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BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA
Volumen 4, No. 1 Marzo de 2014
ISSN 1853-5216
Universidad Nacional de Catamarca
Secretaría de Ciencia y Tecnología ‐Editorial Científica Universitaria
ISSN: 1853-5216
INOCULACIÓN DE TOPINAMBUR (Helianthus tuberosus) CON
Azospirillum brasilense
Di Barbaro, M.G.1; Andrada H.E.2; Paz de Arias, M.I.3; Clérici, S.E.4 y
Batallán Morales, S.R.5
1 Cátedra de Microbiología Agrícola - Departamento Biología.
2 Cátedra de Uso y Manejo de
Suelos - Departamento Suelo, Clima y Riego. 3 Cátedra de Química Biológica - Departamento
de Ciencias Básicas. 4 Cátedra de Genética - Departamento Biología.
5 Cátedra de Botánica I.
Departamento Biología. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Catamarca.
Avda. Belgrano y Maestro Quiroga. C. P. 4.700. San Fernando del Valle de Catamarca.
Argentina. E-mails: [email protected]; [email protected]
Recibido: 10/12/2013 Aceptado: 10/03/2014
______________________________________
RESUMEN
Los efectos beneficiosos de la inoculación con Azospirillum brasilense tienen
sobre la productividad de los cultivos han sido ampliamente descrito, pero son pocos
los estudios en campo y especialmente bajo las condiciones agroecológicas del Valle
Central de Catamarca y particularmente en un cultivo no tradicional. El objetivo de este
estudio fue cuantificar la productividad de topinambur (Helianthus tuberosus L.), cuyos
tubérculos se inocularon con una formulación líquida que contiene Azospirillum
brasilense (cepa Pi 8) en condiciones de cultivo bajo riego. El estudio se realizó en el
departamento Capayán, provincia de Catamarca, evaluando tratamientos con
inoculación y testigo (sin inoculación). La inoculación aumentó la cantidad, tamaño y
rendimiento de tubérculos de topinambur. Lo que demuestra la capacidad de
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promoción del crecimiento del cultivo de topinambur de la cepa Pi 8 de Azospirillum
brasilense.
PALABRAS CLAVES: Helianthus tuberosus; Azospirillum brasilense.
INOCULATION TOPINAMBUR (Helianthus tuberosus) WITH
Azospirillum brasilense.
SUMMARY
The beneficial effects of inoculation with Azospirillum brasilense on productivity of
crops have been widely described, but few studies in the field and especially under the
agroecological conditions of Central Valley of Catamarca and particularly in a non-
traditional crop. The objective of this study was to quantify the productivity of Jerusalem
artichoke (Helianthus tuberosus L.), the tubers were inoculated with a liquid formulation
containing Azospirillum brasilense (strain Pi 8) cultivated under irrigation conditions.
The study was conducted in department Capayán province of Catamarca, evaluating
inoculation treatments and control (without inoculation). Inoculation increased the
number, size and yield of Jerusalem artichoke tubers. Demonstrating the ability to
promote the growth of Jerusalem artichoke crop Pi 8 strain Azospirillum brasilense.
KEY WORDS: Helianthus tuberosus; Azospirillum brasilense.
______________________________________
INTRODUCCIÓN
El continuo incremento de la población mundial, la reducción progresiva de la
superficie cultivable por causa del avance de las urbanizaciones, de la erosión del
suelo y la contaminación de los suelos por acumulación de productos tóxicos, son
aspectos que hacen imprescindibles la aplicación de diversas estrategias y
biotecnologías con el objetivo de aumentar la productividad de los cultivos. Se
destacan la utilización de nuevas variedades y especies vegetales destinadas
fundamentalmente a la alimentación, variedades más productivas, mejor adaptadas al
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medio circundante, o más resistentes al ataque de fitopatógenos y plagas; y el uso de
microorganismos del suelo que promuevan un mejor crecimiento de las plantas.
El conocimiento de la contribución de los microorganismos del suelo en la
promoción del crecimiento de las plantas, se considera de interés recurrir a la
utilización de microorganismos en cultivos de importancia económica de la región.
Estos microorganismos llamados (PGPR) rizobacterias promotores del crecimiento de
las plantas facilitan el crecimiento de los vegetales ya sea directamente por la
provisión de nitrógeno, fósforo y minerales esenciales o por la biosíntesis y regulación
de niveles hormonales, o indirectamente por la disminución de los efectos inhibidores
de diversos fitopatógenos y el desarrollo en formas de agentes de control biológico;
todo esto por su capacidad de fijación biológica del nitrógeno atmosférico, el aumento
de la actividad nitrato reductasa cuando crecen endofíticamente en las plantas, la
producción de hormonas tales como auxinas, citoquininas, giberelinas, de etileno y
una variedad de otras moléculas, que pueden actuar indirectamente en el crecimiento
al proteger a las plantas de hongos y bacterias fitopátogenas del suelo (Perrig et al.,
2007; Cassán and Garcia, 2008; Díaz-Zorita y Fernández-Caniggia, 2009; Hungria,
2011; Piccinin et al., 2013; Ahemad y Kibret; 2013).
Por ello, se planteó como objetivo general determinar la interacción de
Azospirillum brasilense sobre Helianthus tuberosus, mediante la inoculación y
evaluación de estos microorganismos del suelo como promotores del crecimiento de
las plantas y la potencialidad de los mismos al ser incorporados en la actividad
productiva. Este estudio tendrá la ventaja de contar con prácticas no contaminantes
del ambiente y que al mismo tiempo se encuentren en equilibrio con las condiciones
ecológicas de las regiones áridas y semiáridas propias de la provincia de Catamarca.
La bacteria Azospirillum
Azospirillum es un género de bacterias de forma vibroide, con pleomorfismo y
movilidad en espiral. Contienen sus células cantidades elevadas, hasta el 50 % del
peso seco celular, de poli-beta-hidroxibutirato (PHB), observándose
microscópicamente como gránulos refringentes en las células jóvenes. Los cultivos
viejos presentan frecuentemente células refringentes de forma ovoide y paredes
gruesas, semejantes a quistes (Caballero Mellado, 2001).
La utilización de microorganismos promotores del crecimiento vegetal ha sido
investigada durante muchos años, siendo el género Azospirillum uno de los más
destacados, debido fundamentalmente a su capacidad de producir una amplia gama
de metabolitos activos tales como ácido indol acético, citoquininas, giberelinas y
sideróforos (Caballero Mellado, 2001; Bashan et al., 2007), que influyen positivamente
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sobre el crecimiento y desarrollo saludable de las plantas. Se lo considera al
Azospirillum sp. como PGPRs, es decir “Rizobacterias Promotoras del Crecimiento
Vegetal” (por sus siglas en inglés que significa Plant Growth Promoting Rizobacteria) o
“Microorganismos Promotores del Crecimiento Vegetal” (MPCV), no específicos
proporcionando variada contribuciones a la mejora del crecimiento y la productividad
en muchas especies de cultivos agrícolas (Díaz-Zorita y Fernández-Caniggia, 2009;
Hungria, 2011; Pernasetti y Di Barbaro, 2012).
El cultivo de topinambur
El topinambur o alcachofa de Jerusalén (Helianthus tuberosus L.) pertenece a la
familia botánica de las Asteraceae (Cosgrove et al., 1991); es originaria de América
Central, se extendió primero a América del Norte y luego a varios países de Europa;
allí fue ampliamente utilizada en la alimentación humana y del ganado. En nuestro
país fue introducida a principios del siglo XX por inmigrantes europeos, donde su
cultivo fue limitado y de carácter familiar (Rebora, 2008).
El topinambur es una planta de ciclo anual, con inflorescencias en capítulos
menores a 10 cm de diámetro; la parte aérea es de uso forrajero en época estival y los
tubérculos en época invernal. Las raíces son fibrosas, con rizomas cortos que
terminan en un tubérculo caulinar hipógeo. Estos órganos subterráneos son oblongos,
escamosos y con reserva de inulina en vez de almidón (Mombelli, 2011). El desarrollo
de los tubérculos se puede resumir de la siguiente forma: los estolones comienzan a
crecer y a diez días más tarde aparecen los tubérculos (Schorr-Galindo & Guiraud,
1997). Los tubérculos continúan creciendo en tamaño pero no en número hasta que
las hojas se secan. Durante el invierno los estolones se descomponen lentamente
dejando separados los tubérculos de la planta (Schorr-Galindo & Guiraud, 1997).
La parte aérea y los tubérculos tienen una gran diversidad de usos, entre ellos
como alimento a distintos tipos de ganado. Además, los tubérculos son consumibles
en fresco, pueden transformarlos en harinas para el uso en pastelería (Gedrovica et
al., 2011), extraer inulina (Taha et al., 2012) y producir etanol (Pimsaen et al., 2010;
Chi et al., 2011).
Se cultiva por sus siguientes usos: hortícola, forrajero e industrial, además en
Turquía es considerada una planta medicinal donde consumen los tubérculos las
personas diabéticas (Altundag y Ozturkb, 2011). Pero el uso tradicional del tubérculo
de topinambur es como un vegetal “gourmet” (Cosgrove et al., 1991) por sus
cualidades de nutrición sana o como exquisiteces, teniendo entre sus propiedades el
hecho de que no contiene gluten. Su composición química rica en azúcares,
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principalmente inulina, le permite actuar como un excelente prebiótico (Gedrovica et
al., 2011; Volpini-Rapina, et al., 2012).
Se considera que el topinambur es un cultivo de gran potencial para la
alimentación humana como hortícola y por la elaboración de alimentos para diabéticos
y celíacos, por su contenido de inulina, por su uso forrajero en la cría de ganados
bovinos, porcinos, caprinos y de gran importancia en la producción de combustibles
como el bioetanol (Rebora, 2008).
Se caracteriza por ser una planta perenne con reproducción predominantemente
asexual, baja a nula producción de semilla, ciclo de crecimiento primavero-estival y
período de floración entre febrero y marzo, en la latitud sur de 30º del centro de la
Argentina (Mombelli, 2011). Helianthus tuberosus crece sin mayores problemas en
suelos pobres (Rebora, 2008). Se menciona que esta planta se adapta a un rango
relativamente amplio de pH del suelo, la producción se ve favorecida en suelos
levemente alcalinos (Cosgrove et al., 1991).
Estudios realizados por Andrada y colaboradores (2012) indican que en el Valle
Central de la Provincia de Catamarca se encuentran las condiciones agroecológicas
óptimas para obtener altos rendimientos de materia seca y tubérculos de topinambur,
con excelentes cualidades nutricionales.
Se puede considerar al topinambur como un cultivo alternativo para usarlo como
una especie promisoria por sus multipropósito.
MATERIAL Y MÉTODO
Para evaluar si plantas de topinambur son capaces de establecer una simbiosis
mutualista con bacterias del género Azospirillum se realizó un bioensayo en el campo
experimental de la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNCa., localizado en el
Departamento Capayán, Provincia de Catamarca.
El material genético utilizado corresponde a tubérculos de Helianthus tuberosus
variedad Topianka, reproducido a partir de material de propagación agámica obtenido
en EEA INTA Rama Caída de Mendoza.
Cada unidad experimental consistió en una parcela experimental de 3 surcos
distanciados a 70 cm y de 3 metros de longitud.
Los tratamientos realizados sobre tubérculos de topinambur fueron:
T0: Testigo o control (sin inocular).
T1: Inoculación con Azospirillum.
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Con tres repeticiones por tratamiento. Se utilizó el aislamiento Pi8 de la cepa
nativa aislada de la endorizósfera de pimiento pimentonero (Capsicum annum L.
variedad trompa de elefante), repicadas en medio de cultivo MPSS con incubación a
36ºC por 72 horas. Se cuantificó el inóculo de Azospirillum brasilense mediante conteo
directo en cámara de Neubauer (Manacorda et al., 2007), obteniéndose un título
bacteriano de 1,9x107 azosp/mL.; la inoculación consistió en sumergir los tubérculos
en el inoculante por cinco minutos y luego su implantación a 35cm de distancia,
mientras que los tubérculos del tratamiento testigo se sumergieron en agua por 5
minutos.
Se realizó la toma de muestras de suelo en el lote donde se implantó el
bioensayo, a fin de determinar sus características físico-químicas, las que fueron
enviadas al laboratorio de Suelos de FCA-UNCa para realizar los análisis edafológicos
correspondientes. Los valores que se consideran relevantes de detectar son: textura,
pH, Carbono (%), Materia orgánica (%), Nitrógeno total (%); Relación C/N, Fósforo,
Potasio, Calcio, Magnesio, Sodio, Densidad aparente, Capacidad de campo,
Capacidad de intercambio catiónico.
A los 8 meses de realizada la implantación se realizó la cosecha de tubérculos,
del surco y del metro central de la parcela experimental para minimizar el efecto
bordura. Se evaluó cantidad, peso fresco y peso seco de tubérculos. Los datos
obtenidos se analizaron estadísticamente con el programa de computación utilizando
el paquete estadístico SPSS 15.0 para Windows.
RESULTADOS
La cantidad de tubérculos obtenidos se discriminaron en función del metro lineal
de cosecha y por la cantidad de tubérculos por planta (Figura 1 y 2).
El número de tubérculos aumenta hasta el momento de la floración, llegando a
cerca de 20 a 40 por planta (Schorr-Galindo & Guiraud, 1997; Andrada et al., 2012).
En este bioensayo se obtuvo una gran cantidad de tubérculos, duplicando y triplicando
a lo que indica la bibliografía, pero estos muy pequeños, se estima que factores
abióticos (falta de nutrientes y humedad) son las causas.
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FIGURA 1: Cantidad de tubérculos de topinambur (H. tuberosus) por tratamiento y
metro lineal.
FIGURA 2: Cantidad promedio de tubérculos de topinambur (H. tuberosus) por planta.
El peso promedio de tubérculos por cada tratamiento fue de 7,25 gramos para el
testigo y de 13,86 gramos para los inoculados, obteniéndose tubérculos de tamaño
muy variable, registrándose diferencias altamente significativas a favor al tratamiento
inoculado (Cuadro 1, 2 y Figura 3).
0
50
100
150
200
250
300
Testigo Inoculado
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Testigo Inoculado
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CUADRO 1: Análisis estadístico del peso promedio de tubérculos de topinambur (H.
tuberosus) por tratamiento.
FIGURA 3: Peso promedio de tubérculos de topinambur (H. tuberosus) por
tratamiento.
CUADRO 2: Análisis estadístico de comparación de medias (α= 0,01) del peso
promedio de tubérculos de topinambur (H. tuberosus) por tratamiento.
El peso promedio de tubérculos de topinambur por planta que se obtuvo fue de
879,27 gramos para las plantas inoculadas con Azospirillum brasilense y de 840,1
gramos de plantas controles (Figura 4).
0
2
4
6
8
10
12
14
Testigo Inoculado
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FIGURA 4: Peso promedio de tubérculos de topinambur (H. tuberosus) por planta
expresado en gramos.
El rendimiento promedio de tubérculos de topinambur fue superior en los
procedentes del tratamiento inoculado pero no registrándose diferencias significativas
con respecto a las del tratamiento testigo (Figura 5).
FIGURA 5: Rendimiento promedio de tubérculos de topinambur (H. tuberosus) por
tratamiento expresados en gramos.
820
830
840
850
860
870
880
Testigo Inoculado
2460
2480
2500
2520
2540
2560
2580
2600
2620
2640
Testigo Inoculado
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FOTOS 1, 2, 3 y 4: Ejemplares de de topinambur (H. tuberosus), inflorescencias,
raíces y tubérculos.
CONCLUSIÓN
En condiciones de cultivo a campo en el Dpto. Capayán, Provincia de
Catamarca, de topinambur que fue inoculado con Azospirillum brasilense tuvo como
consecuencia una aumento de la productividad de tubérculos, tanto en cantidad como
en peso, con respecto al control o testigo no inoculado. Siendo un mejoramiento
significativo en la producción de tubérculos y en estado sanitario de los mismos.
Estas observaciones generales fueron en gran medida independientes de las
prácticas de producción, es decir riego, fertilización, labores culturales, etc.; lo que
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sugiere que la inoculación de tubérculos con Azospirillum brasilense en el momento de
siembra contribuye a una mayor productividad del cultivo de topinambur.
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