Título: Absorción de agua por las semillas de soya (Glycine max L. Merr.) en condiciones salinas como posible indicador de tolerancia varietal. Tittle: Water absorption by seed of soybean (Glycine max L. Merr.) in saline conditions as possible indicator of varietal tolerance. Autores: Licet Chávez - Suárez Alexander Álvarez - Fonseca. Institución: Instituto de Investigaciones Agropecuarias Jorge Dimitrov. Carretera Vía Manzanillo Km 17. Bayamo. Granma. Cuba. Email: licet@dimitrov.cu Resumen Se estudió el efecto de diferentes niveles de salinidad sobre la absorción de agua por las semillas de soya (Glycine max L. Merr.). Se valoró la tolerancia varietal mediante el índice de tolerancia relativa. Los resultados mostraron una respuesta diferenciada de las variedades de soya ante el estrés. Las variedades de mejor comportamiento fueron Cubasoy-120, INIFAT- 382, FT-Jarba, IS- 1, IS-10, IS-19, IS-20 y MSoy-6101, lo que sugiere continuar las investigaciones en otras fases del cultivo y sobre la base de un mayor número de indicadores fisiológicos y agronómicos para determinar el grado de tolerancia de las mismas. Palabras claves: soya, estrés salino, imbibición. Abstract The effect of different levels of salinity on the water absorption by the seeds of soybean (Glycine max L. Merr) was studied. Varietal tolerance was valued by means of the index of relative tolerance. The results showed a differentiated answer of soybean varieties to the stress. The varieties of better behavior (manner) were Cubasoy-120, INIFAT - 382, FT-Jarba, IS-1, IS-10, IS- 19, IS-20 and MSoy-6101, suggesting to continue the investigations in other phases of the cultivation and on the base of a major number of physiological and agronomic indicators to determine the tolerance grade of the same ones. Keywords: soybean, saline stress, imbibition. INTRODUCCIÓN El cambio climático presupone un desafío sin precedentes para la agricultura moderna, pues conlleva a la existencia de fenómenos extremos como prolongadas sequías o inundaciones, olas de calor, aumento de la salinidad de los suelos, elevada incidencia de nuevas plagas y enfermedades, además de las tradicionales en los cultivos. En este sentido, la salinidad de los suelos constituye, según numerosos autores, el factor abiótico que causa las mayores pérdidas en los rendimientos de los cultivos a escala global (Zhou et al., 2010). El estrés salino afecta considerablemente el crecimiento y desarrollo de las plantas, pues provoca a nivel celular toxicidad iónica, desequilibrio nutricional y estrés osmótico. Por otro lado, causa inhibición de la elongación celular, desorganización de las membranas y afectaciones en el
proceso de fotosíntesis (Chávez y González, 2009). Una solución parcial a este problema es la implantación de cultivos y variedades más tolerantes a la salinidad, lo que implica conocer dicha tolerancia de forma precisa y consistente (Argentel et al., 2010). Por otra parte la semilla de soya es una legumbre de alto valor nutritivo que contiene un elevado porcentaje de proteínas de buena calidad aminoacídica (en el orden del 35 %). Se encuentra entre los 10 cultivos de mayor importancia en el mundo pues se siembran más de 62 millones de hectárea y la producción mundial supera los 136 millones de toneladas (Abdou, 2006). Su cultivo alcanza cada día mayor importancia debido a la necesidad de utilizar el grano como materia prima en la elaboración de alimentos concentrado para animales y para el consumo humano, así como para la producción de biocombustibles. Por la importancia del cultivo de la soya y debido al incremento de las áreas afectadas por salinidad en Cuba es que el objetivo del presente trabajo es evaluar el efecto de diferentes niveles de salinidad en la absorción de agua por las semillas de soya (Glycine max L. Merr.) y su relación con la tolerancia varietal, como vistas a reducir el número de genotipos que serán evaluados con métodos de mayor complejidad técnica. MATERIALES Y MÉTODOS Los experimentos se realizaron en el laboratorio del CISTAG perteneciente al Instituto de Investigaciones Agropeciarias Jorge Dimitrov en el municipio Bayamo, provincia Granma. Se seleccionaron semillas frescas de 18 variedades de soya (Tabla 1) provenientes del banco de germoplasma del mismo instituto. Se pusieron a embeber en placas petri a razón de 20 semillas por placa, con 10 ml de soluciones de NaCl, ajustadas a conductividades eléctricas (CE) de 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, y 27 ds.m -1. Como control se utilizó agua destilada con una conductividad eléctrica de 0,02 ds.m -1. Tabla 1. Variedades utilizadas. Variedad 1 BP-4 2 Conquista 3 Cubasoy-120 4 Foscarim 5 FT-Jarba 6 FT-2 7 G7R-315 8 IAC-17 9 INIFAT V9 10 INIFAT- 382 11 IS-1 12 IS-10 13 IS-19 14 IS-20 15 IS-24
16 IS-34 17 IS-36 18 Msoy 6101 Se utilizó un diseño experimental completamente aleatorio, con 4 repeticiones por cada variante experimental. La duración de este ensayo fue de 24 horas, al cabo de las cuales se determinó el contenido de agua absorbida (AA) por el método gravimétrico y se expresó en base fresca (González y Ramírez, 1999). AA (%)=100*(PF-PI) / PF. Donde PF y PI, son el peso final y peso inicial de las semillas, respectivamente. Con los datos obtenidos se calculó la tolerancia relativa a la salinidad por la fórmula propuesta por González y Ramírez (1999): ITR (%)=100(ITS / ITC) donde: ITR=Índice de tolerancia relativa ITC= Indicadores evaluados en la solución control ITS= Indicadores evaluados en la solución de 28 ds/m Los datos se procesaron por un análisis de varianza de clasificación simple (p<0.05) y la prueba de rangos múltiples de Newman-Keuls (Stell y Torrie, 1992), mediante el paquete Statistica for Windows. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El efecto de los diferentes niveles de salinidad en la absorción de agua por las semillas de las 18 variedades de soya evaluadas, se muestra en la tabla 2. Como se observa el comportamiento de las variedades fue diferente. En las variedades Cubasoy-120, INIFAT- 382, FT-Jarba, IS-1, IS-10, IS-19, IS-20 y MSoy-6101, no se afectó de forma significativa la absorción de agua por las semillas en las concentraciones evaluadas, lo que confirma lo planteado por varios autores sobre la tolerancia del proceso de imbibición a la salinidad en varias especies y variedades. De acuerdo con González (2001) durante esta etapa en la semilla operan fundamentalmente procesos físico-químicos, tales como la imbibición del epiblasto, que es resistente al estrés salino. En el resto de las variedades evaluadas, la tendencia fue a la disminución de la cantidad de agua absorbida, con el incremento de las concentraciones salinas. Sobre la influencia de la salinidad en la absorción de agua por las semillas de diferentes cultivos, Villagra (1997), Chávez et al. (2002), Argentel et al. (2006) señalan, que las afectaciones en la absorción de agua por las semillas a altas concentraciones salinas, se atribuyen al alto potencial osmótico que se crea en el medio, lo que provoca un alargamiento en el inicio de la germinación, disminución de la velocidad y del porcentaje final del proceso.
Esta respuesta diferenciada de las variedades, pudiera ser debido a que cada genotipo requiere de un porcentaje crítico de agua para su germinación, que depende de la naturaleza química de sus compuestos de reservas y estructurales, y que se ve afectado por el estrés salino (Marín et al, 1994; González y Ramírez, 1999; Chávez et al., 2002;). Tabla 2. Efecto de diferentes niveles de salinidad en la absorción de agua por las semillas de 18 cultivares de soya. Varied. Niveles de de salinidad ( ds.m -1 ) EEx 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 BP-4 60,74a 59,51b 59,64b 59,32b 58,47c 57,25d 56,75d 56,56d 56,54d 56,37d 0,29 Conquista 58,19a 56,46b 56,48b 56,34b 56,16b 56,08b 56,47b 56,2b 56,3b 56,21b 0,11 Cubasoy- 57,57a 57,47a 57,4a 57,49a 57,61a 57,47a 57,34a 57,45a 57,42a 57,57a 0,03 120 Foscarim 58,02a 56,65b 56,36b 56,51b 56,36b 56,39b 56,26b 56,40b 55,33c 53,33d 0,21 FT-Jarba 57,38a 57,37a 57,39a 57,39a 57,38a 57,39a 57,38a 57,38a 57,39a 57,37a 0,06 FT-2 55,39a 55,40a 55,29a 53,89b 55,75b 53,52b 52,68c 52,75c 50,20d 49,66d 0,36 G7R-315 57,08a 56,61a 56,60a 57,04a 56,71a 56,56a 56,44a 50,46b 50,36b 50,41b 0,54 IAC-17 57,28a 57,39a 56,79b 56,41b 55,46c 55,88c 55,45c 55,45c 55,35c 55,65c 0,14 INIFAT-V9 60,53a 60,58a 60,19ab 60,38b 59,42b 59,16b 59,63b 54,64c 54,33c 53,52d 0,5 INIFAT-382 57,30a 57,31a 57,30a 57,29a 57,32a 56,94a 56,64a 56,96a 57,3a 57,29a 0,08 IS-1 52,38a 52,33a 52,38a 52,41a 52,35a 52,38a 52,44a 52,38a 52,35a 52,41a 0,01 IS-10 58,42a 58,24a 58,23a 58,20a 58,18a 50,47a 58,33a 58,40a 58,44a 58,29a 0,08 IS-19 50,67a 50,41a 50,42a 50,38a 50,53a 50,80a 50,68a 50,70a 50,42a 50,72a 0,04 IS-20 50,14a 50,29a 50,16a 50,17a 50,21a 50,17a 50,16a 50,15a 50,17a 50,13a 0,01 IS-24 57,50a 57,50a 54,66b 53,62c 53,55c 53,67c 53,44c 53,58c 53,49c 53,64c 0,29 IS-34 61,64a 58,55b 58,44b 58,48b 58,55b 58,46b 58,53b 58,25b 56,66c 56,87c 0,24 IS-36 57,73a 57,79a 57,79a 57,41a 57,82a 57,40a 57,46a 55,87b 55,57b 55,79b 0,17 Msoy 6101 58,56a 58,60a 58,59a 58,62a 58,58a 58,61a 58,60a 58,60a 58,59a 58,56a 0,05 (En las filas medias con letras desiguales difieren para una (p 0.05), por la prueba de rangos múltiples de Newman-Keuls). En otros cultivares, por ejemplo, Chávez et al. (2002), en experimentos realizados con Vigna unguiculata (L.) Walp variedad IITA-Precoz, anuncia que solo se afectó la absorción de agua de forma significativa a concentraciones salinas entre 15 y 18 ds.m -1 y que el nivel que inhibe el proceso en un 50% está alrededor de los 32 ds.m -1. Argentel et al. (2006), informó que la absorción de agua solo se vio afectada significativamente a concentraciones mayores o iguales a 25 ds.m -1 en trigo (Triticum aestivum L.) variedad Cuba-C-204. Por su parte Chávez et al. (2011) informaron amplia variabilidad en cuanto a la absorción de agua por las semillas en condiciones salinas en 11 genotipos de frijol (Phaseolus vulgaris L.). En la tabla 3 se muestra el índice de tolerancia relativa sobre la base del agua absorbida por las semillas, en la solución de 27 ds.m -1 con respecto al control (0,02 ds.m -1 ). Se observa que todos los índices de tolerancia relativa se encuentran por encima del 85%. Las variedades G7R-315 e INIFAT-V9, con una tolerancia relativa del 88,31% y 88,42 % fueron las de peor comportamiento. Esto significa que a 27 ds.m -1, las semillas de estas variedades dejaron de absorber más de un 10% del agua, con respecto a la que absorbieron en la solución control. Al respecto se ha
informado que la cantidad de agua que es capaz de absorber la semilla durante la imbibición, es de vital importancia para la regulación de la movilización de las sustancias de reserva durante la germinación (González, 2001). Tabla 3. Índice de tolerancia relativa sobre la base del agua absorbida por las semillas, en las solución de 27 ds.m -1 con respecto al control (0,02 ds.m -1 ). Variedad ITR (%) BP-4 92,81 Conquista 96,60 Cubasoy-120 100 Foscarim 91,92 FT-Jarba 99,98 FT-2 89,66 G7R-315 88,31 IAC-17 97,15 INIFAT V9 88,42 INIFAT- 382 99,98 IS-1 100,06 IS-10 99,78 IS-19 100 IS-20 99,98 IS-24 93,29 IS-34 92,26 IS-36 96,64 Msoy 6101 100 Según Greenway (1965), Norlyn y Epstein (1984) y Bazzigalupi et al. (2008) las evaluaciones de cultivares durante la etapa de imbibición y en estado de plántula, son prácticas y efectivas para identificar variedades y especies tolerantes a salinidad. En este sentido, Ashraf et al. (1986) y Shannon (1979), plantean que es importante evaluar la tolerancia en todas las etapas de desarrollo. En este sentido, los resultados obtenidos por el grupo de investigación sobre la evaluación del germoplasma para tolerancia a la salinidad de nuestra institución han indicado que los diferentes métodos de evaluación no ofrecen el mismo grado de exactitud y precisión, y que para realizar una evaluación más completa del grado de tolerancia al estrés de las especies y variedades de plantas se deben emplear de tres a cuatro métodos, dándole prioridad en una primera etapa a los de mayor simplicidad técnica y alta productividad con el propósito de evaluar la mayor colección de individuos, posteriormente los de mejor comportamiento se evaluarán por otros métodos y finalmente se empleará el método de campo que aunque es el más difícil, es el de mayor seguridad (González et al., 1999). Finalmente, la determinación del contenido de agua absorbida es relativamente sencilla y puede ser fácilmente llevada a cabo con pocos recursos, para monitorear la variabilidad genética en la tolerancia a la salinidad de las variedades que se conservan en los bancos de germoplasmas o las que se generen en los programas de mejoramiento genético; mientras que el comportamiento
tolerante de los genotipos Cubasoy-120, INIFAT- 382, FT-Jarba, IS-1, IS-10, IS-19, IS-20 y MSoy- 6101, sugiere continuar las investigaciones en otras fases del cultivo y sobre la base de un mayor número de indicadores fisiológicos y agronómicos, para determinar el grado de tolerancia de las mismas. Referencias bibliográficas Abdou, S. 2006. Evaluación de variedades de soya (Glycine max (L.) Merr) en época de frío en dos tipos de suelos de la Provincia Granma. Revista Electrónica Granma Ciencia. Vol.10, No.2, Mayo - Agosto. Argentel, L., González, L. M. & Plana, R. 2006. Efecto de altas concentraciones salinas sobre la germinación y el crecimiento del trigo (Triticum aestivum) variedad Cuba C-204. Cultivos Tropicales, 27 (3): 45-48. Argentel, L., López, R. D., González, L. M., López, R. C., Gómez, E., Fonseca, I. 2010. Evaluación de la tolerancia a la salinidad en estadios tempranos y finales del desarrollo en triticales (X Triticum secale). Cultivos Tropicales. 31(1): 48-53. Ashraf, M., T. Mcneilly y A.D. Bradshaw. 1986. Heritability of sodium chloride tolerance in seven grass species. Euphytica 35:935-940. Bazzigalupi, O., Pistorale, S., Andrés, A. 2008. Tolerancia a la salinidad durante la germinación de semillas provenientes de poblaciones naturalizadas de agropiro alargado (Thinopyrum ponticum). Cien. Inv. Agr. 35(3): 277-285. Chávez, L., González, L.M., Ramírez, R. 2002. Efecto de la salinidad en la absorción de agua por las semillas de Vigna unguiculata (L.) Walp y su relación con la tolerancia varietal. Alimentaria. 314: 65-67. Chávez, L., González, L.M. 2009. Mecanismos moleculares involucrados en la tolerancia de las plantas a la salinidad. ITEA. 105 (4): 231-256. Chávez, L., Álvarez, A., Camejo, Y., Ramírez, R y Batista, D. 2012. Efecto del estrés salino en la absorción de agua por las semillas y el crecimiento en plántulas de frijol (Phaseolus vulgaris L.). Revista Electrónica Granma Ciencia. 16 (1): enero-abril. 2012-. González, L.M., Ramírez, M., Ramírez, R., López, R. 1999. Variabilidad intervarietal del tomate (Lycopersicon esculentum, Mill), durante la germinación y el crecimiento de las plántulas en condiciones salinas. Cultivos Tropicales. 20(1):47-50. González, L.M., Ramírez, R. 1999. La absorción de agua por las semillas de arroz a altas concentraciones salinas, como posible indicador de la tolerancia varietal. Cultivos Tropicales. 20(1): 31-34. González, L.M. 2001. Apuntes sobre la fisiología de las plantas cultivadas en condiciones salinas. Cultivos Tropicales. 23 (4): 47-57.
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