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Revista internacional de contaminación ambiental

versión impresa ISSN 0188-4999

Rev. Int. Contam. Ambient vol.38  Ciudad de México  2022  Epub 28-Feb-2023

https://doi.org/10.20937/rica.54023 

Artículos

Comportamiento en la absorción de Na y Pb en plantas de cucurbitáceas e inoculación de micorrizas arbusculares nativas en especie tolerante y suceptible

Behavior in the absorption of Na and Pb in cucurbit plants and inoculation of native arbuscular mycorrhizae in tolerant and susceptible species

Jaime Alberto Naranjo-Morán1  3 

Andy Fabricio Mora-González1 

Emy Moina-Quimí1 

Omar Ruíz-Barzola1 

Omar Alvarado-Cadena1 

Paola Calle-Delgado1 

José Flores-Cedeño1  4 

Javier Oviedo-Anchundia1 

Milton Senen Barcos-Arias1  2  * 

1Escuela Superior Politécnica del Litoral, Campus Gustavo Galindo, kilómetro 30.5 Vía Perimetral, Guayaquil, apartado postal 09015863, Guayas, Ecuador.

2Universidad Espíritu Santo, Samborondón, apartado postal 0901952, Guayas, Ecuador.

3Universidad Politécnica Salesiana, Campus María Auxiliadora, kilómetro 19.5 Vía a la Costa, Guayaquil, apartado postal 09012074, Guayas, Ecuador.

4Universidad de Guayaquil, Campus Mapasingue, Avenida. Raúl Gómez Lince y Avenida. Juan Tanca Marengo, Guayaquil, apartado postal 090014, Guayas, Ecuador.


RESUMEN

El Na y el Pb en concentraciones altas pueden afectar el desarrollo de los cultivos. Una alternativa para mitigar el estrés vegetal ocasionado por estos elementos es la inoculación con hongos micorrízicos arbusculares (HMA). El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar la absorción del Na y Pb en plantas de cucurbitáceas (Citrullus lanatus, Cucumis melo, Cucurbita ecuadoriensis, Cucurbita moschata) bajo condiciones controladas, además de evaluar el efecto de un consorcio de hongos micorrízicos arbusculares sobre una especie tolerante y otra susceptible. Los experimentos se realizaron en sustrato (cascarilla de arroz:arena en proporción 1:1). El Na y el Pb fueron aplicados a concentraciones de 0, 97, 309, 529, 741 mg/kg y 0, 150, 250, 500, 1000 mg/kg, respectivamente. Se evaluaron parámetros agronómicos y se cuantificó la acumulación de ambos elementos en la biomasa por espectrometría de absorción atómica. Como resultado, Cucurbita ecuadoriensis, especie tolerante a Na y Pb, acumuló en su biomasa total 10 301.3 mg/kg de Na y 5293.1 mg/kg de Pb. Mientras, la especie susceptible Cucumis melo acumuló 22 091.6 mg/kg de Na y 14 407 mg/kg de Pb en su biomasa total. En el ensayo con inoculación de hongos micorrízicos arbusculares se observó una disminución en Cucurbita ecuadoriensis que alcanzó 3419.3 mg/kg de Na y 4866.1 mg/kg de Pb. Asimismo, Cucumis melo acumuló 8681 mg/kg de Na y 3133.1 mg/kg de Pb en su biomasa total. En conclusión, la inoculación con HMA, permitió que ambas plantas acumulen menor cantidad de Na y Pb en sus sistemas.

Palabras clave: Citrullus lanatus; Cucumis melo; Cucurbita ecuadoriensis; Cucurbita moschata; endomicorrizas

ABSTRACT

Na and Pb in high concentrations can affect the growth of crops. An alternative to mitigate plant stress caused by these elements is inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi. The present work was carried out with the objective of evaluating Na and Pb uptake in Cucurbitaceae plants (Citrullus lanatus, Cucumis melo, Cucurbita ecuadoriensis, Cucurbita moschata) under controlled conditions, in addition to evaluating the effect of a consortium of arbuscular mycorrhizal fungi on a tolerant and a susceptible species. The experiments were conducted in rice husk:sand substrate in a 1:1 ratio. Na and Pb were applied at concentrations of 0, 97, 309, 529, 741 mg/kg and 0, 150, 250, 500, 1000 mg/kg, respectively. Agronomic parameters were evaluated and the accumulation of both elements in the biomass was quantified by atomic absorption spectrometry. As a result, Cucurbita ecuadoriensis, a Na and Pb tolerant species, accumulated 10 301.3 mg/kg Na and 5293.1 mg/kg Pb in its total biomass. Meanwhile, the susceptible species Cucumis melo accumulated 22 091.6 mg/kg Na and 14 407 mg/kg Pb in its total biomass. In the trial with inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi, a decrease was observed in Cucurbita ecuadoriensis, which reached 3419.3 mg/kg Na and 4866.1 mg/kg Pb. Likewise, Cucumis melo accumulated 8681 mg/kg Na and 3133.1 mg/kg Pb in its total biomass. In conclusion, inoculation with AMF allowed both plants to accumulate less Na and Pb in their systems.

Key words: Citrullus lanatus; Cucumis melo; Cucurbita ecuadoriensis; Cucurbita moschata; endomycorrhizas

INTRODUCCIÓN

A nivel mundial existen problemas en los suelos agrícolas, tales como el aumento de la salinidad y la presencia de metales pesados. Ambas problemáticas están relacionadas con el uso intensivo de fertilizantes y agroquímicos (Martí et al. 2002, Seiler 2005). Ecuador no es la excepción debido a la génesis de sus suelos. Los principales problemas de salinidad se dan en la península de Santa Elena (Proaño et al. 2011), donde los altos niveles de sodio no permiten que los cultivos puedan prosperar de la mejor manera y alcanzar la producción esperada. El sodio (Na) y el plomo (Pb) producen desequilibrios fisiológicos y nutricionales en las plantas (Zhao et al. 2017) y si se encuentran en altas concentraciones dentro de las unidades de producción agrícola causan pérdidas.

En la península de Santa Elena crecen cucurbitáceas silvestres como Cucurbita ecuadoriensis y el zapallo Cucurbita moschata (Piperno y Stothert 2003), especies que por su tolerancia al estrés biótico y abiótico han sido utilizadas en programas de mejoramiento genético de cucurbitáceas de mayor demanda comercial (Gong et al. 2008).

Está reportado que los microorganismos rizosféricos asociados a las especies vegetales pueden estabilizar al Na y al Pb evitando daños severos en las plantas (Yang et al. 2015). Entre esos microorganismos están los hongos micorrízicos arbusculares que retienen en sus estructuras a los metales pesados presentes en el suelo, además, permiten que las plantas prosperen en condiciones adversas (Rizzi et al. 2004, Elhindi et al. 2017, Pang et al. 2018).

Las micorrizas arbusculares brindan múltiples beneficios como la estimulación de la producción de fitohormonas, mejoran la absorción de macro y microelementos, y favorecen la aclimatación de las plantas al trasplante, mejorando su desarrollo en campo. Asimismo, los hongos micorrízicos arbusculares fortalecen el sistema de defensa frente a los agentes patógenos, retienen metales pesados y elementos radioactivos contaminantes de los suelos (cadmio, plomo, cobre, mercurio, uranio) (Hashem et al. 2016, Davies et al. 2018). Estos microorganismos tienen la capacidad de producir ciertas proteínas como la glomalina, que se acumula en sus hifas y raíces, permitiendo la retención de estos elementos químicos (González et al. 2004); también se ha demostrado que las esporas de las micorrizas arbusculares absorben cantidades significativas de metales pesados (Cornejo et al. 2013).

Martínez y Pugnaire (2009), hacen énfasis en el estudio y manipulación de las comunidades de hongos micorrízicos arbusculares para mitigar las condiciones de estrés abiótico de las plantas. En este sentido, el presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar la absorción del Na y el Pb, elementos con alta y baja movilidad, respectivamente, en cucurbitáceas (Citrullus lanatus, Cucumis melo, Cucurbita ecuadoriensis, Cucurbita moschata) y el efecto de adsorción en las raíces de los dos elementos usando un consorcio nativo de hongos micorrízicos arbusculares bajo condiciones controladas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Obtención del material biológico

Las semillas de Citrullus lanatus y Cucumis melo fueron de las variedades Charleston grey y Edisto 47, respectivamente, mientras que las especies Cucurbita ecuadoriensis y C. moschata fueron colectadas en la parroquia Juan Goméz Rendón (Progreso) del cantón Guayaquil, provincia del Guayas, Ecuador. El consorcio nativo de hongos micorrízicos arbusculares utilizado en esta experimentación fue proveído por el Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador (CIBE-ESPOL), constituido por miembros de seis géneros (Acaulospora, Ambispora, Diversispora, Entrophospora, Funneliformis y Glomus).

Condiciones del sistema

El estudio se llevó a cabo en dos fases como se describe en el diseño experimental, cada experimentación tuvo una duración de siete semanas. Con el fin de obtener plantas homogéneas para los experimentos se procedió a preparar semilleros de las cuatro especies seleccionadas. A los 12 días después de la siembra se procedió al trasplante cuando las plantas alcanzaron 7 cm de altura. El sustrato estuvo constituido por cascarilla de arroz y arena de río en proporción 1:1, con una conductividad eléctrica de 0.44 dS/m y un pH de 6.98 (Galindo Pardo et al. 2014). Un volumen de sustrato de 2.7 kg fue colocado en fundas de polietileno. Una vez establecido el primer ensayo se conservó a capacidad de campo, aplicando 70 mL de solución hidropónica de Steiner tres veces por semana. Los ensayos de las dos fases se mantuvieron a 26 ºC y 60 % de humedad relativa y luminosidad constante en invernadero durante los meses de julio a noviembre (clima ecuatorial).

Diseño experimental

Se aplicó un diseño experimental bifactorial, factor A (Na y Pb) con cinco niveles de concentración y el factor B (las cuatro especies de cucurbitáceas en estudio). Los tratamientos experimentales fueron los siguientes: 0 (testigo), 97, 309, 529, 741 mg/kg de Na (Montes-Rentería et al. 2011) y 0 (testigo), 150, 250, 500, 1000 mg/kg de Pb (Maldonado-Magaña et al. 2011). Por cada tratamiento se realizaron seis repeticiones. Para el primer ensayo se evaluaron los siguientes parámetros: altura, número de hojas, área foliar, biomasa seca, absorción de Na y Pb, y determinación de los factores de bioconcentración (FBC) y traslocación (FT).

En la segunda fase del experimento se seleccionó una especie tolerante (Cucurbita ecuadoriensis) y otra susceptible (Cucumis melo). Los tratamientos fueron establecidos con las mismas concentraciones de Na y Pb del primer ensayo, además una variante fue adicionada, la que consistió en la inoculación de un consorcio de hongos micorrízicos arbusculares a una concentración de 20 esporas/g de suelo, para determinar su efecto en la absorción de Pb y Na en las plantas bajo estudio. Dado que los microorganismos ayudan a las plantas a soportar la toxicidad y promueven efectos beneficiosos para ellas (Pang et al. 2018), se consideró volver a evaluar parámetros agronómicos y fisiológicos como altura, número de hojas, área foliar, biomasa seca, contenido de clorofila, absorción de Na y Pb, FBC y FT para Na y Pb y el porcentaje de infección por micorrizas en raíces.

Determinación de parámetros agronómicos y fisiológicos

La altura se midió con una regla graduada en milímetros desde la base del pseudotallo hasta donde se bifurcan las dos últimas hojas. Se contabilizaron todas las hojas que alcanzaron la abertura del foliolo (González 2017).

Para medir el área foliar se seleccionaron las hojas siete, ocho y nueve ya que contienen un desarrollo idóneo en su estado fenológico y una estructura celular estable (Peng et al. 2019), puesto que las hojas jóvenes y viejas pueden brindar resultados sesgados. Para medir este parámetro se eligieron plantas con un crecimiento promedio. Las hojas fueron digitalizadas haciendo uso de un escáner Epson L395, las imágenes se guardaron en formato JPG y se utilizó el programa de computación libre ImageJ para determinar el área foliar al finalizar el ensayo.

Para obtener la biomasa seca se procedió a retirar las plantas de las fundas de polietileno se cortó la parte aérea, mientras que la parte radical fue lavada cuidadosamente con agua del grifo para eliminar las impurezas del suelo. Posteriormente se procedió a secar las plantas de cada tratamiento a 80 ºC en una estufa eléctrica hasta obtener peso contante (Santacruz-Vázquez et al. 2013).

Los datos de clorofila fueron tomados in situ en plantas inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares en las hojas cinco, seis y siete, mediante un medidor electrónico CCM-200 Plus, Opti-Science. Este parámetro se evaluó en la séptima semana de crecimiento (Callejas et al. 2013).

Cuantificación de Na y Pb

Para el análisis de Pb, las muestras de tejidos vegetales fueron pulverizadas mediante un molino eléctrico, se procedió a depositar 0.5 g en viales de teflón y se les adicionaron 6 mL de ácido nítrico al 65 % y 2 mL de peróxido de hidrógeno al 30 %. Luego, las muestras se colocaron en un digestor de microondas a temperatura de 200 ºC por 1 h (Milestone, Vac-1000 Acid Scrubber Module). Transcurrido este tiempo se llevó a cabo la digestión total de la muestra, el producto digerido se aforó hasta 10 mL con ácido nítrico al 5 %, para luego ser analizado en el espectrofotómetro de absorción atómica (Perkin Elmer, Aanalyst 400). Previo se realizó una curva de calibración usando las siguientes concentraciones: 1, 2, 4, 8, 12, y 20 ppm de un estándar de Pb (Luna et al. 2010, Ribeiro et al. 2012).

Para la cuantificación del Na las muestras fueron enviadas y analizadas según metodologías estándar del Laboratorio de Suelos, Plantas y Aguas del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP) de Ecuador.

Determinación de los factores de bioconcentración (FBC) y de traslocación (FT)

El FBC fue estimado a partir de la cantidad absorbida del elemento por la planta sobre la cantidad del elemento presente en el suelo (Maldonado-Magaña et al. 2011).

El FT se calculó a partir de la concentración del elemento absorbido en la biomasa aérea dividido entre la concentración del elemento absorbido en la biomasa radicular (Ribeiro et al. 2012).

Determinación del porcentaje de colonización

Se tomaron muestras de raíces a los 21 y 52 días después del trasplante; fueron lavadas con agua del grifo, luego cortadas y depositadas en un recipiente con 1 mL de hidróxido de potasio al 10 %, después colocadas por 10 min a 121 ºC y 15 lb de presión en un autoclave, posteriormente se retiró el hidróxido de potasio y fueron lavadas con agua del grifo. Luego, las raíces quedaron sumergidas por 3 min en ácido clorhídrico al 1 %, se descartó el ácido y se aplicó azul de tripano al 0.05 % en autoclave a 15 Ib por 15 min. Finalmente, se dejó enfriar y se procedió a colocar las raíces en portaobjetos, donde se depositó una gota de lactoglicerol con un cubreobjetos para luego visualizar las estructuras infectivas. El porcentaje de colonización total se determinó usando la fórmula propuesta por McGonigle et al. (1990).

Análisis estadístico

Todos los resultados fueron sometidos a un análisis de varianza y a la prueba de Tukey con valores p < 0.05 para las variables en estudio, con el programa Infostat v. 1.2.0 (2017).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Parámetros de crecimiento

Se puede evidenciar que Cucurbita ecuadoriensis y C. moschata no se vieron afectadas en la altura a medida que se incrementaron las concentraciones de Na y Pb. Ambas especies tratadas con 741 mg/kg de Na alcanzaron 17 y 9 cm, respectivamente, en comparación con los testigos que llegaron a 14 y 10 cm. Mientras, Citrullus lanatus y Cucumis melo se vieron afectadas en su crecimiento a medida que se incrementaron las concentraciones de Na. En lo que respecta al Pb, las especies presentaron un patrón de crecimiento similar al observado con el Na (Cuadro I). Manousaki y Kalogerakis (2009) reportan que no existe una tendencia clara de afectación en el crecimiento en las plantas cuando crecen en presencia de Na y Pb.

CUADRO I PARÁMETROS DE CRECIMIENTO EVALUADOS EN PLANTAS DE CUCURBITÁCEAS SEMBRADAS EN SUSTRATOS CONTAMINADOS CON Na Y Pb. 

Especies Na Pb
Tratamientos (mg/kg) Altura (cm) Número de hojas Área foliar (cm2) Tratamientos (mg/kg) Altura (cm) Número de hojas Área foliar (cm2)
Cucurbita ecuadoriensis 0* 14 ± 4.2B 8 ± 0.9F 49 ± 11.1C 0* 10 ± 2.0A 10 ± 2.4C 41 ± 1.8D
97 13 ± 3.3B 8 ± 0.6F 57 ± 7.8C 150 14 ± 3.1B 8 ± 0.5B 61 ± 11.3E
309 15 ± 3.1B 8 ± 0.5F 54 ± 5.4C 250 18 ± 3.4C 8 ± 0.5B 55 ± 6.0E
529 20 ± 7.4D 9 ± 1.0G 57 ± 4.0C 500 21 ± 6.3D 8 ± 0.5B 51 ± 3.1E
741 17 ± 3.9C 8 ± 0.5F 49 ± 6.2C 1000 17 ± 4.8C 8 ± 0.9B 39 ± 4.4D
Citrullus lanatus 0* 41 ± 8.3I 8 ± 1.1F 22 ± 3.1B 0* 36 ± 6.2H 9 ± 1.3B 15 ± 2.7B
97 45 ±8.1I 11 ± 1.2G 17 ± 0.7B 150 39 ± 6.6H 9 ± 1.3C 10 ± 0.2A
309 37 ± 4.4H 9 ± 1.7G 12 ± 2.0A 250 38 ± 6.6H 8 ± 0.8B 9 ± 0.6A
529 32 ± 6.1G 7 ± 0.8F 11 ± 1.2A 500 39 ± 3.3H 9 ± 1.7C 8 ± 0.7A
741 29 ± 6.1F 9 ± 0.6F 8.0 ± 1.6A 1000 25 ± 4.5F 7 ± 1.1A 7 ± 0.3A
Cucumis melo 0* 50 ± 7.5I 10 ± 0.9G 30 ± 0.51B 0* 46 ± 2.7H 9 ± 1.8C 26 ± 4.2C
97 38 ± 5.7H 9 ± 0.5G 11 ± 1.4B 150 35 ± 3.8H 9 ± 2.1B 20 ± 0.5B
309 32 ± 4.1G 8 ± 0.5F 14 ± 0.4A 250 33 ± 5.7H 9 ± 0.9B 17 ± 1.7B
529 27 ± 1.6E 7 ± 1.0E 12 ± 1.8A 500 29 ± 5.7G 8 ± 0.8B 14 ± 0.4B
741 21 ± 7.1D 7 ± 0.5D 10 ± 1.5A 1000 23 ± 5.2E 7 ± 0.9A 9 ± 0.2A
Cucurbita moschata 0* 10 ± 1,1A 6 ± 0.3A 56 ± 1.3C 0* 11 ± 1.0B 7 ± 0.0A 78 ± 5.6F
97 0.9 ± 0.7A 6 ± 0.2B 60 ± 3.8C 150 13 ± 0.5B 7 ± 0.7A 76 ± 1.5F
309 10 ± 0.9A 6 ± 0.2B 60 ± 1.6C 250 13 ± 0.4B 7 ± 0.4A 80 ± 6.5F
529 10 ± 0.9A 7 ± 0.0C 60 ± 3.7C 500 13 ± 0.6B 7 ± 0.0A 76 ± 6.5F
741 9 ± 1.2A 7 ± 0.0C 58 ± 2.7C 1000 12 ± 1.1B 7 ± 0.0A 51 ± 4.4E

Letras distintas en la misma columna indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey (p < 0.05); ± desviación estándar; n = 6; * testigos.

En lo que respecta al número de hojas la especie más afectada fue C. melo con siete hojas en la séptima semana con el tratamiento de 741 mg/kg de Na, en comparación con el testigo que alcanzó 10 hojas. Las otras especies no se vieron afectadas con las diferentes concentraciones de Na. En los tratamientos con Pb, la especie C. moschata fue la única que no se vio afectada, al tener siete hojas al finalizar el ensayo igual que el testigo. En las especies de Cucurbita ecuadoriensis, Citrullus lanatus y Cucumis melo se vio reducido este parámetro. En lo que concierne al área foliar se observó que C. lanatus y C. melo se vieron muy afectadas en los tratamientos con 741 mg/kg de Na, alcanzando un área foliar de 8 y 10 cm2, respectivamente, en comparación con los testigos que tuvieron 22 y 30 cm2. En los tratamientos con Pb todas las especies también se vieron muy afectadas al compararlas con sus respectivos testigos (Cuadro I). Maldonado-Magaña et al. (2011) reportaron que la no afectación de una especie de planta por las altas concentraciones de algún elemento se traduce como tolerancia de la especie a dicho elemento. La biomasa seca total (BST) de C. ecuadoriensis y C. moschata presentó un incremento a medida que se aumentó la concentración de Na en el sustrato; alcanzó valores de 3.31 y 2.63 g/planta respectivamente, en comparación con los testigos que tuvieron 2.18 y 2.30 g/planta respectivamente, mientras que la biomasa seca en las especies Citrullus lanatus y Cucumis melo se vio afectada por las concentraciones de Na. En cuanto al Pb se evidencia un patrón similar al observado en el Na (Cuadro II).

CUADRO II BIOMASA SECA TOTAL DE CUCURBITÁCEAS A LA SÉPTIMA SEMANA DE TRASPLANTE EN SUSTRATOS CONTAMINADOS CON Na Y Pb. 

Especies Na Pb
Tratamientos (mg/kg) BST (g/planta) Tratamientos (mg/kg) BST (g/planta)
Cucurbita ecuadoriensis 0* 2.18 ± 0.66F 0* 2.18 ± 0.75F
97 2.94 ± 0.42F 150 3.02 ± 0.53G
309 3.65 ± 0.78G 250 3.18 ± 0.58G
529 3.47 ± 1.16G 500 3.25 ± 0.56G
741 3.31 ± 0.41F 1000 2.79 ± 0.38G
Citrullus lanatus 0* 1.43 ± 0.41C 0* 0.87 ± 0.12A
97 1.35 ± 0.49C 150 1.12 ± 0.23B
309 1.07 ± 0.21B 250 1.59 ± 0.41D
529 0.78 ± 0.31A 500 0.95 ± 0.23A
741 0.69 ± 0.19A 1000 0.62 ± 0.16A
Cucumis melo 0* 2.14 ± 0.49E 0* 2.47 ± 0.46G
97 1.78 ± 0.53D 150 2.12 ± 0.85E
309 1.75 ± 0.63D 250 2.18 ± 0.37F
529 1.10 ± 0.27B 500 1.54 ± 0.37D
741 0.82 ± 0.35A 1000 1.33 ± 0.36C
Cucurbita moschata 0* 2.30 ± 0.66F 0* 2.92 ± 0.52G
97 2.00 ± 0.32E 150 3.65 ± 0.62H
309 2.68 ± 0.51F 250 3.06 ± 0.61G
529 2.83 ± 0.59F 500 2.83 ± 0.40G
741 2.63 ± 0.44F 1000 2.94 ± 0.49G

Letras distintas en la misma columna indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey (p < 0,05); ± desviación estándar; n = 6; * testigos; BST = Biomasa seca total.

La acumulación de Na y Pb en altas concentraciones inhibió el crecimiento y la ganancia de biomasa en las plantas, demostrando la toxicidad de estos elementos en C. lanatus y C. melo. Está reportado que el Na altera el balance osmótico de la membrana celular y el Pb interfiere con los procesos fotosintéticos (Kaur et al. 2012, Shu et al. 2015, Ortas et al. 2017). Estos resultados demuestran que existió un efecto negativo en el crecimiento de C. lanatus y C. melo a las concentraciones de 741 mg/kg de Na y 1000 mg/kg de Pb en la séptima semana de evaluación, evidenciando que C. melo fue la especie más susceptible y Cucurbita ecuadoriensis la especie más tolerante para ambos elementos (Fig. 1).

Fig. 1 Respuesta del crecimiento a la séptima semana del trasplante: A-B) plantas de Cucumis melo; C-D) plantas de Cucurbita ecuadoriensis, en sustratos contaminados con Na (izq.) y Pb (der.). Las cifras debajo de las plantas indican la concentración de Na o Pb adicionada al sustrato en mg/kg de sustrato. 

Cuantificación de Na y Pb en la biomasa de las cucurbitáceas

La acumulación de Na en la biomasa de las cucurbitáceas estudiadas se incrementó a medida que aumentó la concentración aplicada del elemento al sustrato. Las especies Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo acumularon en la biomasa aérea 3768 y 7441.6 mg/kg de Na, respectivamente, mientras que, en la biomasa radical fue de 6533 y 14 650 mg/kg de Na, en el tratamiento con 741 mg/kg de Na, respectivamente (Cuadro III). Para el Pb, las especies con mayor absorción en la parte aérea fueron Cucurbita ecuadoriensis y C. moschata alcanzado valores de 545.7 y 484.1 mg/kg de Pb, y para la biomasa radical las especies con mayor absorción fueron Citrullus lanatus y Cucumis melo con valores de 16 598.9 y 11 124.0 mg/kg de Pb en los tratamientos de 1000 mg/kg. Los resultados coinciden con lo reportado por Montes-Rentería et al. (2011), quienes encontraron que la captación de Na aumentó en el tejido foliar de Carya illinoensis a medida que aumentó la concentración de Na en el sustrato.

CUADRO III ACUMULACIÓN DE Na EN BIOMASA DE CUCURBITÁCEAS EVALUADAS A LA SÉPTIMA SEMANA DE TRASPLANTE EN SUSTRATOS CONTAMINADOS CON Na. 

Especies Tratamientos (mg/kg) Na acumulado en biomasa (mg/kg) Factores
Aérea Radicular FBC FT
Cucurbita ecuadoriensis 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
97 1305.0 ± 5.2H 3039.6 ± 34.7C 44.4 ± 0.10K 0.43 ± 0.00H
309 2109.3 ± 2.5I 3162.6 ± 32.4D 17.0 ± 0.09F 0.67 ± 0.01K
529 3076.0 ± 27.1J 4247.3 ± 28.1F 13.8 ± 0.09E 0.73 ± 0.01M
741 3768.0 ± 7.9K 6533.3 ± 83.2I 13.9 ± 0.03E 0.58 ± 0.01J
Citrullus lanatus 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
97 371.6 ± 3,1D 3252.6 ± 18.7E 37.1 ± 0.24J 0.11 ± 0.00E
309 458.6 ± 4.1E 5375.3 ± 30,6G 18.8 ± 0.08G 0.09 ± 0.01D
529 393.3 ± 7.3D 5462.6 ± 58.4H 11.1 ± 0.01C 0.07 ± 0.00C
741 810.3 ± 11.5G 6663.3 ± 90.9J 10.1 ± 0.04B 0.12 ± 0.00E
Cucumis melo 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
97 5407.6 ± 6.6L 7245.0 ± 52.0L 129.5 ±0.51M 0.75 ± 0.01N
309 6455.0 ± 26.5M 9340.0 ± 80.0O 51.0 ± 0.04L 0.69 ± 0.01L
529 6680.0 ± 10.0N 12 966.6 ± 40.4P 37.1 ± 0.07J 0.52 ± 0.00I
741 7441.6 ± 30.6O 14 650.0 ± 207.8Q 29.8 ± 0.08I 0.51 ± 0.00I
Cucurbita moschata 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
97 227.6 ± 2.1B 856.6 ± 25.1B 11.1 ± 0.14C 0.27 ± 0.01G
309 338.3 ± 1.5C 6851.6 ± 45.8K 23.2 ± 0.03H 0.05 ± 0.00B
529 686.0 ± 9.5F 9259.6 ± 40.0N 18.8 ± 0.07G 0.07 ± 0.00C
741 1340.0 ± 6.2H 8166.6 ± 82.3M 12.8 ± 0.03D 0.16 ± 0.00F

Letras distintas en la misma columna indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey (p < 0.05); ± desviación estándar; n = 6; * testigos; FBC = Factor de bioconcentración; FT = Factor de traslocación.

Los valores de Pb obtenidos en la parte aérea de Cucurbita ecuadoriensis y C. moschata son similares a los reportados en vetiver (Chrysopogon zizanioides) con 426 mg/kg de Pb, mientras que difieren de los de maíz (Zea mays) 8.7 mg/kg de Pb (Pidatala et al. 2018). Ambos ensayos fueron desarrollados bajo condiciones similares, lo que evidencia que la absorción de Pb en la parte aérea y radical depende de cada especie.

FBC y FT de Na y Pb en las plantas de cucurbitáceas

La habilidad de absorber Na y Pb en las cucurbitáceas se determinó mediante el FBC, teniendo en cuenta que si el resultado es más distante de 1.0, significa que la planta absorbió más del elemento (Yoon et al. 2006). Las especies C. ecuadoriensis y C. moschata alcanzaron valores de 13.9 y 12.8 de FBC, respectivamente, en el tratamiento con 741 mg/kg de Na (Cuadro III). Mientras, las especies Citrullus lanatus y Cucumis melo alcanzaron 10.1 y 29.8 de FBC respectivamente, demostrando que el Na ingresa fácilmente en los tejidos foliares y se acumula en mayor medida en la especie C. melo. La acumulación de Na resulta negativa para el crecimiento de las plantas, debido a que causa disrupción de los procesos enzimáticos (Maldonado-Magaña et al. 2011) y deterioro de las estructuras celulares (Shu et al. 2015). Por su parte, Yoon et al. (2006) observaron un comportamiento similar en los FBC de plantas nativas crecidas en suelos contaminados. En lo que concierne al Pb, las especies C. ecuadoriensis y C. moschata tuvieron 5.2 y 9.7 de FBC en el tratamiento con 1000 mg/kg de Pb, mientras que Citrullus lanatus y Cucumis melo obtuvieron 16.9 y 11.5 de FBC, respectivamente, demostrando una mayor capacidad de acumular Pb respecto a las otras dos especies en estudio. Małkowski et al. (2005) y Manousaki y Kalogerakis (2009) reportaron resultados similares en Zea mays y Atriplex halimus, lo que indica que la bioacumulación está sujeta a la especie y ruta de movilización de cada elemento (Sekara et al. 2005).

La habilidad de translocar los elementos desde la raíz hasta los tejidos foliares se mide mediante el FT; los valores superiores o cercanos a 1 indican que son fuertemente transferibles en cualquier especie estudiada (Yoon et al. 2006). Los resultados del FT en las especies Cucurbita ecuadoriensis, Citrullus lanatus, Cucumis melo y Cucurbita moschata fueron 0.58, 0.12, 0.51 y 0.16, respectivamente, en el tratamiento con 741 mg/kg Na. Los FT para el Pb fueron 0.11, 0.01, 0.03 y 0.05, respectivamente, en los tratamientos con 1000 mg/kg de Pb (Cuadro IV), evidenciando que C. ecuadoriensis es la especie que más moviliza Na y Pb a la biomasa aérea en comparación con el resto de las cucurbitáceas estudiadas. Montes-Rentería et al. (2011) reportaron que a mayor concentración y aplicación de Na se incrementan los niveles en la biomasa aérea. C. ecuadoriensis podría tener una utilidad similar a Robinia pseudoacacia, especie que sirve como bioindicador de la contaminación ocasionada por metales pesados al evaluar su corteza y brotes jóvenes (Palowski et al. 2016).

CUADRO IV ACUMULACIÓN DE Pb EN BIOMASA DE CUCURBITÁCEAS EVALUADAS A LA SÉPTIMA SEMANA DE TRASPLANTE EN SUSTRATOS CONTAMINADOS CON Pb. 

Especies Tratamientos (mg/kg) Pb acumulado en biomasa (mg/kg) Factores
Aérea Radicular FBC FT
Cucurbita ecuadoriensis 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
150 44.2 ± 0.5C 1594.2 ± 12.3D 10.9 ± 0.09H 0.03 ± 0.01D
250 58.9 ± 0.1E 1004.4 ± 3.4C 4.2 ± 0.02C 0.06 ± 0.00G
500 86.6 ± 0.3G 2213.0 ± 21.7E 4.6 ± 0.04D 0.04 ± 0.00E
1000 545.7 ± 2.3N 4747.4 ± 14.3I 5.2 ± 0.02E 0.11 ± 0.01I
Citrullus lanatus 0* 00.0 ± 0.0A 3.6 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
150 34.4 ± 0.2B 426.3 ± 0.5B 3.0 ± 0.01B 0.08 ± 0.00H
250 46.7 ± 1.0C 1009.4 ± 13.8C 4.2 ± 0.05C 0.05 ± 0.00F
500 60.4 ± 0.0F 1450.6 ± 10.8D 3.0 ± 0.02B 0.04 ± 0.00E
1000 204.7 ± 0.7K 16 598.9 ± 51.4M 16.9 ± 0.06L 0.01 ± 0.01B
Cucumis melo 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
150 55.8 ± 0.1D 2671.6 ± 12.9F 18.1 ± 0.09M 0.02 ± 0.00C
250 87.2 ± 0.7G 2821.3 ± 27.1F 11.6 ± 0.11I 0.03 ± 0.00D
500 148.5 ± 0.8I 6652.4 ± 19.1J 13.6 ± 0.04J 0.02 ± 0.00C
1000 328.3 ± 3.1L 11 124.0 ± 49.2L 11.5 ± 0.05I 0.03 ± 0.00D
Cucurbita moschata 0* 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0,00A 0.00 ± 0.00A
150 63.4 ± 0.3F 2684.9 ± 2.9F 18.3 ± 0,02M 0.02 ± 0.00C
250 100.6 ± 0.6H 3680.4 ± 65.6H 15.1 ± 0,26K 0.03 ± 0.00D
500 157.1 ± 2.7J 3254.4 ± 13.4G 6.8 ± 0,03F 0.05 ± 0.00F
1000 484.1 ± 1.2M 9163.7 ± 54.0K 9.7 ± 0,05G 0.05 ± 0.00F

Letras distintas en la misma columna indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey (p < 0.05); ± desviación estándar; n = 6; *testigos; FBC = Factor de bioconcentración; FT = Factor de traslocación.

Cucurbitáceas tolerante y susceptible inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares

De las cuatro cucurbitáceas evaluadas se seleccionaron dos especies, la más tolerante (Cucurbita ecuadoriensis) y la más susceptible (Cucumis melo) al Na y al Pb. Se estableció un nuevo ensayo, donde se inocularon hongos micorrízicos nativos. Ambas especies, tanto la tolerante como la susceptible al Na y al Pb, al ser inoculadas, no se vieron afectadas por los elementos en estudio ya que alcanzaron alturas de 122 y 118 cm, respectivamente, en el tratamiento con 741 mg/kg de Na, en comparación con los testigos que alcanzaron 155 y 99 cm, lo que evidenció que la especie susceptible logró una mejor respuesta al ser inoculada con hongos micorrízicos arbusculares (Cuadro V) (Fig. 2). En lo que respecta al Pb, ambas especies, Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo, consiguieron alturas de 189 y 147 cm en el tratamiento con 1000 mg/kg de Pb, valores superiores a los testigos 173 y 100 cm, respectivamente. Con esto se demuestra una vez más el efecto positivo de los hongos micorrízicos arbusculares en las plantas que crecen en presencia de Na y Pb (Cuadro V).

CUADRO V PARÁMETROS DE CRECIMIENTO EVALUADOS EN PLANTAS DE Cucumis melo Y Cucurbita ecuadoriensis INOCULADAS CON UN CONSORCIO DE HONGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES EN SUSTRATOS CONTAMINADOS CON Na Y Pb. 

Elementos Especies Tratamientos (mg/kg) Parámetros evaluados
Altura (cm) Número de hojas Área foliar (cm2 ) BST (g/planta) Clorofila (unidad SPAD)
Na Cucurbita ecuadoriensis 0* 155 ± 36C 15 ± 2.1B 36 ± 6.6A 2.86 ± 0.77C 9.9 ± 3.9C
97 108 ± 22.8B 12 ± 1.7A 44 ± 4.5A 1.70 ± 0.57A 6.80 ± 1.4B
309 102 ± 19.8B 12 ± 1.1A 44 ± 5.5A 2.01 ± 0.31B 7.18 ± 2.1B
529 110 ± 14.7B 13 ± 1.7A 45 ± 9.4A 2.05 ± 0.35C 8.06 ± 0.7B
741 122 ± 17.7C 14 ± 1.7A 48 ± 9.8A 2.49 ± 0.49C 8.73 ± 1.9B
Cucumis melo 0* 99 ± 17.4B 14 ± 1.7A 34 ± 7.3A 3.07 ± 0.65C 27.42 ± 4.2D
97 83 ± 11.1A 11 ± 0.8A 28 ± 4.9A 1.99 ± 0.67B 6.32 ± 1.4B
309 97 ± 12.8B 12 ± 1.6A 31 ± 10.7A 1.46 ± 0.37A 5.18 ± 1.4A
529 106 ± 11.5B 12 ± 1.8A 39 ± 17.6A 2.21 ± 0.63B 5.71 ± 1.4B
741 118 ± 26.5C 14 ± 2.5A 46 ± 16.9A 1.93 ± 0.55B 5.84 ± 0.7B
Pb Cucurbita ecuadoriensis 0* 173 ± 25.7B 18 ± 1.2C 72 ± 15.4D 4.11 ± 0.81D 13.31 ± 1.5C
150 146 ± 21.5A 16 ± 1.3C 49 ± 2.1C 2.62 ± 0.42C 17.80 ± 2.7E
250 171 ± 21.3B 17 ± 2.3C 73 ± 4.4D 3.00 ± 0.64D 13.64 ± 1.0D
500 176 ± 33.4B 17 ± 2.3C 89 ± 6.3D 2.95 ± 0.88C 14.01 ± 4.0D
1000 189 ± 36.4B 18 ± 2.3C 134 ±19.3E 3.89 ± 1.09D 17.38 ± 2.0E
Cucumis melo 0* 100 ± 11.2A 10 ± 1.6A 24 ± 2.5A 1.05 ± 0.46A 23.37 ± 5.0F
150 164 ± 55.4B 14 ± 1.7A 58 ± 1.3C 1.42 ± 0.31B 8.26 ± 1.0A
250 160 ± 23.7B 16 ± 2.6C 27 ± 7.2A 1.83 ± 0.46B 9.12 ± 1.1A
500 176 ± 23.8B 17 ± 1.7C 39 ± 6.3B 2.30 ± 0.40C 9.57 ± 1.0B
1000 147 ± 25.8A 15 ± 2.4B 59 ± 5.6C 2.34 ± 0.39C 11.63 ± 0.8C

Letras distintas en la misma columna indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey (p < 0.05); ± desviación estándar; n = 6; *testigos; BST = Biomasa seca total.

Fig. 2 Respuesta de las dos especies de cucurbitáceas a la inoculación de hongos micorrízicos arbusculares: A-B) plantas de Cucumis melo susceptibles al Na y al Pb; C-D) plantas de Cucurbita ecuadoriensis tolerantes al Na y al Pb. Ambas de siete semanas de edad crecidas en un sustrato contaminado con Na (izq.) y Pb (der.). Las cifras debajo de las plantas indican la concentración de Na o Pb adicionada al sustrato en mg/kg de sustrato. 

En cuanto al número de hojas y área foliar en ambas especies, en ninguno de los tratamientos con Na hubo diferencias estadísticas significativas (Cuadro V). Para los tratamientos con Pb, a la concentración de 1000 mg/kg, Cucurbita ecuadoriensis presentó diferencias estadísticas significativas en el área foliar al tener 134 cm2 en comparación con el testigo que alcanzó 72 cm2. Mientras Cucumis melo, también en el tratamiento con 1000 mg/kg de Pb, presentó diferencias estadísticas significativas en el número de hojas y el área foliar con 15 hojas y 59 cm2, respecto al testigo, que presentó 10 hojas y 24 cm2 de área foliar. Los resultados pueden deberse a la inoculación del consorcio de hongos micorrízicos arbusculares, dado que estos microorganismos brindan múltiples beneficios a la homeostasis de las células vegetales mediada por potasio en condiciones de estrés por Na (Giri et al. 2007, Chen et al. 2017). También los hongos micorrízicos arbusculares pueden retener al Pb en sus estructuras fúngicas permitiendo el desarrollo de las plantas sin mayor afectación (Chico et al. 2012).

La biomasa seca de Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo fue de 2.49 y 1.93 g/planta, respectivamente, en el tratamiento con 741 mg/kg de Na, en comparación con los testigos que tuvieron 2.86 y 3.07 g/planta, respectivamente. Se observaron diferencias estadísticas significativa entre los valores del tratamiento y del testigo de Cucumis melo; asimismo, Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo alcanzaron 3.89 y 2.34 g/planta en el tratamiento con 1000 mg/kg de Pb, en relación con los testigos que tuvieron 4.11 y 1.05 g/planta (Cuadro V). La ganancia de biomasa seca en la especie Cucumis melo puede deberse a la inoculación de hongos micorrízicos arbusculares. Existen reportes de plantas como Oryza sativa, Glycyrrhiza glabra y Cymbopogon citratus que al ser inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares lograron tener mayor biomasa (Schneider et al. 2016). Por su parte Wang et al. (2019) mencionan que la comunidad de microorganismos tiene influencia directa en la disminución de Pb acumulado en plantas de trigo (Triticum aestivum), lo que les permitió un mejor desarrollo.

Clorofila

En los tratamientos con 741 mg/kg de Na el contenido de clorofila en Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo, inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares en la séptima semana, fue de 8.73 y 5.84 unidades de desarrollo de análisis para planta-suelo (SPAD), en comparación con los testigos que registraron 9.89 y 27.42 unidades SPAD. Estos resultados demuestran que el Na en altas concentraciones afecta el sistema fotosintético de ambas especies; las plantas que crecieron sin la presencia de este elemento alcanzaron valores superiores de clorofila (Cuadro V). En cuanto al Pb, en Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo se obtuvieron valores de clorofila de 17.38 y 11.63 unidades SPAD en el tratamiento con 1000 mg/kg de Pb, en comparación con los testigos que alcanzaron valores de 13.31 y 23.37 unidades SPAD. Se evidenció que la clorofila no se vio afectada en la especie tolerante al Pb al crecer ésta en altas concentraciones de este elemento. En contraste, en la especie susceptible la producción de clorofila se vio disminuida. Estos cambios en la producción de clorofila pueden deberse a los efectos del Na y el Pb al afectar el proceso fotosintético de manera diferente, donde el Na produce colapso de las membranas (Yang et al. 2014) y el Pb inhibe el complejo del citocromo (Sharma y Dubey 2005), es decir, la producción de la clorofila está sujeta a la presencia de ciertos elementos del medio (Khaleghi et al. 2012). Por su parte, los hongos micorrízicos arbusculares pueden contribuir al incremento de la clorofila en plantas que crecen en presencia de estos elementos, debido a que los retienen en sus estructuras fúngicas (Elhindi et al. 2017). Frosi et al. (2017) reportan que los hongos micorrízicos arbusculares facilitan una alta tasa de fotosíntesis neta y un mayor incremento de la biomasa en condiciones no salinas y salinas. Por su parte, Scharnagl et al. (2018) reportan que los hongos micorrízicos arbusculares pueden reemplazar el papel de las raíces en el suelo, absorbiendo el agua y los nutrientes esenciales para las plantas que logran una mayor biomasa vegetal. Los hongos micorrízicos arbusculares desempeñan un papel fundamental en la absorción de los elementos y su destino en los sistemas suelo-planta (Wei et al. 2016).

Colonización por micorrizas

Las plantas inoculadas con los hongos micorrízicos arbusculares en sustratos con Na y Pb, a los 21 días presentaron un porcentaje de colonización superior al 40 % en ambas especies, y a los 52 días un nivel mayor al 60 % en todos los tratamientos (Fig. 3), respecto a los testigos que en esos periodos tuvieron 19 y 45 % de colonización. Estos resultados de colonización son similares a los reportados en diversos cultivos que alcanzaron porcentajes de colonización superiores al 40 % (Fernández Suárez et al. 2017). Scharnagl et al. (2018) reportaron una colonización entre el 10 y 100 % en Galactia smallii en condiciones salinas. Por otra parte, Begum et al. (2019) mencionan que existe una mayor colonización micorrízica en condiciones de estrés abiótico.

Fig. 3 Estructuras infectivas observadas con lente 40 x en plantas de Cucumis melo (CME) y Cucurbita ecuadoriensis (CEC) evaluadas a los 52 días en sustratos contaminados con Na y Pb. Los testigos corresponden a C. melo.X 

Cuantificación de Na y Pb en cucurbitáceas inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares

La absorción de Na en Cucurbita ecuadoriensis cultivada en sustrato con 741 mg/kg de Na alcanzó 669.3 y 2750 mg/kg en la biomasa aérea y radical, respectivamente. Cucumis melo acumuló 3917 y 4764 mg/kg de Na (Cuadro VI). Estos resultados demuestran que la especie tolerante Cucurbita ecuadoriensis presenta algún tipo de mecanismo que no le permite absorber altas concentraciones de este elemento, mientras que la especie susceptible, Cucumis melo, absorbe concentraciones considerables de Na, a pesar de estar colonizadas. El Na es el elemento que más se acumuló en ambas especies. Elhindi et al. (2017) reportaron que al inocular hongos micorrízicos arbusculares en plantas de Ocimum basilicum mejoraron la tolerancia a la salinidad, como consecuencia de una mejor absorción de P, K+ y Ca2+ afectando la homeostasis de las plantas de manera positiva.

CUADRO VI ACUMULACIÓN DE Na Y Pb EN BIOMASA DE Cucurbita ecuadoriensis y Cucumis melo INOCULADAS CON UN CONSORCIO DE HONGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES EN SUTRATOS CONTAMINADOS CON Na Y Pb. 

Elementos Especies Tratamientos (mg/kg) Acumulado en la biomasa (mg/kg) Factores
Aérea Radicular FBC FT
Na Cucurbita ecuadoriensis 0 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
97 499.0 ± 5.2B 1636.0 ± 18.1B 21.8 ± 0.23H 0.31 ± 0.01C
309 615.0 ± 5.3C 2163.0 ± 12.0C 8.9 ± 0.06D 0.28 ± 0.01C
529 756.3 ± 5.5D 2789.0 ± 28.8D 6.7 ± 0.06C 0.27 ± 0.00C
741 669.3 ± 60.6C 2750.0 ± 16.5D 4.6 ± 0.06B 0.24 ± 0.03B
Cucumis melo 0 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
97 2999.0 ± 13.8E 3210.0 ± 13.8E 63.5 ± 0.28I 0.94 ± 0.01E
309 3061.0 ± 46.9E 3145.0 ± 46.9E 20.0 ± 0.18G 0.97 ± 0.02E
529 3266.0 ± 37.2F 4111.0 ± 37.3F 13.9 ± 0.07F 0.79 ± 0.01D
741 3917.0 ± 76.1G 4764.0 ± 76.1G 11.7 ± 0.06E 0.82 ± 0.02D
Pb Cucurbita ecuadoriensis 0 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
150 18.1 ± 0.7C 244.6 ± 3.8B 1.8 ± 0.02B 0.08 ± 0.01F
250 42.3 ± 0.8G 1020.0 ± 7.3D 3.9 ± 0.03G 0.04 ± 0.00E
500 49.4 ± 0.7H 1911.6 ± 77.2F 4.3 ± 0.15F 0.03 ± 0.01D
1000 110.8 ± 0.1I 4755.3 ± 18.6H 4.9 ± 0.02H 0.02 ± 0.00C
Cucumis melo 0 00.0 ± 0.0A 00.0 ± 0.0A 0.0 ± 0.00A 0.00 ± 0.00A
150 15.9 ± 0.5B 532.0 ± 24.3C 3.7 ± 0.16C 0.03 ± 0.00D
250 22.9 ± 0.1D 570.7 ± 5.4C 2.4 ± 0.02H 0.04 ± 0.00E
500 25.7 ± 0.4E 1510.6 ± 20.9E 3.1 ± 0.04G 0.02 ± 0.00C
1000 35.0 ± 0.4F 3098.1 ± 22.9G 3.1 ± 0.03D 0.01 ± 0.00B

Letras distintas en la misma columna indican diferencias estadísticas significativas según la prueba de Tukey (p < 0.05); ± desviación estándar; n = 6; FBC = Factor de bioconcentración; FT = Factor de traslocación.

A una concentración de 1000 mg/kg de Pb, la absorción de Pb por C. ecuadoriensis inoculada con los hongos micorrízicos arbusculares, alcanzó 110 y 4755 mg/kg en biomasa aérea y radicular respectivamente. Con este tratamiento C. melo acumuló 35 y 3098 mg/kg de Pb en las mismas estructuras. Schneider et al. (2016) reportaron resultados similares en Vetiveria zizanoides, Pteris vitata, Pteridium aquilinun y Ricinus communis desarrolladas en sustratos con 1000 mg/kg de Pb. La fitoestabilización depende de la capacidad de las plantas y de los diversos factores del suelo como los microorganismos (Moreira et al. 2011). Por ejemplo, un consorcio diverso y funcional de hongos micorrízicos arbusculares consiguió desempeñar un papel importante en el crecimiento de las plantas y la supervivencia en condiciones extremas de suelo (Aka-Kacar et al. 2010).

FBC y FT en tratamientos con Na y Pb en plantas inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares

Los FBC y FT analizados en C. ecuadoriensis inoculadas con hongos micorrízicos arbusculares y crecidas en presencia de 741 mg/kg de Na, alcanzaron 4.6 y 0.24, mientras que, C. melo obtuvo valores de 11.7 y 0.82 en FBC y FT, respectivamente, para este elemento (Cuadro VI). En función de los resultados se puede decir que C. melo pudo acumular y traslocar mayor cantidad de Na respecto a la especie C. ecuadoriensis. El Na por su fácil movilidad llega a las estructuras celulares y causa problemas al activar y aumentar el nivel de alcaloides y la putrescina endógena (Shu et al. 2015); no obstante, los hongos micorrízicos arbusculares pueden retener este elemento en sus estructuras fúngicas mitigando su efecto en el desarrollo de las plantas. Vicente-Sánchez et al. (2014) investigaron que los hongos micorrízicos arbusculares mitigaron los efectos negativos del estrés por Na en plantas de Lactuca sativa. Hashem et al. (2016) reportaron mejor crecimiento y rendimiento simbiótico de los hongos micorrízicos arbusculares con plantas de Glycine max, pudiendo estimular el nivel endógeno de auxinas que se traduce en incremento de biomasa radicular y ganancia de nutrientes bajo estrés salino.

En el tratamiento con 1000 mg/kg de Pb, C. ecuadoriensis presentó valores de 4.9 y 0.02 para el FBC y FT respectivamente y C. melo alcanzó 3.1 y 0.01, respectivamente, para los FBC y FT (Cuadro VI). Las especies C. ecuadoriensis y C. melo acumularon mayor cantidad de Pb en su biomasa radicular en presencia de los hongos micorrízicos arbusculares. El Pb fue movilizado en menor cantidad a la biomasa aérea, ya que los valores del FT se encontraron muy alejados de 1. Esta característica fitoestabilizadora fue reportada en plantas vasculares (Hatami et al. 2018) y pteridofitas asociadas con hongos micorrízicos arbusculares en condiciones de estrés (Schneider et al. 2012). Por su parte, Schneider et al. (2016) mencionan que los hongos micorrízicos arbusculares confirieren tolerancia a los metales debido a su alta diversidad y adaptación a las condiciones extremas del suelo. Zhan et al. (2019) reportan que la inoculación de hongos micorrízicos arbusculares en plantas de Cynodon dactylon incrementaron la absorción de nutrientes y redujeron significativamente la traslocación de elementos nocivos para la planta como es el caso de los metales pesados.

CONCLUSIONES

Los resultados de los parámetros agronómicos de las cuatro especies de cucurbitáceas en estudio en presencia de Na y Pb permitieron evidenciar que Citrullus lanatus y Cucumis melo son susceptibles para ambos elementos ya que disminuyeron significativamente su crecimiento. Cucurbita ecuadoriensis y Cucurbita moschata se comportaron como especies tolerantes para Na y Pb ya que su crecimiento no se vio afectado en presencia de estos elementos.

La absorción de Na y Pb en las Cucurbitáceas permitió demostrar que Cucumis melo pudo acumular en mayor medida Na, mientras que Cucurbita ecuadoriensis tuvo una mayor concentración de Pb sin verse afectada.

Con el FBC y el FT se demostró que el Na se acumuló y movilizó en mayor medida en Cucumis melo en comparación con las demás especies estudiadas. También se demostró, con estos factores, que el Pb llegó a altas concentraciones en la biomasa de la especie Cucurbita ecuadoriensis en comparación con las otras cucurbitáceas.

El Na y Pb no afectaron el crecimiento de las plantas colonizadas con hongos micorrízicos arbusculares, por el contrario, el crecimiento se vio favorecido a medida que incrementó la concentración de ambos elementos en el sustrato. Las plantas de Cucumis melo y Cucurbita ecuadoriensis colonizadas demostraron una respuesta positiva en biomasa y clorofila aun creciendo en altas concentraciones de estos elementos. Los resultados de la cuantificación de Na y Pb en ambas especies colonizadas indicaron que el Na se acumuló en mayor medida en C. melo y el Pb en C. ecuadoriensis.

C. ecuadoriensis es una especie promisoria ya que presenta mejor respuesta ante la acumulación Na y Pb. Puede ser usada en programas de mejora genéticas de los parientes comerciales como Cucurbita moschata, C. máxima, C. ficifolia y C. pepo entre otras, que se pueden desarrollar en zonas contaminadas por Na y Pb.

Cucumis melo es una especie cultivada susceptible al incremento de Na y Pb, no obstante, el uso de un consorcio de micorrizas puede favorecer al crecimiento de las plantas en condiciones adversas.

Se encontró que el FBC y el FT en ambas especies colonizadas disminuyeron sus valores a medida que se incrementaron las concentraciones de Na y Pb en el sustrato, demostrando así que los hongos micorrízicos arbusculares retienen ambos elementos según el nivel de concentración (efecto fitoestabilizador), evitando que se movilizaran a la biomasa vegetal.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador (CIBE) y al Laboratorio de Ecotoxicología de la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) por el soporte brindado para el desarrollo de este trabajo.

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Recibido: 01 de Mayo de 2020; Aprobado: 01 de Octubre de 2022

* Autor para correspondencia: mbarcos@espol.edu.ec

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