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Introducción
Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) son organismos del suelo que viven simbióticamente con las raíces de la mayoría de plantas, incluyendo muchos cultivos alimentarios importantes, aportándoles beneficios y ventajas en la absorción de nutrientes, protegiéndolas de otros microrganismos patógenos en la raíz, aumentando la tolerancia de la planta a condiciones de estrés abiótico en el suelo, entre otros beneficios (Barrer, 2009; Camarena-Gutiérrez, 2012; Kokkoris et al., 2024; Xu et al., 2024). De igual forma, los HMA tienen una participación sustancial en la existencia de plantas en condiciones de estrés por metales pesados, por lo que una gran cantidad de estudios han propuesto a los HMA como una herramienta futura para la remediación y revegetación de suelos contaminados con metales pesados (Audet y Charest, 2006; Amir, Lagrange, Hassaïne y Cavaloc, 2013; Abu-Elsaoud, Nafady y Abdel, 2017; Akhtar et al., 2024).
La clasificación actual de las micorrizas ha sido utilizada por distintos autores (Andrade-Torres, 2010; Lara-Pérez, Zulueta y Andrade, 2017), quienes reconocen siete variedades distintas de micorrizas, examinando tanto sus atributos estructurales como el grupo taxonómico al que pertenecen los hongos o las plantas involucradas. En el área forestal y agrícola, los HMA representan un potencial biotecnológico por los beneficios que aportan a las plantas, sin embargo, el conocimiento sobre las interacciones entre las condiciones edáficas y la ecología de los HMA nativos y la efectiva asociación simbiótica entre las plantas y estos microorganismos aún es pobre (Barrer, 2009).
En los últimos años se han desarrollado diversas tecnologías para la reproducción de los HMA, siendo la más utilizada aquella que involucra a una planta hospedera en un sustrato sólido por su condición de simbiontes obligados (Mujica-Pérez, 2012). Los HMA representan uniones simbióticas entre las raíces de las plantas, destacándose por los notables beneficios que aportan al suelo circundante, a las plantas mismas y a los procesos productivos resultantes (Soto, Pinto y Millán, 2022). Sin embargo, aún son necesarios conocimientos y tecnologías aplicadas utilizando HMA para la producción en campo y en vivero de especies forestales en distintas partes del mundo, especialmente para la implementación de nuevas tecnologías que aporten un mayor número de nutrientes, con la finalidad de suplir los agroquímicos tóxicos y brindar alternativas de productos orgánicos con beneficios a corto plazo (Vargas-Vázquez, Sánchez, Hernández y Guevara, 2021).
Una opción son los biofertilizantes enriquecidos con micorrizas, debido a sus múltiples beneficios como agentes de biocontrol en los sistemas productivos (Silva y Montoya, 2022). Los biofertilizantes son formulaciones a base de microorganismos que favorecen la absorción de nutrientes en las plantas, mejoran la fertilidad del suelo y pueden sustituir parcial o totalmente el uso de fertilizantes químicos (Armenta-Bojórquez et al., 2010). Los hongos micorrízicos brindan beneficios a las raíces de las plantas, impulsando el desarrollo radicular y mejoramiento de la fijación de la raíz, permitiendo la adhesión de las partículas de nutrimentos, incrementando la capacidad de retención de agua (Chicaiza-Cabezas, 20221).
En Campeche, México, se desarrollan distintas actividades pertenecientes al sector primario, como lo es la agricultura, ganadería, pesquera, turismo, entre otros (Ramírez-Rodríguez, 2015). Sin embargo, a raíz de los problemas ambientales que han dejado a su paso dichas actividades, se han impulsado distintos programas entre ellos, el denominado como “Programa Sembrando Vida” (Secretaría de Bienestar, 2023a); presentado el 8 de octubre de 2018 por el presidente de la república, y vigente hasta la fecha (Avalos, Manson y Martínez, 2020). El PSV considera diversas especies forestales maderables y no maderables, utilizadas con distintos propósitos, entre los que sobresale la producción de alimentos (Mize, Centeno y Negreros, 1997). De esa manera también se incorpora la mano de obra excedente de las familias campesinas ocupantes a la producción de alimentos y al manejo forestal basado en un enfoque agroforestal (Espinoza, Torres y Chacón, 2007; Escalante y Guerra, 2015).
El PSV busca aplicar buenas prácticas en el manejo de especies forestales de los sistemas agroforestales de árboles maderables y frutales (SAF) y milpas intercaladas con árboles frutales (MIAF) con la finalidad de contribuir al fortalecimiento de las bases productivas, por lo que el Gobierno Federal ha establecido unidades de producción del PSV en casi todos los estados de México (Secretaría de Bienestar, 2023b: Gastélum, 2024). La Secretaría de Bienestar (2022) presentó resultados de la producción en campo y en vivero de diferentes especies forestales y promovió el uso de buenas prácticas agrícolas, dado que en el sureste Campechano se ha incrementado el uso de productos inorgánicos para manejo en el campo (Rendón-von Osten, Memije y Ek Moo, 2005), resultando difícil adoptar productos orgánicos (Martínez, 2010).
Por lo anterior, se busca brindar a los productores de la región alternativas de productos orgánicos con beneficios a corto plazo, como los biofertilizantes enriquecidos con micorrizas (Argüello, Castellanos y Rincón, 2011), ya que representan una opción con alto impacto ambiental positivo, debido a su fuente natural de origen y fácil aplicación en campos abiertos (Gentili, 20192). Por este motivo, en la presente investigación consistió en caracterizar la riqueza y eficiencia de HMA en distintos tipos de vegetación a través de un biofertilizante enriquecido con micorrizas en especies forestales con doble propósito, incluidas especies forestales SAF y MIAF para contribuir al fortalecimiento de las bases productivas del PSV.
Materiales y Métodos
Área de estudio
El presente estudio se desarrolló en el TecNM campus Instituto Tecnológico Superior de Escárcega (ITSE) ubicado en el municipio de Escárcega, Campeche. Las muestras, se colectaron en el Centro de Investigación y Transferencia de Tecnología Forestal “el Tormento” (CITTFOR) de la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR), en los viveros del ejido “el Lechugal” y “el Colibrí”. En la fase de experimentación las muestras fueron estudiadas en el Laboratorio de Biotecnología Vegetal del TecNM campus I.T. Chiná, ubicado en el poblado de Chiná de Campeche, Campeche.
Colecta de campo
El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la riqueza y eficiencia de micorrizas arbusculares, las cuales se recolectaron de muestras de suelo en un ecosistema conservado de selva mediana perennifolia, en el CITTFOR, dónde se seleccionaron especies forestales que tuviera la característica de ser especies de doble propósito. En sistemas SAF y MIAF los criterios de selección de especies fueron los mismos utilizados para la selva mediana perennifolia.
En cada tipo de vegetación, se realizó un muestreo para la obtención de las raíces de especies forestales de interés económico conforme a la clasificación del PSV, excavando a una profundidad de 35 cm de acuerdo a las metodologías reportadas por distintos autores (Muñoz-Márquez et al., 2009). Las muestras de raíces fueron transportadas para su estudio en los laboratorios de análisis y de biotecnología del TecNM, campus Escárcega y Chiná, Campeche, siguiendo los protocolos establecidos para su colecta y manipulación (Covacevich y Consolo, 2014).
Aislamiento de las esporas
Las muestras de suelo característica de la región es la denominada como Leptosol Réndzico (LPrz) (Palma-López et al., 2017), recolectadas en los distintos sitios de muestreo fueron procesadas siguiendo las metodologías previamente establecidas en la literatura (Aguilar-Ulloa, Arce, Galiano y Torres, 2016). Para la separación de las esporas, se empleó el método de extracción en húmedo combinado con centrifugación en un gradiente de sacarosa (1N). La separación se hizo en tubos cónicos con 50 ml de H2O kg-1 y 250 g de LPrz procesando cinco réplicas por cada muestra. Las mezclas fueron homogeneizadas, centrifugadas a 5000 rpm durante siete minutos, y el sobrenadante se decantó. Posteriormente, las muestras fueron filtradas utilizando solución de sacarosa para aislar las esporas, las cuales se lavaron con agua destilada a través de una malla de nylon con poros de 53 μm. Finalmente, las esporas recuperadas se centrifugaron nuevamente a 4000 rpm durante cinco minutos para eliminar el sobrenadante, obteniéndose una alícuota final que fue utilizada para su cultivo en medios enriquecidos bajo condiciones controladas de laboratorio.
Preparación de medios de cultivo
Se emplearon tres medios enriquecidos para evaluar el crecimiento y la propagación de hongos micorrícicos en condiciones de laboratorio: Agar dextrosa Sabouraud descritas por MCD-LAB (2022), Papa Glucosado Agar (PGA; Britania, 2021) y Agar Dextrosa y Papa (PDA; MCD, 2023; Britania, 2021). El medio Sabouraud dextrosa Sabouraud (MCD-LAB, Cat No. 7031), se preparó siguiendo la metodología descrita por MCD-LAB (2022), diluyendo la formulación concentrada comercial, utilizando una concentración de 1 N en estado sólido, distribuyéndolo en cajas Petri con triplicados. Las muestras se incubaron en condiciones de aerobiosis a una temperatura de 20-25 °C durante 48 horas para su posterior evaluación. El medio PGA (MCD-LAB, Cat. No. 9011, Lote No. 901117A001), se preparó conforme al protocolo reportado por Britania (2021), mientras que el medio PDA (MCD-LAB, Cat No. 7041 Lote No. 704118F004), este se preparó de acuerdo a las instrucciones del fabricante, Britania (2021). Este último se ajustó a una concentración de 1 N y se sembraron directamente las muestras de ensayo sobre su superficie. Las placas se incubaron durante 72 horas a 30 °C en atmósfera aeróbica antes de su análisis.
Caracterización morfológica de HMA
La caracterización morfológica de los HMA se llevó a cabo mediante el conteo de las esporas a nivel de orden, utilizando las claves taxonómicas más reconocidas para este grupo de hongos y complementando el análisis con claves gráficas (Pérez y Schenck, 1990; Walker,1992; Gómez, Portugal, Arriaga y Alonso, 2007; INVAM, 2017; Restrepo-Giraldo, Montoya, Henao, Gutiérrez y Molina, 2019; Soto et al., 2022). Para esta caracterización, se consideraron aspectos morfológicos como el color, tamaño y forma de las esporas, así como características de la pared, incluyendo su grosor, color y la presencia de ornamentaciones.
Variables evaluadas
Para evaluar la eficiencia de los hongos micorrícicos arbusculares (HMA), se midieron diversos parámetros relacionados con el crecimiento radicular y la nodulación de raíces en plántulas de cultivos de rápido crecimiento, como maíz (variedad VS-536; Aguirre-Medina, 2011; INIFAP, 2023) y jícama (Hernández-Guzmán, Aguilar y Salazar, 2022). Los mismos parámetros fueron analizados en plántulas multipropósito de especies forestales, como Chakté-viga, cedro rojo y ciricote (Richter, Silva, Fuentes, Rodríguez y Torres, 2009; Martín-Canché, Eligio, Rangel, Ramírez y Góngora, 2022; CONAFOR, 2001; CONAFOR, 2009).
La evaluación de la nodulación y la colonización micorrícica arbuscular se realizó siguiendo los parámetros propuestos por Nicholson y Schenck (1979), los cuales clasifican la colonización en tres niveles: baja (0-20%), media (21-50%) y alta (>50%) (Restrepo-Giraldo et al., 2019), como de distintas investigaciones previamente establecidas (Rodríguez-López, De León, Arboleda, Valencia y Valle, 2015; Aguilar-Ulloa et al., 2016; Montaño-Arias et al., 2023). Estas mediciones se realizaron en plantas provenientes de sitios de muestreo incluidos en el PSV, enfocándose en SAF y MIAF. Las plántulas se cultivaron inicialmente en el vivero “El Colibrí del ITSE” y el vivero ejidal “El Lechugal”.
Evaluación de la efectividad del biofertilizante
Para evaluar la efectividad del biofertilizante enriquecido con HMA, se implementó un diseño experimental basado en cultivos trampa, siguiendo la metodología descrita por Aguilar-Ulloa et al. (2016). Se establecieron cinco tratamientos (T): T1 (control): sustrato estéril sin inoculación de micorrizas, T2: sustrato enriquecido estéril con esporas (90/10), T3: sustrato enriquecido con raíces micorrizadas (80/20), T4: mezcla equitativa de sustrato y raíces micorrizadas (50/50) y T5: raíces micorrizadas con sustrato enriquecido (20/80). Estos tratamientos se aplicaron tanto a cultivos de rápido crecimiento (maíz y jícama) como a especies forestales multipropósito del PSV. Antes de la evaluación final, todas las muestras fueron sometidas a tamizaje y decantación siguiendo las metodologías propuestas por Aguilar-Ulloa et al. (2016). La evaluación del inóculo producido en los cultivos trampa se realizó tras un mes y medio, midiendo la longitud de raíz en todas las muestras. Asimismo, se determinó la efectividad del inóculo mediante la cuantificación de esporas producidas y el nivel de colonización radicular, utilizando el protocolo de Aguilar-Ulloa et al. (2016).
Resultados y Discusión
Las especies seleccionas en selva mediana perennifolia por ser consideradas especies de doble propósito fueron Astronium graveolens, Jacq (Jobillo), Lonchocarpus cf. Castilloi (machiche), (Martínez y Galindo-Leal, 2002), Swietenia macrophylla King (caoba), (Negreros-Castillo, Apodaca y Mize, 2010), Manilkara zapota L. (chicozapote), (Bano y Ahmed, 2017) y Pimienta dioica L. Merrill (pimienta), (Martínez-Pérez, Hernández y Martínez, 2013). En sistema SAF se seleccionaron Cedrela odorata L. (cedro rojo), Caesalpinia platyloba S. Watt (Chakté-viga) y Cordia dodecandra A. D.C. (Ciricote) y en sistema MIAF fue Zea mays L. (maíz) y Pachyrhizus erosus L. Urban (jícama).
Los resultados del muestreo permitieron registrar cuatro morfoespecies de HMA, con base a criterios morfológicos, los cuales ayudan a reducir los daños causados por erosión y a mantener la estructura mediante la producción de micelio y sustancias adherentes (Lozano, Armbrecht y Montoya, 2015; Ramos-Zapata y Herrera, 2022) y mejorando la nutrición de las plantas en suelos de baja fertilidad (Peña-Venegas, Cardona, Arguelles y Arcos, 2006). El estudio refleja que en el sur del estado hay un 2.5% de lo que se ha reportado en México (160 especies de HMA) (Ramos-Zapata y Herrera, 2022).
En Yucatán, se han registrado 84 especies (Ramos-Zapata y Herrera, 2022), mientras que en Quintana Roo, los estudios enfocados al uso de HMA solo mencionan el uso de suelo rizosférico para evaluar el factor micorrización, sin identificar el número de HMA que forman parte del mismo (Tejero y Ortega, 2016). Sulub-Mas, Ríos y De la Rosa (2019) para Campeche registraron un total de 36 morfoespecies de hongos micorrícicos arbusculares en cultivos de maíz, siendo este estudio uno de los de mayor número de especies registradas para el estado, por lo que es muy importante mayor número de muestreo en estas áreas, ya que en el estudio solo se presentó el 11% de lo reportado para el estado. En otras partes del país también se han registrado hongos micorrícicos arbusculares, siendo el caso en el estado de San Luis Potosí, en donde se registró un número igual de hongos micorrícicos arbusculares (Tapia-Goné et al., 2008). En Hidalgo se han reportado 29 morfoespecies de HMA, (Chimal-Sánchez, García-Sánchez y Hernández, 2015).
En relación con la eficiencia de la nodulación y la colonización micorrícica arbuscular, se obtuvieron resultados que muestran una alta colonización (> 50%) al utilizar el medio Sabouraud dextrosa. Dichos resultados son congruentes con los parámetros reportados por (Restrepo-Giraldo et al., 2019). Este efecto fue especialmente evidente en muestras de LPrz provenientes de especies forestales como jobillo, machiche, caoba, chicozapote y pimienta. No obstante, las cepas aplicadas en especies SAF y cultivos trampa en sistemas MIAF mostraron diferencias significativas entre los tratamientos. En particular, al emplear un tratamiento con sustrato y micorrizas en una proporción de 80/20, las especies forestales seleccionadas por su importancia PSV, como cedro rojo, Chakté-viga y ciricote, presentaron una colonización HMA significativamente alta (> 50%), caracterizadas morfológicamente con las metodologías antes descritas, confirmando su pertenencia al orden Glomerales (Figuras 1, 2, 3, 4). Es importante destacar que estas especies fueron tratadas en vivero antes de su reintroducción en campo abierto. En su trabajo sobre el papel de hongos micorrícicos arbusculares, resultan efectivas los medios de cultivo sólido in vitro, además de las cultivadas en campo (Fernández-Suárez, 2012). Según Britania (2011), el medio de cultivo Sabouraud demostró ser el más eficiente para el crecimiento micelial en las especies forestales estudiadas. La eficiencia de las micorrizas arbusculares en especies SAF Y MIAF, destacando de manera significativa las especies forestales: jobillo, machiche, caoba, chicozapote y pimienta. En relación al cultivo trampa, se comprobó que el crecimiento rápido (maíz y jícama), resultan eficientes con el método de inoculación directa (sustrato y micorrizas 80/20), en la que mostró una germinación del 95% y predominancia en la micorrización. A diferencia de las esporas aisladas en las raíces arbusculares estos valores carecen de un estándar de comparación uniforme debido a que la variabilidad en la colonización micorrízicas está influenciada por el tipo de especie vegetal y su edad fisiológica (Aravena, 20073; Miranda-Pérez, Vigil y Ravelo, 2021).
Por otro lado, en cuanto a la presencia de HMA, se observó un impacto positivo en el crecimiento de la longitud radicular de las plántulas de Chakté-viga, cedro rojo y ciricote de las especies SAF. Según el análisis de varianza de un factor, se detectaron diferencias significativas entre los tratamientos evaluados. En la sexta semana, los tratamientos T3, T4 y T5 registraron valores promedio de longitud radicular de 19.4 cm, 24.0 cm y 26.0 cm, respectivamente, los cuales fueron superiores a los valores obtenidos en los tratamientos sin inoculantes (Control) T1 y T2, que no superaron los 21.9 cm (Figura 5). Estos resultados son consistentes con los reportados por Gimabel-Tamara (20224). Los resultados de esta investigación confirman que los beneficios de los HMA, demostrando su éxito en cultivos a campo abierto, así como en sistemas de cultivo en medios enriquecidos in vitro, aportando significativamente resultados exitosos en distintos tipos de cultivo, como promotoras del crecimiento (Alarcón, Cerrato, Chávez y Monter, 2000).
Figura 5: Efecto de los tratamientos con HMA sobre el crecimiento de raíces de especies SAF. Abreviaturas: T1 (control) = sustrato estéril sin inoculación de micorrizas; T2 = sustrato enriquecido estéril con esporas (90/10); T3 = sustrato enriquecido con raíces micorrizadas (80/20); T4 = mezcla equitativa de sustrato y raíces micorrizadas (50/50); T5 = raíces micorrizadas con sustrato enriquecido (20/80).
Figure 5: Effect of AMF treatments on root growth of SAF species. Abbreviations: T1 (control) = sterile substrate without mycorrhizal inoculation; T2 = sterile spore-enriched substrate (90/10); T3 = substrate enriched with mycorrhizal roots (80/20); T4 = equal mixture of substrate and mycorrhizal roots (50/50) and T5 = mycorrhizal roots with enriched substrate (20/80).
Conclusiones
Las micorrizas arbusculares representan una alternativa prometedora como biofertilizantes, demostrando su efectividad en mejorar el desarrollo de diversos cultivos. Los resultados obtenidos resaltan su potencial para ser utilizadas en programas de reforestación y recuperación ecológica, especialmente en sistemas agroforestales de árboles maderables y frutales (SAF) y milpas intercaladas con árboles frutales (MIAF), en el contexto del Programa Sembrando Vida. En particular, se observaron resultados significativos en la colonización micorrícica de especies pertenecientes a sistemas SAF y MIAF, lo que favoreció la supervivencia y el desarrollo de plántulas en etapas tempranas, demostrando diferencias significativas entre tratamientos, confirmando su pertenencia al orden Glomerales. Esto se atribuye a la capacidad de las micorrizas para facilitar la absorción y el transporte de nutrientes y agua, contribuyendo así al establecimiento exitoso de las plantas y al fortalecimiento de los ecosistemas productivos.
Financiación
La investigación reportada, fue financiada por el Tecnológico Nacional de México, con clave asignada 18616.23-PD bajo el registro del Proyecto “Aportación de la biofertilización utilizando micorrizas para la producción de especies forestales con doble propósito en vivero, en el Sureste del Estado de Campeche, México”, en la Convocatoria 2023: Proyectos de Investigación Científica, Desarrollo Tecnológico e Innovación.
Contribución de los Autores
Escritura, preparación del borrador original, edición, administración del proyecto, metodología: B.R.M.C. Conceptualización, metodología, validación, análisis formal, escritura, revisión y edición: N.L.R.A. y M.V.E. Supervisión, validación, metodología y análisis formal: K.V.A. y W.C.I. Metodología, validación, recursos y análisis formal: E.J.C.R. y J.L.G.T.
