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Revista mexicana de biodiversidad

versão On-line ISSN 2007-8706versão impressa ISSN 1870-3453

Rev. Mex. Biodiv. vol.90  México Jan. 2019  Epub 31-Jul-2019

http://dx.doi.org/10.22201/ib.20078706e.2019.90.2777 

Ecología

Comunidad de hongos micorrizógenos arbusculares (Glomeromycota) asociada con agaves mezcaleros de Oaxaca y su relación con algunas propiedades edáficas

The community of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota) associated with mezcal agaves from Oaxaca and its relationship with some soil characteristics

Irma Reyes-Jaramilloa 

Eduardo Chimal-Sáncheza  * 

José Yabin Salmerón-Castroa 

Nancy Vázquez-Péreza 

Lucía Varela-Fregosoa 

aDepartamento de Biología, División de Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Av. San Rafael Atlixco Núm. 186, Col. Vicentina, 09340 Ciudad de México, México

Resumen

El objetivo fue evaluar la comunidad de hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) asociada al suelo de Agave angustifolia y Agave karwinskii. Se establecieron 9 sitios (S1-S9) en valles centrales y Sierra Sur de Oaxaca, se recolectaron 27 muestras de suelo para extraer esporas de HMA, evaluar su abundancia y diversidad de especies para relacionarlas con propiedades del suelo mediante un análisis de correspondencia canónica (ACC). La abundancia de esporas no varió entre sitios; pero la riqueza y diversidad fue mayor en el S4 (12 spp., H´ = 2.05) en comparación con los S8 y S9 (5 spp., H´ = 1.1). Cuarenta y ocho morfoespecies de HMA se registraron en el suelo de A. angustifolia y A. karwinskii, distribuidas en 15 géneros y 7 familias. Glomeraceae (37.5%), Gigasporaceae (27%) y Acaulosporaceae (20.8%) aportaron la mayor riqueza de especies de HMA. El ACC señaló que la textura, el pH, la concentración de Ca++, Mg++ y K+ son variables del suelo con influencia en la estructura de la comunidad de HMA. En Oaxaca, A. angustifolia y A. karwinskii son reservorios de la diversidad taxonómica de HMA que aportaron 10 nuevos registros para el estado y 35.4% de los hongos reportados en los agaves podrían ser nuevas especies.

Palabras clave: Agave karwinskii; Agave angustifolia; Micorriza arbuscular; Biología del suelo; Ecosistemas semiáridos; pH

Abstract

The objective was to evaluate the community of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) associated with the soil of Agave angustifolia and Agave karwinskii. Nine sampling sites (S1-S9) were established in the Central Valleys and Southern Mountains of Oaxaca, 27 soil samples were collected to extract AMF spores, evaluate their abundance and diversity of species to relate them with soil properties through a canonical correspondence analysis (ACC). The abundance of spores did not change between sites; but the richness and diversity were greater in S4 (12 spp., H’ = 2.05) compared to S8 and S9 (5 spp., H’ = 1.1). Forty-eight morphospecies of AMF were recorded in the soil of A. angustifolia and A. karwinskii, distributed in 15 genera and 7 families. Glomeraceae (37.5%), Gigasporaceae (27%) and Acaulosporaceae (20.8%) provided the greatest richness of AMF species. The ACC emphasized out that the texture, pH, concentration of Ca++, Mg++ and K+ are variables from soil with influence in the structure of the AMF community. In Oaxaca, A. angustifolia and A. karwinskii are reservoirs of the taxonomic diversity of AMF that contributed with 10 new records for the state, and 35.4% of the fungi reported in the agaves could be new species.

Keywords: Agave karwinskii; Agave angustifolia; Arbuscular mycorrhizae; Soil biology; Semiarid ecosystems; pH

Introducción

Los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) son organismos del suelo de relevancia en el crecimiento y la nutrición de las plantas, ya que forman una asociación simbiótica mutualista (micorriza arbuscular) con las raíces de más del 80% de las familias vegetales (Brundrett, 2009); incluida Agavaceae (Camargo-Ricalde et al., 2003; García-Sánchez et al., 2008). Esta familia es endémica de América y una de las 10 familias de monocotiledóneas con mayor riqueza de especies en Oaxaca, México (García-Mendoza et al., 2004). Los HMA, al estar en simbiosis, ayudan a las plantas en la captación y absorción de nutrimentos escasos y poco móviles en el suelo como el fósforo, nitrógeno, cobre, zinc y hierro (Liu et al., 2000), y a cambio, reciben carbohidratos (Smith y Read, 2008) y lípidos indispensables para su crecimiento y funciones (Keymer et al., 2017). De esta manera, la micorriza arbuscular en los agaves puede ser crucial para su supervivencia y nutrición en los ecosistemas áridos y semiáridos en que habitan y se cultivan, ya que son ambientes que presentan altas temperaturas y suelos con poca disponibilidad de agua, fósforo y nitrógeno (Montaño et al., 2008).

La riqueza, diversidad y composición de especies de HMA tiene un impacto significativo en la productividad vegetal (Van Der Heijden et al., 1998); de esta manera, la inoculación de plantas de agaves con distintos HMA ha reportado un incremento: i) en el crecimiento de A. angustifolia (Robles-Martínez et al., 2013), ii) en el estatus nutrimental de fósforo y zinc en A. deserti (Cui y Nobel, 1992), iii) en la captación de CO2 en A. deserti y A. tequilana (Cui y Nobel, 1992; Pimienta-Barrios et al., 2009); así como iv) una disminución en la severidad de marchites causada por Fusarium oxisporum en A. cupreata (Trinidad-Cruz, Quiñones-Aguilar y Rincón-Enríquez, 2017). Sin embargo, los efectos positivos de la micorriza arbuscular en el crecimiento, nutrición y salud de los agaves podría depender de las especies de HMA usadas como fuente de inóculo (Trinidad-Cruz, Quiñones-Aguilar y Rincón-Enríquez, 2017a), ya que los HMA presentan diferentes estrategias de colonización y una amplia diversidad funcional (Hart y Reader, 2002; Maherali y Klironomos, 2007).

Debido a la importancia de los HMA se han realizado estudios enfocados a determinar la riqueza de especies en agaves mezcaleros como A. angustifolia en Sonora (Ocho-Meza et al., 2009); A. cupreata y A. inaequidens en Michoacán (Quiñones-Aguilar et al., 2016; Trinidad-Cruz, Quiñones-Aguilar, Hernández-Cuevas et al., 2017); A. karwinskii, A. marmorata y A. potatorum en la región semiárida de los valles centrales (Carballar-Hernández, 2009; Carballar-Hernández et al., 2013) y A. potatorum en la región mixteca de Oaxaca (Hernández-Morales et al., 2014). Recientemente, Chimal-Sánchez et al. (2018) reportaron 4 nuevos registros de HMA para México, Acaulospora minuta, A. papillosa, A. reducta y Paraglomus bolivianum asociados con A. karwinskii y A. angustifolia. En conjunto, estos estudios han reportado una amplia riqueza de especies de HMA, principalmente de las familias Acaulosporaceae y Glomeraceae en agaves mezcaleros; sin embargo, no se ha explorado si esto tiene una relación con las propiedades del suelo en donde crecen y se cultivan (Carballar-Hernández, 2009; Carballar-Hernández et al., 2013; Hernández-Morales et al., 2014; Ochoa-Meza et al., 2009; Trinidad-Cruz, Quiñones-Aguilar, Hernández-Cuevas et al., 2017); aspectos que son cruciales para la selección de especies de HMA eficientes bajo determinadas condiciones edáficas.

La producción del mezcal es una actividad agroindustrial de relevancia en Oaxaca y los pobladores emplean por lo menos 8 especies de agaves con diversos tipos de manejo. Agave angustifolia Haw., es la más cultivada; mientras que especies silvestres como A. karwinskii Zucc., A. marmorata Roezl., A. rhodacantha Trel., A. potatorum Zucc. y A. seemanniana Jacobi, se usan también para producirlo de forma artesanal, pero su explotación y extracción de los ecosistemas naturales sin un plan de propagación y conservación las pone en riesgo (Espinoza et al., 2002; García-Mendoza et al., 2004, 2017) junto con sus comunidades de HMA. Por lo cual, los objetivos de este trabajo fueron evaluar la riqueza, diversidad y composición de especies de HMA en Agave angustifolia y A. karwinskii, y explorar su relación con algunas propiedades del suelo en 9 sitios ubicados en los valles centrales y Sierra Sur de Oaxaca, México. Nuestra hipótesis plantea que, si los sitios de estudio donde crecen los agaves mezcaleros difieren en propiedades físicas y químicas del suelo, entonces, las condiciones edáficas podrían tener influencia en la estructura de la comunidad de HMA asociada.

Materiales y métodos

La investigación se realizó en las regiones de los valles centrales y de la Sierra Sur de Oaxaca que pertenecen a la provincia biogeográfica Sierra Madre del Sur. Su geología es compleja con materiales rocosos de origen ígneo, metamórfico y sedimentario de los periodos Terciario y Cuaternario. El clima es semiseco cálido a semicálido (BSh) con lluvias en verano. Los suelos son Regosoles y Leptosoles; aunque también se presentan Calcisoles y Phaeozems. Los tipos de vegetación corresponden a selva baja caducifolia y matorral xerófilo que se encuentran fuertemente alterados y fragmentados por las actividades agropecuarias, por lo que solo hay fragmentos de estos 2 tipos de vegetación en las áreas de estudio (INEGI, 2010).

Durante la temporada de secas (enero, 2016), un total de 27 muestras de suelo rizosférico se recolectaron de A. angustifolia y de A. karwinskii a lo largo de 9 sitios de muestreo (S), 15 muestras en los valles centrales (S1 a S5) y 12 en la Sierra Sur (S6 a S9) de Oaxaca (tabla 1). Cada muestra consistió de 600 g de suelo recolectado en la base de A. karwinskii o A. angustifolia a una profundidad de 0 a 20 cm. Las muestras se colocaron en bolsas de polietileno etiquetadas para su traslado al Laboratorio de Edafología de la Universidad Autónoma Metropolitana, unidad Iztapalapa.

Tabla 1 Características de los sitios de recolecta de suelo asociado a Agave angustifolia y Agave karwinskii en los valles centrales (S1-S5) y en la Sierra Sur (S6-S9) de Oaxaca, México 

Sitio Coordenadas Altitud (m) Especie vegetal Características del sitio
S1, San Pedro Totolapan 16º40’58’’ N
96º18’23’’ O
940 Agave karwinskii (Cuishe*) Matorral xerófilo semiconservado con poblaciones silvestres de agave
S2, km 50 Carretera Oaxaca-Ejutla 16°38’31’’ N
96°44’04.2’’ O
1,508 Agave angustifolia (Espadín) Zona de cultivo abandonada con algunos individuos de A. angustifolia
S3, San Agustín Amatengo 16°31’05.8’’ N
96°47’08.2’’ O
1,387 Agave karwinskii (San Martín*) Vegetación secundaria con poblaciones manejadas de agave
S4, San Agustín Amatengo 16°31’05.8’’ N
96°47’08.2’’ O
1,387 Agave karwinskii (Tobasiche*) Vegetación secundaria con poblaciones de agave, cercas vivas para delimitar terrenos
S5, km 89 carretera Ejutla-Miahuatlán 16°22’23.1’’ N
96°39’07.6’’ O
1,518 Agave karwinskii (Bicuishe*) Sitio perturbado con pastoreo evidente y con poblaciones toleradas de agave
S6, San Luis Amatlán, Miahuatlán 16°22’28.7’’ N
96°39’11.1’’ O
1,525 Agave karwinskii (Madrecuishe*). Matorral xerófilo semiconservado con acacias, leucaenas (guajes), opuntias y poblaciones de agaves en cercos vivos
S7, San Luis Amatlán, Miahuatlán 16°22’28.7’’ N
96°39’11.1’’ O
1,525 Agave angustifolia (Espadín) Matorral xerófilo alterado con poblaciones de acacias, guajes y agaves cultivados
S8, San Luis Amatlán, Miahuatlán 16°22’23.4’’ N
96°28’39.9’’ O
1,555 Agave karwinskii (Bicuishe*) Matorral xerófilo y selva baja caducifolia semiconservada con leguminosas espinosas, pastos y agaves silvestres
S9, San Luis Amatlán, Miahuatlán 16°22’23.4’’ N
96°28’39.9’’ O
1,555 Agave karwinskii Zucc. (Madrecuishe*) Matorral xerófilo y selva baja caducifolia semiconservada con leguminosas, gramíneas y agaves silvestres

*Según la localidad, los pobladores nombran y conocen a Agave karwinskii como agave cuishe, San Martín, tobasiche en los valles centrales, y bicuishe o madrecuishe en la Sierra Sur. Mientras que al Agave angustifolia se le conoce en Oaxaca y otros estados como agave espadín.

Para no subestimar los valores de riqueza de especies y realizar una corroboración taxonómica, se establecieron macetas de propagación de los HMA con el suelo rizosférico recolectado (500 g × maceta), las cuales se mantuvieron en condiciones de invernadero de acuerdo con Stutz y Morton (1996). Se usó maíz (Zea mays) y la leguminosa Leucaena sp. (guaje) como plantas hospederas. El período de propagación fue de 6 meses, durante los cuales, las macetas se regaron con agua destilada cada tercer día y al final de la propagación se dejaron secar para favorecer la formación de esporas por los HMA.

La extracción de esporas se realizó con 100 g de suelo seco por muestra con el método de tamizado en húmedo y decantación propuesto por Gerdemann y Nicolson (1963). Posteriormente, para separar las esporas del material mineral y orgánico del suelo, se hizo una centrifugación en una solución de sacarosa al 60%. Por medio del microscopio estereoscópico se separaron los morfotipos de las esporas de los HMA y se contabilizaron para obtener la abundancia relativa y la abundancia total. Posteriormente se hicieron preparaciones permanentes con alcohol polivinílico-lacto-glicerol (PVLG) y PVLG con reactivo de Melzer en proporción 1:1 (INVAM, 2017).

Las esporas de HMA se analizaron con un microscopio con contraste de interferencia de Nomarski Olympus BX41 equipado con una cámara Olympus C5060. La determinación taxonómica de las especies de HMA se basó en el reconocimiento, comparación y contraste de los caracteres morfológicos como color, tamaño, presencia/ausencia y tipo de hifa, así como de las capas que constituyen la pared de las esporas, y la reacción de las capas al reactivo de Melzer. Las esporas se midieron y su color se obtuvo con base en la carta de colores del INVAM. Esta información se contrastó con las descripciones de las especies de Glomeromycota conocidas y disponibles en los enlaces web: http://www.amf-phylogeny.com/ (Schüßler, 2017), http://www.zor.zut.edu.pl/Glomeromycota/Taxonomy.html (Blaszkowski, 2017) y en http://invam.caf.wvu.edu/ (INVAM, 2017). Las preparaciones permanentes con las esporas de HMA se depositaron en el Laboratorio de Edafología de la UAM-I y están disponibles para su consulta.

Para evaluar diferencias en la comunidad de HMA entre los sitios de muestreo, se usaron diferentes estimadores que se calcularon con los programas Paleontological Statistics (Hammer et al., 2001) y Estimate S (Colwell, 2017). La riqueza de especies de HMA se determinó por un conteo directo del número de especies por muestra; mientras que la diversidad de especies fue estimada mediante el índice de Shannon-Wienner (H´ = -∑ipi (log pi), en donde pi es la abundancia relativa (esporas) de la i-enésima especie de HMA. La similitud de las comunidades de HMA entre sitios de muestreo y regiones se comparó con el índice de similitud de Bray-Curtis, el cual refleja el grado de cambio o reemplazo de especies entre ellas, tomando en cuenta datos cuantitativos de la abundancia relativa de las especies. Para evaluar el esfuerzo de muestreo se generaron curvas de acumulación de especies y con el estimador de jackknife de primer orden se calculó el número de especies de HMA esperadas. Por último, la frecuencia de ocurrencia (FO) se calculó como el número de muestras con el cual las esporas de una especie de HMA en particular se recuperaron y esta FO se expresó como un porcentaje (Moreno, 2001; Quinn y Keough, 2010).

Del suelo rizosférico recolectado en A. angustifolia y A. karwinskii, se practicaron los siguientes análisis físicos y químicos para caracterizar el ambiente edáfico natural donde crecen estos agaves y su comunidad de HMA: 1) pH, por medio de un potenciómetro en una relación 1:2.5 tanto en agua desionizada (acidez actual) como en solución salina de cloruro de potasio (KCl) 1N, pH 7 (acidez potencial); 2) textura, por el método de Bouyoucos; 3) materia orgánica (MOS), por combustión húmeda con el método de Walkley y Black; 4) fósforo disponible, por el método de Olsen (Van Reeuwijk, 2002), y 5) bases extraíbles de calcio (Ca++), magnesio (Mg++), sodio (Na+) y potasio (K+) que se extrajeron del suelo con una solución de acetato de amonio 1N pH 7 y posteriormente, el calcio y magnesio se valoraron por el método de Versenato (EDTA); el sodio y potasio se determinaron por flamometría de emisión (Jackson, 1976; Van Reeuwijk, 1999).

Por medio de un análisis de varianza (Anova), se analizaron y compararon los valores promedios de la abundancia de esporas, riqueza y diversidad de especies de HMA, pH, MOS, PO4, Ca++, Mg++, Na+ y K+ entre sitios de muestreo y entre las 2 regiones estudiadas. Las variables que no cumplieron con los supuestos de normalidad de los datos y/o igualdad de varianza se analizaron con una prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis; todos a un nivel de p ≤ 0.05. Por medio de un análisis de correspondencia canónica (ACC) se exploró la relación entre las variables del suelo de los agaves con la composición de especies de HMA. Los análisis estadísticos se realizaron con el software NCSS versión 7.1.18 (Hintze, 2007) y el ACC con el software XLSTAT versión 19.7 de prueba (XLSTAT-Addinsoft, 2017).

Resultados

Los 9 sitios de muestreo presentaron una textura gruesa, franco-arenosa predominando los porcentajes de arena mayores a 57% y bajos en arcilla (4.4% a 18.6%). El pH actual del suelo varió de neutro en los S2 y S3 hasta ligeramente alcalino en los sitios restantes; mientras que el pH potencial del suelo varió de ligeramente ácido (S1, S2 y S3) a neutro (S4, S5 y S8) hasta ligeramente alcalino (S6, S7 y S9). Con relación al contenido de MOS, son medianamente ricos (S1 a S4) a ricos (S5 a S9); sin embargo, son muy pobres en fósforo disponible (< 4.2 mg kg-1). Las bases extraíbles presentaron alto contenido de calcio y magnesio, y muy bajo en sodio; mientras que el potasio varió de bajo en el S3 y S4, intermedio en S1, S5, S6 y S7 hasta alto en los S2, S8 y S9. En el Anova sólo se detectaron diferencias significativas en el pH potencial y en las bases extraíbles Ca++, Mg++ y K+ (tabla 2).

Tabla 2 Propiedades físicas y químicas del suelo en Agave angustifolia (A.a) y Agave karwinskii (A.k) de 9 sitios de muestreo en los valles centrales (S1 a S5) y en la Sierra Sur de Oaxaca (S6 a S9), México. 

Sitio Color del suelo seco húmedo Clase textural y (%) de arena limo arcilla pH H2O (1:2.5) pH KCl (1:2.5) MOS (%) PO4 mg kg-1 Ca++ Mg++ K+ Na+ (cmoles(+)kg-1 )
S1
A.k
10YR 4/4 pardo-amarillo obscuro 10YR 3/3 pardo-obscuro Franco arenoso
66 27.6 6.4
7.52 6.25 a,b 2.68 4.0 21.2 a,b 16.5 a 0.450b 0.187
S2
A.a
10YR 5/3 10YR 3/2 pardo grisáceo muy obscuro Franco arenoso
63.4 20.2 16.4
7.19 5.90 b,c 2.16 0.8 28.7 a,b 6.7 b 0.650a,b 0.188
S3 A.k a 10YR 5/4 pardo a pardo-amarillo 10YR 2/2 Arenoso franco
79.2 16.4 4.4
7.28 6.05 b,c 3.26 0.7 15.0 b,c 7.5 b 0.292b,c 0.144
S4 A.k 2.5YR 6/3 a 10YR 5/4 pardo rojizo a pardo-amarillo 10YR – a 10YR 3/3 pardo- amarillo obscuro a pardo obscuro Franco arenoso
63.2 18.2 18.4
7.86 6.98 a,b 2.51 0.47 22.1 a,b 4.5 b 0.242b,c 0.173
S5 A.k 10YR 5/3 pardo 10YR 3/2 pardo grisáceo muy obscuro Franco arenoso
61.2 26.4 12.4
8.06 7.37 a,b 4.35 0.53 34.4 a,b 4.6 b 0.408b 0.159
S6 A.a 10YR 5/1 gris 10YR 3/1 gris muy obscuro Franco arenoso
57.6 26 16.4
8.02 7.69 a 5.72 1.2 28.5 a,b 7.9 b 0.433b 0.130
S7 A.k 10YR 6/1 gris 10YR 3/2 pardo grisáceo muy obscuro Franco arenoso
57.2 38.2 4.6
8.04 7.64 a 4.78 2.0 33.2 a,b 8.5 b 0.475b 0.115
S8 A.k 10YR 5/3 pardo 10YR 3/2 pardo grisáceo muy obscuro Franco arenoso
59.4 30.2 10.4
7.96 7.32 a,b 5.4 4.2 37.4 a 8.6 b 0.700a,b 0.173
S9 A.k 10YR 5/4 pardo-amarillo 10YR 3/3 pardo Franco arenoso
69.6 20 10.4
8.00 7.42 a,b 4.09 0.25 32.0 a 6.3 b 0.692a,b 0.159
Anova, valores de “F” 12.35 4.57 1.07 1.00 3.77 5.87 3.05 2.25
Valor de probabilidad “p”, * significativo 0.136 0.0035* 0.42 0.4692 0.0092* 0.001* 0.0237* 0.0735

En cada columna, distintas letras indican diferencias significativas de acuerdo al análisis de varianza (Anova) y a la prueba mínima de diferencia significativa de Tukey-Kramer, ambas pruebas a un nivel de 0.05. Columnas sin letras = no hubo diferencias significativas entre sitios.

El Anova mostró diferencias en algunas propiedades del suelo entre la región de los valles centrales y de la Sierra Sur. Aunque el pH actual no varió entre las regiones (H = 1.2, p = 0.272), en los valles centrales el suelo tuvo un pH potencial tendiente a la acidez con relación a la Sierra Sur que presentó un pH ligeramente alcalino (H = 10.21, p = 0.0013). En comparación con los valles centrales, en la Sierra Sur el suelo presentó mayor porcentaje de MOS (2.99% vs. 5.0%; F = 6.8, p = 0.014) y más concentración de las bases intercambiables K+ (0.40 vs. 0.57 cmoles(+) Kg-1; F = 4.74, p = 0.039) y Ca++ (24.3 vs. 32.8 cmoles(+) Kg-1; F = 7.74, p = 0.010).

Un total de 48 morfoespecies de HMA fueron registradas en el suelo de A. angustifolia y de A. karwinskii en los 9 sitios de muestreo, de las cuales 31 fueron determinadas a nivel de especie y las 17 restantes no fue posible asignarlas a especies de Glomeromycota descritas; sin embargo, con base en las características morfológicas de las esporas fue posible su determinación hasta género (tabla 3). Así, las especies pertenecen a 15 diferentes géneros de 7 familias, de las cuales, Glomeraceae, Gigasporaceae y Acaulosporaceae fueron las más representativas y aportaron el 37.5%, 27% y el 20.8% de la riqueza de especies de HMA respectivamente, mientras que las familias Diversisporaceae, Claroideoglomeraceae, Paraglomeraceae y Entrophosporaceae contribuyeron con el 14.7% restante de la riqueza.

Tabla 3 Riqueza de especies de hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) en los agaves mezcaleros A. angustifolia y Agave karwinskii, en 9 sitios de recolecta en la región de los valles centrales y de la Sierra Sur de Oaxaca, México. Nuevos registros para Oaxaca*. 

Frecuencia de ocurrencia (%)
Valles centrales Sierra Sur
Especies de HMA S1 S2 S3 S4 S5 Promedio S6 S7 S8 S9 Promedio
Acaulospora minuta 0 0 33 0 0 6.6 0 0 0 0 0
Acaulospora papillosa 0 66 33 0 0 19.8 33 0 0 0 8.2
Acaulospora rehmii 0 100 100 66 0 53.2 0 0 0 0 0
Acaulospora scrobiculata 0 100 66 66 100 66.4 33 0 0 0 8.2
Acaulospora reducta 0 0 33 0 0 6.6 0 0 0 0 0
Acaulospora sp. 1 (ornamentada) 0 0 33 33 0 13.2 0 0 0 0 0
Acaulospora sp. 3 (aff. mellea) 0 33 0 0 0 6.6 33 0 0 0 8.2
Acaulospora sp. 4 (aff. tortuosa) 0 33 0 0 0 6.6 0 0 33 0 6.6
Acaulospora sp. 5 (paredes gruesas) 33 0 33 33 33 26.4 33 33 33 33 33
Acaulospora spinosa 0 0 33 66 100 39.8 33 100 0 0 33.2
Claroideoglomus claroideum 66 33 0 66 33 39.6 0 66 0 33 25
Claroideoglomus etunicatum 33 0 33 0 0 13.2 0 0 0 0 0
Diversispora spurca 100 66 66 66 33 66.2 100 100 0 0 50
Diversispora trimurales* 0 0 0 33 0 6.6 0 0 33 0 6.6
Cetraspora pellucida 0 0 66 0 0 13.2 0 0 0 0 0
Dentiscutata cerradensis* 0 0 0 33 0 6.6 0 0 0 0 0
Dentiscutata scutata* 0 0 33 0 0 6.6 0 0 0 0 0
Gigaspora candida* 33 0 0 33 0 13.2 33 33 0 0 16.5
Gigaspora gigantea 0 0 66 66 0 26.4 66 0 0 0 16.5
Racocetra fulgida* 33 0 66 33 0 26.4 0 33 0 0 8.2
Racocetra gregaria 0 0 0 0 0 0 0 33 0 0 8.2
Racocetra sp. 1 (ornamentada) 0 0 66 0 0 13.2 0 0 0 0 0
Racocetra persica* 33 0 0 66 0 20 0 0 0 0 0
Scutellospora calospora 0 0 33 0 0 6.6 0 0 0 0 0
Scutellospora sp. 1 0 0 0 66 0 13.2 0 33 0 0 8.2
Scutellospora sp. 2 0 0 0 0 0 0 100 33 0 0 33.2
Scutellospora sp. 3 0 0 0 0 0 0 33 0 0 0 8.2
Funneliformis mosseae 0 66 33 0 66 33 100 66 0 0 41.5
Funneliformis aff. geosporum 66 0 33 33 0 26.4 66 0 66 0 33
Funneliformis aff. caledonium* 0 0 0 0 0 0 0 33 0 0 8.2
Glomus halonatum* 33 100 100 100 100 86.6 0 33 100 100 58.2
Glomus sp. 1 33 0 0 0 0 6.6 0 0 0 0 0
Glomus sp. 2 0 33 0 0 0 6.6 0 0 0 0 0
Glomus sp. 3 0 0 0 0 0 0 0 0 33 0 8.2
Glomus sp. 4 (esporocarpo) 0 0 0 0 0 0 0 33 0 0 8.2
Glomus sp. 5 33 33 0 0 0 13.2 0 33 0 33 16.5
Glomus macrocarpum 0 33 0 0 0 6.6 0 0 33 33 16.5
Rhizoglomus intraradices 33 0 0 33 0 13.2 0 0 0 33 8.2
Sclerocystis clavispora 0 33 33 0 0 13.2 0 0 0 0 0
Sclerocystis liquidambaris* 33 0 33 33 33 26.4 0 0 0 33 8.2
Sclerocystis rubiformis 0 66 66 100 0 46.5 0 0 100 100 50
Sclerocystys sinuosa 66 33 0 33 0 26.4 0 33 0 0 8.2
Septoglomus constrictum 0 0 0 33 0 6.6 66 33 0 0 25
Septoglomus sp. 1 66 33 33 100 66 59.6 100 66 33 100 75
Septoglomus sp. 2 0 0 0 0 0 0 0 33 0 0 8.2
Paraglomus bolivianum 66 33 0 0 0 20 0 0 0 0 0
Entrophospora infrequens 0 100 0 0 33 26.6 0 0 33 0 8.2
Entrophospora baltica* 0 0 66 0 0 13.2 0 0 0 0 0
Riqueza de especies total = 48 Valores promedios
Abundancia de esporas (Anova F = 1.23, p = 0.33) 232 112 153 115 108 144 127 171 45 170 128.3
Riqueza de especies promedio (Anova F = 3.73, p = 0.0097) 7.7ab 9.7ab 12a 12a 6ab 9.5 8.3ab 8.3ab 5b 5b 6.6
Índice diversidad Shannon-Wienner (Anova F = 3.93, p = 0.0075) 1.03b 1.74ab 1.91ab 2.05a 1.43ab 1.6 1.66ab 1.31ab 1.14ab 1.11b 1.3

En el suelo de A. karwinskii y A. angustifolia de los 5 sitios en los valles centrales, se registraron 41 de las 48 morfoespecies de HMA, de las cuales 16 fueron exclusivas de esta región; entre ellas Acaulospora minuta, A. rehmii, A. reducta, Cetraspora pellucida, Scutellospora calospora, Paraglomus bolivianum, entre otras (tabla 3). Mientras que en el suelo de A. karwinskii y A. angustifolia, en los 4 sitios de la Sierra Sur se detectaron 32 de las 48 morfoespecies de HMA, con solo 7 especies exclusivas como: Funneliformis aff. caledonium, Glomus sp. 3, Glomus sp. 4, Racocetra gregaria, Scutellospora sp. 2, Scutellospora sp. 3 y Septoglomus sp. 2 (tabla 3). De esta manera, se tuvo como resultado que 52% de las especies de HMA son comunes entre la región de los valles centrales y la región de la Sierra Sur de Oaxaca. Acaulospora rehmii, A. scrobiculata, Diversipora spurca, Glomus halonatum y Septoglomus sp. 1 fueron las especies con mayor frecuencia de ocurrencia (> 50%) en los valles centrales; por el contrario, en la Sierra Sur sólo fueron G. halonatum y D. spurca (> 50%).

La abundancia de esporas no varió significativamente entre los 9 sitios de muestreo (F = 1.23; p = 0.33), ni entre las regiones (F = 0.21, p = 0.64) de los valles centrales y la Sierra Sur (144 esporas 100 g-1 suelo vs. 128.6 esporas). La riqueza de especies de HMA fue mayor en los S3 y S4 (12 spp. c/u) con relación a los sitios S8 y S9 (5 spp. c/u) que presentaron la menor riqueza (F = 3.73, p = 0.0097; tabla 3). Así, la región de los valles centrales, en promedio, tuvo más riqueza de especies de HMA (9.47 spp.) con relación a la Sierra Sur (6.67 spp.; F = 5.93, p = 0.0223). El mayor valor del índice de diversidad de Shannon-Wienner se registró en el S4 (H´ = 2.05) con relación a los sitios S9 (H´ = 1.11) y S1 (H´ = 1.03) que tuvieron los valores más bajos de diversidad (F = 3.93, p = 0.0075); sin embargo, en promedio los índices de diversidad no presentaron diferencias (F = 4.01, p = 0.0562) entre la región de los valles centrales (H´ = 1.63) y la región de la Sierra Sur (H´ = 1.30; tabla 3).

El análisis de similitud, mediante el índice de Bray-Curtis, indicó que la composición de especies de HMA entre los sitios de muestreo difiere en más de 50%. Los sitios S4 y S5 fueron los únicos que presentaron un valor mayor al 60% de similitud. El análisis no formó grupos en función de la especie de agave (A. angustifolia vs. A. karwinski); ni en función de la región estudiada (valles centrales S1-S5 vs. Sierra Sur S6-S9) como puede observarse en la figura 1.

Figura 1 Dendograma que muestra la similitud en la composición de especies de hongos micorrizógenos arbusculares en Agave angustifolia y A. karwinskii en los valles centrales (S1-S5) y Sierra Sur (S6-S9) de Oaxaca, México. 

Esfuerzo de muestreo y estimador jackknife. Las curvas del esfuerzo de muestreo no alcanzaron una asíntota horizontal después de 15, 12 y 27 muestras de suelo analizadas en los valles centrales, Sierra Sur y en ambas regiones (fig. 2), respectivamente. Con base en el estimador jackknife, el número de especies de HMA esperada son 52.2 para la región de los valles centrales, 47.6 en la Sierra Sur y de 60.5 para ambas regiones de Oaxaca (fig. 2).

Figura 2 Curvas de esfuerzo de muestreo y del estimador de jackknife de primer orden para la riqueza de especies de hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) asociadas con A. angustifolia y A. karwinskii en los valles centrales y Sierra Sur de Oaxaca, México. 

El análisis de correspondencia canónica explicó 40.36% de la varianza y la prueba de permutación (n = 500; Pseudo F = 1.18, p = 0.056) indicó que con 94% de confianza existe una relación lineal entre las variables de riqueza y composición de especies de HMA con algunas propiedades del suelo (fig. 3). Las propiedades del suelo de mayor relación con el eje 1 fueron el pH (0.884), el porcentaje de limo (-0.607), arena (0.419) y arcilla (0.254); mientras que con el eje 2 fueron las bases extraíbles Mg++ (0.978); Ca++ (0.754) y K+ (-0.467). La riqueza de especies se relacionó con el eje 2 (-0.220) y solo tuvo una correlación negativa significativa con la concentración de Ca++ (-0.386).

Figura 3 Análisis de correspondencia canónica que muestra la relación entre la composición de especies de hongos micorrizógenos arbusculares asociados a Agave karwinskii y A. angustifolia con las propiedades del suelo en 9 sitios (S) de muestreo en los valles centrales (S1-S5) y en la Sierra Sur (S6-S9) de Oaxaca, México. 

En cuanto a la composición de especies de HMA, algunas de éstas presentaron una correlación negativa significativa (p < 0.05) con el pH como Acaulospora papillosa (-0.462), Racocetra sp. 1 (-0.509), Paraglomus bolivianum (-0.537); con el Ca++ Acaulospora sp. 1 (-0.492), Racocetra fulgida (-0.413), R. sp. 1 (-0.471), R. persica (-0.404); con el porcentaje de limo Glomus halonatum (-0.435), Sclerocystis rubiformis (-0.467) y Acaulospora rehmii (-0.514). Por el contrario, otras especies registraron una correlación positiva significativa con la concentración de K+ con Acaulospora sp. 4 (0.570); el Mg++ con Claroideoglomus claroideum (0.403), C. etunicatum (0.429), P. bolivianum (0392), Rhizoglomus intraradices (0.4); el porcentaje de arcilla en A. scrobiculata y de arena con Acaulospora minuta (0.454), A. rehmii (0.566), A. reducta (0.454), Entrophospora baltica (0.503) y Cetraspora pellucida (0.598).

Discusión

De acuerdo con los resultados obtenidos, Agave angustifolia y A. karwinskii son especies de agaves mezcaleros que en los valles centrales y en la Sierra Sur de Oaxaca presentaron en su suelo rizosférico una amplia diversidad taxonómica de HMA con 48 morfoespecies registradas; además, 35.4% de las especies no corresponden con especies ya descritas (tabla 3; fig. 4).

Figura 4 Muestra de la diversidad taxonómica de hongos micorrizógenos arbusculares asociada a los agaves mezcaleros, A. angustifolia y A. karwinskii, en los valles centrales y en la Sierra Sur de Oaxaca. a) Acaulospora minuta. b) A. papillosa. c) A. rehmii. d) A. scrobiculata. e) Acaulospora sp. 4. f) Acaulospora sp. 1. g) A. spinosa. h) A. reducta. i) Entrophospora infrequens. j) Claroideoglomus claroideum. k) Glomus halonatum. l) Gl. macrocarpum. m) Rhizoglomus intraradices. n) Sclerocystis clavispora. ñ) S. rubiformis. o) S. sinuosa. p) Septoglomus sp. 1. q) Cetraspora pellucida. r) Scutellospora calospora. s) Racocetra persica. t) Racocetra fulgida. u) Dentiscutata scutata. v) Scutellospora sp. 2. w) Gigaspora gigantea

Lo anterior coincide con la mayoría de los estudios sobre la riqueza de HMA en México, en donde casi 50% de los hongos registrados de diversos ecosistemas del país, no corresponde con especies de Glomeromycota reconocidas internacionalmente; lo cual sugiere que México (Montaño et al., 2012) y en particular Oaxaca, podría considerarse un reservorio de diversidad de éstos microorganismos simbióticos.

El análisis de la diversidad taxonómica de HMA en A. angustifolia y A. karwinskii aportó 10 nuevos registros de HMA para Oaxaca (tabla 3); algunas con escasos registros como Entrophospora báltica, que solo se ha reportado de zonas tropicales húmedas en cultivos de maíz criollo dentro de la Reserva de la Biosfera Los Tuxtlas, Veracruz (Trejo et al., 2013); Diversispora trimurales, Gigaspora candida en ecosistemas semiáridos de Puebla que pertenecen a la Reserva de la Biosfera Tehuacán-Cuicatlán (Chimal-Sánchez et al., 2016) y agroecosistemas cultivados con chile poblano (Carballar-Hernández et al., 2017) o Glomus halonatum de pastizales inducidos en el trópico húmedo de Veracruz (Rose y Trappe, 1980). De esta manera, Oaxaca contaría con una riqueza aproximada de 55 especies de HMA (Álvarez-Lopeztello et al., 2018; Bautista-Cruz et al., 2014; Carballar-Hernández, 2009; Chimal-Sánchez et al., 2018; Guadarrama-Chávez et al., 2007) lo que representa 37% de los HMA reportados para México, considerando que 148 especies de HMA están presentes en los ecosistemas terrestres de México (Alarcón et al., 2012; Chimal-Sánchez et al., 2018; Montaño et al., 2012).

Considerando el bajo porcentaje (3.4%) de las Agavaceae de Oaxaca analizadas, es sobresaliente la riqueza de especies de HMA (48 spp.) presentes en la temporada de secas, si se compara con las 20 morfoespecies determinadas durante las temporadas de lluvias y secas en poblaciones silvestres de A. potatorum en valles centrales de Oaxaca (Carballar-Hernández et al., 2013); así como con las 32 morfoespecies en A. angustifolia en la sierra de Sonora (Ochoa-Meza et al., 2009) o bien los 38 HMA en A. cupreata de zonas mezcaleras de Michoacán (Trinidad-Cruz, Quiñones-Aguilar, Hernández-Cuevas et al., 2017). Aunque los resultados de esta investigación coinciden en que la comunidad de HMA en agaves mezcaleros está representada en mayor proporción por miembros de las familias Glomeraceae y Acaulosporaceae, A. angustifolia y A. karwinskii también mostraron una representación importante de HMA de la familia Gigasporaceae (27%) (tabla 3) como se ha reportado en otros ecosistemas áridos y semiáridos de México (Chimal-Sánchez et al., 2015) y EUA (Chaudhary et al., 2014).

La abundancia de esporas de HMA no varió entre sitios de muestreo ni entre las regiones de los valles centrales y la Sierra Sur (tabla 3). Los valores superaron las 100 esporas por cada 100 g de suelo seco y contrastaron con la baja abundancia encontrada en los ecosistemas áridos y semiáridos (Stutz y Morton, 1996; Stutz et al., 2000; Whitcomb y Stutz, 2007). Camargo-Ricalde et al. (2003), en el valle semiárido de Tehuacán-Cuicatlán, Puebla-Oaxaca, encontraron que algunas leguminosas del género Mimosa L. pueden actuar como reservorios de esporas de HMA. Por otra parte, Álvarez-Lopeztello et al. (2018) reportaron 23 especies de HMA en 8 pastizales de Brachiaria brizantha Stapf (Poaceae) y Guadarrama-Chávez et al. (2007) 25 especies de HMA detectadas en sitios con maíz, con vegetación secundaria y con selva baja caducifolia en Oaxaca. Con base en lo anterior, los resultados de la abundancia de esporas y la riqueza de especies de HMA en A. angustifolia y A. karwinskii sugieren que estos 2 agaves mezcaleros no sólo constituyen un reservorio de esporas sino también de una gran diversidad taxonómica de HMA en las regiones semiáridas de los valles centrales y de la Sierra Sur de Oaxaca.

La aplicación de las curvas de acumulación de especies indicó que el esfuerzo de muestreo no fue suficiente para capturar toda la diversidad taxonómica de los HMA en A. angustifolia y A. karwinskii de las regiones estudiadas (Fig. 2). Los estimadores de jackknife de primer orden refuerzan lo anterior, indicando que con nuestro esfuerzo de muestreo se capturó, únicamente para los valles centrales, 78.5%, para la Sierra Sur 67.2% y para ambas regiones 79.3% de la riqueza de HMA; estos resultados sugieren que aún hay una diversidad taxonómica de estos microorganismos simbióticos por detectar, sobre todo si se incrementa el esfuerzo de muestreo y temporadas (lluvias y secas) como se ha sugerido para otros ecosistemas semiáridos del desierto de Chihuahua (Hernández-Zamudio et al., 2017) y del desierto de Arizona (Whitcomb y Stutz, 2007).

Dentro de la comunidad de HMA en A. angustifolia y A. karwinskii, se presentaron especies con alta frecuencia (FO > 50%) como: Acaulospora rehmii, A. scrobiculata, Diversispora spurca, Glomus halonatum, Sclerocystis rubiformis y Septoglomus sp. 1; mientras que otras, como: A. minuta, A. reducta, Dentiscutata scutata o Scutellospora calospora, tuvieron una FO menor a 10%. Ambas FO variaron dependiendo del sitio y región de muestreo (tabla 3), como se ha observado para otros ecosistemas semiáridos (Bashan et al., 2007; Chaudhary et al., 2014). Al respecto, Bashan et al. (2007) detectaron a Funneliformis mosseae, Claroideoglomus etunicatum, Rhizoglomus intraradices y Glomus macrocarpum como las especies de HMA con mayor FO en el suelo de Fouquieria columnaris, especie endémica del desierto de Sonora. Por el contrario, en agaves mezcaleros, Carballar-Hernández et al. (2013) reportaron a Funneliformis geosporum y F. verruculosum como los HMA más abundantes en Agave potatorum y Trinidad-Cruz et al. (2017b) a Septoglomus deserticola, A. scrobiculata, A. spinosa, Diversispora aurantia y Archaeospora schenckii como las de mayor frecuencia (FO > 50%) en Agave cupreata. Lo anterior, resalta la importancia de entender la estructura de la comunidad de HMA, ya que se sabe que la FO de los HMA responde a variaciones estacionales, espaciales y a sus estrategias de colonización micorrízica, que en conjunto, facilitarían una comunidad de HMA más diversa (Hart y Reader, 2002; Pringle y Bever, 2002) como la observada en los agaves estudiados.

En los resultados se observó que las condiciones edáficas afectaron la estructura de la comunidad de HMA en la rizósfera de los agaves. Actualmente, se sabe que el suelo tiene influencia en los HMA. En ecosistemas semiáridos, se ha reportado que la identidad de la especie vegetal (Alguacil et al., 2012) o las condiciones edáficas y climáticas (Chaudhary et al., 2014) determinan la composición de especies de HMA. El análisis de similitud (fig. 1) indicó que los sitios de muestreo son diferentes en más de 50% en la composición de especies de HMA, ésto pudiera estar relacionado con los resultados del análisis de correspondencia canónica (ACC, fig. 3) que sugiere que la textura, el pH y las bases extraíbles (Ca++, Mg++ y K+) son variables del suelo que afectan la estructura de la comunidad de HMA asociada a las especies de agaves, pero no la MOS o el fósforo disponible. Así, ambos análisis sugieren que los factores edáficos pudieran tener más relevancia que la especie vegetal en conformar la estructura de la comunidad de HMA en A. angustifolia y A. karwinskii de los sitios estudiados.

El ACC sugiere que algunas especies de HMA se propagan mejor en determinadas condiciones edáficas (fig. 3). Es conocido que los HMA son organismos inespecíficos y pueden colonizar la rizósfera y la raíz de cualquier planta susceptible de micorrización; sin embargo, se ha demostrado que hay cierta preferencia de los hongos por un determinado hospedero y determinadas propiedades del suelo (Chaudhary et al., 2014; Scheublin et al., 2004; Smith y Read, 2008). En los 9 puntos de muestreo se detectaron especies de HMA, particularmente en suelo arenoso (A. minuta, A. reducta, E. baltica y C. pellucida); en suelo limoso (G. halonatum, S. rubiformis y A. rehmii); con un pH potencial, de neutro a ligeramente ácido (A. papillosa, Racocetra sp.1 y P. bolivianum); con menor concentración de Ca++ (Acaulospora sp. 1, R. fulgida) o mayor en K+ (Acaulospora sp4) y Mg++ (C. claroideum, C. etunicatum, P. bolivianum). Desafortunadamente, no se cuenta con estudios previos que relacionen el suelo con la riqueza y diversidad de HMA en agaves mezcaleros de Oaxaca (Carballar-Hernández et al., 2013), Michoacán (Trinidad-Cruz et al., 2017b) o Sonora (Ochoa-Meza et al., 2009). Realizar y ampliar el análisis de suelos ayudaría a entender mejor la estructura de la comunidad de HMA. En conclusión, en los sitios estudiados de los valles centrales y Sierra Sur de Oaxaca, A. angustifolia y A. karwinskii juegan un papel muy importante en las interacciones bioedáficas, ya que contribuyen al mantenimiento de la riqueza, diversidad y composición de especies de HMA; siendo un reservorio importante de estos microorganismos simbióticos, con 10 nuevos registros de HMA para Oaxaca y 35.4% pudieran ser nuevas especies para la ciencia. La composición del suelo es importante en la estructura de las comunidades de HMA asociadas con A. angustifolia y A. karwinskii en estos ecosistemas semiáridos de Oaxaca, carentes de agua, fósforo disponible, y regularmente, temperaturas extremas a lo largo del día. El uso y manejo que se hace de las poblaciones cultivadas de A. angustifolia y silvestres de A. karwinskii, son de vital importancia para su conservación y para la alta diversidad de especies de HMA asociada.

Agradecimientos

A Genaro Sierra, de Ejutla, Misael Ramírez, de Tlacolula, Celina y Miguel Pérez, de Miahuatlán, por su apoyo como guías en la recolecta en campo. A Rosalva García Sánchez (UNAM), Aniceto Mendoza Ruiz y Blanca Pérez García (UAM) por su apoyo con el equipo de microscopía para las microfotografías de HMA. A los revisores y al editor asociado, por sus comentarios y correcciones acertadas que contribuyeron a mejorar el manuscrito.

Referencias

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Recebido: 08 de Agosto de 2018; Aceito: 07 de Março de 2019

*Autor para correspondencia: chimalse31@xanum.uam.mx (E. Chimal-Sánchez)

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