Artículos

 

Perfiles de RAPD asociados con la resistencia a la intensidad luminosa alta en brinzales

 

RAPDs profiles associated to the resistance to high light intensity of poles

 

José Guadalupe Álvarez-Moctezuma¹, Alma Delia Ortiz-Reyes¹, Jaime Sahagún-Castellanos¹ y Aureliano Peña-Lomelí¹

 

¹Departamento de Fitotecnia. Universidad Autónoma Chapingo.

 

Fecha de recepción: 13 de noviembre de 2007;
Fecha de aceptación: 19 de abril de 2012

 

RESUMEN

Abies religiosa tiene gran potencial para utilizarse como árbol urbano, árbol de Navidad, bonsai, para obtención de madera y celulosa, construcción de techos, medicina y para secuestro de carbono. Sus plantaciones requieren de cobertura arbórea, porque es tolerante a la sombra y sus brinzales son susceptibles a la intensidad luminosa alta. Aunque, muestra variación intraespecífica natural y variación fenotípica interespecífica, a esta variable. El objetivo del presente estudio fue detectar el perfil RAPD asociado con la resistencia a la intensidad luminosa alta en brinzales de A. religiosa. Se aisló ADN de 15 brinzales resistentes y 15 susceptibles a dicha condición, y se evaluaron 35 iniciadores en dos muestras compuestas. De aquellos con productos de PCR, se realizó una segunda reacción con ADN de brinzales individuales. Las variables consideradas fueron supervivencia del brinzal a la intensidad luminosa alta, número de hojas, apertura estomatal, número de estomas y altura del brinzal. Se calcularon las correlaciones entre esas variables y los perfiles de RAPD. Se detectaron bandas que correlacionaron con las variables. La supervivencia de los brinzales alcanzó un valor de 24 %. El ancho y apertura estomatal tuvieron mayor cantidad de correlaciones. La banda 1801.92 pb del iniciador 5'-CCGGCCTTCC-3' se correlacionó con casi todas las variables. La supervivencia está determinada, principalmente, por la apertura de los estomas; estas, así como la altura y el número de hojas están controladas genéticamente.

Palabras clave: Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham., apertura estomatal, estoma, marcador molecular, planta umbrófila, selección asistida.

 

ABSTRACT

Abies religiosa has great potential as urban forest tree, Christmas-tree, bonsai, timber, paper, ceiling, medicinal, and carbon sequestration. However, plantations are not possible without tree covering, because this species is shade tolerant, and their seedlings are susceptible to high intensity light. Nevertheless, A. religiosa shows natural intraspecific variation in resistance to high intensity light. Because of this and because exist interspecific phenotipic variation for resistance to high intensity light. The probability that there is a genetic basis for the intraspecific variation must be high. The aim of this study was to detect RAPD profiles associated with resistance to high intensity light on A. religiosa seedlings. The DNA from 15 resistant and 15 susceptible seedlings to high intensity light were isolated. Two bulked samples were formed and 35 primers were evaluated. From primers with PCR products, a second PCR reaction with DNA from individual seedlings was done. Registered data were: seedling survival to high intensity light, leaf number, stomata aperture, stomata number, and plant height. Correlations between these variables, and RAPDs profiles for each primer were computed. Bands which correlated with all variables were detected. 24 % of the seedlings survived to high intensity light. Stomata width and aperture showed the largest number of correlations. The 1801.92 pb band from primer 5'-CCGGCCTTCC-3' was correlated with almost all variables. This suggests that survival, height, leaf number, and stomata aperture are genetically controlled variables. Seedling survival to high intensity light is mainly determined by stomata aperture.

Key words: Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham., stomata aperture, stomata, molecular marker, umbraphyla plant, assisted selection.

 

INTRODUCCIÓN

Las innovaciones tecnológicas en genética han tenido una aplicación marginal y retardada en las especies forestales. Sus ciclos de vida largo, su gran tamaño y sus relaciones ecológicas pueden ser causa de ese retraso. Además, la naturaleza de los árboles y bosques con su gama de productos y servicios conllevan mayor número de desafíos y oportunidades (Harry y Strauss, 2010). Por otro lado, en México, la falta de distinción entre bosque natural y plantación en las políticas gubernamentales ha generado confusión en la opinión pública. Si bien, hace falta reconocer la vocación evolutiva del bosque, como proveedor de diversidad genética; también es necesario aceptar la importancia de las plantaciones en la generación de recursos y riqueza. Sin embargo, la poca promoción de las plantaciones forestales, en el territorio nacional, ha favorecido que el país se convierta en importador de madera.

La biotecnología forestal surgió durante la década de 1980, y comprende una colección de herramientas auxiliares para la modificación de la fisiología y genética del árbol en el proceso de su mejoramiento, la propagación e investigación (Burdon y Libby, 2006). En México, durante esa misma década, ya se habían realizado un par de trabajos de cultivo in vitro de especies forestales (Martínez y Ochoa, 2010). La biotecnología incluye al cultivo de tejidos, la micropropagación, la ingeniería genética y los marcadores moleculares (Harry y Strauss, 2010). En los últimos 20 años las tecnologías han aumentado y se han sofisticado, pero permanecen como un gran concepto: la biotecnología de especies forestales (FAO, 2004).

De todos los métodos biotecnológicos, la ingeniería genética ha recibido la mayor atención y escrutinio por los responsables de la normatividad y la opinión pública. Al menos, parte de esto se debe a la naturaleza de la tecnología por si sola: genes artificialmente recombinantes de diferentes organismos y evasión de barreras naturales para la reproducción sexual. El movimiento de genes con técnicas convencionales de mejoramiento genético es limitado para los taxa sexualmente compatibles, generalmente, especies emparentadas. Entonces, los genes que codifican nuevas rutas bioquímicas (localizadas en otras especies) no se transfieren a las forestales de interés económico (Harry y Strauss, 2010).

Las plantaciones forestales comerciales de transgénicos se mantienen en el anonimato. El primer árbol de ese tipo lo generaron Fillatti et al. (1987). Actualmente, se han utilizado docenas de especies forestales para propósitos de investigación, pero no hay referencias sobre su uso para fines comerciales en Estados Unidos de América (Harry y Strauss, 2010). En Francia y otros países, los ejemplares transgénicos se han quemado; China es la única nación que cuenta con superficies forestales comerciales, pero no se tiene su ubicación exacta, para evitar el sabotaje (Ríos, 2010). En México y sus naciones vecinas tampoco se han utilizado dichos organismos. Por lo tanto, se carece de información sobre el flujo genético hacia el territorio nacional.

El mejoramiento genético forestal tradicional y la biotecnología comparten objetivos, principios, prácticas y riesgos. Aun cuando, los dos métodos representan diferentes enfoques, ambos se complementan. Genetistas forestales están trabajando con estos dos enfoques para mejorar la salud y la adaptación de poblaciones o para incrementar la producción de bienes y servicios (Harry y Strauss, 2010). El flujo genético desde las plantaciones comerciales a las poblaciones naturales se presenta, independientemente de la tecnología utilizada, hacia la generación de los cultivares mejorados (Schouten et al., 2006). Este cruzamiento ocurre entre individuos de la misma especie, o bien taxa cercanos evolutivamente. Cualquier plantación forestal puede alterar la dinámica ecológica de un bosque natural, incluso los individuos nativos se pueden convertir en maleza, cuando no se toman las precauciones debidas. También comparten la alta persistencia en campo.

Las especies forestales son las principales beneficiadas de la biotecnología: por su ciclo de vida tan largo, gran tamaño, y presencia en ambientes heterogéneos. Los métodos biotecnológicos ayudan a reducir costos, tiempo, o bien, a incluir nuevos objetivos en los estudios genéticos (Harry y Strauss, 2010). Con las técnicas tradicionales, generalmente, se elegía una variable por cada ciclo de selección. En la actualidad, los marcadores moleculares se están empezando a integrar a los programas de mejoramiento genético para obtener mayor diversidad, incrementar la ganancia genética generacional y reducir los costos de selección (Harry y Strauss, 2010).

La velocidad con la cual se determinan nuevas especies se ha incrementado, gracias a los avances técnicos en las herramientas genómicas, que incluyen la secuenciación de genomas (Tuskan et al., 2006; Grattapaglia et al., 2009). Una característica clave de la ingeniería genética es que la inserción asexual involucra de uno a doce genes; mientras que el mejoramiento genético tradicional, a decenas de miles de genes aleatoriamente combinados (Harry y Strauss, 2010).

Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham. es una especie dominante en bosques de gran altitud en el centro de México (Rzedowski, 2006). Sin embargo, su uso es marginal (Gómez, 2003), pese a su gran potencial como árbol urbano (Chacalo et al., 1994), árbol de Navidad (Álvarez-Moctezuma et al., 2007), bonsai, para la obtención de madera y celulosa, construcción de techos, como medicina (Bojorges, 1990) y para el secuestro de carbono (Valenzuela, 2001).

El establecimiento de plantaciones con A. religiosa sin cobertura se dificulta, pese a ser tolerante a la sombra, sus brinzales son muy susceptibles a la intensidad luminosa alta, por lo que en espacios abiertos exhiben una gran mortandad (Camacho, 1996). Los brinzales requieren de 0.6 a 0.74 m² de cobertura, es decir, 16.3 μmol·m^-2 s^-1 de intensidad lumínica (May, 2001). Como consecuencia, la regeneración natural en espacios abiertos se establece en cantidades reducidas, lo cual incide en la renovación y restauración de los bosques (Galindo, 1996).

A. religiosa exhibe variación intraespecífica e interespecífica para la tolerancia a la exposición a intensidades lumínicas altas (Camacho, 1996; Galindo, 1996; González, 1985; Pandey, 2006, Rodríguez-Calcerrada et al., 2006). Por consiguiente, debe haber una gran probabilidad de dilucidar una base genética que respalde la variación intraespecífica.

El Análisis Segregante en Agrupaciones es el método más común para la selección asistida por marcadores moleculares, y requiere la evaluación de tres generaciones. En muchas especies forestales no es posible aplicarlo por falta de líneas endogámicas, su ciclo de vida largo y alta depresión endogámica (Carlson et al., 1994).

En el Análisis Parental en Agrupaciones es factible utilizar únicamente al progenitor femenino y su progenie, siempre que el marcador esté en condición heterocigota (Arcade et al., 2002; Carlson et al., 1994; Marques et al., 1999).

Actualmente es una realidad la utilización de los marcadores moleculares en especies forestales para la selección de características con importancia económica (Carlson et al., 1994). Así, se han localizado regiones genómicas que controlan los parámetros microdensitométricos correspondientes a las características de la madera en híbridos del género Larix (Arcade et al., 2002). También, se ha realizado selección con marcadores asistidos en programas de mejoramiento genético de retrocruzas, para resistencia al cancro en Castanea dentata (Marsh.) Borkh. (Bernatzky y Mulcahy, 1992).

En especies e híbridos de Eucalyptus se ha hecho selección retrospectiva de árboles élite, mediante pruebas de paternidad con marcadores de microsatélite como una buena alternativa para el mejoramiento genético táctico a corto plazo (Grattapaglia et al., 2004).

Además se han determinado QTLs (Quantitative Traits Loci), a nivel de transcripción, para la identificación de genes candidatos para los caracteres cuantitativos de calidad y crecimiento de madera (Kirst et al., 2004). Con la aplicación de esta técnica se han detectado caracteres de importancia económica en Pinus sylvestris L. (Lerceteau et al., 1999); y en Picea spp. se identificaron marcadores de densidad de la madera (Markussen et al., 1999); así como, genes que controlan el crecimiento en Eucalyptus nitens (H. Deane et. Maiden) Maiden (Moran et al., 1999) y los asociados a características de microdensitometría de la madera en Larix spp. (Prat et al., 1999). También se han localizado caracteres fisiológicos ligados a marcadores moleculares para el crecimiento foliar en Populus (Taylor et al., 1999). En el caso de Eucalyptus tereticornis Sm. y Eucalyptus globulus Labill., se han determinado los genes que regulan caracteres de la propagación vegetativa (Marques et al., 1999).

La técnica RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) se ha utilizado para detectar los marcadores moleculares ligados a genes que regulan la resistencia a la roya vesicular de los pinos blancos en Pinus lambertiana Douglas (Devey et al., 1995); los asociados con la resistencia a la agalla de la acícula de pino en Pinus thunbergii Parl. Kondo et al., 1999); aquéllos relacionados con la resistencia a Anisogramma anomola (Peck) E. Müller en Corylus avellana L. (Mechlenbacher et al., 2004) y a Alternaria alternata (Fries) Keissler en Populus (Su et al., 2000); y se han mapeado especies e híbridos de Populus (Storme et al., 1999). Los perfiles de RAPDs son útiles en la selección asistida por marcadores moleculares, en el mapeo cromosómico y en la transgénesis.

A través de un Análisis Segregante en Agrupaciones (Bulked Segregant Analysis) se han detectado marcadores moleculares ligados a la resistencia a Melampsora medusae Thüm., en Populus deltoides Bartram ex Marshall (Tabor et al., 2000). Así mismo, la selección asistida con marcadores moleculares ha permitido mejorar la respuesta en crecimiento bajo condiciones de estrés abiótico (Tauer et al., 1992).

El objetivo de este estudio fue detectar los perfiles de RAPD asociados con la resistencia a intensidad luminosa alta en brinzales de Abies religiosa, para utilizarlos en procesos de selección asistida en el futuro.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

En 2005, se recolectaron semillas de medios hermanos maternos de Abies religiosa en la ladera sur del Parque Nacional Cumbres del Ajusco (Tlalpan, D. F.), ubicada a 19° 12' de latitud norte y 99° 15' de longitud oeste. Las semillas germinaron bajo malla-sombra de 90 % (hasta 1000 μmol m² s^-1).

A finales del primer trimestre del siguiente año, se colocaron 400 brinzales (hermanos maternos) de un año de edad cubiertos con malla-sombra de 90 %, la cual se reemplazó a las dos semanas por malla-sombra de 60 % (hasta 4000 μmol m² s^-1) en el vivero de la División de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma Chapingo. Los brinzales cuyo vigor disminuyó se retiraron y se dispusieron bajo malla-sombra de 90 %, etiquetándolos como muy sensibles a intensidad luminosa alta.

Dos semanas después, se sustituyó por malla-sombra de 40 % (hasta 6,000 μmol m² s^-1) y los brinzales que exhibieron menor vigor se pusieron bajo malla-sombra de 90 %, rotulándolos como sensibles. A las dos semanas los individuos supervivientes se marcaron como resistentes.

A las dos semanas, se eligieron al azar 15 ejemplares resistentes y 15 muy susceptibles a intensidad luminosa alta; de cada uno se tomó 0.1 g de acículas jóvenes, de buen vigor y libres de plagas, hongos y daños físicos. Se lavaron con extrano y etanol al 70 %; a continuación se extrajo el ADN con el protocolo Nucleon Phytopure Plant DNA Extraction^® (Amersham Biosciences, 2008), durante la lisis de la pared celular se agregó β-mercaptoetanol; se adicionó RNAasa A; y se estandarizó la concentración de ADN por individuo a 10 pmol.

Se hicieron dos muestras compuestas: la primera con volúmenes idénticos de ADN (10 pM) de cada uno de los 15 brinzales resistentes; la otra correspondió al ADN de los 15 brinzales susceptibles. La reacción de PCR se realizó en un termociclador Techne^®, con un ciclo a 91° C (2 min); 35 ciclos de 30 segundos a 94° C, 30 segundos a 40° C y 90 segundos a 72° C y un ciclo a 72º C (90 minutos). Cada microtubo contenía 81.07 μL de agua deionizada (Sigma), 10 μL amortiguador de Mg (1 M), 3 μL de MgCl₂ (50 mM), 2 μL de dNTPs (10 mM), 2.5 μL iniciador, 0.93 μL ADN, 0.5 μL de Taq DNA-polimerasa (Invitrogen^®). Se evaluaron 35 iniciadores (Operon^®) con 80 % de citocinas y guaninas: la mayoría con dos citocinas o guaninas en ambos extremos.

La electroforésis se llevó a cabo en un gel de UltraPure™ Agarosa-1000® (Invitrogen) al 8 % (p/v). Las muestras individuales incluían 7μL de ADN y 5μL de amortiguador de carga. El marcador de peso molecular fue de 100 bp DNA Ladder^® (Invitrogen^®). Se tiñó con bromuro de etidio (Sigma) y visualizó en un Sistema de Análisis e Interpretación de Geles Edas 290^® (Kodak).

Los iniciadores que presentaron productos de PCR se usaron para una nueva reacción de PCR con el ADN de cada brinzal (15 susceptibles y 15 resistentes). Para el corrimiento y revelado de los geles se siguió el procedimiento antes descrito.

Las variables consideradas fueron la supervivencia a la intensidad luminosa alta (ausencia o presencia); número de acículas por brinzal; altura de planta (cm); promedio de la apertura estomatal (µm); y promedio del número de estomas por brinzal.

Para obtener los promedio de la apertura estomatal y del número de estomas por individuos se muestrearon cinco hojas por brinzal localizadas a diferente altura; se fijaron con FAA (Ruzin, 1999) (durante 24 horas); se transparentaron con blanqueador doméstico Cloralex^® (por 72 horas); y se lavaron dos veces con agua destilada.

La epidermis del envés se aisló manualmente, con pinzas de disección y bajo un microscopio estereoscópico Leica Zoom 2000^®; se tiñó durante cinco minutos con acetocarmín (Ruzin, 1999) y se lavó dos veces con agua destilada. Las observaciones se hicieron en un microscopio de campo claro Leica Cme^® y se obtuvieron fotografías con una cámara Motic^®. El número de estomas por muestra (en 0.040 mm²) se contabilizó en cinco campos, con un aumento de 400x.

La apertura estomatal se midió en 10 células por brinzal (con un aumento total de 1000x); además, se calculó el número de estomas por hoja y planta; y el área del ostíolo por estoma y planta.

El análisis estadístico se hizo mediante correlaciones producto-momento de Pearson con Excel^® (Microsoft Office) entre las características morfológicas y los perfiles de bandas de cada iniciador; así como para las variables morfológicas. Se analizaron las asociaciones significativas (P=0.01) y sin relaciones de cálculo.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Supervivencia de brinzales

Se registraron 95 brinzales de 400 (23.75 %) que sobrevivieron a la intensidad luminosa alta. Al respecto, otros autores consignan porcentajes menores (10-15 %) (Camacho, 1996; Galindo, 1996).

Es importante señalar que la semilla fue recolectada de poblaciones ubicadas en sitios del Ajusco con exposición sur; por lo que es factible suponer, que al estar expuestas a mayores intensidades luminosas pudiesen haber sido preseleccionadas de manera natural para la supervivencia en condiciones de alta intensidad luminosa. En general, se reconoce que la luz es un factor primordial para el establecimiento exitoso de las especies forestales (Koike, 2001).

Davies (2001) determinó para 11 taxa arbóreos simpátricos, en Borneo, que las tasas de mortalidad varían entre las especies. La mortalidad estuvo significativamente relacionada al tamaño del árbol, en la mayoría de ellas.

La supervivencia es una variable compleja, producto de la acción e interacción de muchas otras variables aisladas; por ejemplo, del tamaño de la semilla, la disponibilidad de nitrógeno y la tasa de crecimiento bajo sombra profunda (Walters y Reich, 2000). Un elemento muy importante que incide en ella es la competencia entre raíces (Coomes y Grubb, 2000).

En especies arbóreas y arbustivas de zonas templadas ubicadas en América, Europa y Asia se han documentado correlaciones negativas entre la tolerancia a la sombra y la sequía; así como entre la primera y la correspondiente a la inundación (Niinemets, 2006). Si se considera que los taxa no susceptibles a la sombra tienen plasticidad fisiológica y morfológica (Kubiske y Abrams, 1994), es probable que esto les haya conferido una preadaptación.

Los iniciadores evaluados fueron 35, de ellos, solo nueve resultaron polimórficos y mostraron marcadas diferencias entre productos de amplificación, por el método de RAPD (5'-GCATCCCGGC-3', 5'-GCCGGGATGC-3', 5'-CCGCCGTTGG-3', 5'-CCCCGCAACG-3', 5'-CGGCGGTAGG-3, 5'-GCCGCCATCC-3', 5'-CCGGCCTTCC-3', 5'-CCCGCCTTCC-3' y 5'-ATGTGTTGCG-3').

Al final del primer análisis se obtuvieron nueve iniciadores polimórficos, cuatro monomórficos y 15 sin resultados significativos. Se probaron seis iniciadores de los nueve polimórficos en cada uno de los individuos resistentes y susceptibles, y de ellos solamente el iniciador 5'-CCCCGCAACG-3' no generó productos de amplificación. El que tuvo más productos de amplificación fue 5'-GCCGGGATGC-3' (con 12 bandas) (Cuadro 1, Figura 1).

 

Correlación de productos de amplificación y supervivencia

En cinco productos de amplificación (provenientes de tres iniciadores) se determinó la correlación entre la supervivencia y la intensidad luminosa (Cuadro 1). En la literatura hay registros sobre el control genético de la tolerancia a la intensidad luminosa; por ejemplo, la síntesis del fosfatidilglicerol es regulada por un gen simple; este compuesto permite que las células se protejan en condiciones de alta luminosidad, mediante dimerización y reactivación del Fotosistema II, lo que favorece el mantenimiento del proceso fotosintético (Sakurai et al., 2003).

La biosíntesis del tetrapirrol está estrictamente regulada para prevenir la acumulación de intermediarios libres, y responde al control de ciertos genes (Sperling et al., 1997). Además, la enzima oxidorreductasa de la protoclorofila protege a las plántulas del daño fotodinámico (Su et al., 2001). Por último, la fase cúbica del PBL paracristalino ha sido propuesta como un amortiguador contra el daño foto-oxidativo, en condiciones de altas intensidades de luz (Franck et al., 2000). Por lo tanto, la supervivencia a la intensidad luminosa alta puede explicarse por muchos factores, algunos de ellos controlados genéticamente.

La altura es una variable importante, porque con ella es posible inferir la edad del árbol, y Abies religiosa pierde susceptibilidad a la intensidad luminosa con la edad.

El promedio de altura de los brinzales susceptibles fue de 34.3 cm, mientras que en los resistentes fue de 33.5 cm; sin embargo, no hubo diferencias significativas (P=0.05) entre ambos, lo cual pudo responder a que el intervalo de altura fue muy estrecho (18 a 40 cm). Es posible que si se amplía, se tengan resultados diferentes.

La condición sombría es limitante para el crecimiento de los organismos autótrofos. Al respecto, Olusegun et al. (1994) consignan que 12 especies forestales bajo condiciones de menor intensidad luminosa reducen su crecimiento en altura, en tanto que Betula papyrifera Marsh., B. alleghaniensis Britton, Ostrya virginiana (Mill.) K. Koch, Acer saccharum Marsh. y Quercus rubra L. presentan respuestas variables bajo condiciones de sombra, en función de la especie (Walters et al., 1996). Poorter et al. (2003) evaluaron 53 árboles tropicales con diferente tolerancia a la sombra, y determinaron que la altura estaba fuertemente correlacionada con la arquitectura de la planta, pues aquellas que destinan muchos recursos a la formación de tallos laterales tienden a ser de menor porte.

En general, se reconoce que la sombra reduce el crecimiento en la mayoría de las especies forestales. Así, Pagès et al. (2003) observaron que los efectos directos del sombreado son negativos para todas los taxa no tolerantes, pero la afectación en Picea abies (L.) Karst. y Abies alba Mill. fue superior que en Fagus sylvatica L. y Acer pseudoplatanus L.

Existen otros factores importantes en el crecimiento de un brinzal bajo el dosel; por ejemplo, la nutrición. Catovsky y Bazzaz (2002) documentan que la disponibilidad de nitrógeno influye en la regeneración de especies arbóreas de clima templado a partir del banco de semillas del sotobosque. Kobe (2006) reconoce que el crecimiento de un brinzal es función de la luz, de la disponibilidad de agua en el suelo y del nitrógeno foliar.

 

Correlación de los productos de amplificación y la altura

Se obtuvieron cuatro bandas que correlacionaron significativamente (P=0.01) con la altura del brinzal (Cuadro 1). Esto coincide con lo citado en diversas investigaciones referentes a la heredabilidad de la altura en especies forestales (Clark et al., 1998; Jindal, 1998; López et al., 1999; Mohammad et al., 2005; Palmer, 2006; St. Clair, 2000). Así, al menos 11 loci se asocian con dicha variable en Glycine max (L.) Merr. (Lee et al., 1996); a diferencia de lo registrado para Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., planta en la cual la altura y la floración son controladas por un solo gen de dominancia parcial (Kearsey et al., 2003).

 

Número de hojas

Se detectaron siete productos de amplificación, provenientes de tres iniciadores que correlacionaron de manera significativa con el número de hojas por individuo (Cuadro 1). Se esperaría que los brinzales resistentes tuvieran menor cantidad de hojas, ya que esto reduciría la evapotranspiración. Sin embargo, en los brinzales susceptibles se contabilizaron menos hojas (666 hojas por planta), que en los brinzales resistentes (1,110 hojas por planta). Lo anterior sugiere que en los brinzales resistentes el cierre de sus estomas fue eficaz.

En Gossypium hirsutum L., el loci JESPR-178 reveló la asociación más alta con el deshoje natural (Abdurakhmonov et al., 2005). En Arabidopsis thaliana, se han identificado genes que regulan la expresión del meristemo adaxial (Grigg et al., 2005); y en Pinus sylvestris, al menos 42 genes participan en la morfogénesis de las acículas (Zelena y Sorochyns'kyi, 2005).

En un estudio realizado con dos especies herbáceas alpinas, Podophyllum hexandrum Royle (tolerante a sombra) y Rheum emodi Wall. (demandante de luz), se concluyó que la diferencia en aclimatación a baja intensidad luminosa responde a los cambios en la morfología y anatomía foliares (Pandey, 2006).

 

Apertura estomatal

En todos los individuos resistentes se observaron los estomas cerrados y en los susceptibles estuvieron abiertos (Figura 2). La apertura estomatal está controlada por factores genéticos, además de los agentes ambientales. En Gossypium hirsutum y G. barbadense L., se identificaron rasgos cuantitativos de los loci (QTL) que inciden en la conductancia estomatal (Ulloa et al., 2000).

En Arabidopsis thaliana se documentan genes que codifican los factores de transcripción implicados en el cierre de estomas (Gray, 2005; Liang et al., 2005); así mismo se ha demostrado que las fototropinas PHOT1 y PHOT2 son los receptores de luz azul en los estomas y regulan la apertura estomatal (Kinoshita et al., 2001). Olusegun et al. (1994) consignan respuestas estomatales diferenciales entre 12 especies forestales sometidas a menor intensidad luminosa.

Los efectos de disponibilidad de agua y luz en la asimilación de carbono difieren considerablemente entre las especies tolerantes e intolerantes a la sombra. Las primeras tienen plasticidad fisiológica y morfológica para facilitar la captura de luz y la asimilación de carbono, bajo condiciones sombrías (Kubiske y Abrams, 1994). Además, en términos generales, la ausencia de cierre estomatal les permite una mejor adaptación a las condiciones de luz reducida durante la sequía (Kubiske et al., 1996).

 

Supervivencia

La supervivencia a intensidad luminosa alta presentó el mayor número de correlaciones con otras variables morfológicas. En la literatura se cita que la resistencia a la intensidad luminosa alta es una variable compleja que está determinada por muchas de tipo morfológico, fisiológico y fenológico (Prasad, 1997). No obstante, las que tuvieron una correlación más grande (negativa) con la supervivencia fueron las relacionadas con el ancho y el área del ostíolo. En las plántulas de Abies religiosa se debe considerar a la apertura estomatal como un factor determinante para su supervivencia en condiciones de intensidad luminosa alta (Cuadro 2).

La situación umbría es limitante para la fotosíntesis. Por ejemplo, Kobe et al. (1995) evaluaron en campo la supervivencia de brinzales de 10 especies dominantes del género Quercus, y determinaron que dicha persistencia está fuertemente correlacionada con la tolerancia a la sombra. Mientras que, Walters et al. (1996) en condiciones de campo y bajo sombra consignan que para Betula papyrifera, B. alleghaniensis, Ostrya virginiana, Acer saccharum y Quercus rubra es función de la especie.

 

CONCLUSIONES

Se observaron 25 % de brinzales de Abies religiosa resistentes a la intensidad luminosa alta.

La evaluación de las variables supervivencia, altura de los individuos, número de hojas en brinzales y apertura estomatal sugieren que son características morfológicas que están controladas genéticamente.

Se descubrieron nueve iniciadores que revelaron bandas significativamente correlacionadas con las variables anteriores.

La supervivencia en condiciones de intensidad luminosa alta está determinada, principalmente, por la apertura estomatal.

 

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Comisión Nacional Forestal y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por el financiamiento otorgado a través del proyecto "Tecnologías para la restauración de los bosques en declinación del Distrito Federal" (CONAFOR-2002-C01-6181).

 

REFERENCIAS

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