aplican conjuntamente con
enmiendas orgánicas para proporcionar carbono, oxígeno y energía (Morocho &
Leiva, 2019).
A
diferencia de las variables anteriores, los tratamientos con empleo de
microorganismos eficientes mostraron diferencias estadísticas significativas y
su efecto superó al tratamiento control. Los tratamientos 2 y 3 tuvieron la
mayor respuesta, sin existir diferencias entre ellos; en ambos casos se
aplicaron los microorganismos en el agua de riego, independientemente de una
inoculación , previa o no, al sumergir las plantas durante cinco minutos en una
disolución de ME al 1 % (Tabla 3).
Tabla 3. Efecto de
microorganismos eficientes en el grosor de plantas in vitro de ñame clon Chino Blanco en fase de aclimatización
a los 45 días de cultivo
|
Tratamientos |
Grosor del tallo (mm) |
|
1. ME (1 %) 5 minutos |
0,14b |
|
2. ME (1%) 5 minutos + Riego ME (5 %) |
0,20 a |
|
3. Riego ME
(10 %) |
0,23 a |
|
4. Control |
0,10
c |
Leyenda: Letras diferentes en una
misma columna difieren significativamente según la prueba de Conover, (p<0,05)
Fuente: elaboración propia.
Shankar
et al. (2011, citados por Gómez et al., 2019) refieren
que la literatura científica consultada explica que:
(…) los biofertilizantes son
productos elaborados a base de microorganismos que viven en el suelo, en
poblaciones bajas. Cuando estas se incrementan de forma artificial, ponen a
disposición de las plantas, mediante su actividad biológica, una parte
importante de las sustancias nutritivas que necesitan para su desarrollo y
suministran sustancias hormonales o promotoras del crecimiento. (p.4)
Al respecto, añade Portuondo
(2022) que tales resultados pueden deberse a que:
(…) los procesos de alargamiento y división celular
son llevados a cabo por medio de hormonas entre las que se encuentran la auxina
y giberelinas que intervienen en la división de las
células que se van adicionando a los tejidos primarios para formar los tejidos
adultos secundarios y como consecuencia se produce un crecimiento secundario en
el grosor del tallo y por otra parte al elevado contenido en fibra, macro y
micronutrientes, aminoácidos, vitaminas y fitohormonas vegetales que están
presentes en el bioproducto, los cuales actúan como
articulación en los procesos que desencadenan los mecanismos que estimulan el
proceso fisiológico de las plantas. (p. 5)
En cuanto
al número y longitud de raíces, el tercer tratamiento también mostró una
tendencia semejante a las variables anteriores, lo que ratifica la necesidad de
una mayor concentración de microorganismos en el sustrato para estimular la
respuesta de las variables morfológicas (Figura 1).
Figura 1. Efecto de microorganismos eficientes en el
número y la longitud de las raíces de plantas in vitro de ñame clon Chino Blanco en fase de aclimatización
a los 45 días de cultivo
%20(1)_archivos/image004.gif)
Leyenda: Letras diferentes difieren significativamente
según la prueba de Conover, (p<0,05)
Fuente: elaboración propia.
En Cuba,
Gómez et al. (2019) evidenciaron:
Un efecto positivo del Lebame
en la aclimatización del cultivar C87-51 que superó
al control en las variables de calidad evaluadas, con la excepción del diámetro
del tallo y la longitud de la hoja, sin encontrar diferencias significativas
entre los tratamientos, las diluciones del bioproducto
estudiadas no presentaron diferencias estadísticas entre ellas, por lo que con
8 ml.L-1 de este fue suficiente para obtener plantas in vitro con la calidad requerida (p.1) y acortar el tiempo de las
mismas en esta fase de la propagación in
vitro.
Como se
muestra, las plantas de ñame tuvieron un normal desarrollo sin alteración en
los parámetros morfológicos típicos de la especie. Estas plantas, aunque
provenían de una etapa de enraizamiento in
vitro, alcanzaron un mayor desarrollo y funcionalidad en condiciones de cultivo
ex vitro, con un incremento en la
accesibilidad de los nutrientes, lo que pudo estar influido por el biofertilizante (Figura 2).
Figura 2. Plántulas de ñame clon Chino Blanco
aclimatadas con la aplicación de microorganismos eficientes al 10 %, con riego
en días alternos durante 45 días de cultivo
%20(1)_archivos/image006.jpg)
Fuente: elaboración propia.
En estudios
previos sobre inoculación bacteriana en plantas de ñame, se refieren los
efectos beneficiosos de los ME sobre el crecimiento de las plantas, tanto por
la aplicación en el suelo como por la inmersión de las raíces. En la especie D. rotundata,
al ser inoculada por inmersión en una solución con Bacillus subtilis aislados de la microflora del estiércol vacuno, se favoreció, en
comparación con las plantas controles no inoculadas, la brotación,
así como el largo y peso tanto de las raíces como de los brotes (Liswadiratanakul et al., 2023).
Por otro
lado, varios autores sugieren que la colonización y el efecto promotor del
crecimiento pueden ser afectados por el método de inoculación utilizado. Al
comparar la inoculación de semillas, la inoculación del suelo, la inoculación
de la rizosfera y la inoculación foliar con Burkholderia phytofirmans
en plantas de Lolium multiflorum Lam. cultivadas
en suelos contaminados con petróleo, pudo establecerse que, aunque mejoró la
producción de biomasa y la degradación del hidrocarburo, el método de la
inoculación del suelo resultó ser el más efectivo con respecto a los otros tres
métodos de inoculación, ya que mostró una mayor colonización en la rizosfera y la endosfera de la raíces de las plantas
hospederas (Liswadiratanakul et al., 2023).
Con
relación al efecto de los microorganismos eficientes en los sistemas
suelo-planta, Luna y Mesa (2016) señalan que:
Los microorganismos eficientes, como inoculante
microbiano, restablecen el equilibrio
microbiológico del suelo, mejoran sus condiciones físico-químicas, incrementan
la producción de los cultivos y su protección, además conservan los recursos
naturales, generan una agricultura y medio ambiente más sostenible (…) y
provocan el incremento de las variables productivas. (p.31)
Conclusiones
1.
El
bioproducto basado en microorganismos eficientes,
estimuló el crecimiento de las plantas in
vitro de ñame clon Chino Blanco en la fase de aclimatización.
2.
La
aplicación de microorganismos eficientes al 10 % en el agua de riego en días
alternos hasta los 45 días de aclimatización,
incrementó significativamente todas las variables morfológicas evaluadas en
hojas, tallos y raíces.
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