Un déficit hídrico puede limitar significativamente la producción sostenible de plantas, lo que resulta en una reducción del crecimiento, desarrollo y floración. El uso de bioestimulantes mejora la estabilidad de las plantas y promueve el crecimiento en condiciones de bajo riego.
Introducción
El nardo (Polianthes tuberose L.) es una planta bulbosa originaria de México. Es muy apreciada por sus flores fragantes y duraderas, que se utilizan ampliamente como aromas populares en la industria de las flores cortadas. Además, se cultiva ampliamente por sus aceites esenciales, muy apreciados en la industria de la perfumería, y también es una popular planta ornamental que florece en primavera y principios de otoño. Su fragancia única y su versatilidad la han convertido en un cultivo codiciado tanto para fines comerciales como hortícolas.
El déficit hídrico es un factor abiótico que afecta el crecimiento y la calidad poscosecha de las flores cortadas. Estudios previos han demostrado que la limitación hídrica o el estrés hídrico pueden tener un profundo impacto en la cantidad y calidad de la producción de flores cortadas, así como en su valor ornamental. En concreto, el déficit hídrico puede afectar negativamente el proceso de floración en muchas especies vegetales, como el nardo, al reducir la formación de nuevas flores y alterar el patrón general de floración.
Para mitigar los impactos negativos del déficit hídrico en los productos florícolas, se utilizan diversos compuestos como fitohormonas, bioestimulantes y nutrientes químicos. Entre estos, los bioestimulantes constituyen una práctica agroecológica prometedora que implica el uso de compuestos bioactivos de plantas etnomedicinales. Estos compuestos están ganando popularidad por sus métodos de producción ecológicos y rentables. Sin embargo, a pesar de sus posibles beneficios, existe una falta de información sobre los bioestimulantes naturales que se pueden extraer de las plantas. Se necesita más investigación para explorar la eficacia de estos bioestimulantes para mitigar los impactos negativos del déficit hídrico en los productos florícolas.
El extracto de algas es un potente bioestimulante útil para mitigar los efectos del estrés hídrico en el crecimiento y la productividad de las plantas. El extracto de algas facilita la descomposición de azúcares inutilizables en la planta al aumentar la concentración de clorofila en las hojas y la enzima amilasa en los órganos vegetales, promoviendo así su crecimiento y desarrollo. Se ha demostrado que la aplicación de extracto de algas tiene numerosos beneficios para el crecimiento y la productividad de las plantas, incluyendo un aumento en la altura, el número de hojas y el crecimiento radicular, así como una aceleración del tiempo de floración, una mayor formación de frutos y un retraso en la senescencia de las hojas. Además, se ha descubierto que el extracto de algas mejora la resistencia de las plantas a estreses ambientales como la sequía, la salinidad y la temperatura. Otro biofertilizante que ha cobrado relevancia en los últimos años son los hongos micorrízicos arbusculares endófitos (HMA), que forman una relación simbiótica con las plantas para mejorar su crecimiento y tolerancia al estrés. Los HMA interactúan con las plantas incrementando el flujo central del metabolismo del carbono entre el ciclo del TCA, la derivación del GABA y la vía glioxílica. Esta interacción no solo promueve el crecimiento vegetal, sino que también reduce el daño oxidativo en condiciones de estrés y altera la diversidad y la estructura de las comunidades microbianas de las raíces y el suelo en cultivos de lechos de cultivo. Además, en condiciones de sequía, la simbiosis entre plantas y micorrizas puede estimular el crecimiento mediante la generación de fitohormonas y el aporte de nutrientes esenciales. Esto resalta el potencial de los HMA como biofertilizante para mejorar el crecimiento y la productividad vegetal, especialmente en condiciones ambientales estresantes.
Planteamos la hipótesis de que los bioestimulantes desempeñan un papel importante en la mejora de la cantidad y calidad de los índices de los bulbos, tallos y flores cortadas de tuberosa en condiciones de déficit hídrico, y que los bioestimulantes pueden mitigar los efectos negativos de los déficits hídricos en esta especie. Sin embargo, existe una falta de información sobre las respuestas de la tuberosa a bioestimulantes como el extracto de algas marinas y la simbiosis de micorrizas en condiciones de déficit hídrico. Por lo tanto, este estudio se realizó para investigar los efectos de los bioestimulantes en los cambios morfológicos y fisiológicos en plantas de tuberosa cultivadas en condiciones de déficit hídrico. Este estudio tiene como objetivo proporcionar una base teórica para comprender las respuestas de las plantas de tuberosa a los déficits hídricos que se puedan aplicar para optimizar el crecimiento y maximizar el rendimiento de las flores cortadas.
Material y métodos
2.1 Área y condición experimental
La humedad relativa del aire era del 65-75 % y las temperaturas medias mínima y máxima eran de 22 y 26 °C, respectivamente. El sustrato utilizado en este experimento consistía en una mezcla de tierra de jardín, arena y estiércol completamente descompuesto en una proporción de 2:1:1. La composición inicial del sustrato se muestra en la Tabla 1.
| Variable | Porosidad | Densidad aparente (g·cm-3) | pH | EC (S·m-1) | Relación C/N | N (g·kg-1) | P (g·kg-1) | K (g·kg-1) |
| Soporte | 45.06 | 1.31 | 6.71 | 2.63 | 9.10 | 4.11 | 3.91 | 4.33 |
2.2 Material experimental, tratamientos y diseño
Los materiales experimentales fueron bulbos mejorados de nardo. El experimento involucró un arreglo factorial 4×4 dispuesto en un diseño completamente al azar. Usamos tres réplicas que consistieron en tres macetas por parcela, con una planta por maceta. Las 16 combinaciones de tratamientos se obtuvieron en relación con dos factores: el factor uno es el déficit hídrico (HD) con cuatro niveles que incluyen HD0 (100% capacidad de campo; FC), HD1 (80% FC), HD2 (60% FC) y HD3 (40% FC). Estos se aplicaron desde la etapa de tres hojas durante un período de 8 semanas hasta que se abrió el primer flósculo en la primera planta. Estos se aplicaron con base en el peso diario de las macetas. Los niveles del otro factor, es decir, el tipo de bioestimulante, fueron los siguientes: (1) la aplicación foliar de extracto de algas marinas en concentraciones de 500, 1000 y 2000 ppm; (2) HA en concentraciones de 150, 300 y 600 ppm; (3) la inoculación del lecho con biofertilizante Myco-Root con una concentración entre 107 y 108 UFC/gr; (4) un tratamiento control sin uso de bioestimulantes.
2.3 Recopilación de datos
2.3.1 Rasgos morfológicos
Al finalizar el experimento, se midieron diversos parámetros morfológicos y de crecimiento para evaluar los efectos de los bioestimulantes en plantas de nardo en condiciones de déficit hídrico. Los parámetros medidos incluyeron el número de hojas y tallos florales por planta, el área foliar, el diámetro del tallo floral, la longitud de la espiga floral, el número de botones florales en la espiga y el diámetro de la espiga. Además, se midieron los pesos fresco y seco de los tallos florales y las espigas para evaluar la producción total de biomasa de las plantas.
2.3.2.Índices fisiológicos
Pigmentos fotosintéticos
Se tomaron 0.5 g de muestra de hoja fresca de planta, se pesaron con precisión y se homogeneizaron en un mortero con nitrógeno líquido. Posteriormente, se añadieron 20 ml de acetona al 80 % a la mezcla homogeneizada. La mezcla se centrifugó a 6000 rpm durante 10 min. El sobrenadante se separó y se analizó el contenido de clorofila a, clorofila b y carotenoides mediante un espectrofotómetro. La absorbancia espectral de clorofila a, clorofila b y carotenoides se calculó mediante la siguiente ecuación (Ecuación 1).
Clorofila a = 15.65 A666 – 7.340 A653
Clorofila b = 27.05 A653 – 11.21 A666
Clorofila total = Chl.a+Chl.b
Carotenoides = 1000(A470) – 2.27(mg chl.a) – 81.4(mg chl.b)/227 (1)
Compuestos fenólicos
Estimamos el contenido total de fenol utilizando el método del reactivo de Folin-Ciocalteu, y la extracción en fase sólida (SPE) se utilizó para eliminar las combinaciones no fenólicas. Un extracto diluido de la muestra (0.5 mL de 1:10 g/mL) o ácido gálico, utilizado como estándar, se mezcló con el reactivo de Folin-Ciocalteu (5 mL, 1:10 diluido con agua destilada) y Na2CO3 acuoso (4 mL, 1 M). La mezcla se dejó reposar durante 10 min, y la absorbancia se midió por colorimetría a 765 nm. Se preparó una curva estándar utilizando soluciones de 0, 50, 100, 150, 200 y 250 mg/l de ácido gálico en una solución de metanol-agua (50:50, v/v). El contenido total de fenol se expresó en términos de equivalentes de ácido gálico (mg/g de masa seca), con ácido gálico utilizado como compuesto de referencia.
Los hidratos de carbono totales
Se utilizó el método de fenol-ácido sulfúrico para determinar el contenido de carbohidratos de las muestras. Posteriormente, se mezclaron 0.1 g de polvo de cada accesión con 5 mL de HCl 2.5 N y se calentó en un baño de agua durante 3 h. La mezcla se neutralizó añadiendo carbonato de sodio y se aumentó el volumen a 100 mL. Se utilizó glucosa como estándar para la estimación de carbohidratos. Cada muestra experimental (estándar y accesiones de maíz) se mezcló con 1 mL de solución de fenol al 5% y 5 mL de solución de ácido sulfúrico al 96% y se incubó a 30 °C durante 20 min. Tras la incubación, se midió la absorbancia a 490 nm y se utilizó una ecuación de regresión lineal (Ecuación (2)) para estimar el contenido de carbohidratos de las accesiones de maíz seleccionadas.
Estimación de prolina
El contenido de prolina en los tejidos del explante se extrajo y analizó según el método de [Nombre del producto]. Las muestras (100 mg) se homogeneizaron en ácido sulfosalicílico acuoso (3 % p/v; 10 mL) y se almacenaron a temperatura ambiente durante 48 h. La mezcla se centrifugó a 10,000 rpm durante 10 min. Posteriormente, 2 mL del sobrenadante se hicieron reaccionar con un volumen igual de cada reactivo de ninhidrina (5 g de ninhidrina en 120 mL de ácido acético glacial, 48 mL de agua destilada y 32 mL de H₃PO₃) y ácido acético glacial. La mezcla de reacción se colocó en baño maría a 70 °C durante 1 h y se enfrió en un baño de hielo. La mezcla de reacción se mezcló vigorosamente con 5 mL de tolueno mediante agitación durante 10-15 s, dejando reposar los tubos al menos 20 min en oscuridad a temperatura ambiente para la separación del tolueno y la fase acuosa. La fase de tolueno se vertió cuidadosamente en tubos de ensayo y se midió la absorbancia a 520 nm con un espectrofotómetro. La concentración de prolina se calculó a partir de una curva estándar mediante la siguiente ecuación: (µg de prolina en el extracto/115.5)/g de muestra = µmol/g de agua pura.
Resultados
El análisis de varianza reveló que los índices morfológicos y fisiológicos del nardo se vieron afectados de forma diferente por las diferentes condiciones hídricas y bioestimulantes en el presente estudio. Se presentaron comparaciones de medias para los índices que resultaron significativos bajo la interacción de los déficits hídricos y los factores bioestimulantes. Los resultados mostraron que los tratamientos con bioestimulantes tuvieron diferentes efectos significativos para mitigar los efectos negativos del déficit hídrico en las características del nardo.
3.1. Rasgos morfológicos
Los resultados del análisis de varianza (Tabla 2) indicaron que las características de crecimiento del nardo se vieron significativamente (p<0.05) afectadas por los tratamientos de déficit hídrico y los tratamientos con bioestimulantes, así como por su interacción. Específicamente, los resultados mostraron que los tratamientos de déficit hídrico afectaron significativamente el número de hojas, el peso fresco y seco de las hojas, y el peso fresco y seco de las raíces. Los tratamientos con bioestimulantes también afectaron significativamente todas las características de crecimiento, excepto el peso seco de las raíces. Además, la interacción entre el déficit hídrico y los bioestimulantes tuvo un impacto significativo en el peso fresco y seco de las hojas y en el peso fresco de las raíces.
| df | Hoja Número | Hoja fresca Peso | Hoja seca Peso | raíz fresca Peso | Raíz seca Peso |
| 7 | 12.399 ** | 573.417 ** | 58.643 ** | 3.169 ** | 0.258 ** |
| 3 | 58.558 ** | 48.188 ** | 3.881 ** | 2.230 ** | 0.097 ns |
| 21 | 3.470 ns | 16.188 ** | 2.896 ** | 0.915 ** | 0.093 ns |
| 64 | 2.76 | 1.184 | 0.143 | 0.34 | 0.06 |
** = significativo a p < 0.01; ns = no significativo a p = 0.05
Tanto el peso fresco y seco del bulbo como el número de hojas se vieron significativamente (p<0.05) influenciados por los tratamientos de déficit hídrico y bioestimulantes (Tabla 3). Sin embargo, ni los tratamientos de déficit hídrico ni los bioestimulantes tuvieron un efecto significativo en el peso fresco de las hojas del bulbo. Los resultados también mostraron el efecto significativo de la interacción entre ambos factores sobre el peso fresco y seco del bulbo, el número de hojas y el peso fresco de las hojas del bulbo (Tabla 3). Además, los resultados revelaron que los bioestimulantes y su interacción con el déficit hídrico no tuvieron efectos significativos en el peso seco de las hojas del bulbo, mientras que los tratamientos de déficit hídrico sí influyeron significativamente en esta característica.
| df | Bulbo fresco Peso | Bulbo seco Peso | Hoja de bulbo Peso fresco | Hoja de bulbo Peso en seco | Hoja de bulbo Número |
| 7 | 167.276 ** | 7.578 ** | 0.223 ns | 0.122 ** | 10.527 ** |
| 3 | 63.527 ** | 3.278 ** | 0.442 ns | 0.007 ns | 4.333 ** |
| 21 | 16.323 ** | 0.891 ** | 0.766 ** | 0.026 ns | 1.4 ** |
| 64 | 6.741 | 0.49 | 0.296 | 0.017 | 0.468 |
** = significativo en p <0.01; ns = no significativo en p = 0.05.
Las comparaciones de medias mostraron que los tratamientos bioestimulantes podrían mejorar los índices morfológicos del nardo en condiciones de déficit hídrico (Tabla 4). Las mayores cantidades de peso fresco y seco de las hojas, peso fresco de las raíces, peso fresco y seco del bulbo, número de hojas del bulbo y peso fresco de las hojas del bulbo se obtuvieron con riego al 100% FC con la aplicación de micorrizas y 2000 ppm de tratamientos de extracto de algas marinas. Además, bajo otras condiciones hídricas, hubo diferencias significativas entre los efectos de los tratamientos. Por ejemplo, en el riego al 80% FC, la aplicación de 150 y 300 ppm de HA, respectivamente, resultó en mayores pesos frescos y secos de las hojas. Sin embargo, las comparaciones de medias para las características subterráneas no mostraron diferencias significativas entre los efectos de algunos tratamientos bioestimulantes en el peso fresco de las raíces, peso fresco y seco del bulbo, número de hojas del bulbo y peso fresco de las hojas del bulbo en comparación con las condiciones de control bajo riego al 100% y 80% FC (Tabla 4). En contraste, con riegos de 60% y 40% de FC, el tratamiento con extracto de algas (2000 ppm) tuvo un mayor efecto en el aumento del peso fresco y seco de las hojas en comparación con otros tratamientos bioestimulantes. Además, bajo estos regímenes de riego, la aplicación de tratamientos bioestimulantes pudo aumentar el peso fresco y seco de las características subterráneas en comparación con el tratamiento control.
| Agua Déficit | Bioestimulante Tratamientos | Hoja fresca Peso (g) | Hoja seca Peso (g) | raíz fresca Peso (g) | Bulbo fresco Peso (g) | Bulbo seco Peso (g) | Bulbo Let Número | Bulbillo Esencias Peso (g) |
| SE 500 ppm | 81.83 | 9.12 | 3.50 | 19.38 | 3.83 | 5.00 | 3.86 | |
| SE 1000 ppm | 80.55 | 8.54 | 3.48 | 22.03 | 3.77 | 5.66 | 3.87 | |
| SE 2000 ppm | 85.24 | 11.03 | 5.60 | 29.23 | 5.00 | 6.33 | 4.63 | |
| 100% FC | HA 150 ppm | 75.89 | 7.26 | 4.52 | 21.06 | 4.32 | 5.00 | 4.21 |
| HA 300 ppm | 78.36 | 8.07 | 3.66 | 18.18 | 3.93 | 5.33 | 3.40 | |
| HA 600 ppm | 77.38 | 7.35 | 4.00 | 16.30 | 3.28 | 4.00 | 3.80 | |
| M | 88.81 | 11.79 | 3.65 | 14.35 | 2.63 | 3.00 | 6.17 | |
| C | 74.06 | 6.43 | 5.15 | 23.04 | 4.49 | 5.66 | 4.06 | |
| SE 500 ppm | 72.16 | 6.08 | 3.33 | 16.16 | 3.14 | 4.00 | 4.04 | |
| SE 1000 ppm | 72.20 | 5.37 | 4.26 | 18.34 | 3.61 | 4.33 | 3.95 | |
| SE 2000 ppm | 72.43 | 5.57 | 4.60 | 20.28 | 3.97 | 4.66 | 4.34 | |
| 80% FC | HA 150 ppm | 73.92 | 6.82 | 4.05 | 15.71 | 2.85 | 4.00 | 4.00 |
| HA 300 ppm | 72.96 | 7.09 | 3.58 | 14.49 | 3.09 | 3.33 | 4.40 | |
| HA 600 ppm | 71.09 | 5.08 | 3.14 | 15.76 | 3.22 | 3.66 | 4.35 | |
| M | 77.01 | 6.77 | 3.66 | 14.53 | 3.05 | 3.33 | 4.39 | |
| C | 72.01 | 5.99 | 5.22 | 21.01 | 4.20 | 5.33 | 3.94 | |
| SE 500 ppm | 70.99 | 5.12 | 3.24 | 15.79 | 3.00 | 3.66 | 4.35 | |
| SE 1000 ppm | 72.15 | 5.85 | 4.26 | 14.85 | 3.14 | 3.33 | 4.50 | |
| SE 2000 ppm | 72.44 | 8.87 | 3.35 | 14.82 | 3.05 | 3.66 | 4.08 | |
| 60% FC | HA 150 ppm | 69.27 | 5.06 | 3.45 | 14.97 | 3.08 | 3.66 | 4.11 |
| HA 300 ppm | 70.42 | 5.50 | 2.88 | 13.14 | 2.17 | 3.00 | 4.37 | |
| HA 600 ppm | 70.55 | 5.88 | 3.77 | 14.60 | 2.86 | 3.66 | 4.03 | |
| M | 71.20 | 6.05 | 3.29 | 13.97 | 2.23 | 3.33 | 3.95 | |
| C | 69.85 | 5.94 | 3.32 | 14.95 | 2.85 | 3.33 | 4.49 | |
| SE 500 ppm | 70.44 | 5.06 | 3.83 | 14.79 | 2.37 | 4.00 | 3.73 | |
| SE 1000 ppm | 70.42 | 5.08 | 4.14 | 20.04 | 4.23 | 5.66 | 3.52 | |
| SE 2000 ppm | 72.16 | 5.52 | 3.60 | 15.12 | 2.73 | 3.66 | 4.09 | |
| 40% FC | HA 150 ppm | 68.82 | 5.08 | 4.14 | 18.35 | 3.74 | 4.66 | 3.92 |
| HA 300 ppm | 69.29 | 5.03 | 3.15 | 13.97 | 2.23 | 4.33 | 4.21 | |
| HA 600 ppm | 66.53 | 5.00 | 2.38 | 11.07 | 1.15 | 2.00 | 4.36 | |
| M | 68.79 | 5.43 | 2.90 | 11.56 | 1.63 | 3.00 | 3.90 | |
| C | 66.94 | 5.36 | 3.71 | 15.93 | 3.19 | 4.00 | 2.24 |
FC; capacidad de campo, SE; extracto de algas, HA; ácido húmico, M; micorriza, C; control.
Las medias dentro de las columnas seguidas de letras diferentes son significativamente diferentes en las comparaciones de medias en p ≤ 0.05.
Los resultados de las características de las flores mostraron que tanto los tratamientos de déficit hídrico como los bioestimulantes, así como su interacción, tuvieron un impacto significativo en las características de las flores del nardo, incluida la longitud del tallo floral, el diámetro de la espiga, el peso fresco del tallo floral y el peso seco (Tabla 5).
| df | Longitud del tallo de la flor | Diámetro de la flor | Aumento del peso fresco | Peso seco de Spike |
| 7 | 1827.14 ** | 232.09 ** | 103.34 ** | 1.40 ** |
| 3 | 109.42 ** | 15.42 ** | 19.65 ** | 0.53 ** |
| 21 | 8.42 ** | 0.72 ** | 0.50 ** | 0.01 ** |
| 64 | 1.51 | 0.40 | 0.17 | 0.005 |
** = significativo en p <0.01.
Los índices de tallo floral y espigas fueron significativamente influenciados por déficits hídricos y bioestimulantes. La aplicación de tratamientos bioestimulantes alivió significativamente los efectos negativos de los déficits hídricos en los índices de floración de nardos. Las comparaciones de medias mostraron que la mayor longitud de tallo floral se obtuvo con la aplicación de 2000 ppm de extracto de algas marinas bajo condiciones de riego de 100% y 80% FC (Tabla 6), mientras que la menor longitud de tallo floral se observó bajo riego de 40% FC y condiciones de control, aunque no hubo diferencia significativa entre el control con HA y tratamientos de micorriza para la longitud de tallo floral. Además, todos los tratamientos bioestimulantes aumentaron significativamente el diámetro de la flor bajo los regímenes de riego en comparación con el tratamiento de control. El mayor diámetro de flores se logró bajo riego de 100% FC con simbiosis de micorriza y la aplicación de 600 ppm de HA (Tabla 6). Además, en riego de 60% y 80% FC, el mayor peso fresco y seco de espiga se obtuvo con la aplicación de 2000 ppm de extracto de algas marinas. Las menores cantidades de peso fresco y seco de la espiga se obtuvieron con riego al 40 % de FC en condiciones de control. Además, en condiciones de déficit hídrico con riego al 60 % y al 40 % de FC, los tratamientos bioestimulantes mejoraron las características de floración del nardo en comparación con la condición de control, siendo el tratamiento con 2000 ppm de extracto de algas marinas el que tuvo un efecto más significativo en la reducción de los efectos del déficit hídrico.
| Agua Déficit | Bioestimulante Tratamientos | Tallo de la flor Longitud (cm) | Flor Diámetro (mm) | Spike Fresh Peso (g) | Spike Dry Peso (g) |
| SE 500 ppm | 61.68 | 11.55 | 12.20 | 1.46 | |
| SE 1000 ppm | 64.96 | 17.08 | 12.28 | 1.77 | |
| SE 2000 ppm | 68.84 | 17.28 | 13.17 | 1.98 | |
| 100% FC | HA 150 ppm | 62.31 | 16.01 | 10.62 | 1.23 |
| HA 300 ppm | 63.60 | 16.78 | 11.25 | 1.42 | |
| HA 600 ppm | 63.70 | 18.02 | 11.74 | 1.64 | |
| M | 64.50 | 17.99 | 11.36 | 1.42 | |
| C | 57.98 | 13.82 | 7.93 | 1.13 | |
| SE 500 ppm | 62.41 | 16.84 | 11.04 | 1.34 | |
| SE 1000 ppm | 67.10 | 17.10 | 11.94 | 1.70 | |
| SE 2000 ppm | 69.45 | 17.01 | 12.68 | 1.86 | |
| 80% FC | HA 150 ppm | 59.94 | 15.61 | 10.06 | 1.23 |
| HA 300 ppm | 60.00 | 17.05 | 10.71 | 1.45 | |
| HA 600 ppm | 57.95 | 17.37 | 11.05 | 1.60 | |
| M | 57.78 | 17.23 | 10.19 | 1.39 | |
| C | 56.07 | 13.37 | 7.28 | 1.13 | |
| SE 500 ppm | 50.81 | 12.34 | 8.99 | 1.31 | |
| SE 1000 ppm | 53.90 | 12.59 | 9.64 | 1.33 | |
| SE 2000 ppm | 55.08 | 13.50 | 9.58 | 1.46 | |
| 60% FC | HA 150 ppm | 50.47 | 12.68 | 8.12 | 1.15 |
| HA 300 ppm | 51.15 | 13.32 | 8.72 | 1.19 | |
| HA 600 ppm | 51.17 | 13.34 | 8.80 | 1.37 | |
| M | 49.99 | 13.82 | 8.08 | 1.22 | |
| C | 45.96 | 11.21 | 6.22 | 0.88 | |
| SE 500 ppm | 43.09 | 9.20 | 10.62 | 1.04 | |
| SE 1000 ppm | 46.35 | 10.30 | 7.66 | 1.10 | |
| SE 2000 ppm | 49.33 | 11.26 | 7.93 | 1.23 | |
| 40% FC | HA 150 ppm | 43.07 | 9.33 | 6.04 | 0.86 |
| HA 300 ppm | 44.95 | 9.71 | 6.71 | 0.94 | |
| HA 600 ppm | 46.43 | 11.31 | 6.89 | 1.01 | |
| M | 44.13 | 11.51 | 6.84 | 0.96 | |
| C | 41.92 | 8.31 | 5.03 | 0.68 |
FC; capacidad de campo, SE; extracto de algas, HA; ácido húmico, M; micorriza, C; control.
Las medias dentro de las columnas seguidas de letras diferentes son significativamente diferentes en las comparaciones de medias en p ≤ 0.05.
3.2.Índices fisiológicos
3.2.1. Pigmentos de la fotosíntesis
Los resultados del análisis de varianza mostraron que los pigmentos fotosintéticos del nardo se vieron significativamente afectados (p<0.05) por los efectos separados de los factores de déficit hídrico y bioestimulantes (Tabla 7). Sin embargo, la interacción entre el déficit hídrico y los bioestimulantes no tuvo un efecto significativo en los pigmentos fotosintéticos evaluados, incluyendo la clorofila a, b y la clorofila total, así como los carotenoides.
| df | Clorhidrato de a | Clorhidrato de b | Cloruro total | Carotenoide |
| 7 | 0.721 * | 1.707 ** | 4.574 ** | 0.307 ns |
| 3 | 2.730 ** | 0.82 ** | 4.223 ** | 9.884 ** |
| 21 | 0.192 ns | 0.225 ns | 0.344 ns | 0.302 ns |
| 64 | 0.205 | 0.193 | 0.365 | 0.313 |
** = significativo en p <0.01; * = significativo en p <0.05; ns = no significativo en p = 0.05; gl = grado de libertad; Chl = clorofila.
3.2.2.Carbohidratos y metabolitos secundarios
Los resultados mostraron que los metabolitos del nardo se vieron significativamente afectados por los tratamientos con bioestimulantes y su interacción con el déficit hídrico. Sin embargo, los efectos individuales del déficit hídrico fueron significativos en los carbohidratos y la prolina, pero no en los compuestos fenólicos ni en los flavonoides (Tabla 8).
| df | Compuestos fenólicos | Los flavonoides | Carbohidratos | prolina |
| 7 | 0.055 ns | 0.007 ns | 0.233 ** | 0.048 ** |
| 3 | 0.209 ** | 0.061 ** | 0.145 ** | 0.000 ** |
| 21 | 0.068 ** | 0.015 ** | 0.022 ** | 0.000 ** |
| 64 | 0.045 | 0.008 | 0.000 | 0.000 |
** = significativo en p <0.01; ns = no significativo en p = 0.05
| Agua Déficit | Bioestimulante Tratamientos | fenólica Compuestos | Los flavonoides | Carbohidratos | Carbohidratos |
| SE 500 ppm | 0.416 | 0.047 | 0.20 | 0.503 | |
| SE 1000 ppm | 0.525 | 0.084 | 0.19 | 0.504 | |
| SE 2000 ppm | 0.439 | 0.034 | 0.19 | 0.510 | |
| 100% FC | HA 150 ppm | 0.130 | 0.16 | 0.31 | 0.514 |
| HA 300 ppm | 0.359 | 0.21 | 0.37 | 0.512 | |
| HA 600 ppm | 0.473 | 0.15 | 0.39 | 0.511 | |
| M | 0.489 | 0.20 | 0.40 | 0.506 | |
| C | 0.689 | 0.24 | 0.33 | 0.523 | |
| SE 500 ppm | 0.847 | 0.092 | 0.22 | 0.528 | |
| SE 1000 ppm | 0.710 | 0.11 | 0.21 | 0.535 | |
| SE 2000 ppm | 0.495 | 0.095 | 0.21 | 0.546 | |
| 80% FC | HA 150 ppm | 0.211 | 0.082 | 0.33 | 0.535 |
| HA 300 ppm | 0.454 | 0.10 | 0.34 | 0.53 | |
| HA 600 ppm | 0.643 | 0.15 | 0.38 | 0.534 | |
| M | 0.629 | 0.27 | 0.44 | 0.525 | |
| C | 0.684 | 0.34 | 0.43 | 0.555 | |
| SE 500 ppm | 0.593 | 0.064 | 0.31 | 0.573 | |
| SE 1000 ppm | 0.843 | 0.082 | 0.28 | 0.580 | |
| SE 2000 ppm | 0.768 | 0.095 | 0.27 | 0.568 | |
| 60% FC | HA 150 ppm | 0.451 | 0.25 | 0.39 | 0.578 |
| HA 300 ppm | 0.465 | 0.26 | 0.40 | 0.570 | |
| HA 600 ppm | 0.665 | 0.23 | 0.45 | 0.567 | |
| M | 0.756 | 0.24 | 0.68 | 0.564 | |
| C | 0.678 | 0.22 | 0.50 | 0.587 | |
| SE 500 ppm | 0.614 | 0.10 | 0.70 | 0.612 | |
| SE 1000 ppm | 0.916 | 0.06 | 0.41 | 0.611 | |
| SE 2000 ppm | 0.834 | 0.10 | 0.30 | 0.611 | |
| 40% FC | HA 150 ppm | 0.567 | 0.33 | 0.39 | 0.617 |
| HA 300 ppm | 0.761 | 0.36 | 0.41 | 0.616 | |
| HA 600 ppm | 0.776 | 0.18 | 0.43 | 0.613 | |
| M | 0.721 | 0.16 | 0.84 | 0.605 | |
| C | 0.469 | 0.10 | 0.62 | 0.622 |
FC; capacidad de campo, SE; extracto de algas, HA; ácido húmico, M; micorriza, C; control.
Las medias dentro de las columnas seguidas de letras diferentes son significativamente diferentes en las comparaciones de medias en p ≤ 0.05.
Los resultados mostraron que hubo una diferencia significativa entre los efectos de los niveles de déficit hídrico en las concentraciones de fenol, flavonoides, carbohidratos y prolina en hojas de nardo. Además, la aplicación de bioestimulantes puede aliviar los efectos negativos de los déficits hídricos en los metabolitos secundarios del nardo. En consecuencia, los tratamientos bioestimulantes condujeron a un aumento en las concentraciones de compuestos fenólicos, flavonoides, carbohidratos y contenido de prolina en las hojas de nardo. Los tratamientos de 1000 y 2000 ppm de extracto de algas marinas y 300 y 600 ppm de HA tuvieron un efecto más positivo en el aumento de los compuestos fenólicos totales bajo déficits hídricos por debajo del 60% y 40% FC, mientras que las cantidades más bajas de compuestos fenólicos totales se obtuvieron en los tratamientos de control bajo condiciones de riego del 40% FC (Tabla 9).
Una mayor concentración de flavonoides se obtuvo bajo riego de 40%FC y con los tratamientos de 150 y 300 ppm de HA, y una menor cantidad de flavonoides se observó en condiciones de control bajo 40%FC con un déficit de agua. Sin embargo, no hubo diferencias significativas entre los tratamientos de control con micorriza, 600 ppm de HA y 500 y 2000 ppm de extracto de algas (Tabla 9). La mayor concentración de carbohidratos totales se obtuvo a través de la simbiosis de micorriza con la planta de nardo bajo un déficit de agua de 40%FC, y la menor concentración de carbohidratos se obtuvo en condiciones de control bajo riego con 40%FC (Tabla 9). Sin embargo, no hubo un efecto significativo entre los tratamientos bioestimulantes y la condición de control bajo riego de 40%FC en la concentración de prolina, excepto micorriza. Las plantas de nardo cultivadas con simbiosis micorrízica tuvieron una menor concentración de prolina que las plantas cultivadas en tratamientos de control bajo riego de 40%FC (Tabla 9).
Discusión
El estrés hídrico representa un desafío significativo para la producción agrícola, impactando negativamente el crecimiento y desarrollo de diversas especies. Los resultados del presente estudio mostraron que los índices morfológicos y fisiológicos del nardo se vieron significativamente afectados por el déficit hídrico. Dichos índices morfológicos se redujeron significativamente bajo diversos niveles de estrés hídrico. En el presente estudio, la disminución del número de hojas, área foliar y longitud del tallo posiblemente se deba a un creciente déficit hídrico, lo que resulta en una limitación del agua celular para la división y elongación celular. Estos hallazgos coinciden con estudios previos que informaron que el estrés hídrico limita el crecimiento del tallo y el desarrollo de las flores cortadas. De igual manera, otro estudio encontró que el estrés hídrico condujo a una reducción en el área foliar, la longitud del tallo y el peso fresco de la Zinnia elegans. Los efectos del déficit hídrico en los índices morfológicos de los tallos de las flores cortadas pueden tener implicaciones significativas para su comercialización, ya que la reducción de las características de calidad puede resultar en menores ganancias en el mercado florícola. Sin embargo, la aplicación de bioestimulantes en el presente estudio demostró que estos compuestos pueden tener efectos positivos, mejorando los parámetros de crecimiento y mitigando los efectos negativos del déficit hídrico en el nardo. Los efectos positivos de los biofertilizantes contribuyen a mejorar el crecimiento radicular, mejorando así la absorción de agua en condiciones de estrés, y contribuyen a la producción y acumulación de osmolitos aclimatizantes en las plantas.
En este sentido, Zulfiqar et al. informaron que los bioestimulantes pueden ser una herramienta eficaz para mitigar los efectos adversos del estrés abiótico, como la sequía, la salinidad, los metales pesados y las temperaturas extremas, que limitan la producción vegetal. Estos compuestos actúan alterando la expresión génica, el metabolismo y la producción de fitohormonas, además de fomentar la acumulación de solutos y antioxidantes compatibles, lo que en última instancia conduce a un mejor crecimiento de las plantas en condiciones de estrés. Los hallazgos del presente estudio demuestran que el uso de extracto de algas marinas puede mitigar significativamente los impactos adversos del déficit hídrico en el desarrollo del nardo. Estudios previos han demostrado los efectos significativos del extracto de algas marinas en la mitigación de los efectos negativos del estrés hídrico en la caléndula (Calendula officinalis L.), la achicoria (Cichorium intybus L.) y la caña de azúcar (híbridos de Saccharum). La micorriza y los ácidos húmicos son otros bioestimulantes que desempeñan un papel importante en la mitigación de los efectos adversos del déficit hídrico en el crecimiento del nardo. La micorriza, con sus asociaciones estratégicas entre las raíces de las plantas y los hongos simbióticos presentes en el suelo, desempeña un papel fundamental en la mejora de la tolerancia a la sequía de las plantas existentes. Otro estudio demostró que la incubación de la planta de caléndula africana (Tagetes erecta) con hongos micorrízicos estimuló todos los índices de crecimiento en comparación con las plantas no tratadas.
Se sabe que el déficit hídrico causa cambios fisiológicos significativos en las plantas, incluyendo alteraciones en la actividad y eficiencia fotosintéticas. Los resultados de este estudio demuestran que el déficit hídrico y los bioestimulantes afectan independientemente el contenido de pigmentos, pero su interacción no tiene un impacto significativo en la clorofila a, b, la clorofila total ni los carotenoides (Tabla 7). Bajo diferentes niveles de estrés hídrico, el nardo mostró un mayor contenido relativo de agua (RWC) y niveles de clorofila, lo que indica un mejor rendimiento fisiológico a pesar del estrés. Aubert et al. informaron un aumento en el contenido de clorofila en dos especies de trigo sarraceno, Fagopyrum esculentum y Fagopyrum tataricum, bajo estrés hídrico. Este aumento en la clorofila es una estrategia de resiliencia utilizada para preservar la eficiencia de la fase luminosa de la fotosíntesis. Cabe señalar también que el efecto del estrés hídrico sobre el contenido de clorofila varía según la especie y la variedad. No obstante, dependiendo del cultivar, el estrés hídrico reduce considerablemente el contenido total de clorofila, a la vez que aumenta el contenido de carotenoides en las hojas de las plantas de nardo. Esta reducción del contenido total de clorofila puede estar relacionada con la degradación de la clorofila o la fotooxidación de pigmentos. Además, esta disminución de clorofila se acompaña de una reducción de la conductancia estomática (la sequía provoca el cierre estomático, lo que limita la entrada de dióxido de carbono necesario para la fotosíntesis) y de la producción de enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa, la catalasa y la peróxido dismutasa en plantas de nardo. La ausencia de efectos de interacción significativos en este estudio indica que los bioestimulantes podrían no modificar eficazmente las respuestas pigmentarias en las condiciones estudiadas.
Los resultados también indicaron el impacto significativo de los niveles de déficit hídrico en las concentraciones de varios metabolitos secundarios en las hojas de nardo, particularmente carbohidratos y prolina. Estudios de Shakarami et al. y Ali et al. ilustraron que, dependiendo del cultivar de nardo, el contenido de prolina aumentó en las plantas de nardo bajo condiciones de estrés hídrico. La acumulación de prolina y carbohidratos es una de las estrategias adaptativas observadas frecuentemente en un gran número de especies en respuesta a diversas limitaciones ambientales. Se ha observado que la prolina puede funcionar como una molécula chaperona capaz de proteger la integridad de las proteínas y mejorar la actividad de ciertas enzimas. Por lo tanto, la acumulación de prolina durante el estrés hídrico crea una esfera de hidratación alrededor de la proteína, evitando que se agote. El aumento del contenido de prolina tiene un efecto inhibidor sobre el precursor de la clorofila, el glutamato, reduciendo su participación en la síntesis de clorofila. Durante los déficits hídricos, el cierre estomático reduce la disponibilidad de CO2, lo que lleva a una reducción en la actividad del ciclo de Calvin y, en consecuencia, una disminución en el consumo del poder reductor NAD(P)H/H + . La activación de la biosíntesis de prolina en los cloroplastos atenuaría este fenómeno. Un aumento en el contenido de carbohidratos en las plantas de nardo podría estar asociado con un almacenamiento deficiente o una mayor acumulación de azúcares solubles, lo que indica una posible respuesta adaptativa al estrés elevado. De hecho, los niveles de carbohidratos como la sacarosa, la glucosa y la fructosa pueden aumentar a medida que las plantas convierten otros carbohidratos para mantener la presión osmótica, facilitando la absorción de agua y reduciendo la tasa de transpiración. Además, la acumulación de carbohidratos se correlaciona con una mayor actividad de las enzimas antioxidantes, lo que mitiga el daño oxidativo durante la sequía en las plantas de nardo.
Este estudio destaca que, bajo estrés hídrico severo (40% FC), los niveles más bajos de compuestos fenólicos totales se observaron en el tratamiento de control. La aplicación de bioestimulantes, como extracto de algas marinas y AH, demostró ser eficaz para mitigar los efectos negativos del estrés hídrico. Además, las concentraciones de flavonoides en plantas de nardo fueron significativamente mayores bajo riego de 40% FC cuando se trataron con 150 y 300 ppm de AH. Estudios de Khorasaninejad et al. mostraron que la aplicación de AH redujo el contenido total de fenoles mientras que aumentó el contenido de flavonoides en las partes aéreas de la equinácea púrpura (Echinacea purpurea L.) bajo estrés por déficit hídrico. Los compuestos fenólicos actúan como antioxidantes, neutralizando especies reactivas de oxígeno (ROS) y protegiendo las células vegetales del daño oxidativo. Esto es particularmente cierto para los flavonoides, que son miembros de la familia de los polifenoles; su expresión génica de biosíntesis es significativamente mayor cuando se exponen al estrés. Los flavonoides participan en los mecanismos de defensa al eliminar radicales libres y amortiguar las membranas de la peroxidación lipídica. El HA mejora los parámetros fotosintéticos al aumentar la actividad de la enzima Rubisco, el intercambio de gases, el transporte de electrones, la tasa fotosintética y la conductancia estomática en plantas bajo estrés hídrico. Los extractos de algas también son conocidos por mejorar la resiliencia de las plantas al estrés hídrico al impulsar los mecanismos de defensa antioxidante. Dado que las algas son ricas en antioxidantes naturales y varios minerales, incluyendo Fe, Mg, K y Ca, pueden mejorar características fisiológicas como la retención de agua, la absorción de nutrientes (notablemente nitrógeno) y el vigor general de la planta. La aplicación foliar de extractos de algas y quitosano aumenta el contenido total de nitrógeno, fósforo, potasio, clorofila y carotenoides en hojas de nardo. Las investigaciones realizadas por Sewedan et al. mostraron que la aplicación foliar de extracto de Spirulina platensis al 15% mejoró el contenido de clorofila en hojas de plantas de nardo. Los extractos de algas redujeron el contenido de fenol y aumentaron el contenido de ácido indol acético (AIA) en las hojas de plantas de trigo en condiciones de estrés hídrico y fertilización nitrogenada reducida. Esto puede atribuirse al hecho de que los extractos de algas son ricos en magnesio, auxinas, citoquininas, aminoácidos, giberelinas y vitaminas, que pueden mejorar las características de crecimiento al promover la división y diferenciación celular y la actividad enzimática, manteniendo el potencial osmótico del cloroplasto y mejorando la capacidad fotosintética.
Este estudio también reveló que la simbiosis micorrízica aumentó significativamente la concentración total de carbohidratos en plántulas de nardo bajo un déficit hídrico del 40% FC. Estos resultados son consistentes con los de Bitaraf et al., en los cuales las plántulas de trigo micorrizadas por G. mosseae exhibieron un contenido de carbohidratos del 15.80%, en comparación con el control en condiciones de estrés hídrico. Los AMF regulan el metabolismo del carbono al alterar la biosíntesis de sacarosa y la expresión del gen de la invertasa, que son vitales para el desarrollo de la planta bajo estrés hídrico. La colonización micorrízica mejora la capacidad fotosintética, que es esencial para la producción de carbohidratos durante períodos de escasez de agua. Los AMF mejoran la resiliencia a la sequía a través de mecanismos como una mejor absorción de agua y nutrientes, defensas antioxidantes y modulación hormonal, todos los cuales apoyan colectivamente la síntesis de carbohidratos.
Las plantas de nardo asociadas con AMF exhibieron niveles más bajos de prolina que el grupo control, lo que sugiere un mecanismo de respuesta al estrés más eficiente. Estos hallazgos coinciden con los de. Esta reducción en la prolina podría estar relacionada con la capacidad de AMF para mejorar la nutrición de las plantas de nardo, promoviendo una mejor tolerancia al estrés hídrico. La investigación de Al-Arjani et al. demostró que la aplicación de especies de AMF como G. etunicatum, Gl. intraradices y G. mosseae mejoró el contenido de prolina en los tallos de Ephedra foliata Boiss. en condiciones de estrés hídrico. Esta reducción fue acompañada por la regulación positiva de las enzimas biosintéticas involucradas en la síntesis de prolina, así como una mejor absorción de magnesio (esencial para la formación de clorofila) y absorción de nitrógeno (a través de la activación de enzimas clave involucradas en la asimilación de nitrógeno, como la nitrato reductasa y la glutamato sintetasa). Los HMA pueden estabilizar el aparato fotosintético, mejorando el transporte de electrones y ayudando a mantener un mayor contenido relativo de agua en los tejidos vegetales, lo que reduce los marcadores de estrés oxidativo como el malondialdehído (MDA) durante la sequía. Estudios recientes han demostrado que la simbiosis de plantas con hongos arbusculares induce la expresión de transportadores específicos de fósforo y nitrógeno.
Conclusiones
Este estudio demuestra una mejor comprensión de las respuestas de las plantas de nardo a los déficits hídricos. Estos pueden aprovecharse para optimizar el crecimiento y maximizar el rendimiento de las flores de corte. Los hallazgos revelaron que la aplicación de bioestimulantes contribuye a mitigar los efectos negativos del déficit hídrico en la producción de nardo en condiciones de invernadero como una estrategia de conservación del agua de riego, manteniendo al mismo tiempo los rendimientos. Este estudio también destaca la eficacia de los bioestimulantes para mantener el crecimiento del nardo y las respuestas de floración en diferentes estrategias de riego con déficit hídrico. El uso de extracto de algas marinas en condiciones de déficit hídrico al 60% de la capacidad de campo es eficiente para la conservación de los recursos hídricos y la minimización de cualquier efecto adverso del déficit hídrico en el crecimiento y la productividad de las especies. Los resultados de esta investigación son invaluables para asesorar a los productores de flores sobre cómo minimizar el consumo de agua agrícola.
Los distintos cultivos requerirán diferentes estrategias de riego con extractos de algas. Los extractos de algas Dora incluyen Ecklonia maxima , Ascophyllum nodosum , Sargassum y una mezcla de tres algas.
