Atributos fisiológicos de Brachiaria SPP: en la adaptación a suelos inundados

Abstract

Como consecuencia del calentamiento global, en algunas regiones del mundo se prevén aumentos en las precipitaciones. Los pastos de Brachiaria son los forrajes tropicales mas sembrados para la producción de ganado, estos pastos continuamente experimentan condiciones de inundación durante las épocas lluviosas. La inundación del suelo reduce la disponibilidad de oxígeno para la planta y afecta su desarrollo radical, su crecimiento y su metabolismo. En este trabajo evaluamos las diferentes respuestas morfológicas y fisiológicas de la planta entera que presentan en el cultivar sensible Ruzi (Brachiaria ruziziensis Germ) y el tolerante Tully (Brachiaria humidicola (Rendle) Schwickerdt) después de ser sometidas 15 días a condiciones de inundación. El tratamiento control equivale al 80% de la capacidad de campo. El tratamiento de inundación reduce la clorofila (SPAD) y la eficiencia fotosintética (fv’/fm’) en B. ruziziensis pero no en B. humidicola. Cuando el tratamiento de inundación fue combinado con baja fertilidad, B. ruziziensis reduce su biomasa aérea en mayor proporción que su contenido de clorofila y su eficiencia fotosintética. Los contenidos de antocianinas y malondialdehido aumentaron cuando las plantas estuvieron sometidas a inundación, pero solo fue significativo en B. humidicola. En los contenidos de carotenoides y clorofilas totales no se observaron cambios significativos entre los tratamientos inundación y control. En B. humidicola, las antocianinas se depositan en la epidermis foliar, posiblemente sirviendo como mecanismo de fotoprotección. El principal cambio morfológico en condiciones de inundación es la formación de aerénquima. La longitud radical total disminuye cuando las plantas están sometidas a inundación, en contraste el diámetro promedio de las raíces no varía significativamente. El porcentaje de aerénquima aumenta considerablemente cuando las plantas se someten a inundación. Encontramos que la formación de aerénquima en B. humidicola es un rasgo constitutivo (expresado en control e inundación), mientras que en B. ruziziensis es un rasgo inducible. Adicionalmente a la formación de aerénquima, B. humidicola presenta deposición de suberina en las partes externas de la raíz (OPR por sus siglas en inglés) formando bandas tangenciales cubriendo alrededor de 80% de las células. Por otra parte, en B. ruziziensis solo se observan deposiciones parciales de suberina en la OPR (50%). Nuestros resultados indican que el gran nivel de tolerancia a inundación exhibido por B. humidicola es asociado con incrementos en la formación de aerénquima en la raíz, aumentos en las deposiciones de suberina en la OPR y a la inducción de mecanismos de fotoprotección en hojas. (Texto tomado de la fuente).

Due to climate change, it is expected that total rainfall will increase in some regions around the world. Brachiaria grasses are the most widely sown tropical forages for livestock production and these grasses experience waterlogged conditions during the rainy season. Waterlogging conditions in soil reduce the availability of oxygen and affects root development, plant growth and metabolism. We evaluated the differences in root and shoot morphological and physiological responses of waterlogging-sensitive ruzigrass (Brachiaria ruziziensis Germ) and waterlogging-tolerant korniviagrass (Brachiaria humidicola (Rendle) Schwickerdt) that were subjected to waterlogged conditions for 15 days. We used a control treatment with 80% of field capacity for comparison. Waterlogging treatment reduced the chlorophyll content (SPAD) and the photosynthetic efficiency (fv’/fm’) in waterlogging-sensitive B. ruziziensis but not in waterlogging-tolerant B. humidicola. When waterlogging stress was combined with low soil fertility stress, B. ruziziensis reduced its shoot biomass production more markedly than its leaf chlorophyll content and photosynthetic efficiency. The contents of anthocyanins and maldialdehyde increased when the plants were under waterlogging but this increase was significant in B. humidicola. No significant differences were observed in the content of carotenoids or total chlorophyll between waterlogging and control treatments. In B. humidicola, the anthocyanins were deposited in the leaf epidermal layer that could possibly serve as a photo-protection mechanisms. Waterlogging induced major changes in root morphological and anatomical characteristics. A major root morphological change that occurred under waterlogged conditions was the formation of aerenchyma. Total root length decreased when the plants were under waterlogged conditions. However, the root diameter did not vary significantly. The aerenchyma percentage increased considerably when the plants were subjected to waterlogging. We found that the aerenchyma formation in B. humidicola was a constitutive trait (expressed under both control and waterlogged conditions) while it was an inducible trait for B. ruziziensis. In addition to aerenchyma formation, B. humidicola also showed suberin deposition in the root exodermis, forming tangential bands covering nearly 80% of the cells. However, B. ruziziensis showed partial suberin deposition in cells. Our results indicate that the higher level of waterlogging tolerance exhibited by B. humidicola was associated with increase in root aerenchyma formation, increased suberin deposition root exodermis, and induction of photoprotection mechanisms in leaves.