Sitio experimental y material genético

El estudio se llevó a cabo en condiciones de invernadero en el Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Texcoco, Estado de México, del 31 de mayo al 4 de septiembre de 2017. La temperatura del invernadero, determinada con data logger cada media hora, en promedio fue de 22.5 ºC, máxima de 41 ºC y mínima de 13 ºC.

Las semillas de B. curtipendula utilizadas provinieron de cosechas realizadas en 2016 (Cuadro 1), las cuales se mantuvieron en bolsas de manta en condiciones de laboratorio hasta su uso.

Cariópsides de cada material fueron obtenidos mediante la eliminación de brácteas accesorias por fricción física manual, con almohadilla y tapete corrugado; posteriormente, se separaron por tamaño con ayuda de tamices de 6 mm y se eliminaron cariópsides con cualquier daño físico mínimo visible; lo anterior, con auxilio de microscopio estereoscópico.

Tratamientos, diseño y unidad experimental

Los cariópsides se clasificaron por peso para cada genotipo. Se consideraron como cariópsides grandes aquellos en un intervalo de peso entre 0.0005 y 0.0010 g y como chicos a los inferior a 0.0005 g. Los tratamientos incluyeron nueve materiales genéticos de B. curtipendula con los dos tamaños de cariópside: grande (CG) y chico (CCh); es decir, 18 tratamientos con tres repeticiones bajo un diseño completamente al azar. Se consideró a una planta en tubete como la unidad experimental.

Manejo del experimento

Se utilizó un sustrato que incluyó suelo Vertisol del Valle del Mezquital de textura arcillosa, pH 6.9 y 2.4 % de materia orgánica, además de grava yesosa o tepezil y corteza molida de árboles de la zona en proporción 2:1:1, el cual una vez mezclado se esterilizó en autoclave de fabricación propia con capacidad de 1 m³ durante 4 h a 121 ºC. La siembra se realizó en sustrato húmedo el 31 de mayo de 2017 en charolas-almácigo de 30 cm de diámetro por 15 cm de profundidad con drenaje, y 21 días después se trasplantó una plántula por tubete de 70 cm³. Los riegos, tanto en charola como en tubete, fueron a saturación conforme a los requerimientos de la plántula. No se presentaron plagas ni enfermedades y no se fertilizó.

Variables evaluadas

Se realizaron muestreos destructivos a los 43, 56, 67, 81 y 96 días después de la siembra (dds) en tres plantas por tratamiento. Las variables evaluadas para cada fecha de muestreo incluyeron área de las láminas foliares (cm²) con integrador de área foliar marca Li-COR (Lincoln, Nebraska, EUA), biomasa total (g MS/planta) incluyendo láminas foliares, raíces, tallos e inflorescencia, así como biomasa de las estructuras morfológicas por separado (g MS/planta); para ello, la planta completa se sacó de la maceta y se colocó en agua corriente hasta que el sustrato se desprendió de las raíces; posteriormente, la planta se separó en sus componente morfológicos: láminas foliares, tallos e inflorescencias. Se consideró a la corona como parte de la raíz y a las vainas como parte del tallo. Las estructuras morfológicas se colocaron en sobres de papel para su secado en estufa de aire forzado de 36 L de capacidad (Marca Dalvo, modelo Basic, Zelian S.A., Buenos Aires, Argentina) a 60 ºC durante 48 h (peso constante) y se pesó con balanza eléctrica de precisión (± 0.001 g) (Sartorius, modelo 1984, Bohemia, New York, EUA).

Adicionalmente se determinaron variables de crecimiento, por la diferencia en días entre cortes: tasa de crecimiento relativo (TRC), tasa de asimilación neta (TAN) y área foliar específica (AFE) (Cuadro 2). La TAN y AFE se obtuvieron con ayuda del peso de las láminas foliares y su área (cm²).

Análisis estadístico

Los datos se analizaron con el paquete estadístico SAS versión 9.2 (^{SAS Institute, 2009}) y la prueba de Tukey (P ≤ 0.05) para separación de medias.

Biomasa total

Aunque se observó diferencia significativa en peso de componentes morfológicos a partir de los 56 dds y total a los 43 dds (P ≤ 0.001; Cuadro 3), CP-Mixe y CP-Ñañú1 de CG mostraron más de 0.02 g por planta, junto con NdeM-La Resolana de CCh, lo anterior es importante dado que, a mayor crecimiento a temprana edad, hay mayor oportunidad competitiva ante la maleza y sequía intraestival, irregular y sempiterna en siembras de temporal en zonas áridas y semiáridas. La variedad NdeM-La Resolana en CG acumuló mayor biomasa total y fue predominante a partir de 67 dds.

La influencia de tamaño de cariópside en el desarrollo de plántulas ha sido discutida por varios autores, en pastos como Lolium perenne (^{Smith et al., 2003}) y nativos de México (^{Quero et al., 2017b}), quienes mencionan que a mayor tamaño de cariópside se alcanza mayor tamaño de raíz y parte aérea en menor tiempo; lo anterior se observó en el presente experimento, con excepción de NdM-125, donde CCh fue más competitivo con respecto a CG; sin embargo, predomina el efecto del CG sobre el desarrollo en el resto de los materiales evaluados.

Composición morfológica

Se observaron diferencias significativas (P ≤ 0.05) por fecha para componentes morfológicos y tamaño de cariópside a 56, 67, 81 y 96 dds. A los 43 dds, destacó el genotipo CP-Mixe en CG al mostrar mayor biomasa de hoja, raíces y total (P ≤ 0.01); similarmente, para el último muestreo (96 dds), solamente en biomasa de raíz no fue diferente al genotipo NdeM-La Resolana en CG y CCh, los cuales fueron superiores. Por otro lado, el CG fue determinante para que NdeM-La Resolana a 56 y 96 dds produjera mayor MS (P < 0.05), mayor biomasa de láminas foliares y raíz; similarmente, desde 81 dds, las plantas originadas de CG mostraron tejido de inflorescencia (Figura 1); al respecto, ^{Castañeda-Saucedo et al. (2009)} indicaron al tamaño de semilla como fundamental en el desarrollo de cultivos básicos como cebada y trigo.

Alcanzar la madurez fisiológica a temprana edad de planta (producción de semilla el mismo año de siembra) es importante en praderas de temporal, debido a que, en dichas condiciones de temporal en combinación con latencia de la semilla, las praderas siguen mostrando plántulas al segundo y tercer año después de siembra y se considera que éstas alcanzan su mayor densidad poblacional y productividad al tercer año (^{Quero-Carrillo et al., 2014}). Se ha demostrado que en siembras con cariópsides grandes en pasto Banderita se presenta mayor velocidad de germinación y emergencia de plántulas (^{Hernández-Guzmán et al., 2015}; ^{Quero et al., 2017a}); por tanto, la producción temprana de semilla indica mayor capacidad de establecimiento y cobertura potencial del agostadero, dado que al siguiente periodo de lluvias puede ocurrir germinación de semilla al año de establecimiento, atributo encontrado únicamente en NdeM-La Resolana. Las plantas de CG asignaron mayor cantidad de asimilados al desarrollo de la parte aérea con respecto a la raíz en comparación con lo sucedido en plantas generadas a partir de CCh.

En promedio, los materiales de CCh resultaron con menor biomasa total (Figura 1a). Durante etapas tempranas (43 y 56 dds), las plantas de NdeM-La Resolana, como genotipo de mayor producción, no mostraron grandes diferencias en biomasa total por efecto del tamaño de cariópside; sin embargo, las plantas originadas de CG mostraron consistentemente mayor asignación de fotosintatos hacia la parte aérea con respecto a la raíz: 0.49, 0.60, 0.5, 0.4 y 0.37 g, respectivamente, para cada fecha de muestreo en este material (Figura 1b). Esta relación se mantuvo hasta los últimos cuatro muestreos y fue superior a la obtenida con la utilización de CG.

Al inicio de los muestreos, los materiales con mayor rendimiento de biomasa total (CP-Mixe-CG; 0.0236 g/planta) asignaron mayores recursos al desarrollo de raíz que a la hoja, mientras que el genotipo de mayor rendimiento de biomasa al final del experimento (NdeM-La Resolana-CG) mostró menor relacion raíz:parte aérea (R:PA), lo que indica que se asignaron más fotosintatos a la hoja y tallo con R:PA de 0.37 (Figura 1b), no así para CCh donde se derivó mayor proporción a la raíz, misma que se mantuvo durante el periodo de evaluacion (0.62, Figura 1b); lo anterior es valioso para seleccionar para capacidad de establecimiento.

Índices de crecimiento vegetal

La TAC expresa la velocidad de incremento de MS en pasto Banderita; ^{Álvarez-Holguín et al. (2017)} encontraron valores de 0.458 g d^-1 en condiciones de invernadero; no existen en la literatura reportes de este indicador a partir de plantas clasificadas por tamaño de cariópside. En el presente estudio se observaron diferencias de 43 a 56 dds para TAC (P ≤ 0.01; Cuadro 4), donde CP-Mixe con CG mostró valores superiores (0.0111 g d^-1); sin embargo, no se observó así para el intervalo de 57 a 67 dds, en el cual ningún material fue diferente (P > 0.05).

En el intervalo de 68 a 81 dds el genotipo NdeM-La Resolana de CG mostró mayor TAC (0.0123 g d^-1) y continuó con este comportamiento hasta el último intervalo, de 82 a 96 dds (P ≤ 0.001); lo anterior puede estar relacionado con el inicio de incremento importante en el desarrollo de biomasa radical (Figura 1b) a partir de esta edad, lo que indica la consolidación de la biomasa aérea para apoyar el desarrollo de la planta, ya que tanto CP-Mixe como NdeM-La Resolana de CG presentaron mayor TAC (P ≤ 0.01; Cuadro 4), al igual que tejido de raíces, como fue consignado por ^{Cruz et al. (2017)}, quienes mencionaron que plantas eficientes invierten mayor parte de su crecimiento en expandir al área foliar y mejorar la captación de radiación solar.

La TRC indica la capacidad de la planta para producir material nuevo; al respecto, en maíz (Zea mays L.) ^{Rincón et al. (2007)} reportaron valores de 0.01 g g^-1 d^-1 a los 55 dds. En el presente estudio se observaron diferencias significativas solamente en el intervalo de 68 a 81 dds (P ≤ 0.001) y de 82 a 96 dds (P ≤ 0.01; Cuadro 5). NdeM-125 con CG mostró los valores mayores (0.0846 y 0.0781 g g^-1 d^-1). El resto de los genotipos mostró valores elevados en los primeros días, de 43 a 56 y 57 a 67; sin embargo, no fueron significativos (P > 0.05); lo anterior puede deberse a factores que determinan el cálculo de la TRC como limitado crecimiento radical debido al tamaño limitado del contenedor, calidad de sustrato para liberar el máximo tejido subterráneo por muestreo, entre otros.

Los valores de TRC son mayores en los primeros estadios de crecimiento y disminuyen conforme la planta aumenta de tamaño (^{Di Benedetto y Tognetti, 2016}). ^{Reich et al. (2003)} reportaron en pasto Banderita valores de 0.105 g g^-1 d^-1, similares a los encontrados en el presente estudio a los 43 dds. Valores altos en TRC se relacionan con incremento en TAN para NdeM-125 de CG (0.0055 g cm^-2 d^-1), ambos índices proporcionan evidencias para evaluar el crecimiento de la planta entera y sus componentes (^{Fernández et al., 2002}). En este sentido, valores altos en TRC indican un comportamiento similar en TAN debido al desarrollo del aparato asimilador.

Una elevada AFE puede indicar mayor valor nutritivo; en pasto Mulato (Brachiaria cv. híbrido) el valor más alto en AFE (0.016 m² kg^-1) se observó a los 28 dds (^{Pérez et al., 2004}); en el presente estudio, los valores máximos se alcanzaron después de 68 dds, CP-Mixe CCh mostró un incremento y fue predominante a 81 dds, con 151.88 cm² g^-1 (Cuadro 6); lo anterior difiere de lo reportado por ^{Pérez et al. (2004)}, al mencionar que la AFE disminuye con la madurez; así mismo, que los valores de este índice pueden variar de acuerdo con factores como luz interceptada y edad de rebrote. ^{Khurana y Singh (2000)} relacionaron valores altos de AFE con TRC, debido a que asigna alta intercepción de luz y captura de carbono por unidad de masa interceptada, lo cual concuerda con lo encontrado en CP-Mixe CCh y CP-125 CG.

La TAN indica la cantidad de biomasa acumulada en función del área foliar; al respecto, ^{Díaz-López et al. (2013)} reportaron en maíz valores de 0.0102 g m^-2 d^-1 a los 34 dds, la cual posteriormente se redujo a 0.0018 g m^-2 d^-1 a los 63 dds; este comportamiento de valores altos en etapas iniciales se observó en el presente experimento (Cuadro 7), donde se presentaron diferencias significativas de 68 a 81 dds y el genotipo CP-Ñañú1 de CCh mostró un valor superior (0.0119 g cm^-2 d^-1; P ≤ 0.01); sin embargo, no fue diferente de CP-Teloxtoc CCh, NdeM-125 CG y NdeM-303 CCh, lo cual indica que son los materiales con mayor aprovechamiento de la radiación solar; así mismo, puede indicar que estos materiales son capaces de producir mayor cantidad de materia seca debido a que la TAN indica eficiencia del tejido fotosintético, estos resultados son superiores a los señalados por ^{Álvarez-Holguín et al. (2017)}, quienes reportaron valores de 0.00495 g cm^-2 d^-1 en ecotipos de pasto Banderita a los 70 dds y condiciones de invernadero.