Efecto de las comunidades locales de hongos formadores de micorrizas arbusculares y patrones de injertación en la fisiología de plántulas de cacao sometidas a estrés por cadmio y zinc

Abstract

El cadmio (Cd) y el zinc (Zn) son metales pesados (MPs) presentes en suelos de algunas regiones de Colombia que pueden ser acumulados en los tejidos de plantas de cacao. La inoculación con hongos formadores de micorrizas arbusculares (HFMA) es una estrategia que podría reducir la toma y acumulación de MPs en varias plantas; no obstante, resultados controversiales indican la necesidad de contar con un mejor entendimiento de esta simbiosis. Este estudio determinó el efecto de las comunidades locales de HFMA sobre la fisiología de dos patrones de injertación de cacao sometidas a estrés por Cd y Zn, como alternativa de manejo de suelos en la región de Yacopí, Cundinamarca. Para ello (i) se caracterizaron morfoespecies de HFMA presentes en suelos cacaoteros con baja (ML) y alta (MH) concentración de los MPs mediante claves taxonómicas, encontrando menor abundancia (21%), riqueza (20%) y diversidad (11%) de esporas en ML con respecto a MH, así como una baja similaridad y tasa de recambio entre las dos comunidades. Posteriormente (ii) se evaluó el comportamiento fisiológico de semillas de cacao (IMC67 y PA121) sembradas en un suelo sin (CS) y con enriquecimiento de Cd y Zn (ES), encontrando que estos metales se acumularon principalmente en tejidos aéreos y generaron disminuciones en la toma de Mg, verdor, eficiencia fotosintética y crecimiento de las plantas. Finalmente, (iii) se evaluó la inoculación con HFMA (Control, ML, MH o MC: producto comercial) en dos genotipos (IMC67 y CAU43, ambos injertados con FSV41) trasplantados a ES durante cinco meses. Se encontró que una alta relación Zn/Cd en el suelo (8,5) influyó en la toma de estos metales por las plantas, disminuyendo la acumulación de Cd (0,4 veces) e incrementando la de Zn (2,4 veces) con respecto al umbral de toxicidad reportado para cacao. Sin embargo, no se presentó clorosis o reducciones en el Fv/Fm. La inoculación con HFMA incrementó la colonización y afecto la fisiología de las plantas dependiendo del genotipo. MC incremento 24% la biomasa total de IMC67, mientras que MH, ML y MC generaron reducciones de hasta un 32% en la toma de Cd en hojas de CAU43. Este trabajo destaca la importancia de la interacción genotipo del hospedero-HFMA y la edad de la planta como factores que determinan el tipo de respuesta fisiológica del cacao en suelos enriquecidos con Cd y Zn. (Texto tomado de la fuente).

Cadmium (Cd) and zinc (Zn) are heavy metals (HMs) present in soils of some Colombian regions and they can be accumulated in cocoa plant tissues. Inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may reduce MPs uptake and accumulation in several plants; however, controversial results suggested the necessity of a better understanding of this symbiosis. This study determined the effect of local AMF communities on the physiology of two cacao grafted rootstocks under Cd and Zn stress as management alternative of HMsenriched soils in a Colombian region. For this (i) AMF morphotypes presented in cocoa soils with low (ML) and high (MH) concentration of these HMs were characterized by taxonomic keys. Results indicated lower abundance (21%), richness (20%) and diversity (11%) of AMF spores in ML, as well as a low similarity and turnover rate between two communities. Consequently, (ii) the physiological behavior of cocoa seeds (IMC67 and PA121) sown in soils without (CS) and with Cd and Zn enrichment (ES) were assessed, data suggest that these HMs are accumulated mainly in shoot plant tissues and reduce Mg uptake, greenness, photosynthetic efficiency and growth. Finally, (iii) the inoculation with AMF (Control, ML, MH or MC: commercial product) was assessed in two genotypes (IMC67 and CAU43, both grafted with FSV41) transplanted to ES for five months. It was found that a high soil Zn/Cd ratio (8.5) influenced the uptake of these metals by the plants, Cd accumulation in shoot was decreased (0.4 times) and Zn was increased (up to 2.4 times) regarding cocoa critical toxicity concentration threshold. However, plants did not present chlorosis or reductions in photosynthesis efficiency. The inoculation with AMF increased root colonization and affected plant physiology depending on rootstock genotype. MC increased 24% the total biomass of IMC67, while MH, ML and MC reduced up to 32% Cd accumulation in CAU43 leaves. This research highlights the importance of the host genotype-AMF interaction and plant development stage as important factors that determine cocoa physiological response under Cd and Zn stress.