TAMAÑO DE LA POBLACIÓN MICROBIANA DEL SUELO Y DESARROLLO INICIAL DE Desmanthus virgatus (L.) Willd MICROBIAL SIZE POPULATION AND EARLY GROWTH OF Desmanthus virgatus (L.) Willd Francisco de la Garza-Requena1 y María Valdés2 1 Unidad Académica Multidisciplinaria Agronomía y Ciencias. Universidad Autónoma de Tamaulipas. 87149, Cd. Victoria, Tamps. (
[email protected]). 2Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Instituto Politécnico Nacional. Plan de Ayala y Carpio. 11340, México, D. F. (mvaldes@bios. encb.ipn.mx).
RESUMEN
ABSTRACT
El huizachillo (Desmanthus virgatus) es una planta leguminosa forrajera que presenta un excelente desarrollo en la zona noreste de México y tiene un gran potencial económico, sobre todo en suelos alcalinos. En condiciones de invernadero se estudió el efecto del tamaño de la población microbiana (en particular bacterias diazotróficas y hongos endomicorrícicos) en suelo sin diluir y en suelos diluidos hasta 4-9 sobre el desarrollo inicial de esta leguminosa. La cantidad de propágulos infectivos del suelo se estimó por la técnica del “Número Más Probable” y la producción de biomasa, por medio del peso seco. Hubo un efecto significativo del tamaño de la población microbiana en la biomasa aérea y radical de la planta; la producción de biomasa aérea de las plantas creciendo en el suelo sin diluir se incrementó 11.1 veces y la radical 5.5 veces con respecto a las plantas que crecieron en suelo diluido (4-6 a 4-9) donde no presentaron nódulos ni micorrización. La comparación de medias (Tukey) del peso seco de la raíz generó tres grupos de plantas: aquellas que crecieron con sus dos endosimbiontes (nódulos y micorrización presentes), las plantas que crecieron con un solo simbionte (sólo presentaron micorrización) y las que crecieron sin simbiontes (sin nódulos ni micorrizas). Los resultados indican que el buen crecimiento del huizachillo está relacionado con su capacidad de asociarse a microorganismos endosimbiontes.
Desmanthus virgatus (huizachillo) is a legume forage plant which shows excellent growth in Northeastern México and has an important economical potential in this region, mainly in alkaline soils. Under greenhouse conditions the effect of microbial size population on the early growth of this legume, was studied in diluted up to 4-9 and undiluted soil, particularly diazotrophic bacteria and mycorrhizal fungi. Infective propagules were quantified by the “Most Probable Number” technique and biomass was evaluated by its dry weight. The results showed a significant effect of the microbial population size on both aerial and root biomass. Aerial and root biomass of plants growing in intact soil was 11.1 and 5.5 times higher than that of plants growing in diluted soil (4-6 to 4-9), where no nodules nor mycorrhizae were found. The means comparison test (Tukey) generated three groups of plants: those growing with both symbionts (nitrogen fixing bacteria and mycorrhizal fungi), plants growing with only one symbiont (mycorrhizal fungi) and plants without endosymbionts. Our results indicate that growth of this plant is positively related to its ability for association to endosymbiotic microorganisms. Key words: Desmanthus virgatus, Rhizobium, nitrogen fixation, mycorrhizal fungi.
INTRODUCTION Palabras clave: Desmanthus virgatus, Rhyzobium, fijación biológica de nitrógeno, hongos endomicorrícicos.
T
he harmony or health of the plant-soil system that is affected by natural stress and by man’s cultural work, is largely due to microorganisms which inhabit the interface between the plant and the soil called rhizosphere (Bethlenfalvay and Linderman, 1992). In this area some microorganisms penetrate the live cells of the root without harming them, while their hyphae spread throughout the soil to establish a close contact with the soil and other microorganisms. Thus, a living bridge is built on which nutrients circulate from the soil to the plant and carbohydrate compounds go from the plant to the soil and its microbial population (Read, 1993). Relationships between vegetables and rhizosphere microorganisms occur at different levels; microbes may penetrate the plant and produce diverse effects, from
INTRODUCCIÓN
L
a armonía o salud del sistema planta-suelo, que es afectada por el estrés natural y las labores cultura les del hombre, se debe en gran parte a los microorganismos que habitan la interfase entre la planta y el suelo llamada rizosfera (Bethlenfalvay y Linderman, 1992). En esta zona algunos microorganismos penetran las células vivas de la raíz, sin dañarlas, mientras que sus hifas se extienden en el suelo para establecer un estrecho
Recibido: Junio, 1998. Aprobado: Marzo, 2000. Publicado como NOTA en Agrociencia 34: 445-451. 2000. 445
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contacto con éste y con otros microorganismos. De esta manera se extiende un puente viviente por donde circulan nutrimentos del suelo hacia la planta y compuestos carbonados de la planta al suelo y su microbiota (Read, 1993). Las relaciones entre los vegetales y los microorganismos de la rizosfera ocurren a diferentes niveles; los microbios pueden penetrar a la planta y producir variados efectos, desde benéficos hasta perjudiciales. Los hongos micorrícicos, por ejemplo, son responsables del aumento en la capacidad de exploración del suelo por la raíz e incluso sirven como órgano de absorción de la planta. En este mismo ejemplo de interacción raíz-hongo micorrícico, se presenta una protección física contra la entrada de patógenos a la raíz y por ende, a la planta. Otro ejemplo de estas interacciones planta-microorganismos, lo constituye la fijación biológica de nitrógeno, en la cual bacterias del género Rhizobium, en las leguminosas, contribuyen a la conversión del nitrógeno atmosférico (N2) a compuestos nitrogenados que son asimilables por las plantas y que se refleja en la ganancia de biomasa de éstas. Desmanthus virgatus es una leguminosa que se presenta en forma silvestre en el Edo. de Tamaulipas. Es llamada “huizachillo” por su semejanza con la planta del huizache, Acacia pennatula (Schl. et Cham.) Stand. En 1990 fue reintroducida a la zona centro de esta entidad mediante variedades mejoradas. Tiene un gran potencial como forraje por su alto contenido de proteína (20 %) y su adaptabilidad a los suelos de la entidad donde se explota la ganadería. Esta leguminosa tiene la capacidad de formar asociaciones simbióticas con microorganismos, como las bacterias del género Rhizobium y los hongos micorrícicos. Las observaciones de campo en relación tanto con la gran adaptabilidad y buen desarrollo de la planta como con la capacidad de la misma de asociarse a diversos microorganismos en condiciones naturales, permite suponer que sus atributos intrínsecos de desarrollo podrían estar sujetos a la influencia de ciertos microorganismos habitantes de sus raíces. Por lo tanto, el propósito de este trabajo fue el de cuantificar el “Número Más Probable” (NMP) de propágulos de Rhizobium sp. y hongos endomicorrícicos en el suelo donde Desmanthus tiene un buen desarrollo, así como evaluar el efecto del tamaño de la población de los mismos en el crecimiento inicial de esta leguminosa.
beneficial to harmful. For example, the mycorrhizal fungi are responsible for an increase in the soil exploration capacity by the root and also serve as absorption organ of the plant. In the same root-mycorrhizal fungus interaction example, there is a physical protection against the penetration of pathogens in the root, and consequently, in the plant. Another example of these plant-microorganism interactions is biological fixation of nitrogen, in which bacteria of the Rhizobium genus in the legume contribute to the conversion of atmospheric nitrogen (N2) into nitrogen compounds that are capable of being assimilated by plants and are reflected in an increase of biomass in the plants. Desmanthus virgatus is a wild legume that can be found in the State of Tamaulipas. It is called “huizachillo” due to its similarity to the huizache plant, Acacia pennatula (Schl. et Cham.) Stand. In 1990, improved cultivars were reintroduced into the central area of this region. It has great potential as a forage plant due to its high protein content (20 %) and to its adaptability to the cattle-raising soil of the state. This legume is capable of forming symbiotic associations with microorganisms, such as the bacteria Rhizobium and mycorrhizal fungi. Field observations, related both to the strong adaptability and good development of the plant and to its ability to associate with diverse microorganisms under natural conditions, make us to believe that its intrinsic development attributes could be subject to the influence of certain microorganisms living in its roots. Therefore, the purpose of this work was to quantify the “Most Probable Number” (MPN) of Rhizobium sp. propagules and mycorrhizal fungi in the soil where Desmanthus develops well, and to evaluate the effect of the population size of these microorganisms on the initial growth of this legume. MATERIALS AND METHODS
MATERIALES Y MÉTODOS
Soil and seeds of Desmanthus virgatus were collected at the Cattle Raising Experimental Station of the Science and Agronomy Multidisciplinary Academic Unit of the U.A.T., located at km 21 of the Cd. Victoria-Monterrey highway. In order to quantify the symbiotic microorganisms, the MPN method (Sieverding, 1991) was applied, which consists in carrying out an experiment in which the plant is inoculated with a dilution of the problem soil. For this purpose, five soil sub-samples of the Station land were obtained by applying a zig-zag way, obtaining a sample with a mixture of the sub-samples which was sterilized in an autoclave at 1.01 kg/cm2 for 40 minutes during two consecutive days. The soil
Se utilizó suelo y semillas de una colecta de Desmanthus virgatus en la Posta Zootécnica de la Unidad Académica Multidisciplinaria Agronomía y Ciencias de la U.A.T., ubicada en el km 20 de la carretera Cd. Victoria-Monterrey.
was left to rest for two weeks before using it as a diluent for the soil to be studied (non-sterilized). After a two-week rest, a second five sub-samples were collected from the same site to be diluted in the basic soil, having been previously sterilized. Since the mycorrhizal propagules are not as abundant as
GARZA-REQUENA Y VALDÉS: POBLACIÓN MICROBIANA Y DESARROLLO DE PLÁNTULAS DEL HUIZACHILLO Con el propósito de contar los microorganismos simbióticos, se aplicó el método NMP (Sieverding, 1991), que consiste en hacer un experimento donde la planta es inoculada con una dilución del suelo problema. Para ello se obtuvieron cinco submuestras de suelo en terrenos de la Posta, aplicando un muestreo en forma de zig-zag, con la mezcla de las cuales se obtuvo una muestra que fue sometida a esterilización en autoclave a 1.01 kg/cm2 durante 40 minutos en dos días consecutivos. El suelo se dejó reposar por dos semanas antes de utilizarlo como diluyente del suelo a estudiar (sin esterilizar). Cuando se cumplieron las dos semanas de reposo, se volvió a colectar otra muestra de cinco submuestras del mismo lugar para ser diluida en el suelo base, previamente esterilizado. Como los propágulos micorrícicos no son tan abundantes como los propágulos de la población fúngica total y para lograr mayor precisión en la cuantificación, en lugar de preparar diluciones decimales (1/10) se prepararon diluciones cuaternarias (1/4) de acuerdo con Sieverding (1991). Para ello, 85 g del suelo problema se mezclaron con 340 g del mismo suelo previamente esterilizado (suelo diluyente) para dar la dilución 4-1. De aquí se tomaron otros 85 g y se mezclaron con otros 340 g de suelo diluyente para obtener la dilución 4-2, y así sucesivamente. Para prevenir la compactación del suelo, se esterilizó arena sílica la cual se colocó, en cantidades iguales, con cada dilución del suelo en macetas de plástico de 500 g de capacidad. Los tratamientos fueron diez diluciones del suelo (40, 4-1, 4-2,..., a 4-9) con cinco réplicas (10 plántulas). El diseño experimental fue completamente al azar, con una maceta por unidad experimental. En cada maceta se sembraron tres semillas escarificadas de D. virgatus; una vez germinadas se dejaron dos plántulas por maceta. La escarificación se hizo con ácido sulfúrico concentrado durante 30 minutos y seis lavados posteriores con agua destilada estéril. La humedad del suelo se mantuvo a 60 % de capacidad de campo. El experimento fue conducido en condiciones de invernadero con iluminación natural a una temperatura de 30±5 oC. Después de nueve semanas se determinó el peso seco de follaje y de raíz, así como el porcentaje de raíz colonizada por hongos micorrícicos, y el NMP de propágulos infectivos de Rhizobium y de hongos endomicorrícicos. El peso seco del follaje y de la raíz se cuantificó después de secar las muestras en estufa a 60 oC hasta obtener peso constante. El procedimiento utilizado para medir el porcentaje de colonización de la raíz es una modificación del método de la intersección en las líneas de una cuadrícula (Giovannetti y Mosse, 1980; Brundett et al., 1996), en el cual las raíces procesadas se dispersan al azar en una caja Petri de 10 cm de diámetro cuadriculada; con la ayuda de un microscopio de disección se hace un barrido a través de las líneas de la cuadrícula y se cuentan las raíces que intersectan con estas líneas las cuales son calificadas como colonizadas o no colonizadas, según si se observan una o varias estructuras de hongos endomicorrícicos. Las raíces fueron hidrolizadas y teñidas según Phillips y Hayman (1970). Para determinar el número de própagulos infectivos de hongos endomicorrícicos se incluyeron todas las macetas con plantas micorrizadas que fueron inoculadas con las diluciones de suelo. Se aplicó la fórmula: Log de Ω = (x) (log a) − K, donde Ω = Número de propágulos infectivos; x = Número total de macetas con infección/ número de réplicas por dilución; a = Factor de dilución; K = Valor obtenido de la Tabla VIII de Fisher y Yates (Sieverding, 1991).
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those of the total fungi population and for a more precise quantification, instead of decimal dilutions (1/10), quaternary dilutions were prepared (1/4) in accordance with Sieverding (1991). For this, 85 g of the problem soil were mixed with 340 g of the same soil previously sterilized (diluting soil) to obtain a 4-1 dilution. Eighty five grams were taken from here and mixed with another 340 g of diluting soil to obtain a 4-2 dilution, and so forth. To avoid soil compactation, silica sand was sterilized and added, in equal parts, with each soil dilution in plastic pots of 500 g capacity. Ten soil dilution treatments were performed (4-0, 4-1, 4-2 ,...to 4-9) with five repetitions (10 seedlings). The experimental design was a random design, with one pot as a test unit. Three D. virgatus scarified seeds were planted in each pot; once germinated, two seedlings per pot were left. Scarification was made with concentrated sulfuric acid during 30 minutes and 6 subsequent washings with sterile distilled water. Soil humidity was kept at 60 % of its field capacity. The test was made under greenhouse conditions with natural lighting at a 30±5 oC temperature. After nine weeks, the forage and root dry weight was determined as well as the percentage of root colonized by mycorrhizal fungi, and the MPN of Rhizobium infective propagules and of endomycorrhizal fungi. The dry weight of the forage and the root were measured after drying the samples in an oven at 60 oC until a constant weight was obtained. The procedure used to measure the root colonization percentage is a modification of the intersection in grill lines (Giovannetti and Mosse, 1980; Brundett et al., 1996) where the processed roots bolt randomly in a cross-sectioned Petri dish of 10 cm diameter; with the aid of a dissection microscope, the cross-sectioned lines are scanned and the roots that intersect with these lines are counted and classified as colonized or not colonized, if one or several fungal structures are seen. The roots were hydrolyzed and dyed according to Phillips and Hayman (1970). To determine the number of endomycorrhizal fungi infective propagules all pots with mycorrhizal plants that were inoculated with the soil dilutions were included. The following formula was applied: Log Ω = (x) (log a) − K , where Ω = Number of infective propagules; x = Total number of infected pots/ number of repetitions per dilution; a = Dilution factor; K = Value obtained from the Fisher and Yates Table VIII (Sieverding, 1991). The results underwent a variance analysis and means comparison (Tukey). Likewise, regression and correlation analysis were performed between the soil dilutions and the seedling dry weight (SAS, 1982).
RESULTS AND DISCUSSION A total of 1263 infective propagules/100 g of intact soil was found, while the MPN of nodulating rhizobia of the legume under study was 104/100 g of intact soil. These values were reduced gradually until they reached less than 10 in the 4-4 dilution (Table 1); in the 4-6 dilutions and all subsequent ones no infective propagules of mycorrhizal fungi were found. The developed radical nodules were cylindrical, pink, and distributed throughout the root. The foliage dry weight of the mycorrhizal and nodulated plants, or both (a fact that indicates the presence
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Los resultados se sometieron a análisis de varianza y comparación de medias (Tukey). Asimismo se efectuaron análisis de regresión y correlación entre las diluciones del suelo y el peso seco de las plántulas (SAS, 1982).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se encontró un total de 1263 propágulos infectivos de hongos micorrícicos/100 g de suelo intacto, mientras que el NMP de rizobios nodulantes de la leguminosa en estudio fue 104/100 g de suelo intacto. Estos valores se redujeron gradualmente hasta llegar a menos de 10 en la dilución 4-4 (Cuadro 1); en las diluciones de 4-6 y posteriores no se encontraron propágulos infectivos. Los nódulos radicales desarrollados fueron de forma cilíndrica, de color rosa y distribuidos en toda la raíz. El peso seco del follaje de las plántulas micorrizadas y noduladas, o ambas (hecho que denota la presencia, en este suelo, de propágulos infectivos de hongos micorrícicos y de cepas de Rhizobium afines al huizachillo) fueron superiores en el suelo intacto y en suelos menos diluidos (40 a 4-5) que los mostrados por las plántulas que Cuadro 1. Porcentaje de plántulas de huizachillo (Demanthus virgatus) de nueve semanas, micorrizadas y noduladas, o ambas, y biomasa aérea y radical de éstas, creciendo en suelos diluidos. Table 1. Percentage of Huizachillo (Desmanthus virgatus) seedlings, nine-week old, mycorrhizal and nodulated, or both, and their root and aerial biomass, growing in diluted soils. Colonización (%)†
Peso seco (g)
Dilución Micorrizas
40 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9
Nódulos
(%)
HMA
(%)
Rh
100 100 100 100 100 80
1263 315 79 20 5 1 — — — —
100 100 100 60 60
104 26 13 8 6 — — — — —
Follaje
Raíz
3.002 a 2.348 ab 1.808 ab 1.290 bcd 0.746 cde 0.532 de 0.198 e 0.389 e 0.257 e 0.240 e
0.6649 a 0.6969 a 0.4955 b 0.4509 b 0.4350 b 0.2358 c 0.1765 cd 0.1488 d 0.0872 d 0.0732 d
Tratamientos con la misma letra en una columna no son estadísticamente diferentes (Tukey, 0.05). † Colonización = Porcentaje del total de plantas inoculadas con una misma dilución de suelo que presentan estructuras de hongos endomicorrícicos y nódulos / Colonization = Percentage of total number of plants inoculated with a same soil dilution showing endomycorrhizal fungi and nodule structures. HMA = Número más probable (NMP)/100 g de suelo de propágulos infectivos de hongos endomicorrícicos; Rh = NMP/100 g de suelo de rizobios infectivos del huizachillo / HMA = Most probable number (MPN)/100 g of soil of arbuscular fungi infective propagules; Rh = MPN/100 g of soil of huizachillo infective rhizobia.
in the soil of mycorrhizal infective propagules and of Rhizobium strains compatible with the huizachillo), were better in the intact soil and in less diluted soils (40 to 4-5) than those shown in the plants that grew in more diluted soil (4-6 to 4-9) where no infective propagules of arbuscular fungi nor Rhizobium were found (Table 1). The microbiological load effect on the dry weight of the foliage was statistically different in the plants that grew in the intact soil from those that grew in diluted soils (Table 1). The foliage weight as from dilution 4-1 decreased as the soil dilution was increased. The aerial biomass of the huizachillo plantules showed a negative correlation with the soil dilution level, the less the dilution the higher the biomass. The root dry weight was also influenced by microbial load of the soil (Table 1). The means comparison test generated three groups (p=0.05): the plants developed in non-diluted (40) and less diluted soil (4-1); those developed in intermediate dilutions (4-2 to 4-4); and the very diluted ones (from 4-5 to 4-9). There was a strong difference in the dry weight values of the root of the group of seedlings of dilutions 4-2, 4-3, 4-4 from the following dilution; this coincided with the absence of N2 fixing nodules in the roots of the plants developed in the 4-5 diluted soil (Table 1). The effect of the different microbiological loads present in each soil dilution on the radical development can be seen in Figure 1. The higher figures of dry weight of the seedlings and radical biomass, were obtained when grown in nondiluted intact soil, which suggests a joint effect of the microorganisms present in the soil, as well as the importance of these in the development of the plant (Ascón-Aguilar and Barea, 1992). All kinds of endomycorrhizal structures were observed in the root colonization: filaments, vesicles and arbuscules. All the seedlings of the 40 to 4-4 treatments showed mycorrhizal colonization, but only 80 % of the seedlings growing in the 4-5 diluted soil were colonized. The lack of N2 fixing nodules from 4-5 diluted soil, had a marked effect (with a significant difference) on the total biomass of the seedlings, since they presented 71 % reduction in their aerial biomass (dry weight) and 52 % decrease in their radical biomass in relation to the seedlings that grew in a 4-2 dilution soil, where 100 % of the plants were nodulated. In the higher diluted soils, the plants inoculated with these soil dilutions showed the same values in their aerial and radical biomass due to a lack of mycorrhizal infection and root nodules. These results suggest that the joint effect in both endosymbionts could have been caused by a synergy, given the value contrast (statistically significant) of the biomass, both in the seedlings growing in the non-diluted soil as well as in the less diluted soils (4-1 and 4-2) with higher averages, and the low value of the same variable where one of the
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crecieron en suelo con mayores diluciones (4-6 a 4-9) donde no se encontraron propágulos infectivos de hongos endomicorricícos ni de Rhizobium (Cuadro 1). El efecto de la carga microbiológica sobre el peso seco del follaje fue estadísticamente diferente en las plantas que crecieron en el suelo intacto al de las plantas creciendo en los suelos diluidos (Cuadro 1). El peso del follaje a partir de la dilución 4-1 disminuyó a medida que se incrementó la dilución del suelo. La biomasa aérea de las plántulas de huizachillo presentó una correlación negativa con respecto al nivel de dilución del suelo: a menor dilución mayor biomasa. El peso seco de la raíz también fue influenciado por la carga microbiana del suelo (Cuadro 1). La prueba de comparación de medias generó tres grupos (p=0.05): las plantas desarrolladas en suelo sin diluir (40) y poco diluido (4-1), las que se desarrollaron en las diluciones intermedias (4-2 a 4-4) y aquéllas muy diluidas (de 4-5 a 4-9). Hubo una acentuada diferencia en los valores de peso seco de la raíz del grupo de plántulas de las diluciones 4-2, 4-3 y 4-4 a la de la siguiente dilución; esto coincidió con la ausencia de nódulos fijadores de N2 en las raíces de las plantas desarrolladas en el suelo diluido 4-5 (Cuadro 1). El efecto de las diferentes cargas microbiológicas presentes en cada dilución del suelo sobre el desarrollo radical se observa en la Figura 1. Las mayores cifras de la biomasa aérea y radical de la plántulas, en términos de peso seco, se obtuvieron cuando crecieron en el suelo intacto, sin diluir, lo que sugiere un efecto conjunto de los microorganismos presentes en el suelo, así como la importancia de éstos en el desarrollo de la planta (Azcón-Aguilar y Barea, 1992). En la colonización micorrícica radical se observaron todo tipo de estructuras endomicorrícicas: filamentos, vesículas y arbúsculos. Todas las plántulas de los tratamientos 40 a 4-4 mostraron colonización micorrícica, pero sólo 80 % de las plántulas creciendo en el suelo diluido 4-5 fueron colonizadas. La falta de nódulos fijadores de N2 a partir del suelo diluido 4-5, tuvo un marcado efecto (con diferencia significativa) en la biomasa total de las plántulas, pues presentaron una reducción de 71 % en su biomasa áerea (peso seco) y de 52 % en su biomasa radical en relación con las plántulas que crecieron en el suelo con dilución de 4-2 donde 100 % de las plantas estaban noduladas. En los suelos con mayores diluciones, al faltar la infección micorrícica y no haber nódulos radicales presentes, las plántulas inoculadas con esas diluciones de suelo mostraron los mismos valores en su biomasa áerea y radical. Estos resultados sugieren que el efecto conjunto de ambos endosimbiontes pudo deberse a un sinergismo, dado el contraste del valor (significativo estadísticamente) de la biomasa tanto en las plántulas creciendo en el suelo sin diluir y en los suelos poco diluidos (4-1 y 4-2) con mayores
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two endosymbionts is missing. This was the case of the plants growing in 4-5 diluted soil that did not present nodules in their roots but had mycorrhization. These results are in agreement with those obtained some time ago with other legumes (Ascón et al., 1978; Manjunnath et al., 1984; Azcón-Aguilar and Barea, 1985). It has been greatly proved that legumes require high levels of P to grow well, for a good nodulation and an effective N2 fixation. It is also known that the mycorrhization response in nodulation and N2 fixation depends on a good supply of P (Azcón-Aguilar and Barea, 1992; Mrida et al., 1992). Apparently, mycorrhizae also stimulate other processes involved in N2 fixation, such as production of photosynthates and phytohormones, as well as the transportation of oligoelements (Mosse, 1987). In the opposite direction of synergism, it has also been proved that the extracellular products of some rhizosphere microorganisms (such as Rhizobium, Azotobacter, Pseudomonas) have a positive effect on the mycorrhizal development of plants comparable to that of some Suelo intacto (4°)
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Figura 1. Efecto de las diluciones seriadas de suelo donde se cultivó el huizachillo (Desmanthus virgatus), sobre el desarrollo radical. Nótese que a partir de la dilución 4-6 las raíces muestran un desarrollo menor; estas plantas inoculadas con esas diluciones de suelo no mostraron colonización micorrícica ni nódulos fijadores de nitrógeno. En contraste, las raíces de las plantas que crecieron en el suelo intacto y en el suelo diluido 4-1 y 4-2 (las tres primeras de la fotografía) están más ramificadas que el resto. Figure 1. Effects of the serial soil dilutions where Huizachillo (Desmanthus virgatus) was cultivated, on the radical development. Note that starting with dilution 4-6 development of roots decreases; the plants inoculated with these soil dilutions did not show mycorrhizal colonization or nitrogen fixing nodules. In contrast, the roots of the plants that grew in intact soil and in 4-1 and 4-2 diluted soils (the first three of the picture) have more ramifications than the rest.
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promedios, y el valor bajo de la misma variable donde falta uno de los dos endosimbiontes. Tal fue el caso de las plantas creciendo en suelo diluido 4-5 que no presentaron nódulos en sus raíces pero sí micorrización. Estos resultados concuerdan con los obtenidos desde hace tiempo en otras leguminosas (Ascón et al., 1978; Manjunnath et al., 1984; Azcón-Aguilar y Barea, 1985). Se ha mostrado ampliamente que las leguminosas requieren de altos niveles de P para un buen crecimiento, una buena nodulación y una efectiva fijación de N2. También se sabe que la respuesta de la micorrización en la nodulación y fijación de N2 depende de un buen abastecimiento de P (Azcón-Aguilar y Barea, 1992; Mrida et al., 1992). Aparentemente la micorrización también estimula otros procesos involucrados en la fijación de N2, como la producción de fotosintetizados y fitohormonas, así como el acarreo de oligoelementos (Mosse, 1987). En la otra dirección del sinergismo, también se ha demostrado que los productos extracelulares de algunos microorganismos rizosféricos (como Rhizobium, Azotobacter, Pseudomonas) tienen un efecto positivo en el desarrollo micorrícico de las plantas comparable con la de algunas fitohormonas (Azcón-Aguilar y Barea, 1985); es decir, algunos microorganismos rizosféricos estimulan la micorrización y el desarrollo radical mediante la producción de estas substancias. En los suelos poco diluidos (4-1 y 4-2) y sin diluir no se descarta la participación rizosférica de otros microorganismos productores de substancias reguladoras del crecimiento radical. El volumen radical de las plántulas que crecen en estos suelos fue mayor que el de las otras plántulas (Figura 1). Entre estos microorganismos podría estar Azotobacter cuyo pH óptimo de crecimiento corresponde al pH del suelo en estudio y cuya producción de fitohormonas ha sido plenamente comprobada (Bagyaraj, 1984). CONCLUSIONES El efecto del tamaño de la población microbiana edáfica del sitio en estudio fue un factor determinante en el desarrollo inicial del huizachillo (Desmanthus virgatus), pues la biomasa aérea y radical de las plántulas en el suelo intacto o poco diluido fue mayor, en comparación con los suelos muy diluidos donde las plántulas ya no encontraron sus simbiontes. AGRADECIMIENTO Al M. en C. Luis Vásquez (ENCB/IPN) por la revisión crítica del manuscrito y al Dr. Abelardo Saldívar (UAMAC/UAT) por su constante estímulo. Al CONACYT por la beca al primer autor, así como al Programa Cátedras Patrimoniales SEP-CONACYT por la beca a la coautora.
phytohormones (Azcón-Aguilar and Barea, 1985); that is, some rhizosphere organisms stimulate mycorrhizal infection and the root development through the production of these substances. In non-diluted and less diluted soils (4-1 and 4-2) the rhizosphere participation of other microorganism producers of root growth regulating substances is not dismissed. The root volume of seedlings that grow in these soils was higher than that of the other ones (Figure 1). Azotobacter could be among these microorganisms whose optimum pH corresponds to that of the soil under study and whose phytohormone production has been fully proved (Bagyaraj, 1984). CONCLUSIONS The effect of the size of the microbial edaphic population of the site under study was a determining factor in the initial development of the huizachillo (Desmanthus virgatus), since the aerial and radical biomass of the seedlings in the intact or less diluted soil was higher, compared with the very diluted soils where the seedlings could not find their symbionts. —End of English version—
pppvPPP LITERATURA CITADA Azcón-Aguilar, C., and J. M. Barea. 1985. Implications of some extracellular products of soil microorganisms on plant infection by vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. In: Nuclear Techniques to Study the Role of Mycorrhiza in Increasing Food Crop Production. IAEA. Viena. pp: 109-126. Azcón-Aguilar, C., and J. M. Barea. 1992. Interactions between mycorrhizal fungi and other rhizosphere microorganisms. In: Mycorrhizal Functioning. Allen, M. F. (ed.). Chapman and Hall. USA. pp: 163-184. Azcón, R., C. Azcón-Aguilar, and J. M. Barea. 1978. Effect of plant hormones present in bacterial cultures on the formation and response to VA endomycorrhiza. New Phytologist 80: 359-364. Bagyaraj, D. J. 1984. Biological interactions with VA mycorrhizal fungi. In: VA Mycorrhiza. Powell, C. L., and D. J. Bagyaraj (eds.). CRC Press. Boca Raton. USA. pp: 131-153. Bethlenfalvay G. J., and R. G. Linderman. 1992. Preface. In: Mycorrhizae in Sustainable Agriculture. Bethlenfalvay, G. J., and R. G. Linderman (eds.). ASA. Madison, Wis. pp: viii- xiii. Brundett, M., N. Bougher, B. Dell, T. Grove, and N. Malajczuk. 1996. Working with Mycorrhizas in Forestry and Agriculture. Australian Centre for International Agricultural Research. Monograph 32. 374 p. Giovannetti, M., and B. Mosse. 1980. An evaluation of techniques for measuring vesicular-arbuscular infection in roots. New Phytologist 84: 489-500. Manjunnath, D., D. J. Bagyaraj, and H. S. Gopala G. 1984. Dual inoculation with VA Mycorrhiza and Rhizobium is beneficial to Leucaena. Plant and Soil 78: 445-448. Mosse, B. 1987. The role of mycorrhiza in legume nutrition on marginal soils. In: Exploiting the Legume-Rhizobium Symbiosis in Tropical
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