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ABSORCIÓN Y EFICIENCIA DE USO DE P EN
DIFERENTES GENOTIPOS DE TRIGO
VILMA T. MANFREDA
ABSORCIÓN Y EFICIENCIA DE USO DE P EN
DIFERENTES GENOTIPOS DE TRIGO
Tesis presentada para optar al título de Doctor en Ciencias Biológicas
Autor: Vilma T. Manfreda
Director: Daniel H. Cogliatti.
Consejero de estudios: Daniel Cabral
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
2004
Tesis realizada en la Facultad de Agronomía de Azul, Universidad Nacional del
Centro de la Provincia de Buenos Aires, y en el Centro de Ecofisiología Vegetal
(CONICET).
Agradecimientos
En primer lugar quiero dejar mi reconocimiento a mis compañeros de
trabajo por la ayuda y asistencia que recibí día a día durante estos años de
trabajo. A Jorge Cardozo, Irene Kleiman, Daniel Cogliatti y Laura Lázaro, quiero
agradecerles en especial.
No puedo dejar de agradecer a mis padres y familia por el apoyo, su
preocupación y por las molestias que ellos bien supieron afrontar o disimular con
cariño. Pero es particularmente con Marcelo Gandini con quien tengo una deuda
especial (de variada naturaleza afectiva, académica y logística) que espero poder
retribuir cotidianamente con la misma calidad.
Vilma
INDICE
ABREVIATURAS
I
RESUMEN
II
ABSTRACT
V
INTRODUCCION
1
Eficiencia Nutricional
Absorción de P
Mecanismos de la absorción a nivel membrana y factores
que la afectan
Extensión del sistema radical y factores que lo afectan
OBJETIVOS DE LA TESIS
2
6
8
16
19
CAPÍTULO I: Diferencias genotípicas en la absorción y utilización de P 21
en plántulas de trigo.
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados y Discusión
Conclusiones
Gráficos y Tablas
21
22
25
32
34
CAPÍTULO II: Diferencias genotípicas de la eficiencia nutricional de P en 43
suelo.
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados y Discusión
Gráficos y Tablas
43
43
45
49
CAPÍTULO III: Respuesta de dos genotipos de trigo a la privación de 55
fosfato. Relaciones entre la concentración interna y los flujos de P.
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados
Discusión
Conclusiones
Gráficos y Tablas
CAPÍTULO IV: Cambios diurnos en la absorción de P en plantas de trigo.
Introducción
Materiales y Métodos
55
61
64
69
82
85
98
98
100
Resultados
Discusión
Conclusiones
Gráficos y Tablas
103
105
113
115
CAPÍTULO V: Efectos del suministro de P y de la transferencia de 121
plantas a distintas concentraciones de P sobre el crecimiento y absorción
de P en dos genotipos de trigo.
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados
Discusión
Conclusiones
Gráficos y Tablas
121
122
125
131
141
142
CAPÍTULO VI: Relaciones entre parámetros que determinan la economía 159
de P en las plantas y la tasa específica de absorción de P.
Introducción
Materiales y Métodos
Resultados y Discusión
Gráficos y Tablas.
159
163
164
178
CONCLUSIONES GENERALES
201
APARTADO METODOLÓGICO
216
Apéndice I
Apéndice II
BIBLIOGRAFIA CITADA
216
221
225
PALABRAS CLAVES
Fósforo, genotipos, trigo, eficiencia de uso, absorción, influjo, eflujo.
ABREVIATURAS
Act. Sp.
Cmin
Cpm
CUP
EUP
Km
máxima.
PS
Q
RAR
RGR
SAR
SARP
t
TAPr
TTPv
Vmax
Actividad específica
Concentración a la que la SAR es nula.
Cuentas por minuto.
Cociente de uso del P.
Eficiencia de uso del P.
Concentración del medio en la que la SAR es el 50% de la
Biomasa seca.
Contenido de un dado nutriente.
Tasa relativa de acumulación de un nutriente.
Tasa relativa de crecimiento.
Tasa específica de absorción de un nutriente.
Tasa específica de absorción de P.
Tiempo.
Tasa de acumulación de P en las raíces.
Tasa de transporte de P al vástago.
Máxima SAR.
SUB y SUPRAINDICES
o
v
r
Valor inicial de un parámetro.
Vástago.
Raíz.
I
RESUMEN
El objetivo de la presente tesis fue el estudio de la regulación de los
flujos de P y el consumo de lujo en plantas de trigo cultivadas en suministros de
P no limitantes para el crecimiento. Este aspecto de la nutrición mineral ha sido
objeto de poca atención por los investigadores a nivel mundial a pesar de su
implicancia en los aspectos económicos relacionados con la fertilización del
cultivo y la sustentabilidad de los sistemas.
El acercamiento a los objetivos propuestos se realizó mediante la
comparación de genotipos de trigo contrastantes en su eficiencia nutricional de
P cultivados bajo condiciones controladas (cámara climática e hidroponia). Se
emplearon soluciones de cultivo ya que, además del control estricto del nivel de
suministro, permite la valoración de los flujos unidireccionales de P de las
raíces (influjo y eflujo de P).
Los pasos seguidos fueron: 1) seleccionar desde un conjunto de seis
genotipos de trigo dos que fueran contrastantes en su economía del P y, 2)
estudiar en ellos, con más detalle, el crecimiento, la tasa de absorción neta
(SARP), flujos bidireccionales (Influjo y eflujo de P) y la relación biomasa
seca/contenido de P (cociente de utilización de P, CUP), como posibles
indicadores de la eficiencia nutricional. Se presentan los resultados obtenidos
en 0.05 y 5 mol.m-3 de P, suministros que mostraron no ser limitantes para el
crecimiento. Los genotipos seleccionados fueron Buck candisur y Chaqueño
INTA. El primero presentó un crecimiento, una SARP y un CUP mayor que
Chaqueño INTA. Estos dos últimos parámetros fueron afectados por el
suministro de P en forma diferente para cada genotipo. No se presentaron
diferencias significativas entre genotipos ni en el influjo ni en el eflujo de P.
Posteriormente se realizaron dos ensayos con estos dos genotipos de trigo,
uno en cámara climática y otro en invernáculo, cultivados en un suelo deficiente
de P fertilizado con altas dosis de PO4H2, con el fin de comprobar si las
diferencias observadas en la SARP y CUP en hidroponia se mantienen en el
cultivo con suelo. Los resultados mostraron las mismas diferencias genotípicas
en la SARP y CUP que las encontradas en hidroponia.
Se realizaron dos experiencias en hidroponia a fin de constatar qué
flujos de P se relacionan con la concentración de P en las plantas. La obtención
de plantas con distintas concentraciones internas de P se realizó mediante dos
métodos: cambios de suministro de P (entre concentraciones no limitantes para
el crecimiento) y privación total de P. Como resultado se observó que la SARP,
la tasa de acumulación de P en las raíces (TAPr) y la tasa de transporte de P al
vástago (TTPv) fueron los flujos que variaron junto con la concentración interna
de P en las plantas, mientras que el eflujo e influjo de P presentaron escasas
diferencias entre las plantas transferidas y las plantas control. Estos resultados
apoyan la hipótesis de que la absorción de P en suministros no limitantes para
el crecimiento está más vinculada con los flujos internos de P (TAPr y TTPv),
que con los flujos unidireccionales de entrada (influjo) y salida (eflujo) de este
nutriente hacia y desde las raíces.
Es de destacar las limitaciones metodológicas en la determinación de los
flujos de P (en especial las relacionadas con diferentes tiempos de medición) y
II
la alta variabilidad en los parámetros medidos (relacionados con diferencias
entre unidades experimentales, ciclos de luz-oscuridad, etc.) que dificultan su
utilización para comparar genotipos.
Otro factor que podría haber comprometido las estimaciones de los flujos
de P es su expresión por unidad de biomasa seca de raíces en vez de
expresarla por unidad de área. Las posibles diferencias entre genotipos y/o
entre suministros de P en la relación superficie:biomasa seca de raíces podrían
enmascarar o aun arrojar diferencias espúreas en los flujos de P.
Afortunadamente estas diferencias no fueron encontradas ni entre genotipos ni
entre suministros, por lo que las estimaciones de los flujos realizadas con los
pesos secos de raíces pueden asimilarse a las calculadas con la superficie de
las mismas.
Finalmente se analizó el conjunto de ensayos bajo otra perspectiva en
los que se incluyó, además, datos de otro genotipo de trigo (Las Rosas INTA).
Este enfoque se basa en el uso de las correlaciones entre las biomasas y el
contenido de P que posibilitan identificar los cambios pasajeros en la
aclimatación de las plántulas a los suministros de P, y eventualmente
descartarlos en el análisis, permitiendo comparar el comportamiento general de
los genotipos a más largo plazo. La pendiente de la relación entre el contenido
de P y la biomasa seca por planta permitió establecer el valor de la
concentración interna de P alcanzada a largo plazo (“concentración de
tendencia”), como así también, la capacidad de cada genotipo de conservarla
en diferentes suministros de P (0.05; 0.1 y 5 mol.m-3 de P). La diferencia de la
concentración de P de tendencia entre los suministros indica el consumo de
lujo de P entre suministros. Esta diferencia, entre 0.05 y 5 mol P.m-3, mostró
que Chaqueño INTA presentó un menor consumo de lujo de P, Buck candisur
el mayor, siendo el de Las Rosas INTA intermedio. La tasa de absorción neta
(SARP) se redefinió mediante la regresión de la biomasa seca de plantas en el
tiempo y con las correlaciones biomasa seca de plantas-biomasa seca de
raíces y biomasa seca de planta-contenido de P de planta. El límite de la
función obtenida para la SARP se interpretó como la “SARP de tendencia”,
quedando definida por dos componentes:1) la concentración de P de tendencia
y 2) producción-distribución de la biomasa. Ambos factores caracterizan a cada
genotipo pero, mientras que el primero puede variar entre suministros de P, el
último es constante para cada genotipo. Las diferencias entre genotipos
muestran que Chaqueño INTA y Buck candisur difieren sólo en el primer
componente, mientras que Las Rosas INTA difiere de estos dos genotipos por
su menor producción-distribución de biomasa. Este análisis muestra que Las
Rosas INTA posee la menor SARP, Chaqueño INTA intermedia y Buck
candisur la mayor. La diferencia en el ordenamiento de genotipos según
concentración interna de P o SARP pone en duda el valor de este último
parámetro como estimador de la eficiencia de uso de P cuando su suministro
es no limitante para el crecimiento. Otro elemento para dudar de la SARP
(cuando se la estima en períodos cortos de tiempo, ej: horas) como estimador
de la eficiencia nutricional es su variabilidad durante el ciclo de luz-oscuridad
en estos suministros. Por último el influjo de P (flujo que es sólo posible medirlo
en lapsos de 20’) es el parámetro de mayor variabilidad. Varía notoriamente
entre unidades experimentales, durante el ciclo de luz-oscuridad, con la edad
de las plantas y es además afectado por el suministro de P. En este conjunto
III
de factores la variabilidad genotípica, aportada por los seis genotipos
estudiados, fue prácticamente nula. No se encontraron correlaciones entre el
influjo de P ni con la SARP ni con la concentración interna de P, sin embargo
se pudo observar que disminuye en 5 y 0.1 mol P.m-3 y que aumenta en 0.05
mol.m-3 de P con el aumento de la biomasa. Los resultados muestran como
poco adecuado el empleo de mediciones en tiempos cortos de los flujos de P
como estimadores de su eficiencia nutricional cuando la disponibilidad de este
elemento es alta.
IV
ABSTRACT
The aim of the current thesis was to study P-fluxes and P-luxury
consumption regulation in wheat plants grown in P-supplies which do not limit
growth. This area of plant nutrition has been scarcely explored by workers in
spite of its importance to the economy of crop fertilization and the sustainability
of agronomical systems.
The approach to the proposed objectives was to compare wheat
genotypes of contrasting nutritional P efficiency, cultivated under controlled
conditions (climatic chamber and hydroponics). Hydroponics was utilized
because, besides the control of the supply, it allows the measurement of the
unidirectional P fluxes in roots (P influx and efflux).
The steps followed were: 1) to select, from a group of six wheat
genotypes, two with contrasting P economy; and 2) to study in further detail
their growth, specific absorption rate of P (SARP), bidirectional fluxes (P-influx
and P-efflux) and the relationship dry biomass/P content (Phosphorus utilization
quotient, PUQ), as possible indicators of nutritional efficiency. Results were
obtained in P supplies of 0.05 and 5 mol P.m -3, concentrations that were shown
not to be restrictive for growth. Selected genotypes were Buck Candisur and
Chaqueño INTA. The first presented a higher growth, SARP and luxury
consumption than Chaqueño INTA. The last two parameters were affected by P
supply in a different way for each genotype. Significant differences were not
observed among genotypes, neither in P influx or P efflux. Later on,
experiments were carried out using both genotypes grown in a P deficient soil,
one in a climatic camera and another in a glasshouse. High doses of PO 4H2
were used with the purpose of checking if the differences observed in the SARP
and PUQ between genotypes were maintained, a fact that was confirmed under
these conditions.
Two other experiments were carried out in hydroponics, with the aim of to
verify which of those P-fluxes were related with plant P-concentration. Plants
with different internal P concentrations were obtained by two methods: changing
P supply (between non-growth limiting concentrations) and deficiency induced
by total P deprivation. As a result, it was observed that SARP, P accumulation
rate in roots (PARr) and P transport rate in shoots (PTRs) were the fluxes that
varied with internal P concentration, while P efflux and influx showed scarce
differences between transferred and control plants. These results support the
hypothesis that P-uptake in high P supplies is more associated with internal P
fluxes (PARr and PTRs) than with the input (influx) and output (efflux) of this
nutrient towards and from roots.
It should be emphasised that there are methodological limitations in the
determination of P-flux (especially those related to different measurement
times) and that there is high variability in the measured parameters (related to
differences between experimental units, cycles of light-darkness, etc.) that
hinder their use for comparing genotypes.
Another factor that could have compromised the accuracy of the
estimations of the P-fluxes is that they were expressed per unit of root dry
matter instead of per unit of root area. Possible differences in the relationship
V
between surface and root dry biomass among genotypes and/or among P
supplies would mask or even create spurious differences in P-fluxes amongst
them. Fortunately, these differences were neither found between genotypes nor
between P-supplies. Therefore, the estimates of these fluxes carried out per
unit root dry weight can be assimilated to those calculated using root surface.
Finally, was analysed the group of experiments under another
perspective, in which we included data of another wheat variety: Las Rosas
INTA. The analysis was centred around the use of correlations between the
biomasses and P content, which facilitate the identification of changes related to
plant acclimatization to P supplies and eventually leads to their elimination from
the analysis, allowing the comparison of the general behaviour of genotypes
over the long term. The slope of the relationship between plant P-content and
dry biomass per plant allowed the estimation of the value of internal Pconcentration reached over the long term (“trend P-concentration”), as well as
the capacity of each genotype to conserve this concentration in different Psupplies (0.05; 0.1 and 5 mol P.m-3). The difference of the trend P-concentration
between non-limiting P-supplies indicates luxury consumption of P. This
difference, calculated between 5 and 0.05 mol P.m -3, showed that Chaqueño
INTA presented the lowest P luxury consumption, Buck Candisur the highest,
and Las Rosas INTA an intermediate value. The net specific absorption rate of
P (SARP) was redefined by means of the regression of plant dry biomass over
time, and by two further correlations: a) plant dry biomass: root dry biomass;
and b) plant dry biomass: Plant P content. The limit of SARP function (when
time trends to infinite) was interpreted as a “SARP trend”. This value is defined
by two components: the trend concentration of P, and the productiondistribution of biomass. Both factors are characteristics of each genotype, but,
while the first can vary between P supplies, the second is constant for each
genotype. Differences among genotypes showed that Chaqueño INTA and
Buck Candisur only differ in the first component, while Las Rosas INTA differs in
its smaller production-distribution of biomass. This analysis showed that Las
Rosas INTA had the smallest, Chaqueño INTA intermediate and Buck Candisur
the largest SARP. The different rank order obtained for the genotypes according
to their internal P concentration or SARP brings into question the adequacy of
this last parameter as an estimator of P use efficiency in high P supplies.
Another reason for doubting the use of SARP as an estimator of the nutritional
efficiency (when it is estimated during short times scale, i.e. hours) is its
variability during the light-darkness cycle. Finally, P influx (flux that is only
possible to measure in lapses of 20') is the more variable parameter. Besides, it
is affected by P supply and shows great variation between experimental units,
being affected by light-darkness cycles and plant age. In this group of factors
the genotypic variability, contributed by the six genotypes studied, was
practically null. They were no correlations found between P influx with the
SARP or with the internal P concentration; however, it could be observed that it
decreases in 5 and 0.1 and increases in 0.05 mol .m -3 of P with biomass
increase. The results demonstrate the inadequacy of the employment of short
time estimation of P fluxes as efficiency estimators in conditions of high
availability of this nutrient.
VI
CAPITULO I:
DIFERENCIAS GENOTÍPICAS EN LA ABSORCION Y UTILIZACION DE P
EN PLANTULAS DE TRIGO.
INTRODUCCIÓN
En general, la absorción de nutrientes en las plantas es mayor cuanto
mayor es la concentración de los mismos en el medio de cultivo. Sin embargo
la respuesta al nivel de suministro de los nutrientes es variable entre especies,
variedades y aún poblaciones (Baligar, 1987; Clark, 1983; Rodgers and
Barneix, 1988; Temple-Smith, 1977; Vose, 1963). Tales diferencias en la
respuesta al nivel de suministro pueden ser debidas a diferencias en el tamaño
relativo de raíz y vástago o a diferencias en la regulación de la tasa específica
de absorción neta (absorción por unidad de área o peso de raíces =SAR).
Existe abundante información que indica que la absorción neta está regulada
por la demanda que ejerce el crecimiento de la planta sobre las raíces
(Clarkson, 1985; Williams, 1948), así la SAR será mayor cuanto mayores sean
la tasa de crecimiento relativo de la planta, la concentración del nutriente en el
tejido y la relación entre el peso seco del vástago y de las raíces. La tasa de
absorción neta de un ión es, además, la resultante de dos flujos que operan en
direcciones opuestas: el influjo y el eflujo. Es poco conocida la regulación de la
absorción neta a través de estos dos flujos en condiciones de alta
disponibilidad de nutrientes. Sin embargo se conoce que tanto el influjo como el
eflujo de fósforo varían con el suministro de este nutriente a las plantas
21
(Cogliatti and Santa María, 1990), de tal manera que usualmente la absorción
neta aumenta poco con el aumento del nivel de suministro dentro del rango de
concentraciones que no limitan el crecimiento. Sin embargo esas diferencias
relativamente pequeñas en la tasa de absorción neta pueden explicar las
diferencias en la eficiencia de uso observadas entre variedades (Nielsen and
Schjorring, 1983).
El objetivo de este ensayo fue identificar genotipos de trigo con
diferente eficiencia nutricional de P, en términos de capacidad para absorber
y utilizar el P, en altos niveles de suministro de fosfato. Se analizaron cinco
variedades de Triticum aestivum y se incluyó una de Triticum durum a fin de
ampliar el rango genético. Se utilizaron varios parámetros como posibles
indicadores de la eficiencia nutricional, los cuales fueron analizados en el
tiempo y en su variabilidad genética.
MATERIALES Y METODOS
MATERIAL VEGETAL Y CONDICIONES DE CULTIVO: Se utilizaron
seis genotipos de trigo: Klein Atalaya (K.A.), Trigomax 200 (T.200),
Chaqueña INTA (Ch.I.); Las Rosas INTA (L.R.) y Norking Irupé (N.I) y Buck
Candisur (B.C.), las cinco primeras pertenecientes a Triticum aestivum y la
última a Triticum durum . Plántulas uniformes, germinadas en oscuridad
sobre papel de filtro húmedo, se transfirieron a los dos días de edad a
condiciones de hidroponia. La composición del medio de cultivo para los
macronutrientes fue, en mol.m-3, la siguiente: KNO3: 5; NaNO3: 2; Ca(NO3)2:
22
1,5; MgSO4: 1,5; y para los micronutrientes se utilizó la propuesta por
Hoagland and Arnon, 1950, excepto para FeEDTA la cual fue de 9,22
mmol.m-3. Se utilizaron dos concentraciones de KH2PO4: 0,05 y 5 mol m-3,
complementada la primera con K2SO4 a fin de balancear la concentración de
potasio. El pH fue de 6 ±0,2. La temperatura de la cámara de cultivo fue de
20 ± 1ºC y la densidad del flujo fotónico, al nivel de las plantas, fue de 180
mol m-2 s-1 de radiación fotosintéticamente activa (entre 400 y 700 nm), en
tanto que el fotoperíodo fue de 16 horas.
MEDICIONES: El crecimiento y la acumulación de fósforo se
determinaron a través de cosechas sucesivas a los 10, 13, 16 y 19 días
después de la germinación. Se realizaron cinco repeticiones para cada
genotipo de trigo y suministro de fósforo. El material vegetal se separó en
tallo y raíz, se secó en estufa a 70ºC por 72 hs, se pesó y digirió con mezcla
nítrico-perclórico (3:2 V/V). La determinación de fósforo en los digestos se
realizó por el método del amarillo-vanado-molíbdíco (Jackson, 1964).
Como estimadores de la eficiencia nutricional de P se utilizaron el
CUP (inversa de la concentración de P) y la absorción de P. La tasa
específica de absorción de P (SARP) se estimó con dos metodologías de
cálculo. La primera se basó en los promedios de contenido de P (Q) y de
biomasa de raíces (PSr) obtenidos en cada cosecha relacionándolos de la
siguiente manera:
SARP 
(Q2  Q1 )( LnPSr 2  LnPSr1 )
( PSr 2  PSr1 )(T2  T1 )
23
En la cuál T son los días desde la germinación y los subíndices
indican las cosechas. El empleo de esta relación fue posible dado que la
relación entre el contenido de P y la biomasa de las raíces fue lineal.
Alternativamente la SARP se estimó con los parámetros obtenidos de
las regresiones exponenciales de la biomasa de raíces y del contenido de P
en plantas con el tiempo, usando la siguiente expresión:
SARP= RAR . Q0 . e (RAR-RGRr) t (PSr0) -1
donde:
RAR= tasa relativa de acumulación total de fósforo
Q0= contenido inicial de fósforo en la planta entera.
RGRr= tasa relativa de crecimiento de raíz.
PSr0= peso seco inicial de raíz.
En todas las cosechas, salvo la última se estimó el influjo utilizando
32P
como trazador (act. sp. 266,6 y l3,9 kBq por mMol P, para 0,05 y 5 mol.
m-3 de P respectivamente). El período de absorción fue de 20 minutos,
seguido por un lavado de igual duración en solución nutritiva completa sin
marcador, a fin de eliminar el P del espacio libre aparente (ELA). La duración
establecida para el lavado del ELA se detalla en el Apartado Metodológico I.
Finalmente se cosecharon las plantas y se las digirió como se describió
previamente. La radiactividad de los digestos se determinó con un contador
Beckman de centelleo líquido midiendo la radiación Cerenkov.
24
El eflujo de P fue calculado mediante dos procedimientos: en forma
indirecta, como la diferencia entre el influjo y la SARP; y, directamente por la
tasa de salida de P desde las raíces. En el segundo método se utilizaron
plantas de 11 días de edad, cultivadas en solución nutritiva completa y que
recibieron los últimos siete días
32P,
con la misma actividad específica que la
usada para determinar el influjo. En un primer paso se lavó el espacio libre
aparente durante 20 minutos y luego se determinó la salida del radioisótopo
desde el espacio interno de las raíces a la solución de cultivo durante otros
20 minutos. Finalmente se cosecharon las plantas y se determinó el peso
seco de las raíces, a fin de expresar el eflujo por unidad de peso seco de
éstas.
RESULTADOS Y DISCUSION
Las dos concentraciones de KH2PO4 usadas fueron no limitantes para
el crecimiento total de las plantas en los seis genotipos de trigo. En general,
excepto para K.A., las tasas de crecimiento relativo fueron similares entre
ambos suministros de fosfato (Tabla I.1). La tasa relativa de crecimiento del
peso seco de raíz (RGRr), fue menor que la del vástago, en ambas
concentraciones y para todos los genotipos, por lo que la relación entre los
pesos de vástago/raíz aumentó con el tiempo. Se observó un menor
aumento de esta relación en 0,05 mol. m -3 de P debido a que en esta última
concentración la diferencia entre RGRv y RGRr fue menor (Tabla I.1 y Fig.
I.1).
25
Tanto el peso seco de vástago, como el de raíz y total fueron, en
ambas concentraciones, mayores en los genotipos B.C. y T.200, y menores
en Ch.l., L.R.I. y N.I. (Datos no mostrados). En ambos suministros de P los
mayores valores de la relación PSv/PSr los presentaron los genotipos B.C. y
T.200, mientras que los más bajos correspondieron a L.R.I. y K.A. (Fig. I.1).
En el período analizado el contenido de P total en las plantas (Qp) fue
mayor en 5 que en 0,05 mol P.m -3, y aumentó en forma exponencial con el
tiempo (Fig. I.2). Los mayores valores de Qp correspondieron a los
genotipos que presentaron mayores pesos secos (B.C. y T.200) y los
menores a los de menor peso (Ch.l., LR.I. y N.I.) (Fig. I.2).
La concentración de P en los vástagos, salvo en la primer cosecha,
mostró
valores
relativamente
constantes
durante
todo
el
período
experimental, teniendo mayores valores de concentración las plantas
cultivadas en 5 que en 0.05 mol P.m-3. De todos los genotipos el único que
se destacó fue B.C. por la mayor concentración del anión en los vástagos en
0.05 mol P.m-3 (Fig. I.3). Con respecto a la concentración de P en las raíces
fue inicialmente mucho mayor en 5 que en 0.05 mol P.m -3. A diferencia de en
los vástagos, la concentración de P en las raíces cambió en el tiempo
disminuyendo en 5 mol P.m-3 y aumentando en 0.05 mol P.m-3, de tal
manera que llegó a ser similar entre ambos suministros de P a los 19 días
después de la germinación (Fig. I.4). No se observaron en este órgano
diferencias genotípicas en la concentración de P que se mantuvieran en el
tiempo (Fig. I.4).
26
Los resultados anteriores permiten calcular la eficiencia en la
utilización del P absorbido por las plantas. El cociente de utilización de P
(CUP), definido como la relación entre la materia seca y Qp, es una medida
de dicha eficiencia (Lipsett, 1963). Sin excepciones todos los genotipos
analizados presentaron un CUP mayor en 0,05 que en 5 mol P.m -3. Entre las
variedades de T. aestivum no se observan diferencias en el CUP, en
ninguna de las dos concentraciones de P; sin embargo el genotipo B.C. (T.
durum) mostró menor eficiencia en 0,05 mol P.m -3 debido a la mayor
concentración de P en vástago (Tabla I.2).
Los resultados observados en el CUP son la resultante de la
producción de biomasa, su partición hacia las raíces y de la tasa específica
de absorción de P. Es así que altas tasas específicas de absorción de P
(SARP) pueden coincidir o no con altos valores de CUP, ya que hay entre
los genotipos estudiados diferencias en biomasas, así como diferencias en la
proporción de biomasa de vástago a raíz entre suministros.
Las dificultades derivadas de la imposibilidad de realizar una medición
directa de la SARP en 5 mol P.m-3, intentaron ser cubiertas mediante dos
tipos de estimaciones (ver Materiales y Métodos). Si bien las dos
estimaciones pueden ser sometidas a una prueba de ANOVA (probando los
efectos generales del suministro, tiempo y genotipo) ambas adolecen del
defecto de no poder ser comparadas con contrastes debido a la falta de
repeticiones de la estimación. Cabe aclarar que la estimación realizada
mediante promedios de contenidos de P y de biomasa de raíz entre
27
cosechas, es capaz de informar de cambios a escala de varios días, aunque
es extremadamente sensible al número de muestras tomadas. En el
presente ensayo esta estimación de la tasa específica de absorción de P
(SARP1) presentó valores altamente variables en el tiempo, especialmente
en 5 mol P.m-3 (Tabla I.3). A pesar de que estas estimaciones no pueden ser
sometidas a un análisis de contrastes, se puede decir que, en líneas
generales, la SARP es mayor en 5 que en 0.05 mol P.m -3 para todos los
genotipos y que entre ellos se destacan Buck candisur y Trigomax 200 por
presentar altos valores de SARP. La segunda estimación (SARP2), obtenida
con los parámetros de la regresión del peso seco y del contenido de P,
refleja el comportamiento medio sin tener en cuenta posibles fluctuaciones,
ya sean periódicas o de aclimatación a las condiciones de cultivo. Por
consiguiente los valores de SARP asignados a cada día reflejan la tendencia
general pero no el comportamiento puntual. En todos los genotipos, excepto
K.A., los valores estimados de la SARP son mas altos en 5 que en 0.05 mol
P.m-3 (Tabla I.4). El genotipo B.C. fue el que mostró mayor diferencia de
SARP entre ambas concentraciones y, junto con T.200, presentaron las
mayores SARP, tanto en 5 como en 0,05 mol P.m -3. No se observó ninguna
correlación entre las dos estimaciones de la SARP y, si bien de ambas se
pueden hacer las mismas observaciones con respecto al efecto del
suministro de P y de diferencias genotípicas, la estimación basada en las
regresiones muestra un aumento exponencial de la SARP, hecho no
confirmado con las estimaciones basadas en los promedios de cosechas.
28
En plantas cultivadas con suministros limitantes de P, existe una
relación estrecha entre la SARP y el influjo de P, pero en suministros
supraóptimos poco se sabe sobre como se relacionan ambos flujos y menos
aún sobre su regulación. Las isotermas de influjo de P muestran una
respuesta positiva al aumento de la concentración externa. Sin embargo esta
respuesta, al ser estimada en plantas cultivadas en un suministro y
transferidas abruptamente a otros al medir el influjo, poco informan sobre la
posible regulación de este flujo entre los distintos suministros cuando estos
se mantienen constantes. En el presente caso, el seguimiento del influjo de
P en el tiempo persigue detectar posibles diferencias genotípicas en su
regulación. El influjo de fósforo, medido por absorción de
32P,
mostró ser
para todos los genotipos mucho mayor en 5 que en 0,05 mol P.m-3 (Tabla
I.4). Sin embargo en 5 mol P.m-3 el influjo de P, que inicialmente fue unas 60
veces superior a la SARP, disminuyó con el tiempo hasta llegar a ser unas
10 veces mayor que la SARP a los 16 días desde la germinación (Tabla I.4).
Por otro lado en 0,05 mol P.m-3 el influjo de este anión tendió a aumentar
con el tiempo, aunque llegó a ser solamente de dos a tres veces mayor que
la SARP. En ninguna de las dos concentraciones se observaron diferencias
entre genotipos. Es aceptado que el influjo está regulado por la demanda
creada por el crecimiento (Clarkson, 1985), el mantenimiento de la
concentración de fósforo interna cuando la relación de pesos de vástago/raíz
aumenta, implica un aumento en la demanda. Esta situación es la
encontrada en las plantas en 0,05 mol P.m -3, en las que el aumento de la
relación PSv/PSr fue acompañada por un aumento del influjo de P,
manteniéndose constante la concentración P en los vástagos. Sin embargo,
29
este tipo de relación entre demanda creada por el crecimiento y magnitud del
influjo, no es clara en los casos en que se realiza consumo de lujo de
nutrientes, tal sería el caso de las plantas cultivadas en 5 mol P.m -3.
Teniendo en cuenta que el resultado de ambas estimaciones de la
SARP es similar en magnitud y que el cálculo que emplea regresiones es
menos
sensible
a
errores
de
muestreo,
se
empleó
este
último,
conjuntamente con el influjo de P para estimar el eflujo de este nutriente. El
eflujo así estimado fue varias veces mayor en 5 que en 0.05 mol P.m -3
(Tabla I.4). En este último suministro el influjo de P aumentó a lo largo del
experimento más que la absorción neta, por lo que el eflujo también aumentó
con el tiempo (Tabla I.4). Por otro lado el cociente eflujo/influjo mostró en
0,05 mol P.m-3 una marcada tendencia a aumentar con el correr del tiempo
llegando hasta valores de 0.7, en tanto que en 5 mol P.m -3 este cociente
tendió a disminuir (Tabla I.4), pero no llegó en ningún caso a ser inferior a
0,87. Este cociente de alguna manera nos indica la eficiencia energética del
sistema de transporte: cuanto menor es su valor mayor eficiencia, siempre
considerando que la relación entre el PO4H2- y los H+ cotransportados sea la
misma en los dos niveles de suministro de P.
No nos es posible explicar todavía, por qué en 0.05 mol P.m-3 se
produce un aumento de la SARP, acompañado por un aumento de la
proporción eflujo/influjo. Es de destacar previo a la interpretación de los
resultados obtenidos la limitación de la metodología utilizada, ya que la
estimación del influjo es puntual, mientras que la SARP resume los cambios
30
de biomasa y contenido de P durante los 9 días del experimento. A pesar de
esto, hay una clara relación entre las variaciones del eflujo de P y la
concentración de este ión en las raíces. En 0,05 mol P.m-3 el aumento de la
concentración de P en las raíces, es acompañado por un aumento del eflujo,
mientras que en 5 mol P.m-3 ambos disminuyen, sugiriendo una relación
directa entre estas variables.
Sin embargo, las diferencias en el eflujo entre los tratamientos 5 y
0,05 mol P.m-3 son mucho mayores que las diferencias en la concentración
de P observadas en las raíces. Siendo la concentración de fósforo
inorgánico en el citoplasma la responsable del eflujo, es preciso considerar
que la concentración de fósforo total en la raíz no siempre informa
ajustadamente sobre la concentración de P inorgánico en la misma, como
tampoco sobre su distribución intracelular ni tisular. Otros posibles factores
que explicarían las diferencias observadas en el eflujo, podrían ser
diferencias en la permeabilidad del plasmalema y/o de la actividad de los
transportadores de P.
El eflujo estimado por salida de
32P
desde raíces de plantas
homogéneamente marcadas, posee una gran varianza, dificultando la
detección de diferencias estadísticas entre genotipos (Tabla I.5). Aún así se
observó que la magnitud del eflujo de plantas en 5 mol P.m -3 fue mucho
mayor que el de las plantas cultivadas en 0,05 mol P.m -3. Al comparar las
dos estimaciones del eflujo, se observa que la obtenida por el método directo
(salida de 32P) es menor que aquella calculada por diferencias entre el influjo
31
y la SARP (ambas estimadas a los 10 días de la germinación),
especialmente en la mayor concentración de P usada. Esto pudo deberse a
limitaciones intrínsecas del método directo, ya que la salida simultánea del P
desde el espacio libre aparente y del simplasto, no permite medir el eflujo de
P a t0 (eflujo real). El eflujo estimado a los 20' de lavado es menor que el real
debido a la disminución de la actividad específica del citoplasma. Por otro
lado, esta disminución es mayor en 5 mol P.m-3 que en 0,05, debido
a
su
mayor influjo lo que hace que el grado de subestimación sea diferente entre
los dos niveles de P.
CONCLUSIONES
Los dos suministros de P fueron no limitantes para el crecimiento de
los genotipos de trigo analizados. Buck candisur y Trigomax 200 fueron los
que presentaron mayor biomasa, mientras que Chaqueño INTA y Norking
Irupé tuvieron las menores, este orden coincide en gran medida con las
tasas relativas de crecimiento de las plantas.
La eficiencia de uso de P (CUP) mostró ser menor en 5 que en 0,05
mol P.m-3, destacándose Buck candisur por poseer CUP menores que el
resto de los genotipos especialmente en 0.05 mol P.m -3.
La SARP, indicador de la eficiencia de absorción de P, fue mayor en 5
que en 0.05 mol P.m-3. Chaqueño INTA se encontró entre los genotipos de
menor SARP en ambos suministros, mientras que entre los de mayor SARP,
32
Buck candisur fue el que presentó mayor diferencia de SARP entre
suministros. No existieron diferencias entre genotipos ni en el influjo ni en
eflujo de P, aunque los mismos mostraron cambios temporales importantes
sugiriendo la operación de mecanismos de regulación.
Ambos criterios indicaron claramente a Buck candisur como un
genotipo diferente del resto por lo cual, junto con Chaqueño INTA, fueron
seleccionados para completar el estudio de la tesis. Resulta interesante
notar que las diferencias encontradas en el CUP entre Buck candisur y el
resto de genotipos podría corresponder a diferencias entre especies, sin
embargo no se cuenta con información que avale tal suposición. Cabe
aclarar que si bien se trata de dos especies diferentes de trigo no se
pretende tomarlas como representantes de las mismas, a fin de evitar esta
confusión, mantendremos la denominación de genotipos.
Por otro lado debido a los cambios experimentados en los flujos de P
y de otras variables (por ejemplo PSv/PSr; concentraciones internas de P) se
decidió prolongar el tiempo de seguimiento de las plantas y estudiar la
dinámica de estas variables.
33
Figura I.1: Relación de biomasas secas entre el vástago y la raíz en función de
los días desde la germinación. Las barras verticales corresponden a los errores
estándar. No se registraron efectos significativos del suministro sobre la
relación en ningún genotipo, salvo en Chaqueño INTA en el día 16 (α= 0.05).
Los genotipos Buck candisur y Trigomax .200 presentaron una relación
significativamente mayor que la de Las Rosas INTA (en todas las cosechas),
que la de Klein atalaya (salvo en la primer cosecha) y que la de Norking Irupé
(excepto en el día 13), mientras que la de Chaqueño INTA presentó valores
intermedios entre todos los genotipos no diferenciándose claramente de
ninguno de ellos (α=0.05).
34
Figura I.2: Promedios del contenido de P por planta con sus errores estándar
(barras verticales) para los seis genotipos de trigo en los dos suministros de P.
En todas las cosechas el contenido de P mostró efectos significativos del
suministro de P y de la variedad. En ambos suministros el contenido de P de
Chaqueño INTA fue significativamente menor que el de Trigomax 200 y Buck
candisur, mientras que los de Norking Irupé y Las Rosas INTA fueron menores
sólo al de Buck candisur (α= 0.05).
35
Figura I.3: Promedios de la concentración de P en los vástagos según los días
desde la germinación para los seis genotipos de trigo en los dos suministros de
P con sus errores estándar (barras verticales). El suministro de P afectó la
concentración de P en los vástagos de todos los genotipos de trigo en todas las
cosechas (α= 0.05). El efecto genotipo mostró a Buck candisur con una
concentración de P significativamente mayor la del resto (α= 0.05).
36
Figura I.4: Promedios de la concentración de P en raíces con sus errores
estándar (barras verticales) de plantas de seis genotipos de trigo cultivados en
dos suministros de P (promedios de cinco repeticiones). El efecto del
suministro de P sobre la concentración de P en las raíces fue significativo en
todas las cosechas salvo en la del día 19 (α= 0.05), no se registraron
diferencias genotípicas significativas en ninguna cosecha ni suministro de P ni
interacción entre estos dos factores (α= 0.05).
37
TABLA I.1: Tasas relativas de producción de materia seca (RGR) y coeficientes de regresión (r2) obtenidos del ajuste exponencial
de la biomasa seca en el tiempo. El error estándar de las estimaciones se presenta entre paréntesis. El efecto del genotipo fue
significativo para los tres RGR, mientras que el del suministro de P fue solamente significativo para las raíces.
Suministro
de fosfato
(mol.m-3)
Genotipo
0.05
5
Total Planta
Vástagos
Raíces
RGR (d-1)
r2
RGR (d-1)
r2
RGR (d-1)
r2
Chaqueño INTA
0.086 (0.005)
0.91
0.093 (0.005)
0.92
0.058 (0.007)
0.71
Norkin Irupé
0.085 (0.005)
0.92
0.087 (0.005)
0.93
0.077 (0.007)
0.83
Las Rosas INTA
0.086 (0.006)
0.89
0.094 (0.006)
0.90
0.061 (0.007)
0.79
Trigomax 200
0.105 (0.008)
0.88
0.112 (0.008)
0.89
0.078 (0.009)
0.74
Klein Atalaya
0.101 (0.007)
0.90
0.105 (0.007)
0.91
0.085 (0.007)
0.85
Buck Candisur
0.108 (0.005)
0.94
0.115 (0.006)
0.94
0.079 (0.006)
0.88
Chaqueño INTA
0.087 (0.008)
0.81
0.097 (0.008)
0.86
0.052 (0.012)
0.43
Norkin Irupé
0.086 (0.006)
0.88
0.095 (0.005)
0.92
0.055 (0.010)
0.56
Las Rosas INTA
0.081 (0.006)
0.89
0.091 (0.006)
0.90
0.052 (0.007)
0.69
Trigomax 200
0.083 (0.012)
0.68
0.087 (0.012)
0.69
0.063 (0.011)
0.57
Klein Atalaya
0.077 (0.009)
0.73
0.085 (0.009)
0.78
0.046 (0.012)
0.41
Buck Candisur
0.102 (0.007)
0.89
0.112 (0.007)
0.90
0.063 (0.008)
0.73
38
TABLA I.2: Efecto del nivel de suministro de P sobre el cociente de utilización de P (CUP) (mg de M.S.total en planta/umol de P
totales), en plántulas de distintos genotipos de trigo. Los valores son promedios de cinco repeticiones y los errores estándar se
presentan entre paréntesis. Letras diferentes dentro de cada columna indican diferencias significativas (= 0.05).
Suministro
Genotipo
Días desde la germinación
de fosfato
10
13
16
19
(mol.m-3)
0.05
5
Chaqueño INTA
3.15 (0.06) a
3.07 (0.05) a
3.32 (0.08) a
3.00 (0.06) a
Norkin Irupé
3.51 (0.04) a
3.13 (0.13) a
3.16 (0.14) a
2.91 (0.12) a
Las Rosas INTA
3.29 (0.08) a
3.03 (0.05) a
3.31 (0.14) a
3.19 (0.08) a
Trigomax 200
3.11 (0.14) a
3.02 (0.05) a
3.21 (0.09) a
2.84 (0.09) a
Klein Atalaya
3.27 (0.11) a
3.15 (0.13) a
3.15 (0.09) a
2.98 (0.07) a
Buck Candisur
2.51 (0.07) b
2.47 (0.11) b
2.61 (0.04) b
2.59 (0.08) b
Chaqueño INTA
1.66 (0.08) c
1.57 (0.06) c
1.87 (0.03) cd
1.83 (0.05) cd
Norkin Irupé
1.85 (0.09) c
1.83 (0.12) c
1.93 (0.05) cd
1.70 (0.03) cd
Las Rosas INTA
1.83 (0.07) c
1.74 (0.07) c
1.99 (0.08) c
1.93 (0.07) cd
Trigomax 200
1.79 (0.04) c
1.86 (0.14) c
1.94 (0.06) cd
1.95 (0.04) c
Klein Atalaya
1.91 (0.09) c
1.87 (0.03) c
2.11 (0.06) c
1.94 (0.05) cd
Buck Candisur
1.48 (0.07) d
1.60 (0.06) c
1.69 (0.04) d
1.59 (0.06) d
39
TABLA I.3: Estimaciones de la tasa específica de absorción de P (umolP. g-1MS raíz. h-1) realizadas con los promedios del
contenido de P por planta y de la biomasa seca de raíces (SARP1) y con los coeficientes de regresión (SARP2).
Suministro de
fosfato (mol.m-3)
0.05
5
Genotipo
SARP 1
SARP 2
Período de estimación
Días desde la germinación
6-13
10-16
13-19
10
13
16
Chaqueño INTA
5.4
4.7
6.7
5.0
5.5
6.0
Norkin Irupé
7.5
6.2
5.4
5.0
5.5
6.0
Las Rosas INTA
6.2
4.3
5.7
4.9
5.4
6.0
Trigomax 200
6.6
7.0
11.6
7.4
7.9
8.8
Klein Atalaya
5.5
4.7
9.5
5.9
6.1
6.4
Buck Candisur
12.5
5.9
8.8
7.0
7.5
8.1
Chaqueño INTA
15.5
10.8
0.5
6.7
7.0
7.3
Norkin Irupé
9.4
5.0
14.6
7.9
8.2
8.6
Las Rosas INTA
11.5
6.8
6.8
7.0
7.1
7.2
Trigomax 200
14.1
10.2
11.6
9.0
9.2
9.4
Klein Atalaya
10.2
3.6
8.0
5.3
5.8
6.3
Buck Candisur
11.6
8.0
19.4
10.8
11.5
12.2
40
TABLA I.4: Efecto del nivel de suministro de P sobre el influjo y eflujo de P medido en umol. g-1 PS raíz .h-1 . El influjo se midió por
la absorción de 32P y el eflujo se estimó por diferencia. Los valores del influjo son promedio de cinco repeticiones y su desvío
estándar se presenta entre paréntesis. Para cada día letras diferentes indican diferencias significativas (= 0.05).
Suministro
Genotipo
Días desde la germinación
de fosfato
10
13
16
(mol.m-3)
Influjo
Eflujo
E/I
Influjo
Eflujo
E/I
Influjo
Eflujo
E/I
0.05
5
Chaqueño I.
9.3 (3) a
4.3
0.46
14.9 (3.5) a
9.4
0.63
17.5 (4) a
11.5
0.66
Norkin I.
8.8 (2) a
3.8
0.43
13.7 (5) a
8.2
0.60
19.9 (3) a
13.9
0.71
Las Rosas I.
11.7 (4) a
6.8
0.58
12.6 (6) a
7.2
0.57
17.4 (4) a
11.4
0.65
Trigomax 200
10.1 (3) a
2.7
0.27
16.8 (6) a
8.9
0.53
21.5 (4) a
12.7
0.59
Klein A.
7.8 (1) a
1.9
0.24
10.5 (3) a
4.4
0.42
16.4 (2) a
10.0
0.61
Buck C.
11.8 (5) a
4.8
0.41
11.5 (4) a
4.0
0.35
19.2 (3) a
11.1
0.58
Chaqueño I.
429 (97) b
422
0.98
308 (152) b
301
0.98
92 (28) b
85
0.92
Norkin Irupé
443 (210) b
435
0.98
171 (55) cd
163
0.95
98 (35) b
90
0.92
Las Rosas I.
514 (166) b
507
0.98
111 (29) d
104
0.93
112 (27) b
105
0.94
Trigomax 200
538 (157) b
529
0.98
229 (128) bc
220
0.97
88 (13) b
79
0.89
Klein A.
417 (244) b
412
0.99
161 (26) cd
155
0.96
117 (24) b
111
0.95
Buck C.
340 (117) b
329
0.97
192 (72) bcd
180
0.94
92 (35) b
80
0.87
41
TABLA I.5: Efecto del nivel de suministro de P sobre el eflujo de fosfato en
raíces de plántulas de 11 días de edad, de distintos genotipos de trigo (umol P.
g-1PS raíz . h-1), medido en forma directa a través de la salida de 32P. Los
valores son medias de cinco repeticiones acompañados de sus errores
standard. El único efecto significativo sobre el eflujo de P fue el del suministro
de P (= 0.05).
Genotipo
0.05 mol P.m-3
5 mol P.m-3
Media
E.s.
Media
E.s.
Chaqueño INTA
2.35
0.51
109.84
20.3
Norkin Irupé
2.38
0.24
74.54
12.99
Las Rosas INTA
2.68
0.30
152.55
22.63
Trigomax 200
5.01
0.96
137.51
33.85
Klein Atalaya
3.84
0.57
300.85
105.36
Buck Candisur
3.31
0.10
99.43
5.94
42
CAPITULO II
DIFERENCIAS GENOTÍPICAS EN LA EFICIENCIA NUTRICIONAL DE P EN
SUELO
INTRODUCCION
Una de las incertidumbres recurrentes que se presentan al analizar
resultados obtenidos con plantas cultivadas en condiciones controladas, es si
los mismos se repiten bajo condiciones ambientales naturales.
En el presente capítulo se presentan resultados obtenidos con plantas
cultivadas en diferentes condiciones ambientales: suelo en macetas, con y sin
control del clima y fotoperíodo. El objetivo es constatar si las diferencias
observadas en la eficiencia nutricional de P entre Chaqueño INTA (Triticum
aestivum) y Buck candisur (Triticum durum) en cultivo hidropónico se
manifiestan cuando se las cultiva en suelo fertilizado con diferentes dosis de P.
MATERIALES Y MÉTODOS.
Se realizaron dos ensayos, en ambos se utilizaron plántulas de dos
genotipos de trigo, Chaqueño INTA (Triticum aestivum) y Buck candisur
(Triticum durum), obtenidas de la germinación de semillas en cámara húmeda y
oscuridad. Se sembraron cinco plántulas en macetas con suelo del horizonte A
de un Argiudol típico con 5 ppm de P disponible (Bray –Kurtz, 1945).
43
Las particularidades de cada ensayo se detallan a continuación:
Ensayo I: Se utilizaron macetas de 10 cm de profundidad y 750 cm -3 de
capacidad con suelo fertilizado con 40 ppm de KPO4H2. El cultivo se realizó al
aire libre durante los meses de abril y mayo. Se regó en forma diaria hasta
capacidad de campo.
Se realizaron cuatro cosechas, espaciadas semanalmente, a partir de
los 16 días de la germinación. Los vástagos y raíces se secaron en estufa a 60
C por 72 horas, para luego ser pesados y digeridos con mezcla de ácidos
(nítrico-perclórico 3:2). Finalmente se determinó el contenido de P por el
método del amarillo-vanado-molíbdico
Ensayo II: Se cultivaron las plantas en macetas plásticas de 40 cm de
profundidad y 10 cm de diámetro, con capacidad para 3 kg de suelo seco. Las
dosis de KPO4H2 aplicadas fueron de 0, 5, 10, 15, 30, 60 y 150 ppm. El cultivo
de las plantas se realizó en cámara climática a 20 2 C, con un PAR de 160
mol.m-2.s-1 y fotoperíodo de 16 horas. Los riegos se realizaron día por medio
llevando a capacidad de campo. A los 28 días de la germinación se cosecharon
las plantas de cuatro macetas por tratamiento. El material vegetal se procesó
como en el caso anterior
Se estimó la eficiencia de uso de P (EUP) como la inversa de la
concentración de P en planta (CUP). En el ensayo II la eficiencia de absorción
de P se estimó mediante la tasa específica de absorción de P (calculada con
44
dos formas alternativas ya expuestas en el Capítulo I) y mediante el cociente
entre el contenido de P en las plantas y la biomasa seca de raíces (Q/PSr). En
el ensayo II únicamente se estimó este último cociente debido a la falta de
cosechas secuenciales.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el ensayo I tanto el contenido de P en planta como la biomasa de
raíces aumentaron exponencialmente con el tiempo. Un desvío del modelo se
observó en la última cosecha para el contenido de P en Buck candisur, hecho
que atribuímos a que las raíces proliferaron por fuera de las macetas, razón por
la cual esos datos no se incluyeron en los ajustes a funciones. Tanto la tasa
relativa de aumento del contenido de P en planta entera como la de las
biomasas de raíces fueron mayores en Buck candisur que en Chaqueño INTA
(=0.05) (Tabla II.1).
Debido a la alta variabilidad de biomasas entre las muestras de una
misma cosecha y al efecto de dilución del contenido de nutrientes por el
crecimiento, se prefirió analizar la Eficiencia de Uso de P según el peso seco
de las plantas. Se puede observar que la eficiencia es mayor para plantas más
grandes, hecho que puede atribuirse a la dilución por crecimiento (Fig II.1). Aún
incluyendo aquellos datos en los que las raíces de Buck candisur crecieron por
fuera de las macetas, la eficiencia de uso de P es mayor en Chaqueño INTA
que en Buck candisur, tal como se ha encontrado en ensayos de hidroponia.
45
En cuanto a las estimaciones de la tasa de absorción de P los resultados
difieren según su forma de cálculo (Tabla II.2). La estimación realizada entre
los promedios de contenidos de P y biomasas de raíces de cosechas sucesivas
(SARP 1) mostró que, para ambos genotipos, la SARP disminuye con el
tiempo, mientras que el cálculo que emplea las regresiones de la biomasa y de
los contenidos de P en función del tiempo (SARP 2), además de dar valores
más similares entre cosechas, indican un aumento de la SARP en Chaqueño
INTA mientras que para Buck candisur muestran una disminución. A pesar de
la incertidumbre en los valores de la SARP, generada por su forma de cálculo,
ambos tipos de estimaciones coinciden en asignarle valores mayores a Buck
candisur que a Chaqueño INTA. En la primera y segunda cosecha el Q/PSr fue
menor en Chaqueño INTA que en Buck candisur, mientras que en la tercer
cosecha ambos genotipos no se diferenciaron (= 0.05). Este cociente siguió
las mismas tendencias en el tiempo que las presentadas por la SARP 2:
aumentó para el primer genotipo y disminuyó para el segundo.
En el ensayo 2 las dosis crecientes produjeron aumentos tanto de las
biomasas como del contenido de P. Dada la alta variabilidad interna de las
plantas, establecer la dosis limitante para el crecimiento es sumamente
impreciso, sin embargo con seguridad tanto en la dosis 60 como en 150 ppm,
ambos genotipos de trigo presentan consumo de lujo de P, estado que es
objeto de estudio en la presente tesis. La confirmación de lo anteriormente
expuesto se evidencia observando los gráficos de biomasa y concentración de
P para vástago y raíces de ambos genotipos de trigo (Fig II.2 y II.3). A pesar de
que con estos datos no es posible establecer con precisión los valores críticos
46
de P para los vástagos, se puede observar que tanto para Buck candisur como
para Chaqueño INTA concentraciones internas de P menores a 100 umolP/g
MS (0.31%) están acompañadas con una reducción de su crecimiento (Fig II.2),
con lo que el valor crítico para los mismos supera este valor. Tal como se ha
encontrado para maíz (Schenk and Barber, 1979) el efecto del suministro de P
sobre el crecimiento de las raíces es mucho menos claro que para los
vástagos. Sólo en las dos dosis menores la producción de biomasa radical
disminuyó sin apreciables cambios en la concentración de P en las raíces (Fig
II.3). Es así que para concentraciones de P en raíces en el rango 60-100 umol
P/g MS existe una amplia variación de biomasa. Se puede apreciar que este
rango de concentraciones internas es inferior al requerido por los vástagos de
ambos genotipos para alcanzar su biomasa máxima. Este resultado apoyaría la
idea de que el aumento de la relación biomasa seca de vástagos/raíces
observada en condiciones de deficiencia de P puede deberse, al menos en
parte, a un menor requerimiento de P de las raíces para mantener el
crecimiento máximo. El cálculo de la eficiencia de uso de P muestra que en las
dosis bajas los dos genotipos de trigo no se diferencian, mientras que en dosis
más elevadas Chaqueño INTA posee una mayor eficiencia de uso que Buck
candisur (Fig II.4). En los dos niveles de fertilización más altos no sólo la
concentración interna de P en planta es mayor en Buck candisur que en
Chaqueño INTA (201 y 299 µmol P.g-1 en B.c.en 60 y 150 ppm de P, y 169 y
196 µmol P.g-1 en Ch.I. en 60 y 150 ppm P), sino que la diferencia de
concentración interna de P entre ambas dosis de fertilización es mayor en Buck
candisur que en Chaqueño INTA, resultado que indica que el primer genotipo
tiene un mayor consumo de lujo de P.
47
El Q/PSr aumenta con la dosis de P (Fig II.5). Nuevamente Buck
candisur presenta valores mayores de este cociente que Chaqueño INTA
solamente en altas dosis de P. Estas diferencias indican que la tasa de
absorción de P promedio entre la germinación y el momento de la cosecha son
diferentes entre los genotipos, ya que el efecto del tamaño de raíces está
incluido como variable y el período de tiempo en el cuál se ha adquirido el P es
el mismo para ambos genotipos.
Se puede concluir entonces que las diferencias en la eficiencia de uso
de P y en la tasa de absorción de P entre Chaqueño INTA y Buck candisur
encontradas en hidroponia también se manifiestan en suelo fertilizado con altas
dosis de P.
48
Tabla II.1: Parámetros del ajuste del logaritmo (base e) del contenido de P por
planta y de la biomasa seca de raíces con el tiempo, obtenidos en el Ensayo 1.
Se especifican para la ordenada al origen (a) y las pendientes (RAR y RGRr)
los errores estándar entre paréntesis. Letras diferentes dentro de cada columna
indican diferencias significativas (=0.05).
Contenido de P en planta
Biomasa seca de raíces
Genotipos
RAR
a
r2
n
RGRr
Chaqueño
INTA
0.070 a
(0.008)
0.806 a
(0.223)
0.80
20
0.055 a
(0.008)
1.765 a 0.71
(0.228)
20
Buck
candisur
0.082 b
(0.011)
1.214 a 0.806
(0.263)
15
0.092 b
(0.008)
1.385 a 0.90
(0.195)
15
a
r2
n
Tabla II.2: Estimaciones de la eficiencia de absorción de P de dos genotipos de
trigo (Ensayo 1). Las tasas de absorción neta de P fueron estimadas con dos
métodos alternativos (SARP 1 y 2, ver Materiales y Métodos del Capítulo I) y
promedios de la relación entre el contenido de P en planta y la biomasa seca
de raíces (Q/PSr) obtenido al inicio de cada período especificado. Para el
Q/PSr se indican con asteriscos las fechas en que hay diferencias significativas
entre genotipos (=0.05), entre paréntesis se indican los desvíos estándar.
SARP 1 (umol P/g.d) SARP 2 (umol P/g.d) Q/PSr (umol P/mg)
Período Chaqueño
Buck
Chaqueño
Buck
(días)
INTA
candisur
INTA
candisur
Chaqueño
INTA
Buck
candisur
0.46 (0.09)*
0.71(0.43)
16-23
54.7
79.8
35.9
57
23-30
39.6
50.4
39.9
53.1
0.55 (0.06)* 0.68 (0.14)
30-37
7.94
44.35
49.5
0.69 (0.12)
49
0.62 (0.13)
12
E.U.P. (g PS/umol P)
10
8
6
4
Chaqueño INTA
EUP=0,0131.BS +4,732; r=0,88
2
Buck candisur
EUP=0.0115.BS +3,157 ; r=0,88
0
0
100
300
200
400
500
Biomasa seca de planta (mg)
Figura II.1: Eficiencia de Uso de P (E.U.P.) en función de la biomasa seca por
planta para plantas de Chaqueño INTA y Buck candisur de 16 a 37 días de
germinadas, cultivadas en suelo fertilizado con 40 ppm de P (Ensayo I). Las
rectas de correlación (negra= Chaqueño INTA; roja = Buck candisur) mostraron
diferir únicamente en el valor de ordenada al origen (= 0.05).
50
450
60
Biomasa Seca vastago (mg)
400
15
350
30
150
300
250
10
200
5
150
0
100
50
Chaqueño INTA
0
0
50
100
150
200
250
[P] vástago (umolP/g MS)
500
60
Biomasa Seca vastago (mg)
450
150
400
15
350
30
10
300
250
5
200
0
150
100
Buck candisur
50
0
0
100
200
300
400
500
[P] vástago (umolP/g MS)
Figura II.2: Promedios y desvíos estándar de la biomasa y de la concentración
de P de vástagos de dos genotipos de trigo cultivados en suelo fertilizados con
diferentes dosis de P (valores, en ppm de P, indicados al lado de los símbolos,
Ensayo II). Las biomasas de las dosis superiores a 30 y a 60 ppm de P, para
Chaqueño INTA y Buck candisur respectivamente, no difieren
significativamente entre los niveles de fertilización (= 0.05).
51
Biomasa seco raíz (mg)
250
15
200
60
30
150
150
10
100
5
0
50
Chaqueño INTA
0
0
50
100
150
200
[P] raíz (umolP/gMS)
250
60
Biomasa seca raíz (mg)
15
150
200
30
150
10
5
0
100
50
Buck candisur
0
0
50
100
150
200
250
[P] raíz (umolP/gMS)
Figura II.3: Promedios y desvíos estándar de la biomasa y concentración de P
de raíces de dos genotipos de trigo cultivados en suelo fertilizados con
diferentes dosis de P (valores, en ppm de P, indicados al lado de los símbolos,
Ensayo II). Las biomasas de las dosis superiores a 15 y a 10 ppm de P, para
Chaqueño INTA y Buck candisur respectivamente, no difieren
significativamente entre los niveles de fertilización (= 0.05).
52
25
Chaqueño INTA
E.U.P. (umol/gPS)
20
Buck candisur
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Dosis de P (ppm)
Figura II.4: Eficiencia de uso de P en dos genotipos de trigo cultivados con
suelo fertilizado con distintas dosis de P (Ensayo II). Los datos corresponden a
plantas de 28 días de edad. La EUP difiere significativamente entre los dos
genotipos en la dosis de 150 ppm de P (= 0.05).
53
1,2
Q/PSr (umol P/mg)
1
0,8
0,6
0,4
Chaqueño INTA
0,2
Buck candisur
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Dosis de P (ppm)
Figura II.5: Cociente entre el contenido de P en planta y la biomasa seca de
raíces (Q/PSr) en plantas de 28 días de edad cultivadas con distintas dosis de
P aplicadas a un suelo deficiente en P. El Q/PSr difiere entre los dos genotipos
únicamente en la dosis 150 ppm de P (= 0.05).
54
CAPITULO III
RESPUESTA DE DOS GENOTIPOS DE TRIGO A LA PRIVACIÓN DE
FOSFATO. EFECTOS SOBRE EL CRECIMIENTO, ACUMULACIÓN,
CONCENTRACIÓN Y FLUJOS DE P.
INTRODUCCION
En los Capítulos I y II hemos identificado, en condiciones de
consumo de lujo, dos genotipos de trigo que difieren en el cociente de uso del
P (CUP) y en la tasa específica de absorción de P (SARP). Esta última está
sujeta a mecanismos de regulación, hecho evidenciado por el escaso efecto
que tiene el nivel de suministro sobre la concentración interna de P. Ante un
aumento de 100 veces de la concentración en la solución de cultivo la SARP
no llega a duplicarse .
Para introducirnos en el análisis tomemos un genotipo de trigo en
dos suministros de P no limitantes para el crecimiento. Si el mismo presenta,
en un momento dado, una diferencia en la concentración interna de P entre
ambos niveles de P, no es difícil interpretar que la misma se originó en una
diferente tasa de absorción previa. Esto es así ya que las diferentes
concentraciones internas no pueden atribuírse a diferencias en la dilución por
crecimiento ni a una diferente distribución de la biomasa entre vástagos y
raíces. Por otro lado no puede desconocerse que la relación entre la
55
concentración de P interna y la tasa de absorción no es sencilla. Estudios
realizados sobre la recuperación de plantas deficientes en P muestran que a
medida que la concentración interna aumenta la tasa de absorción disminuye
hasta llegar a valores semejantes a los de plantas cultivadas siempre en +P.
Esta interacción entre concentración interna y tasa de absorción de P puede
ser analizada considerando que el valor de la tasa de absorción registrada en
un momento determinado es: 1) el resultado de la regulación ejercida por la
concentración de P en las plantas (simultánea o anterior al momento de
determinación de la tasa de absorción), y 2) la causa de la futura concentración
de P en las plantas.
Si bien este camino de análisis parece viable resulta incompleto si
no consideramos que la absorción neta no es un flujo simple, sino que es
resultante de varios flujos que operan simultáneamente.
La absorción neta puede plantearse mediante dos ecuaciones
sencillas: 1) como la diferencia entre el influjo y eflujo de P y 2) como la
sumatoria de otros dos flujos: la tasa de acumulación en la raíz (TAPr) y la tasa
de transporte al vástago (TTPv). El análisis por separado de cualquiera de
estas dos ecuaciones daría una visualización incompleta del sistema de
regulación de la absorción de P.
El siguiente esquema ilustra lo expuesto:
56
Vástago
TTPv
Influjo de P
Solución
externa
Raíz
TAPr
Eflujo de P
Si bien bajo condiciones de deficiencia de P, la importancia de la
participación del influjo en la determinación de la absorción neta es indudable,
en plantas que realizan consumo de lujo de P su rol no resulta tan claro y surge
el eflujo de P con un probable papel regulador.
Por otro lado la relación entre las tasas de acumulación y
transporte al vástago parecerían estar relacionadas con la SARP a través del
concepto de demanda de P. A primera vista, el concepto de que la demanda
de P regule su absorción en plantas que presentan consumo de lujo parecería
carente de significado. Sin embargo no puede descartarse un efecto del
vástago sobre la regulación de la tasa de transporte al mismo (y por ende de
una gran proporción de la tasa de absorción) aún cuando el nivel de suministro
es no limitante para el crecimiento.
57
De esta manera puede plantearse a la absorción neta de P con
una doble igualdad:
Influjo  Eflujo  SARP  TTPv  TA Pr
Bajo este enfoque, y en condiciones de consumo de lujo de P,
planteamos diversas alternativas no excluyentes.
Hipótesis:
H1) La absorción neta de P está determinada por la regulación del
influjo y/o del eflujo de P.
H2) La absorción neta de P está determinada por la regulación del
influjo y de la tasa de transporte de P al vástago.
H3) La absorción neta de P está determinada principalmente por la
regulación de la tasa de transporte de P al vástago y en menor medida por la
tasa de acumulación de P en raíces.
Debido a que se pretende analizar los flujos citados en dos
genotipos es necesario considerar otro factor adicional relacionado con la
forma de expresar los flujos. Ya que tanto el influjo como el eflujo de P ocurren
en la superficie de contacto entre las raíces y la solución, y que los flujos se
58
expresan usualmente por cuestiones prácticas por unidad de biomasa seca o
fresca de las raíces, planteamos una hipótesis adicional:
H 4: Las diferencias en absorción neta de P entre los genotipos de
trigo se deben a diferentes relaciones entre la superficie y la biomasa seca de
las raíces.
Las primeras tres hipótesis serán tratadas en el siguiente capítulo,
mientras que la cuarta será puesta a prueba posteriormente (Capítulo V).
Mientras que la primer hipótesis se basa en la existencia de un
mecanismo de control en el plasmalema de las células de la corteza de las
raíces, la tercera establece que los sitios de control se ubican en zonas más
internas de la raíz y estarían relacionados fundamentalmente con el sistema de
transportadores de carga al xilema y a la vacuola de las células de raíz (sitio de
acumulación preferencial del P en ese órgano en condiciones de consumo de
lujo de P). La segunda hipótesis implica un ajuste simultáneo de los sistemas
de transportadores tanto en la interfase solución-raíz como a nivel raíz-vástago.
La asociación entre cada uno de estos cuatro flujos con la
concentración interna de P pueden informarnos de la importancia relativa de
cada uno de ellos sobre la regulación de la SARP. Existen abundantes
evidencias que tanto el influjo, como la cantidad de P absorbido y transportado
al vástago, son mayores en plantas con baja concentración interna de P. Estos
efectos pueden ser observados si se les vuelve a suministrar altos niveles de P
59
a plantas deficientes en P. Si el influjo, la TTPv y la TAPr estuvieran bajo el
control de la concentración interna, el eflujo podía ser simplemente la
resultante de estas tasas, sin un mecanismo de control propio que responda al
nivel nutricional, visión compatible con una pérdida pasiva.
Los datos presentados en el Capítulo I son compatibles con la
hipótesis 1) en cuanto a que la misma podría explicar la diferentes SARP entre
suministros, pero no ocurre lo mismo cuando se analiza a los flujos en el
suministro 5 mol .m-3 de P. Los cambios temporales de la SARP y del influjo
son contrapuestos: mientras la primera aumenta, el segundo disminuye. Sin
embargo no hay que perder de vista, como ya fuera aclarado, que estos datos
fueron obtenidos al poco tiempo de ser expuestas las plantas a los distintos
suministros de P, con lo cuál podrían reflejar un comportamiento de
aclimatación.
En este capítulo se exponen los resultados de un ensayo donde se
midió el influjo, la SARP, la TTPv y la TAPr en los dos genotipos seleccionados
previamente, los que fueron sometidos a privación de P por diferente períodos.
De esta manera se pretendió obtener información de plantas ya aclimatadas al
suministro de P (plantas control) y evaluar el probable efecto de la
concentración interna de P sobre los flujos de P (plantas pretratadas por
diferentes períodos de tiempo en solución libre de P).
Adicionalmente, analizamos diferencias genotípicas relacionadas
con la demanda de P, debidas tanto a la producción de biomasa como a la
60
concentración interna de P. Incursionamos en la posibilidad de detectar en
forma rápida y evidente diferencias entre genotipos mediante la privación de
este nutriente, ya que es de esperar que la misma afecte más tempranamente
y en mayor grado al genotipo que presenta una mayor demanda.
MATERIALES Y METODOS
Se utilizaron para este ensayo dos genotipos de trigo: Tríticum
aestivum cv Chaqueño INTA y Triticum durum cv Buck Candisur. La
germinación se llevó a cabo en cámara húmeda y oscuridad a 20 C. Dos días
después de la germinación se formaron paquetes de 5 plántulas de tamaño
uniforme (unidad experimental) los que se colocaron en solución nutritiva. Se
utilizó el mismo medio de cultivo detallado en el Capítulo I con una
concentración de fósforo 5 mol.m-3 suministrado como KH2PO4. A los 18 días
de la germinación se inició el tratamiento dirigido a la obtención de plantas con
diferentes concentraciones internas de P, el que consistió en suprimir a la
mitad de las plantas la fuente de P del medio de cultivo y balancear la
concentración de K+ con K2S04 (plantas –P).
La temperatura de la cámara de cultivo fue de 20 ±1 C y la
densidad del flujo fotónico, a nivel de las plantas, de 200 umol.m -2.s-1 de
radiación fotosintéticamente activa (entre 400 y 700 nm), durante un
fotoperíodo de 16 hs.
61
El crecimiento se estimó por cosechas sucesivas realizadas a partir
del inicio de la privación de P a intervalos de dos días tanto para plantas
deficientes como para las control.
El material vegetal cosechado se separó en vástagos y raíces y se
secó en estufa a 80C por 72 hs para determinar el peso seco. La digestión se
realizó con mezcla nítrico-perclórico ( 3:2 v/v), determinándose el P de los
digestos por el método colorimétrico del amarillo-vanado-molíbdico.
Los pesos secos de vástagos, raíces y de planta entera se
ajustaron a un modelo de crecimiento exponencial.
La absorción neta de P por unidad de peso seco de raíces (SARP),
se estimó utilizando la biomasa estimada por las regresiones y los promedios
de las concentraciones de P en vástagos y raíces obtenidas en cada fecha. La
estimación de la absorción de P resultante es un promedio de un período de
dos días y sería la suma de dos componentes: la tasa de transporte de P al
vástago (TTPv) y la tasa de acumulación de P en las raíces (TAPr). Para cada
uno de ellos se usó la siguiente fórmula:
SARP  TTPv  TA Pr 
PS 2v .[ P]v2  PSv1v .[ P]1v
PS r .(t 2  t1 )
62

PS 2r .[ P]r2  PS1r .[ P]1r
PS r .(t 2  t1 )
En el que los subíndices especifican la cosecha y los superíndices
la parte de la planta (v=vástago; r=raíz).
En las plantas -P la estimación de la SARP requirió una
modificación de la metodología antes citada. En cada cosecha se colocaron 5
paquetes de las plantas del tratamiento –P en solución 5 mol .m-3 de P. Luego
de 24 horas estas plantas transferidas se cosecharon y se las procesó para
determinar el peso seco y contenido de P de igual manera que las anteriores.
Las tasas se estimaron utilizando la ecuación anterior, en la que las
concentraciones de P en el tiempo 2 corresponden a plantas reexpuestas por
24 horas a solución 5 mol .m-3 de P y las del tiempo 1 a las plantas tratadas
con solución libre de P cosechadas 24 horas antes.
Paralelamente se realizó una medición del influjo de P utilizando
32P.
El período de absorción utilizado fue de 20 min en solución con actividad
específica 435 Kb/mmol P seguido por un lavado en solución completa sin
marcador por igual lapso de tiempo. Finalmente se cosecharon las plantas, se
las secó y pesó para luego digerirlas con mezcla Nítrico-perclórico (3:2 V:V).
En los digestos se determinó la radioactividad usando un contador de centelleo
líquido midiendo la radiación Cerencov.
El diseño experimental utilizado fue totalmente aleatorio y cada
unidad experimental consistió en un conjunto de cinco plantas. Las
estimaciones de biomasa seca, concentración de P en vástagos y raíces e
63
influjo son promedios de 5 repeticiones. Los análisis estadísticos utilizados
(Análisis de varianza y correlaciones) se realizaron con un = 0.05% .
RESULTADOS
Durante el período experimental la biomasa producida por las
plantas -P no fue reducida en forma significativa con respecto a las control y
fue mayor en Buck candisur que en Chaqueño INTA en ambos tratamientos
(Fig. III.1 y Tabla III.1).
En las plantas control la relación entre las biomasas de vástagos y
raíces aumentó con el tiempo y se verificó que esta proporción fue mayor en
Buck candisur que en Chaqueño INTA. Las plantas de ambos genotipos
privadas de P presentaron una menor relación de biomasas entre el vástago y
la raíz que sus controles (Fig. III.2), este efecto fue estadísticamente
significativo a partir de los 8 días de privación de P (= 0.05).
La concentración de P en las plantas control permaneció
relativamente constante (Fig. III.3 a y b) a excepción de la concentración de P
en los vástagos de Buck Candisur, la cual disminuyó alcanzando al final del
experimento similares valores que los de Chaqueño INTA. Este resultado
indicaría una disminución en el tiempo de la diferencia genotípica en la
eficiencia de uso de P y solamente fue observado en este experimento donde
la edad de las plantas fue mayor que la del capítulo anterior.
64
Con sólo dos días de privación de P se observó una reducción
significativa de la concentración del mismo en las plantas, siendo entre un 1020% menor en los vástagos y un 30- 40% menor en las raíces que en las
plantas control (Fig. III.3 a y b). A los doce días la concentración interna de P
disminuyó a valores de aproximadamente un 30% de los presentados por los
controles. La disminución de la concentración de P bajo deficiencia se debió
principalmente al crecimiento de las plantas, el que conllevó a la dilución del
contenido interno del nutriente. Otro factor de importancia secundaria fue la
pérdida de P desde las raíces a la solución de cultivo en los primeros días del
traspaso a solución -P. Esta pérdida fue constatada por el muestreo diario de
la solución de cultivo en la que se determinó la concentración de P. La pérdida
de P calculada en todo el período de privación equivalió a un 10% del
contenido de P de las raíces, cantidad poco significativa para explicar la
disminución de la concentración de P en planta aquí encontrados.
Los valores estimados de la tasa de absorción neta de P de las
plantas control presentaron pocos cambios en el tiempo oscilando entre 5 y 8.8
µmolP/h.g PSraíz en Chaqueño INTA y entre 7.4 y 11.5 en Buck candisur (Fig.
III.4). En ambos genotipos la suspensión del suministro de P condujo a un
aumento de la tasa de absorción neta, la que alcanzó un valor 5 veces superior
a los de las plantas control luego de doce días de privación de P (Fig. III.4) y no
mostraron ser diferentes entre los genotipos.
Es oportuno aclarar aquí los inconvenientes metodológicos que
existen para la determinación de la absorción neta. Por un lado en altos
65
suministros de P no es posible estimar directamente a la SARP por la
disminución de la concentración en la solución de cultivo, debido a que la
cantidad de P absorbido por las plantas es un porcentaje bajo del contenido
total de la solución. Alternativamente, si se prolonga el tiempo de absorción,
y/o se disminuye el volumen de solución, se corre el riesgo de que se
modifique sensiblemente el pH y la concentración de otros iones de la solución
de cultivo. En estas condiciones es recomendable la estimación de la SARP
por medio de cosechas sucesivas, metodología que además permite estimar la
distribución neta del P absorbido entre vástagos y raíces. En los dos genotipos,
las cosechas se realizaron cada dos días a fin de seguir cambios en la
concentración de P interno, por lo que la estimación de la SARP resulta ser un
promedio para ese período. Por otro lado en las plantas -P es necesario
reexponerlas a solución +P por un período suficientemente largo como para
detectar cambios en la concentración de P en las plantas. En este trabajo se
utilizó un período de 24 hs para determinar la SARP. De este modo las
estimaciones de la SARP de las plantas control y –P resultaron ser promedio
de períodos de diferente duración, dificultando la comparación estadística
directa entre plantas control y aquellas privadas de P.
Tanto la tasa de transporte de P a los vástagos (TTPv) como la de
acumulación en las raíces (TAPr) no presentaron importantes cambios en el
tiempo en las plantas control y la primera mostró ser superior en B.C que en
Ch.I. (Fig. III.5 a y b). Ambos componentes de la SARP en las plantas -P
aumentaron con el tiempo de privación de P, sin mostrar ninguna de ellas
diferencias entre genotipos. Al analizar el cociente TAPr/TTPv a diferentes
66
tiempos (Fig. III.6) se visualiza que es mayor en plantas -P que en controles.
En plantas privadas de P por pocos días esta relación es alta, especialmente
en Ch.I., aunque luego de 6 días de tratamiento este cociente disminuye y es
similar entre los dos genotipos (Fig. III.6). La tasa de acumulación de P en las
raíces representó un valor inferior al 25% de la SARP en las plantas control de
ambos genotipos, mientras que para las plantas deficientes osciló entre un 62
y 27% en Chaqueño INTA y entre 41 y 28% en Buck candisur. Los valores más
altos se obtuvieron en plantas con pocos días de privación de P.
El influjo de P presentó amplias variaciones entre cosechas (Fig.
III.7, a). Al analizarlo en función de la biomasa seca de las plantas se observa,
en todos los casos, una tendencia a disminuir (Fig. III.7, b). No se encontró un
patrón claro de diferencias entre genotipos y tratamientos de P en el influjo de
P, ya que existieron interacciones entre estos dos factores y el tiempo. Las
escasas diferencias significativas encontradas indicaron que el influjo de P fue
mayor en plantas deficientes que en controles. Estas observaciones merecen
ser analizadas con el cuidado correspondiente ya que sólo en algunos
momentos los valores difieren significativamente (a los 6, 8 y 10 días desde el
inicio de privación de P para Chaqueño INTA y a los 8 y 12 días para Buck
candisur).
El posible efecto regulatorio de la concentración interna sobre los
flujos de P se estudió mediante el análisis de correlaciones. Ni el influjo ni el
eflujo de P (estimado por la diferencia entre el influjo de P y la SARP)
mostraron relación alguna con la concentración de P interna, ya sea esta
67
concentración la correspondiente a vástagos o a raíces (Fig. III.8 y III.9). A
diferencia, la SARP y la concentración interna de P se correlacionaron
significativamente (Fig III.10 y Tabla III3). La función que presentó mejor ajuste
entre las variables fue de tipo logarítmico (Tabla III.3). Ambos genotipos de
trigo mostraron una relación similar entre la SARP y la concentración de P en
raíces, en cambio la relación entre la SARP y la concentración de P en los
vástagos, difirieron en el valor de la ordenada al origen (Tabla III.3), de tal
manera que para una dada concentración interna de P Buck candisur presentó
una mayor SARP que Chaqueño INTA (Fig III.10). Ambos componentes de la
SARP (TTPv y TAPr) se correlacionaron también significativamente con la
concentración interna de P. La función de ajuste entre estos pares de variables
fue del mismo tipo que la encontrada entre la SARP y la concentración interna
de P y las conclusiones extraídas de esta última son también aplicables a las
primeras (Tabla III.3). A partir de las correlaciones SARP-[P]i se estimó la
concentración interna de P (concentración umbral) correspondiente a un valor
de SARP 10% superior al mayor valor de SARP registrado para los controles.
El cálculo de esta concentración interna umbral en los vástagos mostró ser
superior para Buck candisur con respecto a Chaqueño INTA (Tabla III.3).
Realizando el mismo cálculo para la correlación TTPv-[P] y TAPr-[P] (tomando
en cada caso como valor de referencia el mayor valor de la tasa
correspondiente), se observó que, al igual que para la SARP, la mayor
diferencia entre genotipos en los valores umbrales correspondió al estimado en
los vástagos (299 y 399 µmol P.g-1 para la TTPv de Ch.I. y B.C.
respectivamente, mientras que para la TAPr fueron de 424 y 448 µmol P.g -1 en
68
los mismos genotipos) siendo mayores en ambos casos los de Buck candisur.
Por otro lado los valores umbrales de concentracion de P estimados tanto en
vástagos como en raíces fueron superiores para la TAPr.
Ni el influjo ni el eflujo de P se relacionaron con la SARP (Fig.
III.11), sin embargo entre estos dos flujos unidireccionales se encontró una
relación lineal para las plantas control, no diferentes entre genotipos, mientras
que para plantas -P se observaron algunos desvíos a esta función para los
valores más bajos de ambos flujos. Estos valores corresponden a plantas con
8 o más días de tratamiento sin P (Fig. III.12).
DISCUSION
Los resultados presentados en este capítulo coinciden con los ya
expuestos en cuanto a que el genotipo Buck Candisur produjo mayor biomasa
que Chaqueño INTA. Al ser la concentración de fósforo utilizada para el cultivo
de las plantas mucho mayor que aquellas que limitan la tasa de crecimiento de
plántulas de trigo, las mismas presentaron consumo de lujo de este nutrimento
a cuya expensa se mantuvo la tasa de crecimiento observado en las plantas
privadas de P. Sin embargo la falta de P externo modificó, de alguna manera,
la redistribución de los fotoasimilados, favoreciendo como destino a las raíces y
resultando en una menor relación de biomasas vástago:raíz. Este mecanismo
de adecuación a bajos suministros de P fue precedido por otro: el aumento de
69
la tasa específica de absorción de P (SARP), aumento que no fue acompañado
por el influjo de P.
A pesar de la mayor biomasa, de la mayor relación biomasa de
vástago:raíces y de la mayor concentración de P en vástagos observados en
Buck candisur (los que llevarían a suponer un mayor requerimiento de P en
este genotipo), los efectos de suprimir el suministro de P, como son el aumento
en la SARP e influjo de P, no se detectaron que fueran superiores a los de
Chaqueño INTA y/o que se presentaran anticipadamente.
Es de destacar que si bien la absorción neta de P fue muy
diferente entre los controles y las plantas privadas de P, estas diferencias no
se manifestaron con igual claridad en el influjo de P. Una de las dificultades al
analizar estos resultados fue la alta variabilidad de los valores del influjo. En
una primera aproximación se pueden considerar dos fuentes de variabilidad: 1)
la aportada por las diferencias entre las unidades experimentales, que es muy
importante y, 2) la tendencia del influjo a disminuir en el tiempo, al menos en
las plantas control, ya observada en el Capítulo I. Esta tendencia no fue tan
clara en el presente ensayo (Fig. III.7, a), tal vez debido al menor valor del
influjo y a la persistencia de las amplias diferencias entre plantas. Una manera
de empezar a discriminar el origen de esta variabilidad es evaluando la relación
entre el influjo de P y la biomasa de las plantas (Fig. III.7,b). Si este hipotético
efecto del tamaño de las plantas sobre el influjo de P fuera real, apenas
alcanza a explicar la mitad de la variabilidad de los influjos en las plantas
control (ya que el coeficiente de correlación fue de 0.5). Otra probable fuente
70
de variabilidad sobre el influjo podría ser las oscilaciones dependientes de los
ciclos luz-oscuridad, tal como han sido encontradas para el nitrato (Delhon et
al, 1995a). Lamentablemente, y a pesar de que es ampliamente conocida la
existencia de oscilaciones diarias en la absorción neta (Le Bot and Kirkby,
1992; Delhon et al, 1995; Pan et al, 1987 ), es notable la falta de información
con respecto al comportamiento diario en el influjo de iones.
Pese a que en el presente trabajo se ha tomado la precaución de
realizar los influjos en las horas siguientes a la mitad del fotoperíodo, no
descartamos la posibilidad del efecto de fluctuaciones diurnas sobre las
conclusiones de la evolución del influjo con el tiempo, ni en la ausencia de una
correlación entre el influjo de P y la SARP.
Por otro lado existen otros dos elementos a considerar en el
análisis del escaso efecto de la privación de P sobre el influjo de P. Por un lado
es probable que los datos obtenidos pertenezcan a la fase lineal de la isoterma
de absorción de P, ya que la concentración de P usada es muy elevada.
Edwards (1969) postuló que el influjo de P en esta fase presenta un
componente de difusión pasiva que crece con la concentración externa.
Cogliatti y Santa María (1990) encontraron que en trigo dicho componente de
difusión pasiva se visualizaba en concentraciones superiores a los 0.5 mol .m-3
de P, y que es escaso el efecto del suministro previo de P sobre el influjo de P,
por lo que no sería esperable encontrar una relación entre el influjo de P y la
concentración interna de P. De ser así en el presente caso un probable
aumento en la Vmax de los transportadores de fosfato de las plantas
71
deficientes no sería detectado en 5 mol .m-3 de P, hecho que explicaría la
escasa diferencia en los valores de los influjos entre plantas control y plantas
deficientes.
El otro aspecto del escaso efecto de la privación de P sobre el
influjo se relaciona con un retardo en la detección de los cambios en el influjo
de P podría deberse a su propio mecanismo de regulación, el cual involucra la
síntesis de transportadores. Sin embargo existen evidencias de que tal
mecanismo actúa rápidamente. Al respecto, en tomate el aumento en la
acumulación de ARN mensajero y aparición de una proteína transportadora de
P se produce dentro de las 12 a 24 hs después de suprimirle el P (Muchhal
and Raghothama, 1999). Estudios realizados de dos promotores de dos
transportadores de P de alta afinidad de arabidopsis (AtPT1 y AtPT2) con el
uso de genes chivato (en este caso el LUC) mostraron, también, que 12 hs
después de privar de P a las plantas comenzaba en éstas a producirse una
acumulación de ARN mensajero y a manifestarse la actividad de las proteínas
codificadas por los genes chivato. Sin embargo la actividad de enzima LUC
alcanzó a ser un 60% de la máxima luego de dos días, y la máxima se registró
con 4 o más días después de suprimirle el P (Karthikeyan et al, 2002). Estos
resultados fueron expresados sólamente según el tiempo desde el inicio del
tratamiento –P y muestran cuán rápidamente puede actuar una regulación vía
síntesis de novo. Sin embargo estos resultados resultan difíciles de extrapolar
a otras situaciones, ya que al no contar con ninguna variable que informe del
estado nutricional de las plantas (como por ejemplo de la concentración interna
de P) no pueden ser atribuidos claramente a las perturbaciones originadas por
72
el cambio del medio de cultivo y/o a una respuesta específica a la deficiencia
de P. Al respecto, Kartikheyan et al. (2002) afirman que la activación de estos
genes es específica a los cambios en la disponibilidad de P, basándose en otro
trabajo (Mukatira et al, 2001) en el que se muestra que dos promotores de
transportadores de P de alta afinidad (AtPT2 de Arabidopsis y TPSI1 de
tomate) son activados por la privación de P pero no por estrés salino,
desecación, frío o calor.
Sin dudar de la existencia de una respuesta específica a nivel del
sistema de transportadores de P a la deficiencia de P (abundante información
la respalda), no se puede descartar que una regulación más general también
esté interfiriendo en los niveles de ARNm de los transportadores de P de alta
afinidad. Cabe considerar que según destaca Mukatira et al. (2001) para los
transportadores de P se cumple una observación general basada en la
comparación de múltiples genomas, que afirma que las regiones que codifican
para proteínas son muy conservadas, mientras que las de los promotores son
altamente divergentes. Estos autores sostienen que esto “le confiere habilidad
a las plantas para regular diferencialmente uno o más genes involucrados en la
adquisición de nutrientes según su necesidad y disponibilidad” variabilidad que
encontraron en una diferente sensibilidad a la concentración de P en el medio
de cultivo en la inducción de los genes AtPT1 y AtPT2 de arabidopsis. Por
tanto, la actividad de los genes presentada en función del tiempo no deja en
claro si es un efecto de una incipiente deficiencia de P y/o producto del estrés
del cambio abrupto de la composición del medio de cultivo. Un elemento para
considerar esta última posibilidad son los resultados obtenidos por Wang et al.,
73
2002, que registran una acumulación de ARNm de un transportador de P de
alta afinidad dentro de las primeras 3 a 12 hs de haber suprimido del medio de
cultivo ya sea el K, el Fe o el P, respuesta rápida y evidentemente poco
específica. Los autores sostienen que esta respuesta es pasajera ya que, al
contrario del tratamiento –P, el alto nivel inicial de ARNm no se mantiene luego
de 5 días de privación de K o de Fe. Por tanto no es posible descartar esta
posibilidad, en vistas también de que los aumentos en el influjo cuando se
suprime el P en general son apreciables en escala de varios días (Arnozis and
Cogliatti, 1983;.Adalsteinsson et al, 1994). Pese a que existe mucha
información que permitiría suponer cambios en el sistema de transportadores
involucrados en el influjo, la falta de correlación encontrada entre la
concentración de P interna con el influjo de P indica que el aporte del sistema
de alta afinidad al influjo total en 5 mol.m -3 es de escasa importancia.
Estudios
de
la
regulación
de
promotores
de
los
genes
codificadores de transportadores de P de alta afinidad mostraron que pueden
ser reprimidos por el resuministro de P a plantas deficientes y que su expresión
en plantas bien nutridas en P es mínima (Mukatira et al, 2001; Karthikeyan et
al, 2002). Los autores sugieren que los resultados de la regulación de estos
promotores coinciden con los estudios cinéticos de la absorción de P en cuanto
a que el sistema de alta afinidad es desreprimido por la privación de P. Con
respecto a los transportadores de P de baja afinidad, poco se puede decir,
aunque se sabe que se expresan en forma constitutiva.
74
Con estos escasos conocimientos una posible interpretación de los
resultados aquí obtenidos es que en las plantas cultivadas en 5 mM de P el
influjo de P estaría mediado en gran proporción por el sistema constitutivo de
baja afinidad, el que disminuye con el tiempo o la biomasa. Mientras que en las
plantas control el sistema de transportadores de alta afinidad estaría reprimido,
en las plantas privadas de P dicho sistema tendría una actividad en aumento.
En suma puede suponerse que estas dos tendencias contrapuestas sobre el
influjo total de P operarían simultáneamente en las plantas privadas de P.
Ambas tendencias permitirían que la diferencia del influjo entre controles y
plantas –P, atribuidas al sistema de alta afinidad, sea recién detectable seis
días después, cuando la contribución del mismo en el influjo sea
proporcionalmente alta. Otra posibilidad, aunque más incierta, es que también
el sistema de transportadores de baja afinidad responda a la concentración
interna y contribuya, conjuntamente con el sistema de alta afinidad en la
diferencia del influjo entre plantas controles y –P.
Aún considerando el inconveniente de que los flujos de P fueron
estimados a tan diferentes escalas de tiempo (minutos en el caso del influjo y
días para la SARP), las amplias diferencias encontradas en sus valores nos
dan idea de la importancia relativa de cada uno de ellos. En nuestro caso el
valor de la absorción neta de P en las plantas control fue entre un 2 a un 7%
del valor del influjo, mientras que en las plantas -P este porcentaje aumentó
con el tiempo de privación de P hasta llegar a ser un 60%, indicando una
importante reducción del eflujo.
75
Usualmente el efecto regulatorio de la concentración de P sobre la
tasa de absorción de P ha sido deducido de la comparación entre dos tipos de
plantas: deficientes y suficientes, sin una expresión cuantitativa entre ambas
variables. Para la tasa de absorción de nitrato y de amonio Lee (1993) ha
encontrado una clara correlación con la concentración interna de nitrógeno en
las raíces y ,aunque no probó ninguna función entre las variables, son en
apariencia del mismo tipo a la obtenida en este trabajo entre la SARP y la
concentración de P de vástagos y raíces. La presunción de que existe una
regulación de la SARP vía concentración interna de P puede mantenerse en
vistas de que ambas variables se correlacionan entre sí. La forma de la curva
de correlación indica que una concentración de P interna inferior a la presente
en las plantas control desencadenaría una respuesta detectable en la SARP, al
menos para el método aquí empleado para su medición. Una estimación de
esta concentración umbral de P puede realizarse calculando con la función de
correlación la concentración interna de P correspondiente a una SARP 10%
superior a las de las plantas control. La concentración interna umbral calculada
no difirió entre los genotipos cuando se consideró la concentración en raíces,
sin embargó mostró ser diferente para los vástagos.
Se observa claramente que existe una mayor concordancia de las
estimaciones de concentraciones umbrales de la SARP con los de la TTPv que
con los de la TAPr.. Son tres las semejanzas: a) en cuanto a valores
(comparables entre ambas tasas); b) en cuanto a las diferencias encontradas
entre los genotipos (similares valores entre genotipos para la concentración
umbral en raíces, pero mayor para Buck candisur en vástagos) c) y en cuanto a
76
que umbrales estimados en los vástagos son mayores que en las raíces (Tabla
III. 3). Para la TAPr esta diferencia en la concentración interna umbral entre
genotipos y entre vástagos y raíces es menos marcada, y su valor absoluto es
sospechosamente similar a la concentración de P en las raíces y en los
vástagos de las plantas control (Tabla III.3 y Fig. III.3). Estas observaciones
refuerzan la idea de que la SARP responde en mayor medida a la TTPv y, por
otro lado, sugieren que las respuestas observadas en la TAPr son más
inmediatas y locales. No parece desatinado suponer que uno de los principales
componentes de la TAPr en las plantas –P expuestas a 5 mol.m-3 de P, es su
acumulación en las vacuolas. Se sabe que este proceso actúa en forma muy
rápida, mediado probablemente por canales, contribuyendo eficazmente al
mantenimiento homeostático de la concentración de P en el citoplasma
(Sakano et al. 1995). Independientemente del estado nutricional, un aumento
abrupto de la cantidad de P que ingresa al simplasto, sería seguido por un
aumento del transporte de P a la vacuola, por tanto el umbral de concentración
de P podría resultar similar a la concentración de las plantas control, sin
implicar necesariamente otro tipo de regulación (como el de síntesis de novo
de los transportadores del tonoplasto, aunque no se descarte) que el de la
propia flexibilidad de respuesta de los transportadores existentes. De esta
manera la correlación TAPr-[P] presentaría un valor umbral relacionado con
una respuesta inmediata de los transportadores a la concentración local
(citoplasma) de P, mientras que la pendiente combinaría además de este
efecto el de posibles cambios en el tipo y/o cantidad de transportadores.
77
Por otro lado si bien en las plantas -P la tasa de acumulación de P
en las raíces contribuye más a la SARP que en las plantas control (en especial
al inicio del tratamiento de privación) la tasa de transporte de P al vástago es el
principal componente de la SARP. Ambas tasas presentaron el mismo
comportamiento general que la SARP con respecto a la concentración de P, de
tal modo que no se rechaza la hipótesis de que la regulación del flujo neto en
este alto suministro de P se realice, en parte, vía modificación de la capacidad
de transporte y acumulación de P en las raíces. Sin embargo la pendiente de la
correlación tasa-[P] es mayor para la TTPv que para la TAPr, indicando que la
disminución en una unidad de concentración es acompañada por un mayor
cambio de la TTPv. Múltiples factores estarían relacionados con este aumento
de la TTPv, cuyo resultado es englobado por el término de “demanda”. Uno de
estos factores sería el sistema de transportadores implicados en la
redistribución interna del P, cuyo conocimiento e identificación es actualmente
incipiente. Aún así se ha observado que los genes que codifican para
transportadores de P que se expresan no sólo en raíces sino también en hojas,
flores, etc., responden a la eliminación del P del medio de cultivo con cambios
en su activación como así también en el patrón de expresión (Leggewie et al.,
1997; Karthikeyan et al., 2002).
Resumiendo, cuando las plantas están en contacto con solución 5
mol P.m-3: a) el influjo de P está lejos de limitar la absorción de P tanto en
plantas control como en deficientes; b) la tasa de transporte de P al vástago es
el principal componente de la SARP; c) el eflujo de P sólo se relaciona con el
influjo de P y d) únicamente los dos componentes de la SARP se relacionan
78
con la concentración de P que presentaban las plantas al momento de inicio de
la medición de la misma.
El primer punto facilita aceptar la falta de correlación entre el influjo
y la SARP, relación frecuentemente asumida como válida, ya que dicha
relación sería trivial en condiciones de consumo de lujo de P. Esto es válido, al
menos inicialmente, en las plantas traspasadas a solución –P las cuales
presentaron tal cantidad de reserva de P que alcanzó como para sostener un
crecimiento similar a las plantas control y cuya SARP en 5 mol .m-3 de P llegó a
ser a lo sumo un 70% del valor del influjo de P al final del experimento.
El aumento inicial de la SARP observado en las plantas deficientes
parecería relacionarse con un aumento de la tasa de acumulación de P en las
raíces, pero el incremento más importante de la SARP, evidenciado en las
plantas con 4 ó más días de privación de P, se relacionaría con un aumento
importante de la tasa neta de transporte de P al vástago, tasa relacionada
tanto con la concentración de P de raíces como con la de los vástagos. Sin
embargo, no se puede ignorar que, en las últimas cosechas el aumento de la
SARP fue acompañado por una reducción del eflujo.
Con respecto a una regulación de la absorción neta vía eflujo ya
fue propuesta por Deane-Drummond y Glass (1983) abriendo un debate sobre
la importancia relativa del influjo y eflujo. Estos investigadores mostraron la
importancia y la velocidad con que puede actuar el eflujo. Al resuministrarle
nitrato a plantas deficientes se producían rápidos cambios en la absorción
79
neta, desde un valor inicial 10 veces superior al de los controles, hasta
prácticamente igualarse con los de éstos en sólo 20 minutos, durante estos
cambios no se detectaron diferencias en el influjo de nitrato. Sin embargo este
ajuste del eflujo al estado nutricional parece ser solamente pasajero, mientras
que los cambios en el influjo de P actúan a escalas de tiempo más largas (Lee,
1993). El rol del eflujo de P puede ser mejor comprendido dentro de un
contexto más amplio. Se conoce que el P inorgánico en el citoplasma es
mantenido a concentraciones constantes aún en plantas deficientes de P,
mantenimiento realizado a expensas del P inorgánico de las vacuolas (Lee and
Ratcliff, 1983; Lauer et al., 1989; Theodorou et al., 1991). Si la deficiencia se
agudiza y el P inorgánico de las vacuolas se agota se produce una disminución
en el nivel de ATP (Lauer et al., 1989; Duff et al., 1989; Theodorou et al., 1991)
con el consiguiente compromiso del mantenimiento de todos los procesos
metabólicos. Por otro lado en cultivos de células también se observó que el
intercambio de P entre el citoplasma y la vacuola intervenía en este equilibrio
(Sakano et al., 1995), y que su ruptura, en este caso por un exceso de
suministro de P, conducía a la pérdida de viabilidad de las células (Sakano et
al., 1992). Puede considerarse entonces que el mantenimiento homeostático
de la concentración de P inorgánico del citoplasma es una propiedad
emergente de un sistema de transporte y asimilación que actúan en conjunto
(Mimura, 1999). En raíces enteras sobre este ”pool” de P inorgánico
citoplasmático operarían simultáneamente el influjo, el eflujo, la acumulación
en la propia raíz (ya sea física, como en la vacuola, o química, como en la
formación de compuestos orgánicos estables) y la tasa de cargado al xilema,
80
como los principales flujos de P que intervienen en forma equilibrada. Si la
concentración de P inorgánico está bajo control homeostático, cualquier
alteración de los flujos acarreará un cambio en los otros. Los resultados
mostrados en este capítulo muestran importantes cambios en la tasa de
transporte al vástago y en la de acumulación de P en las raíces en las plantas
privadas de P, aún por pocos días, antes de que se detecten cambios en la
partición de biomasa y en el influjo de P.
Si bien para un mismo valor de influjo el eflujo de P de plantas con
deficiencia avanzada es menor que en las control, la falta de correlación entre
este último con la concentración de P en las plantas indicaría que, en
suministros altos de P, la absorción neta del mismo se relacionaría más con un
aumento en la capacidad de transporte de P al vástago y de su acumulación
en las raíces que con cambios regulados en el eflujo de P. Mientras que el
influjo disminuye con el tiempo, aumentando el cociente Influjo/SARP y por lo
tanto la eficiencia energética de la absorción, la tasa de acumulación de P en
las raíces como así también la de transporte al vástago aumentan en las
plantas –P acompañadas por el descenso de la concentración interna de P.
Los presentes datos sugieren que los transportadores de P relevantes en los
flujos de P en suministros altos del mismo, presentarían una concentración
interna umbral o un sistema de regulación diferente entre aquellos implicados
en la interfase solución externa-raíz de los responsables de la distribución
interna de P.
81
CONCLUSIONES
Estos resultados destacan que:
1)
La privación abrupta de P no condujo durante el período
estudiado a una deficiencia en el sentido clásico de su definición: disminución
del crecimiento por disminución de la concentración interna de un nutrimento.
2)
Sin embargo las plantas tratadas presentaron dos
características relacionadas con la deficiencia: disminución de la relación de
biomasas vástago-raíz y un aumento de la absorción neta de P manifestado
cuando se reanuda el suministro normal de P.
3)
El influjo de P presenta un comportamiento independiente
de la concentración interna de P en las plantas, la falta de correlación puede
tener múltiples orígenes entre ellos la presencia de ciclos diurnos.
4)
La TTPv representa un alto porcentaje de la SARP y
presenta varias semejanzas con ésta en su correlación con la concentración
interna de P. Este flujo comienza a aumentar a concentraciones internas de P
menores que la TAPr , pero con una tasa mayor. Por otro lado el aumento en
la SARP, TAPr y TTPv se presentaron anticipadamente a los del influjo de P.
5)
Las diferencias genotípicas esperadas de los flujos de P
en la respuesta a la privación de P, como el retraso del aumento de la SARP o
82
en el valor de la misma, no se observaron. Sin embargo Buck candisur
presenta a similares valores de SARP y TTPv una concentración de P en
vástagos mayor que la de Chaqueño INTA, pudiendo indicar la misma un
diferente umbral de concentración interna de P entre los genotipos que activen
los mecanismos de adecuación a la deficiencia de P.
83
Peso Seco (mg/pta)
500
400
300
200
100
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tiempo (días)
Figura III.1: Promedios y desvíos estándar de la biomasa seca por planta
según los días del inicio del tratamiento de privación de fósforo (-P). Símbolos
llenos: tratamiento control, vacíos: tratamiento –P, cuadrados: Buck candisur;
triángulos: Chaqueño INTA.
84
Tabla III.1: Regresiones lineales del logaritmo (base e) de la biomasa seca por
planta en función de los días desde el inicio del tratamiento de privación de P.
Los valores entre paréntesis corresponden a los errores estándar y letras
similares dentro de cada columna indican diferencias significativas entre
tratamientos (= 0.05).
Tratamiento
O. origen
Pendiente
Coeficiente de
regresión
número de
datos
Chaqueño I. control
4.00 (0.04) a
0.106 (0.006) a
0.867
50
Chaqueño I. -P
3.94 (0.06) a
0.102 (0.009) a
0.736
50
Buck c. control
4.31 (0.04) b
0.116 (0.006) a
0.891
50
Buck c. -P
4.39 (0.03) b
0.100 (0.005) a
0.889
49
85
7
PS vástago/ PS raíz
6
5
4
3
2
1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tiempo (días)
Figura III.2: Relación entre la biomasa seca de vástagos y raíces en función de los días
desde el inicio del tratamiento de privación de fósforo. Las barras verticales corresponden
a los desvíos estándar. Símbolos igual que en la figura III.1.
86
[P] vástago (umol P/g PS)
600
a
500
400
300
200
100
0
0
2
4
8
10
12
14
12
14
Tiempo (días)
800
[P] raíz (umol P/g PS)
6
b
700
600
500
400
300
200
100
0
0
2
4
6
8
10
Tiempo (días)
Figura III.3: Promedios y desvíos estándar de la concentración interna de P en vástagos
(a) y raíces (b) según los días desde el inicio de la privación de P. Símbolos igual que en
la figura III.1.
87
SARP (umol P/g .h)
60
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tiempo (días)
Figura III.4: Tasas de absorción neta de P (SARP) en plantas control (estimadas en 2
días) y privadas de P (estimadas en 1 día), en función de los días desde que se inició la
deficiencia de P. Símbolos igual que en la figura III.1.
88
40
TTPv (umol P/g. h)
a
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
10
12
14
Tiempo (días)
20
TAPr (umol P/g. h)
b
15
10
5
0
0
2
4
6
8
Tiempo (días)
Figura III.5: Evolución en el tiempo de la tasa de P transportado al vástago (TTPv) (a) y
la tasa de acumulación de P en raíces (TAPr) (b) para plantas control y privadas de P.
Símbolos igual que en la figura III.1.
Tabla III.2: Correlaciones lineales entre las tasas de absorción neta de P (SARP), tasa de
transporte de P a los vástagos (TTPv) y tasa de acumulación de P en raíces (TAPr)
obtenidas con 22 observaciones (tratamiento deficiencia, control, y los dos genotipos en
conjunto).
Correlación
Pendiente
O.origen
Coef. de Correlación
SARP vs TTPv
1.425
-0.159
0.98
SARP vs TAPr
2.763
3.175
0.95
TTPv vs TAPr
1.761
3.177
0.88
89
TAPr /TTPv)
1,6
1,2
0,8
0,4
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tiempo (días)
Figura III.6: Evolución en el tiempo del cociente entre la tasa de acumulación de P en
raíces (TAPr) y la tasa de P transportado al vástago (TTPv) para plantas control y
privadas de P. Símbolos igual que en la figura III.1.
90
Influjo (umol P/g .h)
300
a
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Tiempo (días)
Influjo (umol P/g .h)
300
b
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
Peso Seco (mg/pta)
Figura III.7: Influjos de P en plantas deficientes y control según los días desde el inicio de
la privación de P (a) y según la biomasa seca por planta (b). Los desvíos estándar están
representados con las barras verticales. Símbolos igual que en la figura III.1.
91
Influjo (umol P/g .h)
250
a
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
[P] vástagos (umol/gPS)
Influjo (umol P/g.h)
250
b
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
[P] raíz (umol/gPS)
Figura III.8: Influjos de P en relación con los promedios de concentración de P en
vástagos (a) y raíces (b). La concentración de P fue obtenida de plantas cosechadas
inmediatamente antes de la medición del influjo. Símbolos igual que en la figura III.1.
92
Eflujo (umol P/g .h)
250
a
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
500
600
[P] vástagos (umol/gPS)
Eflujo (umol P/g.h)
250
b
200
150
100
50
0
0
100
200
300
400
[P] raíz (umol/gPS)
Figura III.9: Eflujo de P en relación con los promedios de concentración de P en
vástagos (a) y raíces (b). La concentración de P fue obtenida de plantas cosechadas
inmediatamente antes de medirles el influjo y la SARP, mientras que el eflujo fue
estimado como la diferencia entre estos dos flujos. Símbolos igual que en la figura III.1.
93
SARP (umol P/g .h)
60
a
50
BC
SARP = -31,196Ln([P]) + 201,24
R = 0,929
40
30
20
Ch.I.
SARP = -24,453Ln([P]) + 152,05
R = 0,995
10
0
0
100
200
300
400
500
600
[P] vástagos (umol/gPS)
SARP (umol P/g.h)
60
b
50
B.C.
SARP = -20,684Ln([P]) + 137,32
R = 0,937
40
30
20
Ch.I.
SARP= -20,813Ln([P]) + 135,8
R = 0,951
10
0
0
100
200
300
400
500
600
[P] raíz (umol/g PS)
Figura III.10: Correlaciones entre la tasa específica de absorción de P (SARP) y el
promedio de la concentración de P en vástagos (a) y en raíces (b). Las concentraciones
de P fueron obtenidas de plantas cosechadas al inicio del período de medición de la
SARP. Símbolos igual que en la figura III.1. Las líneas llenas representan la correlación
de Chaqueño INTA (ChI) y las quebradas las de Buck candisur (B.C.). Mas detalles ver
Tabla III.1.
94
250
Influjo (umol P/g .h)
a
200
150
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
SARP (umol P/g .h)
Eflujo (umol P/g .h)
250
b
200
150
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
SARP (umol P/g .h)
Figura III.11: Relación entre la SARP y el influjo (a) y el eflujo de P (b) para plantas
control y privadas de P. Símbolos igual que en la figura III.1.
95
Eflujo (umol P/g .h)
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
Influjo de P (umol/g .h)
Figura III.12: Relación entre el eflujo y el influjo de P medido en solución 5 mol .m-3 de P,
para plantas control y plantas privadas de P por dos a 12 días. Símbolos igual que en la
figura III.1.
96
TABLA III.3: Correlaciones entre la concentración de P en vástagos ([P]v) y en raíces
([P]r) y las tasas de absorción neta (SARP), de transporte al vástago (TTPv) y de
acumulación en raíces (TAPr) de P. El modelo de ajuste fue logarítmico (Tasa=
a+b.ln([P]i)) para un n=11. Entre paréntesis se especifican los errores estándar de cada
parámetro estimado y, para cada par de variables correlacionadas, las letras diferentes
indican diferencias significativas entre los genotipos (α= 0.05). La concentración umbral
de P estimada ([P]u) corresponde a μmol P.g-1.
Variables
correlacionadas
SARP [P]i vástagos
vs
TTPv
vs
TAPr
vs
Genotipo
a
b
[P]u
Ch. I.
B.c.
152 (4) a
201 (23) b
-24.4 (0.8) a
-31.2 (4.1) a
338
422
Coef. de
Correlación
0.99
0.93
[P]i raíz
Ch. I.
B.c.
135 (13) a
137 (14) a
-20.8 (2.2) a
-20.7 (2.6) a
428
414
0.95
0.93
[P]i vástagos
Ch. I.
B.c.
102 (5) a
135 (17) b
-16.5 (0.9) a
-20.8 (2.9) a
299
399
0.99
0.92
[P]i raíz
Ch. I.
B.c.
87 (12) a
92 (11) a
-13.3 (2.2) a
-13.6 (2.0) a
381
402
0.89
0.91
[P]i vástagos
Ch. I.
B.c.
50 (6) a
66 (8) b
-7.9 (1.2) a
-10.4 (1.4) a
424
448
0.91
0.92
[P]i raíz
Ch. I.
B.c.
48 (4) a
46 (4) a
-7.5 (0.6) a
-7.0 (0.7) a
462
522
0.96
0.95
97
CAPITULO IV
CAMBIOS DIURNOS EN LA ABSORCIÓN DE P EN PLANTAS DE TRIGO.
INTRODUCCION
Son numerosos los trabajos que muestran fluctuaciones diurnas en la
absorción de nutrientes (Le Bot y Kirkby, 1992; Pan et al, 1987; Delhon et al,
1995a; Macdurff and Dhanoa, 1996), sin embargo poco se conoce sobre las
razones de dicha variación. Si bien la dependencia de la luz de los procesos de
absorción de iones y del cargado al xilema son ampliamente conocidos, no existe
consenso en cuáles son los puntos claves de regulación. La variedad de
explicaciones que han sido propuestas abarcan desde dependencia del suministro
de carbohidratos a las raíces, cambios en la demanda por crecimiento, hasta la
regulación por disminución del transporte de iones al vástago y de su
incorporación al pool metabólico. A pesar de lo antes dicho son pocos los trabajos
que informan sobre la variación diaria en los flujos unidireccionales de nutrientes.
Delhon et al (1995,a) encontraron que en soja las variaciones diarias de la
absorción de nitrato seguían a las de su influjo. Postularon que el influjo disminuía
en la oscuridad debido a una inhibición y que el eflujo no estaba afectado por la
iluminación. Posibles mecanismos específicos de control de la absorción diurna
de nitrato, como regulación de su transporte al vástago por la acumulación de
nitrato y/o asparagina en raíces o por su tasa de reducción en las hojas, fueron
puestos a prueba y rechazados en una serie de experimentos (Delhon et al.
98
1995,b; Delhon et al. 1996,a). Finalmente estos investigadores concluyeron que el
origen de la variación de la absorción de nitrato se relacionaba con un descenso
en el transporte de fotosintatos por el floema en la oscuridad (Delhon et al,
1996b). Ellos destacan que esta plasticidad diurna de la absorción de nitrato,
dependiente del carbono, es un rasgo importante de la coordinación de la
adquisición de N y C por las plantas. Puede observarse entonces que esta última
hipótesis es de un alcance mucho más general que las primeras que se
plantearon estos investigadores, pudiendosela también aplicar en la absorción de
otros nutrientes. La vía por la que se relacionaría la absorción de nutrientes con
los fotoasimilados disponibles en las raíces puede ser múltiple. Por un lado puede
postularse que una restricción energética pueda ocurrir en la oscuridad
disminuyendo la absorción de aquellos iones, que como el P y el nitrato, son
absorbidos en contra de su potencial electroquímico. Otro modo de acción surge
de recientes investigaciones que muestran que la expresión de los genes de cinco
proteínas transportadoras (de nitrato, amonio y sulfato) en Arabidopsis están
reguladas diurnamente y son estimuladas por la adición de azucares (sacarosa,
glucosa y fructosa) al medio de cultivo. Por tanto el efecto de la luz sobre la
absorción podría ejercerse vía síntesis de novo de los transportadores.
Respecto la variación diurna de la absorción de fosfato la información es
escasa, y mientras algunos trabajos apuntan a que la absorción de P no es
diferente entre el día y la noche (Massimino et al., 1980; Pan et al., 1987), la
detección de oscilaciones diurnas en el fosfato transportado por xilema sugiere lo
contrario (Ferrario et al., 1992).
99
La existencia de variaciones diarias en los flujos de nutrientes acarrean otro
tipo de problemas relacionados con escalas de tiempo. En los ensayos
precedentes por las razones prácticas ya expuestas, la absorción neta de P se
estimó en escala de días, mientras que los influjos de P, por razones
metodológicas, se realizaron por espacio de 20 minutos. Si existen cambios
importantes a lo largo de un día en los valores de la absorción neta y en especial
del influjo de P, las comparaciones realizadas en los capítulos precedentes entre
estos dos flujos deberían ser revisadas.
Los ensayos presentados en este capítulo tuvieron por finalidad determinar
si en plantas de trigo, cultivadas en las condiciones ambientales utilizadas en los
ensayos de esta tesis con un suministro supraóptimo de P, existen cambios en los
flujos de P durante un ciclo luz-oscuridad y, de ser así, establecer la importancia
de la amplitud de los mismos. El suministro utilizado fue una solución 0.1 mol.m -3
de P ya que el mismo no limita el crecimiento de las plantas y a su vez permite
estimar la absorción de P en tiempos cortos (hs).
MATERIALES Y MÉTODOS
Condiciones de cultivo
Cariopses de trigo (Triticum durum cv Buck candisur) se pusieron a
germinar en cámara húmeda y oscuridad. A los tres días después de la
germinación las plántulas se agruparon en paquetes de a 5 (unidad experimental)
los que fueron colocados a razón de 60 en tanques de 40 l de capacidad. La
100
solución nutritiva fue de similar composición a la empleada en los ensayos
anteriores con un suministro de P de 0.1 mol.m -3 y pH de 6,0±0,2. Tanto el nivel
de P como el pH de la solución fueron ajustados diariamente, procediendo al
reemplazo de la solución cada 4 días. El cultivo se realizó en cámara climatizada
con una temperatura de 20 ±2 ºC, y una intensidad lumínica, al nivel de las
plantas, de 170 E.m-2.s-1 de radiación fotosintéticamente activa (400-700 m). En
el ensayo I el fotoperíodo fue de 16 h y en el ensayo II de 15 h.
Parámetros medidos
Absorción neta de P y de agua: se estimaron mediante la disminución del
contenido de P y del volumen de la solución de cultivo respectivamente (volumen
inicial=50 ml) durante un período de 2 h. La disminución de la concentración de
P, luego de cada período de absorción, no fué superior al 25%. La concentración
de P en la solución se determinó por el metodo de Murphy-Ryley (1962 ) y para el
cálculo del contenido de P se corrigió por el volumen de agua absorbido en el
período. Los consumos de agua y P se expresaron por unidad de peso de las
raíces.
Influjo y Eflujo de 32P: La actividad específica de la solución utilizada para la
medición del influjo fue de 34 kBq/ molP. Los procedimientos utilizados para la
estimación de estos dos flujos fueron los mismos que se describieron en
Materiales y Métodos del Capítulo I.
101
Diseño experimental.
En el experimento 1 se utilizaron plántulas de 17 días. Se siguió la
absorción neta de P y de agua durante un período de 24 hs en 9 paquetes de
plantas. Las estimaciones son el resultado de la absorción efectuada durante dos
horas. Paralelamente, cada dos horas, en otros 8 paquetes de plantas se realizó
una estimación del influjo de P midiendo la absorción de
32P
durante 20’. Estas
mediciones se hicieron coincidentes con la mitad de cada período de
determinación de la absorción neta de P (SARP). En este experimento las
mediciones de los influjos y absorciones netas son totalmente independientes
entre sí, únicamente son estadísticamente dependientes las mediciones de la
SARP y SARW en diferentes momentos.
En el experimento 2 se utilizaron plántulas de 15 días de edad. Se
siguieron los flujos de P durante las 27 hs siguientes con una frecuencia de 3 hs.
El período de absorción para la estimación de la SARP y SARW fueron, como en
el experimento 1, de dos horas y se realizaron sobre 10 paquetes de plantas.
Estas mismas plantas fueron utilizadas en el período siguiente para la estimación
del influjo de P. Como en el caso anterior la estimación del influjo se hizo coincidir
con la mitad del período de estimación de la absorción neta de P. De esta manera
se obtuvieron para cada unidad el valor de la SARP y del influjo de P, este último
medido 3 horas después de la SARP. La variabilidad de las unidades
experimentales se estudió mediante el análisis de correlación de ambos flujos de
P (nueve correlaciones con 10 observaciones cada una).
102
En este ensayo, simultámeamente al influjo de P, se estimó el eflujo de P
en 10 repeticiones independientes.
RESULTADOS
A pesar de que entre los dos experimentos existieron diferencias en la edad
de las plantas y en el fotoperíodo bajo el cual fueron cultivadas, la biomasa de las
plantas no fue significativamente diferente (Tabla IV.1). Asimismo la cantidad de P
absorbido en un período de 24 hs fue similar entre ensayos (Tabla IV.1). En el
experimento 1 el 71 % del P absorbido en 24 hs se produjo durante el período
luminoso, mientras que para la segunda este porcentaje fue de 66%.
El seguimiento de la SARP en cada unidad experimental (experimento 1)
permitió constatar inequívocamente un patrón diurno, ya que la variabilidad entre
unidades experimentales no oscurece los resultados. Dicho patrón mostró que la
SARP disminuyó al iniciarse la oscuridad y aumentó al restablecerse el período de
iluminación. De esta manera el menor valor de SARP se obtuvo al final del
escotoperíodo y el mayor recién se alcanzó luego de 4 o 6 hs de iluminación (Fig.
IV.1, a). La tasa de absorción neta de agua por las raíces (SARW) presentó un
patrón similar al descripto para el P, aunque sus valores cambiaron
proporcionalmente más entre luz y oscuridad y su caída, al iniciarse la oscuridad,
fue mucho más abrupta (Fig. IV.2, a).
Coincidiendo con estos resultados, en el experimento 2 se observó que la
tasa de absorción neta de P fue mayor bajo luz que en oscuridad (Fig. IV.1, b). Sin
103
embargo en este caso se observó un retardo en la caída de la SARP al iniciarse la
oscuridad y una mayor diferencia de valores de la SARP entre luz y oscuridad. La
SARW también respondió aumentando bajo iluminación y disminuyendo al
iniciarse la oscuridad, aunque su descenso fue más paulatino que en la
experiencia 1 (Fig. IV.2, b). En esta experiencia los errores estándar fueron más
importantes que en la primera, este hecho lo relacionamos con la mayor
variabilidad entre unidades experimentales ya que las mediciones en cada
momento del ciclo se realizaron con plantas diferentes.
Por la misma razón los influjos de P fueron estimados con altos valores de
error estándar. Al ser la estimación del influjo el resultado de un proceso
destructivo imposibilita el seguimiento de cada unidad experimental. A pesar de
esto se pueden apreciar diferencias en el influjo entre el escotoperíodo y el
fotoperíodo (Fig. IV.3, a y b). En ambos ensayos el influjo de P no fue constante
durante el período luminoso y presenta un máximo entre las 3 y 4 hs y otro a las
13 hs de iniciado el fotoperíodo.
El eflujo de P estimado por la diferencia entre el influjo y la SARP muestra
tendencias similares a las del influjo de P, aunque la diferencia entre sus valores
máximos y mínimos fue menor que la del influjo (Fig. IV.4 a y b). La comparación
entre el eflujo de P estimado por la salida de
32P
con el obtenido por diferencia
entre el influjo y la tasa de absorción neta de P, muestra buena concordancia
entre ambas estimaciones (Fig. IV.4, b).
El fósforo ingresado a la planta por el influjo durante 24 hs también fue
104
similar entre experimentos (Tabla IV.1). La ganancia neta de P representó un 46 y
48 % del influjo diario en el primer y segundo ensayo respectivamente. Esta
misma proporción fue mayor en oscuridad que en luz (Tabla IV.1).
Los únicos flujos que se correlacionaron a lo largo de 24 hs fueron la SARP
y SARW en el experimento 1, sin embargo esta correlación no se mantuvo en el
experimento 2 (Tabla IV.2), con lo cual la variabilidad diaria de cada uno de los
flujos es relativamente independiente en este segundo experimento.
En el segundo experimento, diseñado para probar el efecto de la
variabilidad de las unidades experimentales, las estimaciones de la SARP y del
influjo de P, no se correlacionaron entre sí (p<0.178).
DISCUSIÓN
Pocos trabajos han sido publicados sobre la variación diurna en el influjo de
nutrientes, y los mismos se reducen a los flujos de nitrato (Delhon et al, 1995a;
Scheurwater et al, 1999; Pearson et al, 1981). Estos trabajos se realizaron en sp
diferentes: soja, maiz, mijo perlado, Dactylis glomerata, Holcus lanatus,
Deschapsia flexuosa y Festuca ovina. En nuestro conocimiento el presente sería
el único que aportaría al conocimiento de la variación diurna del influjo del fosfato.
Siendo escasa la información disponible es arriesgado sacar conclusiones, pero
aún así existen suficientes coincidencias como para establecer un bosquejo de los
fenómenos involucrados. En los trabajos en que evaluó el influjo de nitrato, los
autores le confieren un rol importante en determinar su absorción neta, sin
105
embargo no hay coincidencia sobre el posible rol del eflujo, el cuál aparentemente
se comportaría diferente según la especie.
En líneas generales nuestros resultados coinciden con los de los citados ya
que tanto el influjo como la absorción neta de P son mayores bajo luz que en
oscuridad, siendo el patrón del eflujo, medido en forma directa, poco claro. Mas
allá de diferencias que son obvias (nutrientes y especies), existen otras entre el
caso aquí estudiado y el de Delhon et al. (1995 a y b; 1996 a y b) que son
relevantes al hacer comparaciones. Los experimentos realizados por estos
investigadores muestran resultados en los que las oscilaciones de la tasa de
absorción neta de nitrato corresponden a las de su influjo, ya que la primera es un
90% del valor de la segunda en todos los momentos del ciclo luz-oscuridad
(Delhon et al., 1995, a). Cuando el influjo limita a la absorción neta resulta claro
que este sistema es más apropiado para el estudio de la relación influjo- ciclo luzoscuridad que para la relación absorción neta-ciclo luz oscuridad. A diferencia, en
el caso aquí estudiado el influjo de P, aún en oscuridad, presenta valores que
teóricamente permitirían mantener una absorción neta de P durante la oscuridad
tan alta como la registrada durante el día. Por otro lado no se observó que el
influjo y la SARP se correlacionaran a lo largo del ciclo. Estos hechos sugieren
que, además de los cambios en el influjo otros factores estarían implicados en la
variación de la tasa neta de absorción, al menos para el P.
Considerando que: a) los resultados presentados son de plantas que
presentan consumo de lujo de P, b) que la SARP representa un 50% del influjo, y
c) que no existe una correlación significativa entre las mismas, suponer solamente
106
que la absorción neta está regulada por el influjo sería sobresimplificar el sistema.
La naturaleza de las oscilaciones diurna en la absorción neta de nutrientes
han sido interpretadas más como una respuesta de la coordinación entre la
actividad del vástago y de las raíces que como un comportamiento que obedezca
a un reloj biológico (Lejay et al, 2003). La vinculación entre la absorción de
nutrientes y la luz ha sido analizada principalmente por dos vías: a) por la
demanda del nutriente por el crecimiento, de especial importancia cuando el factor
limitante para el crecimiento es la disponibilidad de nutrientes, en estos casos la
concentración del mismo en la planta es tomada como guía; y b) por la
disponibilidad de carbohidratos en las raíces, los que proveerían de la energía
necesaria para los procesos de absorción, transporte y asimilación, de especial
importancia cuando el factor limitante para el crecimiento es la intensidad de luz.
Por tanto, la disponibilidad relativa de los recursos luz y nutrientes influirían sobre
uno o, más probablemente, sobre varios puntos decisivos en la regulación de la
absorción. Es necesario, entonces, establecer la condición bajo la cual se
obtuvieron las observaciones. Al comparar los sistemas naturales bajo los cuales
dichos mecanismos han sido seleccionados en las plantas, con el cultivo en
sistemas hidropónicos y con relativamente bajas intensidades de luz como en
estos ensayos, se puede afirmar que la oferta de nutrientes, entre ellos el P,
superan ampliamente la oferta de luz. Bajo esta condición las plantas presentan
un consumo de lujo de los nutrientes, tal como ha sido comprobado en los
ensayos anteriores.
Como se ha comentado en la introducción una de las hipótesis de la vía de
107
acción de los carbohidratos disponibles en las raíces se basa en una restricción
energética. Es conocido que la absorción de iones se relaciona con el potencial
eléctrico de membrana (PD) mantenido, en parte, por la actividad de las ATPasas.
Dicha actividad está regulada por muchos factores, entre los cuales la luz, ya sea
directa o indirectamente, es uno de los más importantes. Es bien conocido que
varios nutrientes son cotransportados con protones a través de la membrana
plasmática de las células (Busch and Bottger, 1997; Mistrik and Ullrich, 1997) y,
aunque no existe evidencia directa, parece claro que el influjo de estos nutrientes
debería aumentar con el aumento de la fuerza protomotriz y con la capacidad de
mantenerla. En este esquema ambos serían dependientes del suministro de
carbohidratos desde los tallos. La actividad de la excreción neta de protones
cambia con la iluminación diaria (Gorr et al., 1995; Vogt et al., 1987; Mengel and
Mallissiovas, 1982). Gorr et al. (1995), sostienen que en raíces de trigo y maíz la
periodicidad de la liberación neta de H+ obedecería a un reloj biológico o a un
signo desde las hojas, periodicidad que se mantiene aún bajo luz continua. Bajo
estas premisas parece probable que las variaciones diarias en los influjos de iones
obedezcan más a una estimulación del influjo por la luz, vía aumento de la fuerza
protomotriz, que a una inhibición del influjo particular o específica para cada
nutriente, tal como fuera planteado inicialmente por Delhon et al. (1995, a). Este
tipo de efecto, por restricción energética, también podría estar implicado en la
carga de P al xilema, siendo éste otro proceso que afecta a la SARP.
Otra vía de acción de los azúcares en las raíces sobre la tasa de absorción
de nutrientes ha sido propuesta mas recientemente, e involucra la síntesis de
108
transportadores de iones. Esta hipótesis cuenta con el fuerte sustento aportado
por el trabajo de Lejay et al. (2003), en el que se mostró que la expresión de cinco
genes (expresados predominantemente en las raíces y de alta afinidad) de
transportadores de nitrato, amonio y sulfato en Arabidopsis thaliana estaba
regulada diurnamente y era estimulada por la adición de azúcares a la solución de
cultivo. La mayor expresión génica del transportador de nitrato se reflejó en un
mayor influjo de nitrato en la oscuridad por el agregado de sacarosa. Es así que
para algunos de los genes analizados se encontró una fuerte correlación entre la
inducción producida por luz y la producida por sacarosa, sugiriendo que reflejan el
mismo mecanismo regulatorio (Lejay et al., 2003). Complementariamente fueron
también analizados en este trabajo dos transportadores de P (AtPt1 y AtPt2) de
alta afinidad que se expresan en las raíces y son inducibles por deficiencia de P
(Muchhal et al., 1996). Ninguno de estos dos transportadores mostró ser inducido
por la luz y solamente uno de ellos, el AtPt2, respondió al tratamiento con
sacarosa (Lejay et al., 2003). A pesar de lo desalentador de esta información para
explicar los cambios del influjo de P aquí encontrados, esta posibilidad no habría
de ser descartada ya que no solamente estos dos transportadores intervienen en
el influjo de P y sería factible que otros transportadores de P, aún de algunos que
operen sobre otros flujos, presenten este tipo de regulación sobre su síntesis.
Llama la atención en nuestros resultados los dos máximos registrados en el
influjo de P, uno al iniciarse y otro antes de finalizar el período de luz, los que no
fueron detectados en la SARP. No podemos explicar estos dos máximos del
influjo, pero podemos suponer, ya que se presentaron en ambas experiencias,
109
que no se trata de un error experimental. Aunque mas indirecta, otra evidencia
que apoya esta supocición, es que el eflujo estimado en forma directa por la salida
de 32P coincide con el estimado por la diferencia entre el influjo y la SARP.
Las mediciones realizadas implican que indudablemente el eflujo de P ha
de seguir las mismas tendencias que el influjo de P, amortiguando los cambios
abruptos del influjo sobre la SARP. Esta visión está de acuerdo con el rol
regulador del eflujo sobre la SARP propuesto por Cogliatti y Santa María (1990).
El eflujo de P ha sido frecuentemente considerado como una pérdida pasiva y,
sería función de la concentración de P interna, la permeabilidad y el potencial de
membrana (Nobel, 1974). Bajo este esquema los 2 máximos del influjo de P
observados bajo luz llevarían a un aumento del potencial químico de P
favoreciendo su salida desde el citoplasma de las células de las raíces, con lo
cual el eflujo de P aumentaría. Este accionar intervendría en una regulación
rápida, mientras que la demanda de P creada por el crecimiento y almacenaje
pueden representar una regulación a plazos más largos (Topa and Sisak, 1997).
Esta última se relacionaría con cambios en la permeabilidad al P de las
membranas en suministros estables del nutriente, adecuación alcanzada por la
síntesis de sus componentes (escala de tiempo en horas o días) (Aslam et al
1996a). El efecto del cambio de potencial de membrana, como resultado de la
actividad de una bomba electrogénica (ATPasa), sobre el eflujo de P explicaría el
sincronismo de los picos del influjo y del eflujo de P. Sin embargo no se descarta
que el piso de la absorción sea en realidad el máximo de otros procesos, como
por ej. la capacidad de transporte al tallo, a la vacuola, incorporación al pool
110
metabólico, etc, todas ellas relacionadas con una fuente de energía o
directamente con los carbohidratos que ingresan a las raíces.
Pese a que entre los ensayos hubo una diferencia en una hora de
fotoperíodo y a que se emplearon plantas de 17 y 15 días para el primero y
segundo respectivamente, ambos ensayos son comparables . Esta afirmación
está sustentada en que la biomasa, su partición entre vástagos y raíces (como
estimadores de la demanda de P), el rango de oscilación del influjo de P y la
estimación del P adquirido en 24 hs fueron similares.
En ambos ensayos la proporción entre la SARP y el influjo es mayor en
oscuridad que en luz. Este cociente indica la eficiencia en la absorción
relacionada con el costo de la absorción del nutriente (Scheurwater et al, 1999).
En conclusión en oscuridad el sistema parece funcionar con mayor eficiencia: la
disminución de la SARP lleva a un menor consumo de lujo y la disminución, más
importante aún, del influjo de P involucra un menor costo energético por unidad de
P absorbido.
Utilizando los datos presentados en la Tabla IV.1 se puede calcular un valor
de influjo promedio durante un ciclo luz-oscuridad. En el presente caso se estimó
al mismo entre 14 a 15 µmol P/g.h, valor que coincide aproximadamente con el
influjo de P obtenido en el tercio medio del período luminoso. Los influjos
estimados durante las primeras y últimas horas del período de luz sobrestiman
(hasta en un 50%) el influjo diario, mientras que los tomados durante el período de
oscuridad lo subestiman (también hasta un 50%). La posibilidad de extrapolar
111
estas conclusiones a plantas cultivadas en otros niveles de suministro de P es
realmente incierta. Esta incertidumbre se funda en un trabajo publicado por
Devienne et al. (1994) donde se estudió plantas de trigo cultivadas en una amplia
gama de suministros de nitrato. En este trabajo se comprueba un marcado cambio
diurno en la absorción de nitrato (menor en la oscuridad), cambio que es mucho
más importante en las plantas cultivadas en los suministros de nitrato no
limitantes para su crecimiento. Para estas últimas plantas se registró incluso una
pérdida neta de nitrato durante la oscuridad. Por otro lado (a partir de ecuaciones
sencillas que describen al crecimiento según el PAR absorbido y la una tasa de
absorción de nitrato con dos hipérbolas no aditivas) Adamowicz y Le Bot (1999)
elaboraron un sencillo modelo que simula la absorción de nitrato por el canopeo
llegando a conclusiones similares: cuando el suministro de nitrato es limitante
para el crecimiento el modelo predice una absorcion baja y constante, mientras
que para suministros no limitantes muestran una marcada fluctuación diurna. Un
comportamiento similar para la absorción de P podría ser el origen de la
discordancia encontrada por Jungk et al. (1990) entre la tasa de absorción de P
medida en tiempos cortos (horas) y la estimada en tiempos largos (días) para
plantas cultivadas en altos suministros de P. Esta discordancia, consistente en
una mayor SARP medida en tiempos cortos, no se presentó cuando el suministro
de P fue bajo. Aunque lo expuesto dista de ser evidencia firme abre la posibilidad
de encontrar en la dinámica diaria de cada uno de los flujos de P la clave para
interpretar porqué son tan similares las tasas de absorción neta de P entre
suministros tan diferentes como los utilizados en esta tesis.
112
Por último la falta de correlación entre la absorción neta y el influjo de P
con la tasa de absorción de agua, apoya las observaciones realizadas por Delhon
et al. (1995,b) en el sentido de que la absorción, volcado al xilema y transporte por
el xilema de los iones son procesos interrelacionados pero con un sistema de
regulación propio e independientes del flujo transpiracional. Por otro lado la falta
de correlación entre el influjo de P y la SARP entre distintas muestras, imposibilita
hacer correcciones en la primera para eliminar esta fuente de variabilidad en el
influjo entre horas.
CONCLUSIONES:
Existen cambios en los valores de la SARP y del influjo entre luz y
oscuridad
El influjo de P presenta valores máximos bajo luz y mínimos en oscuridad y
aún dentro de cada condición de iluminación su valor está lejos de ser constante.
La relación entre el influjo máximo y mínimo es importante (2,5 veces) con lo cual
se evidencia una alta dependencia del influjo de P con el momento del fotoperíodo
en que se realiza la medición.
Para la obtención de un valor de influjo de P representativo del diario, el
mejor momento coincide con la mitad el período de iluminación. La medición del
influjo fuera del mismo pueden sobre o subestimar de manera importante el influjo
de P diario. Sin embargo la posibilidad de extrapolar estos resultados a otros
113
suministros de P es incierta.
Si bien la SARP coincide con el influjo de P en ser mayor en luz que en
oscuridad, ambos flujos no se correlacionaron entre sí. En ambos experimentos, a
pesar de presentar una menor SARP en oscuridad que en luz, se encontró que en
oscuridad la proporción SARP/Influjo fue mayor.
114
11
Experimento I
9
-1
-1
SARP (umolP h g )
10
8
7
6
5
4
3
9
11
13
15
17
19
21
23
1
3
5
7
Horas desde el inicio del fotoperíodo
14
Experimento II
-1
-1
SARP (umolP h g )
12
10
8
6
4
2
7
10
13
16
19
22
1
4
7
10
Horas desde el inicio del fotoperíodo
Figura IV.1: Tasas de absorción neta de P (SARP) de cada unidad experimental
(Experimento I) y promedios con sus errores estándar (Experimento II), para un
ciclo de luz-oscuridad. La barra negra sobre el eje X corresponde a las horas de
oscuridad.
115
Experimento I
50
-1
-1
Tasa de Abs de agua (ml h g )
60
40
30
20
10
0
9
11
13
15
17
19
21
23
1
3
5
7
Horas desde el inicio del fotoperíodo
Experimento II
50
-1
-1
Tasa de abs. de agua (ml h g )
60
40
30
20
10
0
7
10
13
16
19
22
1
4
7
10
Horas desde el inicio del fotoperíodo
Figura IV.2: Promedios de las tasas de absorción de agua (SAR H2O) con sus
errores estándar, para un ciclo de luz-oscuridad. La barra negra sobre el eje X
corresponde al período de oscuridad.
116
Experimento I
25
-1
-1
Influjo de P (umol P h g )
30
20
15
10
5
9
11
13
15
17
19
21
23
1
3
5
7
Horas desde el inicio del fotoperíodo
Experimento II
25
-1
-1
Influjo de P (umol P h g )
30
20
15
10
5
7
10
13
16
19
22
1
4
7
10
Horas desde el inicio del fotoperíodo
Figura IV.3: Promedios de los influjos de P y sus errores estándar obtenidos en
un ciclo de luz-oscuridad. La barra negra sobre el eje X indica las horas de
oscuridad.
117
Eflujo estimado de P
-1
-1
(umol P h g )
20
Experimento I
15
10
5
0
9
11
13
15
17
19
21
23
1
3
5
7
Horas desde el inicio del fotoperíodo
20
Experimento II
-1
Eflujo de P (umol P h
15
600
10
500
5
400
0
Eflujo de P (CPM h-1 g-1)
700
-1
g )
Eflujo estimado
Eflujo medido
300
7
10
13
16
19
22
1
4
7
10
Horas desde el inicio del fotoperíodo
Figura IV.4: Eflujo de P estimado por diferencia entre los promedios del influjo de
p y la SARP, para los dos ensayos y el eflujo de P estimado por la salida de 32P
en el ensayo II. La barra horizontal sobre el eje X representa el período oscuro.
118
Tabla IV.1: PS= Promedios de los pesos secos de vástago y raíces con sus
errores estándar entre paréntesis.
P abs: cantidad de P absorbido por influjo y por la SARP en un período de 24
horas.
% SARP/Influjo= porcentaje del P absorbido en forma neta (SARP) con respecto
al bruto (Influjo) bajo el período de luz y oscuridad.
PS (mg/planta)
P abs.
(umol/planta. día)
% SARP/Influjo
raiz
vástago
Influjo
SARP
luz
oscuridad
Exp 1
15.43 (2.28)
53.52 (6.16)
5.10
2.51 (0.2)
45.7
58.6
Exp 2
14.48 (1.82)
51.28 (5.12)
5.15
2.49
42.1
58.1
119
Tabla IV.2: Coeficientes de correlación (C.C) y nivel de significancia (p) de la
correlación lineal entre los flujos de P y de agua, medidos durante 24 hs en
plantas de trigo de 17 (Exp. I) y de 15 días de edad (Exp. II).
Correlación
SARP vs SARW
SARP vs Influjo de P
Influjo de P vs SARW
Experimento
C.C.
p
1
0.912
3.10-5
2
0.062
0.849
1
0.414
0.176
2
0.207
0.566
1
0.303
0.338
2
0.639
0.463
120
CAPÍTULO V
EFECTOS DEL SUMINISTRO DE P Y DE LA TRANSFERENCIA DE
PLANTAS A DISTINTAS CONCENTRACIONES DE P SOBRE EL
CRECIMIENTO Y ABSORCIÓN DE P EN DOS GENOTIPOS DE TRIGO.
INTRODUCCIÓN
En el presente capítulo se compara la tasa de absorción neta de P de
plantas de dos genotipos de trigo, cultivadas en dos concentraciones de P
no limitantes para el crecimiento y de transferidas a otra concentracion
inferior pero también no limitante para el crecimiento. Son analizados dos
aspectos: uno está vinculado con la relación encontrada entre la SARP y la
concentración de P interna; el otro pone a prueba la hipótesis 4) expuesta al
inicio del Capítulo III. Esta última plantea posibles diferencias entre
genotipos en la relación biomasa-superficie de raíces, las que de ser
corroboradas implicarían que las estimaciones de los flujos de P deberían
ser corregidas.
Con respecto al primer punto, existen trabajos que estudian el efecto
de la privación de P sobre su sistema de transporte y su relación con la
disminución de la concentración interna de P y con los cambios en el
crecimiento. Estas relaciones son difíciles de interpretar ya que los mismos
no son independientes entre sí. La posibilidad de provocar cambios en el
estado nutricional de P de las plantas por cambios del suministro externo, sin
121
modificar el crecimiento podría ser un método sencillo para estimar
diferencias genotípicas en la capacidad potencial de absorber un nutriente,
como así contrastar en suministros no limitantes de P si la relación entre la
concentración interna de P y la SARP se mantienen. Otro aspecto a evaluar
fue la consistencia de la estimación de los valores de concentración interna
en los que se manifiestan aumentos en las tasas de transporte al vástago y
de la acumulación de P en raíces.
Con respecto al segundo aspecto se siguió el patrón de crecimiento
de las raíces de ambos genotipos en todos los suministros de P. La finalidad
fue establecer si las diferencias entre los dos genotipos de trigo en los flujos
de P son aparentes debido a que se estimaron en relación al peso seco de
raíces y no por unidad de superficie, la cual es la expresión mas adecuada
para los flujos de P. De esta manera si entre los genotipos y/o entre
suministros
la
relación
PS/Superficie
radical es diferente deberían
reconsiderarse los resultados ya expuestos en los capítulos anteriores.
MATERIALES Y METODOS
Condiciones de cultivo:
Se pusieron a germinar semillas de Triticum aestivum vc Chaqueño
INTA y Triticum durum vc Buck Candisur, en cámara húmeda y oscuridad a
20 C. Luego de dos días se seleccionaron plántulas de tamaño uniforme y
122
se las colocó en solución nutritiva formando grupos de 5 plantas, estos
grupos fueron las unidades experimentales.
Se utilizó la misma solución de cultivo especificada en el Capítulo I,
con dos concentraciones de KH2PO4: 0.1 y 5 mol.m-3, complementada la
primera con K2SO4 , a fin de balancear la concentración de potasio. El pH
fue de 6± 0,2. Cuando las plantas alcanzaron los 14 días de edad se inició el
tratamiento traspaso. Este consistió en la transferencia de parte de las
unidades experimentales desde cada suministro de P a una solución
completa 0.05 mol.m-3 de P también complementada con K2SO4 (plantas
traspasadas). El resto de unidades experimentales permanecieron ya sea en
0.1 ó 5 mol.m-3de P (plantas control).
La temperatura de la cámara de cultivo fue de 20± 1C y la densidad
del flujo fotónico, al nivel de las plantas, de 200 umol. m -2.s-1 de radiación
fotosintéticamente activa (entre 400 y 700 nm), con fotoperíodo de 16 hs.
Parámetros medidos:
El crecimiento se estimó por cosechas sucesivas realizadas en el
momento de la transferencia, y luego a intervalos de dos días para las
plantas traspasadas y cada cuatro en las control.
En cada cosecha se estimó, en cinco plantas frescas, la longitud de
las raíces por el método de Tennant, 1975, en forma separada para las
raíces principales y las laterales, tomándose asimismo en cuenta su origen
123
(seminal o nodal). Paralelamente se midieron los diámetros de las raíces
(principales y laterales, ya fueran nodales o seminales), con un microscopio
y ocular micrométrico. Asumiendo que las raíces tienen forma cilíndrica se
estimó la superficie radical según el área de un cilindro.
En las mismas fechas 5 muestras de 4 plantas cada uno, fueron
secadas en estufa a 80 C por 72 hs. El material vegetal se pesó y digirió
con mezcla nítrico-perclórico ( 3:2 v/v) dividiendo vástagos y raíces. La
determinación de P en los digestos se realizó por el método del amarillovanado-molíbdico.
La estimación de la SARP, TTPv y TAPr se realizó con la misma
metodología y cálculo que en el capítulo III. En las plantas traspasadas a
0.05 mol.m-3 de P, la evaluación de estas tasas de absorción se realizaron
en su solución original 0.1 ó 5 mol.m-3 de P, en 5 unidades experimentales
(plantas retraspasadas). Esta reexposición a la solución original se inició al
momento de cosechar las plantas traspasadas. Luego de un período de
absorción de 24 h se cosecharon las plantas. Para estimar el peso seco y
concentración de P, se las procesó de igual manera que a las plantas de los
otros tratamientos. En este caso la absorción neta se estimó, utilizándose
como concentración de P interna inicial la de las plantas traspasadas a 0.05
mol.m-3de P. De esta manera, mientras que para las plantas traspasadas a
0.05 mol.m-3 de P las tasas de absorción de P se obtuvieron para un período
de un día de reexposición a 0.1 ó 5 mol.m-3 de P, en las plantas control
resultan del P absorbido en un período de 4 días.
124
Los métodos estadísticos utilizados fueron: Análisis de regresión y
ANOVA para la comparación de promedios y ANCOVA para la comparación
de pendientes. Los contrastes fueron realizados con el test de Scheffe, luego
de la transformación adecuada de los datos para cada caso particular.
RESULTADOS
Crecimiento de las plantas
La biomasa seca de las plantas fue mayor en Buck candisur que en
Chaqueño INTA y la misma no fue afectada significativamente ni por el
suministro ni por el traspaso de las plantas a solución 0.05 mol.m -3 de P (
Fig. V.1). El análisis por medio del ANCOVA del logaritmo de la biomasa
seca, con el tiempo como covariable, confirmó esta diferencia entre
genotipos, estableciendo que la tasa de crecimiento relativo fue mayor en
Buck
candisur
que
en
Chaqueño
INTA
(0.129
y
0.119
d -1
respectivamente)(.=0.05 ) (Tabla V.1 para más detalles).
Parámetros de crecimiento de raíces
Al momento de la transferencia los dos genotipos presentaban
solamente raíces seminales de orden 0 (ejes principales) y orden 1 (primeras
laterales).
Dos
días
después
aparecieron
simultáneamente
las
protuberancias correspondientes a las raíces seminales de orden 2 y a las
primeras nodales, las que a su vez se ramificaron 6 días después de su
125
aparición. Este patrón de desarrollo fue común para los dos genotipos de
trigo y no fue afectado por ninguno de los suministros de P.
La superficie del sistema radical aumentó con el tiempo aunque con
un patrón poco claro y presentó altos errores muestrales. Las escasas
diferencias significativas que se detectaron entre genotipos indicaron que la
superficie radical fue mayor para Buck Candisur que para Chaqueño INTA
(Fig. V.2).
El aporte a la superficie radical de las raíces nodales fue muy bajo. Al
final del período representó a lo sumo un 17% de la superficie total.
La contribución relativa de las raíces laterales a la superficie total fue
diferente entre los dos genotipos, siendo mayor para Buck candisur que para
Chaqueño INTA, y no fue modificada por el suministro de P (Fig. V.3).
El estudio del cociente entre la biomasa seca y superficie de raíces se
realizó por medio de correlaciones y no para cada muestreo debido al
diferente número de cosechas (entre controles y traspasadas) y a la alta
variabilidad entre muestras. Se comprobó la existencia de una correlación
lineal entre la superficie y la biomasa seca de las raíces (Fig. V.4). A fin de
evaluar los efectos de los genotipos y del suministro de P sobre la relación
Biomasa seca/Superficie de raíces, se practicó un ANOVA a la diferencia
entre este cociente estimado por la correlación general y el calculado por
mediciones directas. Dichas diferencias mostraron no estar afectadas por
126
una interacción tratamiento-genotipo y fueron significativamente diferentes
únicamente para plantas de Buck candisur cultivadas en 5 mol P.m -3 y para
Chaqueño INTA traspasadas desde 0.1 a 0.05 mol.m-3 de P. Para ambas los
cocientes fueron un 12 % mayor y un 7% menor al valor general, desvíos
considerados como de baja magnitud.
Absorción específica de P
Los valores estimados de la SARP presentaron amplias diferencias
entre tratamientos y de dinámica en el tiempo (Fig. V.5). En líneas generales
se puede afirmar que en suministros constantes de P la SARP de los dos
genotipos de trigo de fue mayor en 5 que en 0.1 mol.m -3 de P y que no
presentaron cambios importantes en el tiempo, siendo superior en Buck
candisur que en Chaqueño INTA.
Las plantas traspasadas a 0.05 mol P.m -3 presentaron altas SARP al
ser reexpuestas por 24 hs a la solución original (plantas retraspasadas),
tanto en 0.1 como en 5 mol.m-3 de P (Fig. V.5). La SARP en estas plantas no
presentaron diferencias notorias entre 0.1 y 5 mol.m -3 de P pero sí entre
genotipos: Buck candisur en general mostró una mayor SARP que
Chaqueño INTA en ambos suministros.
Concentración interna de P
Como resultado de los altos valores de SARP la concentración de P
en las plantas control fue mayor en 5 que en 0.1 mol.m -3 de P, tanto en
127
vástagos como en raíces (=0.05; Fig. V.6 y V.7). En ambos genotipos la
concentración de P de vástagos y raíces no experimentaron cambios
temporales notorios durante el periodo experimental ni en 0.1 ni en 5 mol.m -3
de P. Buck candisur presentó valores significativamente mayores de
concentración interna de P solamente en 5 mol.m -3 de P (.=0.05 ). Este
resultado indica que Buck candisur realiza un mayor consumo de lujo de P
entre ambos niveles de suministro. El traspaso de las plantas a solución 0.05
mol P.m-3 redujo rápidamente la concentración de este nutriente en las
plantas (Fig. V.6 y V.7). Si bien el contenido de P de las plantas traspasadas
a 0.05 mol P.m-3 aumentó (datos no mostrados) el efecto de la dilución por
crecimiento fué mayor, de tal modo que a los dos días de la transferencia se
observó una menor concentración de P tanto en vástagos como en raíces.
Esta reducción fue más pronunciada en plantas provenientes del mayor
suministro de P, de tal manera que a los 12 días de cultivo en 0.05 mol.m -3
de P las concentraciones de P de las plantas provenientes de 5 mol.m -3 de P
se asemejaron a los presentados por las traspasadas desde 0.1 mol.m -3 de
P (Fig. V.6 y V.7).
La reexposición de las plantas a la solución inicial de cultivo por 24 hs
(plantas
retraspasadas)
produjo
un
aumento
considerable
de
la
concentración interna de P, tanto en vástagos como en raíces (Fig. V.6 y
V.7). Para las plantas pretratadas con 0.1 mol.m-3 de P la concentración
alcanzada igualó o aún superó a la de las plantas control, mientras que para
las reexpuestas a 5 mol.m-3 de P este aumento no fue suficiente como para
igualar a sus controles, especialmente en el caso de Buck candisur.
128
Componentes de la SARP: Tasa de transporte de P al vástago (TTPv) y Tasa
de acumulación de P en las raíces (TAPr)
La TTPv y la TAPr de las plantas control de los dos genotipos fueron
mayores en 5 que en 0.1 mol.m-3 de P (Fig. V.8 y V.9). Las plantas expuestas
nuevamente por 24 hs a 0.1 y 5 mol.m -3 de P mostraron, en general, un
incremento importante en ambas tasas. La TAPr en 0.1 mol.m -3 de P osciló
alrededor de 0.15 y de 0.2 mmolP.(g.d)-1 en Buck candisur y en Chaqueño
INTA respectivamente, mientras que en 5 mol.m-3 de P presentó una tendencia
a aumentar en el tiempo, y fue mayor para Buck candisur que para Chaqueño
INTA (Fig. V.8). En 0.1 mol.m-3 de P la TTPv fue superior en Buck candisur que
en Chaqueño INTA, hecho también registrado en 5 mol.m-3 de P (Fig. V.9).
Al analizar los resultados del cociente entre los dos componentes de la
SARP se observa que en las plantas control de ambos genotipos la relación
TAPR/TTPv es mayor en 5 que en 0.1 mol.m-3 de P (Fig. V.10). En este último
suministro fue donde se encontró una mayor diferencia entre las plantas testigo
y retraspasadas, así como entre genotipos. Dichas diferencias muestran que la
proporción TAPr/TTPv medidas en 0.1 mol.m-3 de P aumentó en las plantas
retraspasadas y que este aumento fue mayor en Chaqueño INTA que en Buck
candisur.
Un análisis en conjunto con los datos del capítulo III, permite observar
que a pesar del diferente peso que tienen ambos flujos sobre la SARP ésta se
relacionó linealmente con ambos componentes, siendo, por supuesto más
129
estrecha la relación con la TTPv ya que ésta contribuye más a la SARP (Fig.
V.11). La contribución de cada componente siguió la misma función para
plantas retraspasadas a 0.1 que a 5 mol P.m-3 .
Correlaciones Tasas-concentración interna de P
Debido al bajo número de datos y a fin de ampliar el rango de
concentración interna de P se analizaron en conjunto los resultados obtenidos
en este ensayo con los ya presentados en el Capítulo III.
Para los datos obtenidos en 5 mol P.m -3, la SARP, la TTPv y la TAPr
mostraron correlacionarse con la concentración interna de P de vástagos y de
raíces, en forma similar a la ya presentada en el Capítulo III (Fig III.10 y Tabla
III.3 del Cap. III y Fig. V.12, V.13, V.14 y Tabla V.2 del presente Cap.). Es así
entonces que, al igual que en el Capítulo III, los valores umbrales de Chaqueño
INTA son menores a los de Buck candisur. Por otro lado, los umbrales
estimados para la TTPv son menores que los de la TAPr. Finalmente los
valores umbral de concentración de P en los vástagos estimados para la TAPr
y la TTPv son más bajos que los de raíces en Chaqueño INTA. (Tabla V.2). Ya
que las plantas 0.1 mol P.m-3 traspasadas a 0.05 mol P.m-3 presentaron una
variación insuficiente de la concentración interna de P (ver Fig.V.6 y V.7) no se
intentó correlacionarla con los flujos sino que nos limitamos a comparar sus
resultados con la correlación obtenida en 5 mol.m-3.
130
Para ambos genotipos, los valores umbrales de concentración estimados
para la SARP en 5 mol P.m-3 son mayores a las concentraciones de P
observadas en las plantas control en 0.1 mol P.m -3 , sin embargo estas últimas
presentan una SARP evidentemente menor que la esperada por la correlación.
Este desvío es particularmente visible cuando se considera la concentración de
P en las raíces (Fig. V.12). Tanto la TTPv como la TAPr muestran el mismo
comportamiento de las plantas cultivadas en 0.1 mol P.m -3 (Fig. V.13 y V.14).
Las plantas de ambos genotipos retraspasadas a 0.1 mol P.m -3 presentaron
valores similares de SARP y de TTPv a los de la correlación obtenida en 5 mol
P.m-3 según la concentración interna de P. Sin embargo si bien esto se repitió
con la TAPr para Chaqueño INTA en Buck candisur sus valores fueron
inferiores a los esperados por la correlación (Fig. V.14).
DISCUSION
Los resultados obtenidos concuerdan con otros trabajos realizados en
trigo y otras especies (Cogliatti y Santa María, 1990; Clarkson and
Scattergood, 1982), los cuáles informan que suministros de P similares a los
empleados en este experimento no limitan la producción de biomasa.
Como ya se ha mencionado en la Introducción General de esta Tesis
entre los parámetros más sensibles para la predicción de la absorción de P
se encuentra la longitud y el diámetro de las raíces (Barber, 1984), las
cuales establecen la superficie de absorción. Sin embargo, debido a las
dificultades prácticas de la medición de la superficie, es usual el empleo de
131
la biomasa seca de raíces para la estimación de los flujos de nutrientes
desde y hacia las mismas. Las estimaciones de la SARP realizadas de esta
manera pueden generar u ocultar diferencias cuando existen diferencias en
la relación superficie-biomasa seca de raíces entre tratamientos o genotipos.
Apuntan en este sentido las diferencias observadas en la relación longitudbiomasa de raíces entre diferentes especies, edad o estado ontogénico,
suministro de P, N y agua (ver Boot, 1989 y Manske and Vleck, 2002). En
trigo existe una importante variabilidad genética de las características de la
geometría del sistema radical, tanto en trigo pan (Mac Key, 1973) como en
trigo duro (Motzo et al., 1993) además de una remarcable plasticidad en el
crecimiento de las raíces, el que se ajusta al nivel de nutrientes y agua en el
suelo (Manske et al., 2001(a)). Con respecto al efecto del suministro de P,
Adalsteisson y Jensén (1989) encontraron en trigo diferencias tanto en el
número como en la proporción de longitud de las raíces laterales entre un
suministro moderado y alto de P (0.01 y 1 mol.m-3 de P respectivamente). En
esta tesis tal tipo de diferencias podrían encontrarse entre genotipos e
incluso entre suministros.
Los resultados obtenidos en este capítulo permiten desestimar el
efecto del suministro sobre la relación biomasa seca -superficie de raíces en
ambos genotipos, confirmando los resultados de un trabajo anterior
(Manfreda y Cogliatti, 1992). En éste probamos que para el genotipo
Chaqueño INTA la geometría de las raíces y la relación peso seco-superficie
fue similar entre los suministros 0.05 y 5 mol.m -3 de P. En cuanto al efecto
de los genotipos, y a pesar de que el aporte de las raíces laterales a la
132
superficie total fue mayor en Buck candisur que en Chaqueño INTA, la
presencia de una fuerte relación lineal para el conjunto de los datos indicaría
una relación similar entre la biomasa y la superficie de raíces para ambos
trigos. Esto es así para casi todos los tratamientos ya que solamente Buck
candisur en 5 mol.m-3 de P y de Chaqueño INTA traspasado de 0.1 a 0.05
mol.m-3 de P mostraron diferencias con la relación Biomasa seca/superficie
de raíces obtenidas con el conjunto de los datos. En el primer caso se
sobrestima la superficie en un 12% y en el segundo se la subestima en un
7% si se utiliza la relación general biomasa seca-superficie de raíces
obtenida con el conjunto total de los tratamientos y genotipos. A fines
prácticos estos valores pueden ser tolerados si se contemplan todas las
otras fuentes de error en la estimación de la SARP. Puede desestimarse
entonces un efecto importante del genotipo y del nivel de suministro de P
sobre la relación biomasa:superficie.
A pesar de la falta de exactitud y de la carencia de una medida de la
variabilidad en la estimación de la tasa de absorción neta (SARP) bajo
suministros constantes, se puede afirmar, en principio, que la misma se
relaciona en forma directa con el suministro externo: a mayor suministro
mayor SARP. En los casos en que se observan diferencias entre los
genotipos, estas apuntan a que la SARP es mayor en Buck candisur que en
Chaqueño INTA, resultado coincidente con los presentados en los capítulos
anteriores de esta tesis. Este efecto del suministro externo sobre la SARP
también se evidenció en las plantas traspasadas a 0.05 mol.m -3 de P las
que, si bien aumentaron su contenido de P, no llegaron a absorber la
133
cantidad necesaria de P como para contrarrestar la dilución interna del P
producida por el crecimiento, con lo que la concentración interna de P
disminuyó. La reexposición de estas plantas a la solución original de cultivo
mostró importantes cambios en la tasa de absorción de P con respecto a sus
respectivas plantas control, así como diferencias entre genotipos, ya que
Buck candisur mostró una mayor SARP que Chaqueño INTA, tanto para las
plantas provenientes de 0.1 como de 5 mol.m-3 de P.
Las correlaciones encontradas con los datos del presente capítulo y
los del capítulo III son consistentes con la hipótesis, por largo tiempo
sostenida por muchos investigadores, de que la SARP y sus componentes
estarían altamente influenciados por la concentración interna de P. Aunque
esta hipótesis es ampliamente aceptada y utilizada para explicar resultados,
no deja de llamar la atención la falta en la literatura de una expresión formal
de cómo se relacionan estas variables. Sin embargo, Lee en 1993 reportó
una relación similar (también en apariencia no lineal) a la observada en esta
tesis, entre la concentración interna de N en las raíces y la tasa de absorción
neta de nitrato y de amonio en plantas de cebada deficientes en nitrógeno.
Vale aclarar que dichas tasas fueron obtenidas en un único nivel de
suministro de N, que no se intentó analizar la relación entre las variables con
ningún tipo de función y que no se hace mención de la relación entre la tasa
de absorción de nitrato y de amonio con respecto a la concentración de N en
los vástagos.
134
La disminución de la concentración interna de P, como consecuencia
de suprimir o restringir su suministro, ha sido relacionada con un aumento de
la demanda de P en las plantas y con un aumento en la tasa de absorción de
P (Williams, 1948; Bowen, 1970, Lee, 1993), aumento que se evidencia
anticipadamente a la reducción del crecimiento. La literatura especializada
nos brinda varias hipótesis sobre los mecanismos por los cuales se vinculan
estas variables. Mientras que algunos sostienen que la concentración de P
del vástago es la que determina la tasa de absorción de este nutriente (Drew
and Saker, 1984). Clarkson et al (1978) y Clarkson and Scattergood (1982)
sugieren que el ”mensaje recibido por las raíces desde el tallo está sujeto a
una interpretación local” y que estarían involucrados la tasa de turnover de
los transportadores de membrana, en contra de un sistema regulado
alostéricamente o por retroalimentación negativa. Para Lefebre y Glass,
1982, la concentración de P orgánico en las raíces es la que regula al influjo
de P por aumento de la densidad de los sitios de absorción en la superficie
de las raíces de plantas deficientes, mientras que una regulación alostérica
sobre el influjo de P sería ejercida por el P inorgánico de las raíces. Mientras
que esta posible regulación alostérica aún no ha sido probada, tal como ha
sido mencionado en la Introducción General y en la discusión del Capítulo III,
una vía de acción que seguramente es operativa es la síntesis de novo de
los transportadores de P, en consonancia con el aumento del Vmax del
influjo. Sin embargo, para esta vía son aún desconocida/s la/s señal/es que
la desencadena. Por otro lado, en los experimentos clásicos de deficiencia,
es difícil de determinar el lugar en que se origina la señal ya que los
tratamientos aplicados conducen a cambios conjuntos de la concentración
135
de P de vástagos y de raíces, no siendo los experimentos presentados en
esta tesis una excepción (Fig. V.15). Sin embargo muy probablemente el
estado nutricional del vástago sea determinante en los cambios de la SARP.
Evidencias de esto lo aportan ensayos de raíces con el sistema radical
dividido como los realizados por Drew and Saker (1984) y por Cogliatti and
Clarkson (1983). En tales ensayos se midió la absorción de P en raíces
individuales en experimentos donde éstas y el resto de las raíces recibían un
pretratamiento con o sin P. Cuando las plantas reciben P únicamente por
una raíz individual, esta raíz presenta una concentración de P similar a la de
las plantas provistas de P a través de todo el sistema radical, mientras que el
resto de la planta presenta bajas concentraciones de P. A pesar del buen
estado nutricional de las raíces individuales las mismas incrementan tanto la
tasa de absorción como el transporte de P al vástago, indicando que ambos
flujos estarían fuertemente influenciados por la demanda de P de la planta
entera. Más recientemente Smith et al. (2003) basándose en el estudio de
dos promotores de transportadores de P realizado con raíces divididas en un
mutante de Arabidopsis, afirma que dicha regulación sería a nivel
transcripcional en las raíces. Según sus propias palabras “evidencia la
existencia de un mecanismo para sensar el estado nutricional de P de la
planta entera y transmitir un signo sistémico vía el tallo a todas partes del
sistema radical”. Además de admitir este tipo de regulación, Raghothama
(2000) opina que en las plantas existe otro tipo de mecanismo de señales
que operaría a nivel celular. En éste nivel el movimiento del P hacia y desde
la vacuola junto con el influjo y el eflujo de P serían los mecanismos
primarios del mantenimiento de la homeostasis del P. Aunque poco se
136
conoce sobre el transporte del P en el tonoplasto y nada con respecto a su
mecanismo molecular, se sabe que requiere de ATP y la permeabilidad del
tonoplasto aumenta considerablemente bajo deficiencia de P (Mimura,
1999). Las correlaciones aquí obtenidas reflejan, sin dudas, un efecto directo
e inmediato de la concentración externa y otro originado por el estado
nutricional de la planta entera sobre la velocidad de cada uno de los flujos,
efecto que involucraría uno o varios de los mecanismos antes mencionados.
A pesar de que no hemos hecho en el presente ensayo mediciones
del influjo de P, basándonos en los ensayos de capítulos anteriores y en la
bibliografía, podemos afirmar que éste sería diferente entre suministros y
aún posiblemente entre plantas control y traspasadas (el orden de menor a
mayor sería: control 0.1; traspasadas 0.1; control 5; traspasadas 5). Sin
embargo, llama la atención que, en ambos genotipos, las plantas
retraspasadas no mostraron grandes diferencias de SARP entre los dos
suministros de P, poniendo nuevamente en relieve la importancia de un
control interno sobre la SARP cuando la disponibilidad de P no es limitante.
Ambos suministros se encuentran dentro del rango de concentraciones de P
en las cuales el sistema I (o de alta afinidad) del influjo de P se encuentra
saturado, como fuera probado para trigo por Cogliatti y Santa María (1990).
Es interesante considerar entonces los resultados obtenidos por Clarkson y
Scattergood (1982) con plantas deficientes en P de tomate y cebada en las
que la absorción y el transporte de P desde las raíces a los vástagos
aumentaron en valor absoluto al ser reexpuestas a solución con P, llegando
a ser la última una proporción constante de la primera. Estos investigadores
137
interpretaron sus resultados enmarcándolos bajo un sistema de transporte I
saturado, con lo cual las tasas obtenidas expresan la potencialidad del
sistema de transporte de P. Compartiendo esta visión y considerando que en
el presente caso en 5 mol P.m-3 el influjo de P en las raíces no es un factor
limitante para su incorporación efectiva a los compartimentos físicos y
químicos del P, la tasa en que esta incorporación se realiza sería la potencial
y determina el máximo de la absorción neta. Esta absorción la
descomponemos en sólo dos términos: TTPv y TAPr cuya complejidad de
dinámica y componentes está lejos de ser resuelta, pero que los asociamos
fundamentalmente al primero con la carga de P (orgánico e inorgánico) al
xilema y su transporte al vástago, y al segundo con la acumulación de P en
las vacuolas de las células de la raíz o a su incorporación a la fracción
orgánica. Como se desprende de este y de otros trabajos la mayor parte de
P de las plantas se encuentra en los vástagos y, como resultado, la TTPv es
el componente de más peso en la SARP. Por lo tanto es importante conocer
como se regula la TTPv. Bajo los términos antes planteados, en 5 mol P.m -3
las SARP, TTPv y TAPr expresan la máxima potencialidad de estos flujos, ya
que el influjo es lo suficientemente elevado para saturarlos. Es de esperar
que para plantas con una menor concentración interna la tasa potencial de la
SARP y de sus componentes aumenten. Las plantas retraspasadas a 0.1
mol.m-3 de P mostraron a similares concentraciones internas de P, similares
valores de TTPv que las retraspasadas a 5 mol.m -3 de P, a pesar de que el
influjo de P de las primeras sea, muy probablemente, mucho menor al de las
plantas reexpuestas a 5 mol P.m-3. Si esto es cierto puede suponerse que
aún así el influjo alcanza para saturar el transporte de P al vástago.
138
Aplicando el mismo análisis a la TAPr se pueden obtener similares
conclusiones para las plantas de Chaqueño INTA retraspasadas a 0.1 mol
P.m-3, pero no así en las de Buck candisur retraspasadas a 1 mol P.m -3 .
Estas últimas no llegan a los valores de TAPr presentados por las plantas
retraspasadas a 5 mol P.m-3. Siguiendo la misma línea de razonamiento,
puede interpretarse como que la TAPr de las plantas de Buck cadisur
retraspasadas a 0.1 mol P.m-3 no llega a saturarse. De ser ciertos los
supuestos realizados tendríamos que la tasa potencial de transporte de P al
vástago y de la de acumulación en las raíces siguen a la concentración
interna de P y que la primera llega a saturarse antes que la segunda.
La obtención de este flujo potencial podría obedecer al sistema de
transportadores (aumento de la densidad en las membranas y/o en el
aumento de la afinidad de los transportadores de P tanto en la fuente (raíz)
como en los destinos (vástagos) así como en el tamaño de los destinos.
Todos estos factores se incrementarían con la disminución de la
concentración interna de P y, en un esquema sencillo del sistema, se puede
proponer que actúan en forma coordinada respondiendo a una señal que se
produce a partir de un valor umbral de concentración de P.
Con respecto a las plantas control 0.1 mol P.m -3 tienen una
concentración de P interna inferior a los valores umbrales determinados por
las correlaciones. Sin embargo, la SARP, la TAPr y la TTPv son inferiores a
los presentados por plantas de similar concentración de P interna
reexpuestas a 5 mol P.m-3. Estas diferencias en las tasas pueden tener dos
139
orígenes: 1) el sistema de transporte y asimilación es similar pero no
expresa la velocidad potencial por no estar saturado por su influjo, y 2) que
el sistema de transporte y asimilación esté reprimido y no siga en realidad a
las funciones expuestas. Lamentablemente no hemos puesto a prueba cada
una de estas opciones, hecho que por otra parte presentaría sus dificultades
ya que el aumento esperado del contenido de P en 24 horas en las plantas
0.1 retraspasadas a 5 mol P.m-3 sería apenas detectable por el método aquí
utilizado.
Si bien los flujos de P estudiados mostraron correlacionarse con la
concentración interna total de P resulta difícil aceptar que esta última sea por
sí misma la señal que produzca los cambios en los primeros. Puede
especularse con que sea alguna fracción del P en la planta, ya sea química
o física que varíe conjuntamente con la concentración de P total, la implicada
en la señal que lleva a un aumento de los flujos de P. No se puede excluír
tampoco que azúcares solubles medien en la regulación. Del presente
trabajo se puede destacar la importancia del control interno de las plantas
sobre la capacidad de absorción y considerar al suministro de P como un
factor de importancia secundaria cuando los mismos son supraóptimos. A
pesar de que la diferencia de los flujos de P entre las plantas control sea de
distinta naturaleza que las diferencias entre plantas control y tratadas (ya
sea por disminución del suministro de P o por su exclusión del medio de
cultivo) estos resultados sugieren que la restricción de la capacidad de
transporte al vástago modula en gran parte el valor de la SARP en
suministros altos de P.
140
Si adherimos a las ideas ampliamente aceptadas de Drew y Saker de
que la concentración de P en los vástagos es la que controla la SARP, las
diferencias genotípicas encontradas se deberían a que Buck candisur
presenta un umbral de concentración de P en los vástagos mayor que el de
Chaqueño INTA.
CONCLUSIONES
Los tres suministros de P empleados fueron suficientes como para
abastecer los requerimientos de P necesarios para el crecimiento, sin
modificar la geometría de las raíces. Debido al escaso efecto genotipo y
suministro de P sobre la relación peso seco-superficie de raíces, la
estimación de los flujos de P puede realizarse indistintamente sobre la base
de cualquiera de estos dos parámetros.
La SARP y sus componentes (TTPv y TAPr) medidos en 5 mol.m-3 de
P se correlacionaron con la concentración de P de vástagos y raíces,
disminuyendo con el aumento del logaritmo de la concentración. Las tasas
estimadas en este suministro fueron consideradas como velocidades
potenciales. En líneas generales las plantas reexpuestas a 0.1 mol P.m-3
presentaron la misma correlación. Buck candisur mostró que el aumento de
la SARP, TTPv y TAPr se iniciaba a una mayor concentración interna de P
(concentración umbral) que Chaqueño INTA, resultando entonces que a
similares valores de concentración de P en planta, estos flujos de P fueron
superiores en Buck candisur que en Chaqueño INTA.
141
250
0.1 mol P.m-3
Biomasa seca (mg)
200
150
Ch.I. control
B.C.control
Ch.I. traspasada
B.C. traspasada
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
250
5 mol P.m-3
Biomasa seca (mg)
200
150
Ch.I. control
B.C.control
Ch.I. traspasada
B.C. traspasada
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
Figura V.1: Promedios y errores estándar de la biomasa producida por
planta en diferentes suministros de fosfato (control= 5 ó 0.1 mol.m-3 de P; y
traspasadas= desde 5 ó 0.1 a 0.05 mol.m-3 de P).
142
160
Superficie radical (cm2)
140
0.1 mol P.m-3
120
100
Ch.I. control
B.C.control
Ch.I. traspasada
B.C. traspasada
80
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
160
Superficie radical (cm2)
140
5 mol P.m-3
120
100
Ch.I. control
B.C.control
Ch.I. traspasada
B.C. traspasada
80
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
Figura V.2: Promedios y errores estándar de la superficie del sistema radical
en función de los días desde el inicio del traspaso a solución 0.05 mol P.m-3 .
143
90
0.1 mol P.m-3
% de superficie R. laterales
80
70
60
Ch.I. control
B.C.control
Ch.I. traspasada
B.C. traspasada
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
90
5 mol P.m-3
% de superficie R. laterales
80
70
60
Ch.I. control
B.C.control
Ch.I. traspasada
B.C. traspasada
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
Figura V.3: Contribución relativa de las raíces laterales a la superficie radical
expresada como porcentaje del total para plantas de trigo con diferentes
suministros de P.
144
140
Superficie radical (cm2)
120
100
80
60
40
20
0
0
5
10
20
15
25
30
Biomasa seca raíz (mg)
B.C.control 0.1
B.C. Traspasada 0.1
B.C. Control 5
B.C. Traspasada 5
Ch.I. Control 0.1
Ch.I. Traspasada 0.1
Ch.I. Control 5
Ch.I. Traspasada 5
Figura V.4: Relación entre la superficie y la biomasa seca del sistema
radical. Para el conjunto de los datos la correlación es significativa (p<10 -5)
con un coeficiente de correlación (r)=0.970; Ordenada al origen =-10,61 (Err.
std=1.08) y pendiente= 4.39 (Err. std= 0.76).
145
35
1
0.1 mol P.m-3
SARP (mmol P.g-1.d-1)
0,8
Ch.I. control
0,6
B.C.control
Ch.I. retraspasada
0,4
B.C. retraspasada
0,2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
-0,2
Dias de traspaso.
1
5 mol P.m-3
SARP (mmol P.g-1.d-1)
0,8
Ch.I. control
0,6
B.C.control
Ch.I. retraspasada
0,4
B.C. retraspasada
0,2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
-0,2
Dias de traspaso.
Figura V.5: Estimaciones de la tasa neta de absorción de P (SARP) para los
dos genotipos de trigo en los diferentes suministros de P utilizados. La
denominación de retraspasadas corresponde a las plantas traspasadas a
0.05 mol.m-3 de P y expuestas por 24 hs a la concentración de P de su
cultivo (5 ó 0.1 mol.m-3 de P).
146
700
0.1 mol P.m-3
[P] vástago (umolP/g)
600
Ch.I. control
500
B.C. control
Ch.I. traspasada
400
B.C. traspasada
Ch.I. retraspasada
300
B.C. retraspasada
200
100
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
700
5 mol P.m-3
[P] vástago (umolP/g)
600
Ch.I. control
500
B.C. control
Ch.I. traspasada
400
B.C. traspasada
Ch.I. retraspasada
300
B.C. retraspasada
200
100
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
Figura V.6: Promedios y errores estándar (barras verticales) de la
concentración de P en vástagos de plantas bajo diferentes suministros de P.
Las plantas traspasadas a 0.05 mol.m-3 de P y expuestas por 24 hs a la
concentración de P de su cultivo (5 ó 0.1 mol.m-3 de P) son denominadas
como retraspasadas.
147
900
0.1 mol P.m-3
800
[P] raíz (umolP/g)
700
Ch.I. control
600
B.C. control
Ch.I. traspasada
500
B.C. traspasada
Ch.I. retraspasada
400
B.C. retraspasada
300
200
100
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
900
5 mol P.m-3
800
[P] raíz (umolP/g)
700
Ch.I. control
600
B.C. control
Ch.I. traspasada
500
B.C. traspasada
Ch.I. retraspasada
400
B.C. retraspasada
300
200
100
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso
Figura V.7: Promedios y errores estándar de la concentración de P en
raíces de plantas bajo diferentes suministros de P. Las plantas traspasadas
a 0.05 mol.m-3 de P y expuestas por 24 hs a la concentración de P de su
cultivo (5 ó 0.1 mol.m-3 de P) son denominadas como retraspasadas.
148
0,25
0.1 mol P.m-3
Ch.I. control
TAPr (mmol P/g.d)
0,2
B.C.control
Ch.I. retraspasada
0,15
B.C. retraspasada
0,1
0,05
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso.
0,25
Ch.I. control
5 mol P.m-3
B.C.control
TAPr (mmolP/g.d)
0,2
Ch.I. retraspasada
0,15
B.C. retraspasada
0,1
0,05
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso.
Figura V.8: Tasa de acumulación de P en las raíces (TAPr) de plantas con
diferente tiempo de exposición a solución 0.05 mol.m-3 de P. Las tasas fueron
obtenidas luego de 24 hs de exposición a la concentración de P original de
cultivo (0.1 y 5 mol.m-3 de P).
149
1
0.1 mol P.m-3
Ch.I. control
B.C.control
TTPv (mmol P/g.d)
0,75
Ch.I. retraspasada
B.C. retraspasada
0,5
0,25
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso.
1
Ch.I. control
5 mol P.m-3
B.C.control
TTPv (mmolP/g.d)
0,75
Ch.I. retraspasada
B.C. retraspasada
0,5
0,25
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso.
Figura V.9 : Tasa de transporte de P al vástago (TTPv) de plantas con
diferente tiempo de exposición a solución 0.05 mol.m-3 de P. Las tasas fueron
obtenidas luego de 24 hs de exposición a la concentración de P original de
cultivo (0.1 y 5 mol.m-3 de P).
150
1
Ch.I. control
0.1 mol P.m-3
B.C.control
TAPr/TTPv
0,75
Ch.I. retraspasada
B.C. retraspasada
0,5
0,25
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso.
1
Ch.I. control
-3
5 mol P.m
B.C.control
0,75
TAPr/TTPv
Ch.I. retraspasada
B.C. retraspasada
0,5
0,25
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Dias de traspaso.
Figura V.10: Cociente entre la tasa de acumulación de P en raíces y tasa de
transporte de P al vástago (TAPr/TTPv) de plantas con diferente tiempo de
exposición a solución 0.05 mol.m-3 de P y plantas controles. Las tasas fueron
obtenidas luego de 24 hs de exposición a la concentración de P original de
cultivo (0.1 y 5 mol.m-3 de P).
151
60
SARP (umol P/h.g)
50
B. candisur
40
SARP= 2.94.TAPr +5.53
R2=0.86
30
Ch. INTA
20
SARP= 2.48.TAPr +3.85
R2= 0.84
10
0
0
5
10
15
20
TAPr (umol P/h.g)
60
SARP (umol P/h.g)
50
B. candisur
40
SARP= 1.37.TTPv -0.549
R2= 0.97
30
Ch. INTA
20
SARP= 1.44.TTPv -0.156
R2= 0.95
10
0
0
10
20
30
40
TTPv (umol P/h.g)
Figura V.11: Correlaciones entre la SARP y sus dos componentes (TTPv y
TAPr) de plantas de Buck candisur y Chaqueño INTA (incluídas las
controles) obtenidas en los ensayos del Capítulo III y V, luego de 24 hs de
exposición a la concentración de P original de cultivo (0.1 y 5 mol.m-3 de P).
152
60
Ch. I. Control 0.1
Vástagos
SARP (umol P/h.g)
50
B.c. Control 0.1
Ch. I. 5
40
B.c. 5
Ch.I. Retraspasada 0.1
30
B.c. Retraspasada 0.1
20
10
0
0
100
200
300
400
500
600
[P]i (umolP/g)
60
Ch. I. Control 0.1
Raíces
50
B.c. Control 0.1
SARP (umol P/h.g)
Ch. I. 5
B.c. 5
40
Ch.I. Retraspasada 0.1
B.c. Retraspasada 0.1
30
20
10
0
0
200
400
600
800
[P]i (umolP/g)
Figura V.12: Correlación entre la SARP y la concentración interna de P en
raíces y vástagos obtenidos en 5 mol P.m -3 (Datos del ensayo expuesto en
este capítulo y en el Capítulo III). Los valores de las correlaciones se
presentan en la Tabla V.2 y se representan en esta figura con líneas rojas
(Chaqueño INTA) y negras (Buck candisur).
153
40
Ch. I. Control 0.1
35
Vástagos
B.c. Control 0.1
TTPv (umol P/h.g)
30
Ch. I. 5
25
B.c. 5
20
Ch.I. Retraspasada 0.1
B.c. Retraspasada 0.1
15
10
5
0
0
100
200
300
400
500
[P]i (umolP/g)
40
Ch. I. Control 0.1
Raíces
35
B.c. Control 0.1
Ch. I. 5
30
TTPv (umol P/h.g)
600
B.c. 5
25
Ch.I. Retraspasada 0.1
B.c. Retraspasada 0.1
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
[P]i (umolP/g)
Figura V.13: Correlación entre la TTPv y la concentración interna de P en
raíces y vástagos de los datos obtenidos en 5 mol P.m -3 del presente
capítulo y del Capítulo III. Los valores de las correlaciones se presentan en
la Tabla V.2 y se representan en esta figura con líneas rojas (Chaqueño
INTA) y negras (Buck candisur).
154
18
Ch. I. Control 0.1
16
Vástagos
B.c. Control 0.1
TAPr (umol P/h.g)
14
Ch. I. 5
12
B.c. 5
10
Ch.I. Retraspasada 0.1
8
B.c. Retraspasada 0.1
6
4
2
0
0
100
200
300
500
600
[P]i (umolP/g)
18
16
TAPr (umol P/h.g)
400
Ch. I. Control 0.1
Raíces
B.c. Control 0.1
14
Ch. I. 5
12
B.c. 5
Ch.I. Retraspasada 0.1
10
B.c. Retraspasada 0.1
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
[P]i (umolP/g)
Figura V.14: Correlación entre la TAPr y la concentración interna de P en
raíces y vástagos de los datos obtenidos en 5 mol P.m -3 del presente
capítulo y del Capítulo III. Los valores de las correlaciones se presentan en
la Tabla V.2 y se representan en esta figura con líneas rojas (Chaqueño
INTA) y negras (Buck candisur).
155
600
[P]v (umol P/g)
500
400
300
200
100
0
0
100
200
500
400
300
600
700
[P]r (umol P/g)
Ch. INTA controles
Ch. INTA traspasada
B. Candisur controles
B. Candisur traspasada
Figura V.15: Concentraciones de P en vástagos ([P]v) y raíces ([P]r) de Buck
candisur y Chaqueño INTA obtenidas en los ensayos del Capítulo III y V, en
plantas control (cultivadas en 5 y en 0.1 mol.m-3 de P) y en las expuestas por
diferente espacio de tiempo a solución de cultivo 0 y 0.05 mol.m-3 de P
(traspasadas).
156
800
TABLA V.1: Regresiones lineales de los logaritmos (en base e) de la biomasa
seca por planta en función de los días desde la germinación. Los desvíos
estándar de los parámetros estimados se presentan entre paréntesis.
Genotipo
Tratamiento
O. origen
Pendiente
n
r2
(mol P.m-3)
Chaqueño
Control (0.1)
1.55 (0.20)
0.128 (0.010)
20
0.90
INTA
Control (5)
1.87 (0.13)
0.116 (0.006)
20
0.95
Traspasada (0.1)
1.66 (0.18)
0.120 (0.009)
30
0.87
Traspasada (5)
1.83 (0.22)
0.114 (0.010)
30
0.81
Buck
Control (0.1)
1.83 (0.19)
0.129 (0.009)
20
0.91
Candisur
Control (5)
1.80 (0.10)
0.132 (0.005)
20
0.98
Traspasada (0.1)
2.23 (0.18)
0.112 (0.008)
30
0.87
Traspasada (5)
1.59 (0.21)
0.142 (0.010)
30
0.88
157
TABLA V.2: Correlaciones de la SARP, TTPv y TAPr con la concentración de
P de vástagos ([P]vástagos) y raíces ([P] raíces) ajustados a una función
logarítmica (Tasa= a+b.ln[P]). Las correlaciones fueron obtenidas con los
resultados del Capítulo III y V, para las plantas cuya medición de las tasas se
realizó en 5 mol.m-3 de P. Cada correlación se obtuvo con un n=20 y los
valores umbrales de concentración ([P]umb) se estimaron calculando con la
correlación la concentración correspondiente a una tasa 10% superior a la
máxima tasa registrada en los tratamiento control. Se presentan el coeficiente
de correlación (C.C.) y entre paréntesis los desvíos estándar de los parámetros
de la función.
Variables
correlacionadas
SARP vs [P]i vástago
TTPv vs
TAPr vs
Genotipo
a
b
[P]um.
C. C.
Ch. I.
B.c.
147.73
189.91
-23.41
-28.81
341
439
0.96
0.88
[P]i raíz
Ch. I.
B.c.
133.00
123.27
-20.43
-17.85
388
439
0.94
0.91
[P]i vástago
Ch. I.
B.c.
98.05
128.87
-15.41
-19.35
327
432
0.94
0.84
[P]i raíz
Ch. I.
B.c.
85.04
84.78
-12.92
-12.10
374
430
0.88
0.87
[P]i vástago
Ch. I.
B.c.
49.50
60.94
-7.91
-9.45
368
445
0.89
0.89
[P]i raíz
Ch. I.
B.c.
47.81
38.49
-7 .48
-5.75
413
454
0.95
0.89
158
CAPITULO VI
RELACIONES ENTRE PARAMETROS QUE DETERMINAN LA ECONOMIA
DE P EN LAS PLANTAS Y LA TASA ESPECIFICA DE ABSORCION DE P.
INTRODUCCIÓN
La presente tesis se dirigió inicialmente, al hallazgo de genotipos de trigo
con diferentes tasas de absorción de P en niveles de nutrición fosforada no
limitantes para el crecimiento como principal fuente de variabilidad en la
eficiencia de uso de P. El esquema conceptual utilizado en un principio
consideraba a la SARP como resultado del influjo y del eflujo de P, flujos con
mecanismos propios de regulación. La concentración de P en las plantas ha
sido considerada como un factor clave en esta regulación, al menos para la del
influjo en plantas que sufren deficiencias. Sin embargo la falta de relación que
encontramos en suministros altos de P entre la concentración interna de P y
estos flujos condujo a considerar otros mecanismos de regulación del consumo
de P, con lo que se desglosó a la SARP en dos componentes: la tasa de
acumulación en raíces (TAPr) y la tasa de transporte de P a los vástagos
(TTPv). Como resultado se encontró que, con un influjo de P similar, la SARP
aumentaba al igual que sus componentes con la disminución de la
concentración de P en planta. Sobre la base de lo expuesto se propone que
estos flujos están más directamente implicados en la determinación del
consumo de lujo de P y en las diferencias en este consumo encontradas entre
genotipos.
159
Gran parte de las dificultades encontradas en el presente trabajo se
originaron en un conocimiento descriptivo insuficiente del sistema bajo estudio,
en especial a los cambios de las variables estudiadas a lo largo del tiempo. A
continuación se analizan los resultados obtenidos bajo otra perspectiva, más
descriptiva y sencilla, que intenta prescindir del tiempo como variable fija.
Un aspecto que surge en los ensayos de los capítulos anteriores y que
no ha sido analizado es la alta variabilidad de los parámetros medidos y
estimados. Podemos sospechar que el origen de la variabilidad es múltiple, y
establecer la magnitud del correspondiente a los genotipos de trigo es de vital
importancia para poder cumplir con los objetivos de la tesis. Uno de los
parámetros más importantes a determinar en esta tesis es la absorción neta de
P. Ya han sido expuestos dos métodos alternativos: estimación directa en la
solución de cultivo (tiempos cortos=horas) y por cosechas (tiempos largos=
días). En este último caso su cálculo involucra la estimación de promedios de
biomasa de raíces, así como de los contenidos de P en las plantas a distintos
tiempos, los mismos han de ser lo suficientemente prolongados como para que
los promedios entre cosechas sean diferentes. En particular el contenido de P
posee un elevado error porcentual y, en los presentes experimentos, su
estimación involucra dos mediciones: contenido de P en raíces y en vástagos,
cada una con sus errores (alrededor de un 5%). La estimación de la absorción
neta de nutrientes presenta entonces dificultades extras a las inherentes de las
variables simples de medición directa.
160
La medición de la tasa de absorción neta de P en forma directa está
restringida a suministros en los cuales pueda detectarse colorimétricamente el
descenso de la concentración de P en la solución de cultivo, tal es el caso de
0.1 mol.m-3 de P. Concentraciones de P superiores (como 5 mol.m-3 de P)
obligan a estimaciones indirectas como las antes planteadas, las cuales
involucran al menos dos cosechas espaciadas en el tiempo y plantean un
problema de escalas de tiempo. Relacionado con este punto se encuentra la
observación de la importante variación diurna en la tasa de absorción de P
expuesta en el capítulo IV. Es entonces necesario aclarar qué metodologías
son las adecuadas para cada objetivo. Las mediciones directas a tiempos
cortos son capaces de detectar variaciones diurnas o fluctuaciones como las
generadas por la aclimatación a un cambio de suministro. Consecuentemente,
aunque puede informar sobre aspectos particulares de la regulación de la
absorción de P, su uso para caracterizar a los genotipos en suministros
supraóptimos es de escaso valor. El empleo combinado de regresiones de la
biomasa en el tiempo con estimaciones puntuales (concentración interna de P)
puede utilizarse también para el seguimiento de fluctuaciones en la SARP,
como las generadas por la aclimatación a un cambio de suministro. Aunque
tiene una menor precisión que la metodología anterior y puede aplicarse
siempre que la diferencia entre niveles de suministro sea importante (casos de
plantas retraspasadas de los Capítulos III y V), es el único método disponible
en altos suministros. Ahora, cabe preguntarse si este método es adecuado
para comparar diferentes genotipos en estos altos suministros de P. La
dependencia de la estimación de la SARP de la concentración interna de P
medida en cada cosecha hace que este método sea apropiado para describir
161
dentro de un período acotado (uno o varios días) el efecto del suministro, pero
presenta a su vez una desventaja para extraer conclusiones generales.
Otro acercamiento a la estimación de la SARP se ha realizado con el
uso de regresiones de la biomasa y del contenido de P con el tiempo estimadas
independientemente (Capítulo I). La aplicación de este método se restringe a
plantas cultivadas bajo suministros constantes. Nuestros resultados se
ajustaron a regresiones exponenciales. Según el valor de las tasas relativas de
crecimiento de biomasa de raíces y del contenido de P en planta, la SARP
predice una evolución constante o exponencial (aumento positivo o negativo).
La escala de tiempo contemplada y la utilización de un conjunto amplio de
datos hace que su estimación describa los comportamientos generales de los
genotipos. Sin embargo los ajustes de las biomasas y contenidos de P no
fueron en todos los casos suficientemente buenos (los coeficientes de
regresión oscilaron entre 0.75 hasta 0.99).
Si bien la falta de resultados concluyentes de los ensayos, pueden ser
justificadas por la naturaleza de las plantas (alta variabilidad dentro de cada
cultivar, variaciones diurnas, etc.) y/o por errores y limitaciones metodológicas,
es necesario reconsiderar los supuestos sobre los cuales se ha basado esta
tesis, así como el análisis de los resultados. Un cambio de enfoque en la
dinámica del P y en la discriminación de escalas (fundamentalmente de escala
de tiempo) es propuesto a continuación.
162
Lemarie y Salette, 1984, mostraron a las relaciones alométricas como
una poderosa herramienta para el estudio de la nutrición vegetal, cuando
expresaron a la exportación de N como una sencilla función de la acumulación
de biomasa en los vástagos. Posteriores trabajos confirmaron la generalidad de
esta relación (Greenwood et al, 1990) la cuál pudo ser aplicada para la
determinación de la concentración crítica de N en diferentes especies y el
efecto de la dilución por crecimiento sobre la misma (Justes et al, 1994).
Entendiendo que dichas relaciones ayudan a describir comportamientos
generales, reelaboramos los resultados presentados en los capítulos anteriores
y el de otros ensayos aún no expuestos en la presente tesis, en un intento de
aproximación del comportamiento en conjunto de los genotipos de trigo
estudiadas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizaron los resultados de los ensayos ya expuestos, los cuales a
fines prácticos se los denominó numéricamente según su orden de aparición
(Ensayo 1= Capítulo I; Ensayo 2= Capítulo III; Ensayo 3= Capítulo IV y Ensayo
4= Capítulo V). Se incluyen además otros tres ensayos de los cuales fueron
conducidos con iguales características de iluminación y temperatura y
composición de la solución de cultivo que los anteriores. Se especifican a
continuación solamente las particularidades.
Ensayo 5: Material vegetal: Chaqueño INTA, Suministros de P: 0.05 y 5
mol.m-3 de P aplicados a los 4 días desde la germinación. Muestreos: siete
163
cosechas a partir de los 14 días desde la germinación cada 3 días, con tres
repeticiones. Mediciones: biomasa seca y contenido de P de vástago y raíces
Ensayo 6: Material vegetal: Chaqueño INTA, Norking Irupé, Las Rosas
INTA, Klein Atalaya, Trigomax 200 y Buck Candisur. Suministro de P: 0.1
mol.m-3 de P, aplicado a los 2 días de la germinación. Muestreos: cinco
cosechas iniciadas en plantas de 7 días, realizadas cada tres días, con cinco
repeticiones. Mediciones: a) en todas las cosechas biomasa seca y contenido
de P de vástago y raíces.; b) en las tres cosechas intermedias: Influjo de P y
tasa de absorción neta de P con la metodología utilizada en el Capítulo IV.
Ensayo 7: Material vegetal: Buck Candisur y Las Rosas INTA.
Suministros de P: 5 y 0.1 mol.m-3 de P aplicado a los 2 días desde la
germinación. Muestreos: ocho cosechas iniciadas en plantas de 7 días, día por
medio; repeticiones: entre 5 a 10, dependientes del genotipo y edad de las
plantas. Mediciones: biomasa seca y contenido de P de vástago y raíces.
Los resultados fueron analizados mediante ANCOVA, cada tratamiento
integrado por datos provenientes de al menos dos ensayos. Se compararon
Cha I y BC. en 0.05; 0.1 y 5 mol.m-3 de P y L.R. INTA sólo en los dos
suministros extremos.
164
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Relación Contenido de P– Biomasa Seca
Tal como se esperaba en suministros constantes y suficientes de P, la
biomasa y el contenido de P de las plantas aumentaron en forma conjunta. En
los rangos en que se encuentran la mayor cantidad de datos esta relación es
aproximadamente lineal, fuera del mismo los escasos datos apuntan a que el
aumento del contenido de P en planta por unidad de biomasa decae (Fig. VI.1,
VI.2 y VI.3). Es necesario entonces analizar la pertinencia de aceptar la
linealidad, ya que al hacerlo se asume que si el crecimiento de la biomasa es
exponencial en el tiempo (tal como es de esperar en esta fase de crecimiento)
también lo es el del contenido de P y que lo hacen con similares tasas relativas.
Si esta última afirmación no fuera correcta, la correlación entre el logaritmo de
las variables sería mayor. La comparación de la correlación arrojó similares
coeficientes de correlación (ó levemente inferiores para la transformación loglog) y la distribución de los errores no mejoró, con lo cual se optó entonces por
el modelo más sencillo: correlación lineal. Esta decisión sería un caso particular
de las relaciones alométricas, tal como las obtenidas por Greenwood et al.
(1990), en las que la concentración de N ([N]) sigue la siguiente función según
la biomasa seca (W):
[N]= .W -b
Siendo  y b constantes alométricas obtenidas empíricamente.
165
Ya que la concentración de N es el resultado del contenido de N dividido
por la biomasa, el pasaje de término de esta última permite visualizar al
contenido del nutriente como una función de la biomasa con (1-b) como
exponente. Si bien se ha probado que para cultivos la constante b presenta
valores entre 0.3 y 0.5 según la especie, estas ecuaciones son válidas a partir
de que el cultivo alcanza cierta biomasa. Para plantas aisladas esta constante
toma valores muy bajos: 0.1 o inferior, con lo que la linearidad propuesta en el
presente trabajo sería un acercamiento aceptable a forma habitual de las
relaciones alométricas (y=a.X-b) y presenta la ventaja de una mayor sencillez
para su uso.
Si bien no se observan grandes diferencias entre la relación contenido
de P-biomasa entre 0.05 y 0.1 mol.m-3 de P (el aumento del consumo de lujo
entre estos suministros sería insignificante) es evidente la gran influencia de 5
mol.m-3 de P sobre el contenido interno de P en cualquiera de los tres
genotipos de trigo estudiados. Tanto las ordenadas al origen como las
pendientes fueron significativamente superiores en este suministro de P (ver
Tablas al pie de las Fig VI.1, VI.2 y VI.3).
En las tres concentraciones de P el contenido interno del mismo fue,
para similares biomasas de planta, mayores en B.C. que en Ch.I. (Fig. VI.4,
VI.5 y VI.6). En 0.1 mol.m-3 de P esta diferencia se debió a la mayor ordenada
al origen de B.C., mientras que en los suministros extremos se puede apreciar
que estas diferencias se debieron a las pendientes (mayores en B.C. y
menores en Ch.I.). L.R. exhibió un comportamiento intermedio debido a la
166
combinación de bajas ordenadas al origen y de pendientes relativamente altas.
La presencia de una correlación entre el contenido de P y la biomasa se puede
comprobar tanto en los vástagos como en raíces. Sus resultados se resumen
en la Tabla VI.1.
Consumo de lujo de P
Si bien el contenido de P y la biomasa guardan una relación
prácticamente lineal, el origen diferente de cero resulta en una concentración
de P en las plantas que cambia según la biomasa y, por lo tanto, también lo
hace en el tiempo. Sin embargo, a medida que la biomasa se incrementa la
concentración de P en las plantas tenderá al valor de la pendiente de la
correlación contenido de P-biomasa.
El análisis de estas correlaciones permite discriminar varios aspectos: 1)
Evaluar el efecto del suministro para un genotipo sobre el valor de tendencia de
la concentración interna de P. 2) Estimar a qué biomasa alcanza esta
concentración interna de P de tendencia en cada suministro. 3) La amplitud y
distribución de la dispersión podría darnos información adicional, como por
ejemplo del grado de disturbio producido en las plántulas cuando comienza su
cultivo en la solución hidropónica con diferentes suministros de P (este efecto
no fue considerado, por ejemplo al realizar el ensayo del Capítulo I). Estos
aspectos pueden ser luego comparados facilmente entre genotipos y permiten
seleccionar el sistema que se pretende estudiar (adecuación a un suministro de
P o estado de equilibrio).
167
Debido a que el contenido de P y la biomasa de los vástagos
representan como mínimo un 70% y un 80% respectivamente de los valores de
plantas enteras, los resultados expuestos para los primeros son extrapolables a
planta entera. Por este motivo y a fin de enriquecer la discusión se analizan por
separado los vástagos de las raíces.
La existencia de una tendencia a una concentración interna de P se
evidencia con bastante claridad cuando se grafica la concentración interna de P
en función de la biomasa en vástagos (Fig. VI.7, VI.8 y VI.9). En los mismos
puede observarse que para biomasas pequeñas la concentración de P es muy
variable, aún dentro de cada suministro. Esta variación la interpretamos como
resultado de un conjunto de factores. Por un lado podría corresponder a un
período de aclimatación al suministro de P, efecto que sería más importante
cuanto mayor es el nivel de P suministrado, y por otro a artefactos
experimentales. Entre estos últimos cabe mencionar que en los diferentes
experimentos los datos de las primeras cosechas corresponden a diferentes
tiempos de iniciado el tratamiento de P y a que las biomasas de las plantas
probablemente fueran diferentes cuando fueron expuestas al suministro de P
del cultivo. Estos aspectos experimentales, no considerados inicialmente,
obstaculizan el análisis de los resultados.
Ahora sí, sobre la base de las correlaciones encontradas se pueden
determinar con menor incertidumbre el efecto del suministro de P y las
diferencias varietales. El efecto del suministro de P sobre la [P] de tendencia
alcanzada en los vástagos, fue escaso. Por otro lado, en cada suministro, se
168
detectó un menor valor de concentración interna de P en vástagos en Ch.I. y
mientras que el mayor correspondió a B.C. (Ver valores de pendientes en Tabla
VI.1).
Con respecto a la amplitud del “alejamiento” de los datos con respecto a
la [P] de tendencia no parecen existir diferencias varietales, sin embargo el
genotipo L.R. parece alcanzarlo a menores biomasas que Ch.I. y B.C. Este
resultado no se lo puede extrapolar directamente al tiempo cronológico ya que
los tres genotipos poseen diferentes tasas de crecimiento (Ver Tabla I.1 en Cap
I). Aparentemente el genotipo Las Rosas INTA logra una estabilización de la
concentración interna de P mas precozmente que los otros dos, aunque la
misma se establece en valores más elevados que los de Ch. I.. De los tres
genotipos de trigo Buck candisur sería el que presenta la menor eficiencia de
uso de P. Por otro lado, las concentraciones internas a las que tiende son las
más altas y se logran a biomasas mayores que en los otros dos genotipos.
Llamativamente el valor obtenido en 0.1 mol.m-3 de P fue inferior al de 0.05
mol.m-3 hecho al que no se han encontrado más justificativos que diferencias
entre experimentos.
El análisis precedente aplicado a las raíces muestran un comportamiento
menos predecible que los vástagos. En primer lugar la variabilidad de la
concentración de P con la biomasa es más importante que la encontrada en los
vástagos y la tendencia hacia un rango de concentraciones es menos clara
(Fig. VI.10, VI.11 y VI.12). Sin embargo para los tres genotipos de trigo la
concentración de P en las raíces fue significativamente mayor en 5 mol.m-3 de
169
P que en 0.05. La mayor variabilidad de valores de concentración de P la
presentó Buck Candisur como así también el mayor valor de concentración
aunque, debido al elevado error estándar, no difirió significativamente del de los
otros genotipos (Ver valores de pendientes en Tabla VI.1).
En conclusión el efecto del nivel de suministro de P sobre la
concentración de P en las plantas puede visualizarse luego de un período
inicial de aclimatación, el que es de duración variable según el genotipo y nivel
de suministro de P empleado. En caso de que el objetivo de estudio sea este
período de aclimatación sería importante utilizar una metodología de cultivo
más cuidadosa para evitar artefactos experimentales, como incluir medidas de
tamaño inicial de cada muestra al momento de exposición al suministro de P.
La correlación entre contenido de P y biomasa es más fuerte en los vástagos
que en las raíces, y en estas últimas el efecto del nivel de suministro de P
sobre la [P] interna es mayor. En los tres suministros los menores valores de
concentración de P los presentó Ch.I. y los mayores B.C.. Sumado a esto Ch.I.
es el genotipo que presentó menor diferencia de concentración de P en planta
entre suministros. Por ende, en el rango comprendido entre estos dos
suministros, es el genotipo que realizaría menor consumo de lujo de P.
Siguiendo el mismo razonamiento queda en claro que B.C. sería el genotipo de
mayor consumo de lujo de P. A fines prácticos en suministros supraóptimos de
P, Ch.I. es más eficiente que los otros dos genotipos de trigo ya que presenta,
además de una menor concentración interna de P, un menor consumo de lujo
de P características deseables para cultivos practicados en suelos con alto
contenido de P nativo o sobrefertilizados.
170
Relación Biomasa seca raíces: Biomasa seca planta
En los tres cultivares de trigo más extensamente estudiados la biomasa
de raíces han presentado una relación aproximadamente lineal con la biomasa
de la planta entera (Fig. VI.13, VI.14 y VI.15). Los suministros de P utilizados
no afectaron el valor de los parámetros de la correlación en ninguno de los tres
cultivares. Este resultado confirma, una vez más, que los suministros de P no
fueron limitantes para el crecimiento ni afectaron la distribución de la biomasa
entre vástagos y raíces.
La comparación de esta correlación entre los tres genotipos en cada
nivel de suministro revela, en líneas generales, que no difirieron ni en origen ni
en pendiente entre Ch.I. y B.C. (Fig 16, 17 y 18) pero sí entre ellos y L.R. para
la cuál la pendiente y ordenada al origen fue mayor (Fig. VI.16 y VI.18). De
estos resultados se puede inferir que la mayor relación de PSvas/PSraíz
encontradas en B.C. con respecto a la de Ch.I., corresponden muy
probablemente a la mayor biomasa de la primera (Ver por ejemplo Fig. I.1 y
Tabla I.1 del Capítulo I, Fig. III.1 del Capítulo III) y no a diferencias genotípicas
en cuanto a la distribución de la biomasa.
Estimaciones de la SARP
En vistas de que se ha comprobado la existencia de correlaciones
altamente significativas entre las biomasas y contenidos de P y en su
distribución entre vástagos y raíces, proponemos otra forma de estimar la
171
SARP mediante la correlación entre las mediciones directas realizadas en las
plantas y una sola de ellas expresada en función del tiempo.
En el presente caso proponemos reemplazar el contenido de P y la
biomasa de raíces por sus correlaciones con la biomasa total, y a esta última
expresada según su regresión con el tiempo. Para ello las relaciones que se
han seguido son:
Contenido de P= a + b* PSplanta.
Biomasa de raíces= A + B* PSplanta.
y
PSplanta= PSi*e(RGR*t)
Con lo cual:
SARP= b*RGR*PSi*e(RGR*t)/ (A+B*PSi*e(RGR*t))
Esta ecuación representa una SARP que cambia en el tiempo hasta
alcanzar asintóticamente un valor para cada suministro de P. Este valor es
calculable sacando el límite de la función de la SARP cuando el tiempo tiende a
infinito:
172
Lim SARP ( t) = b*RGR/ B
Es decir que la tasa de absorción de P tiende asintóticamente a un valor
directamente proporcional a la tasa de crecimiento relativo de la biomasa
(RGR) y a la concentración de P en la planta una vez superada la aclimatación
al suministro de P (concentración de tendencia, b), e inversamente proporcional
a la proporción de distribución de biomasa en las raíces (B).
La función de estimación de la SARP resultante indica la tendencia
general de la SARP. Dichas tendencias, asumiendo una linealidad entre el
contenido de P y la biomasa, indican que existen diferencias genotípicas (Tabla
VI.2), siendo los mayores valores estimados para B.C. seguidos por los de Ch.
I. y por último los de L.R.. El rango de valores de dichas estimaciones es
coincidente con los estimados por mediciones directas puntuales (Fig. VI.1 del
Cap IV), por métodos con ajuste independiente de la biomasa de raíces y del
contenido de P en el tiempo (Tabla I.3 del Cap. I) y por métodos que combinan
los ajustes independientes de la biomasa de raíces y la de vástagos en el
tiempo, con la concentración promedio de P medida en cada cosecha. Cuando
el objetivo es realizar comparaciones generales entre genotipos, la última
estimación de la SARP propuesta es la más adecuada. Basta con comparar los
coeficientes de regresión y correlación en los cuales se basa cada una las
estimaciones. Este método, si bien no permite una comparación estadística
directa, puede establecer un ranking de genotipos más sólido que los obtenidos
con los métodos anteriores. Adicionalmente el análisis bajo este esquema
puede mostrar otros aspectos de los genotipos. En primer lugar resalta que la
173
mayor absorción la presentan aquellos cultivares que presenten mayores RGR
y [P] y menor partición de biomasa a las raíces. Comprobamos que para cada
cultivar en particular el primer y último factor no cambian dentro de los
suministros supraóptimos de P, así que la diferente SARP entre suministros
está determinada exclusivamente por la pendiente de la correlación biomasacontenido de P, que ya denominamos como concentración de tendencia. De
esta manera se simplifica el análisis comparativo, ya que el cociente entre la
tasa relativa de crecimiento y la pendiente de la correlación biomasa de raícesbiomasa planta es una constante que caracteriza a los genotipos en
condiciones de no limitación de P. A este cociente lo denominamos balance de
producción-distribución de biomasa. Como resultado la absorción de P de los
diferentes genotipos puede ser comparada por sólo dos componentes. Es así
que Ch.I y B.C. no difieren en el balance de producción-distribución de biomasa
pero sí en la concentración de tendencia, en tanto L.R. se destaca por su bajo
balance de producción-distribución de biomasa, el que lleva a que su tasa de
absorción de P sea la menor de los tres genotipos (Tabla 2).
La hipótesis inicial de esta tesis afirmaba que, en condiciones de
suministro supraóptimo de P, los genotipos que presenten menor SARP son las
que regulan mejor la absorción de P y el consumo de lujo del mismo. Siguiendo
este criterio de los tres genotipos L.R. sería la elegida. Si bien coincide en tener
la menor SARP y en alcanzar la concentración de tendencia a menores
biomasas (tomado como indicador de regulación de la absorción) no es la que
presenta ni la menor concentración interna de P ni el menor consumo de lujo
174
entre los dos suministros de P. Esta discrepancia invalidaría el uso de la SARP
como único criterio de selección.
Influjo de P
La idea original de que mediante la comparación del influjo de P se
puedan diferenciar los genotipos más eficientes en la absorción de P parece
ser inviable al menos cuando la disponibilidad de este nutrimento excede a la
demanda del crecimiento. Esta conclusión se basa parcialmente en que el
influjo de P se encuentra poco relacionado con su absorción neta. Ya en el
Capítulo IV analizamos la falta de correlación que presenta a lo largo de un
ciclo luz-oscuridad, con la absorción neta de P. La alta variabilidad del influjo
debida al momento del fotoperíodo, edad de las plantas, suministro externo
dificulta la comparación entre los distintos genotipos.
En los Capítulos I y III se ha mostrado independientemente que el influjo
de P presenta cambios con la edad de las plantas. Si bien no poseemos
suficientes datos, especialmente en los dos suministros más bajos de P, dichos
cambios son visualizados con los promedios obtenidos en diferentes
experimentos (promedios obtenidos para cada genotipo, edad y nivel de
suministro), en función de la biomasa seca de las plantas (Fig. VI.19). Se
puede observar que el influjo de P disminuye con el aumento de la biomasa
promedio de las plantas tanto en 5 como en 0.1 mol.m-3 de P, presentando una
tendencia contraria en 0.05 mol.m-3 de P. Los cambios de los valores son
mucho más importantes en 5 mol.m-3 de P que en los otros suministros, aún
175
considerando solamente los datos dentro del rango de biomasas secas de
plantas comparables. Cabe dudar seriamente de la posibilidad de detectar
diferencias varietales en el influjo de P.
Podemos realizar un acercamiento, aunque incompleto, al entendimiento
de qué factores influyen en el influjo tomando a Buck candisur en 0,1 mol.m-3
de P como referencia. En la Fig. VI.20 se pueden observar los valores
promedios y las desviaciones estándar de los influjos de P, datos obtenidos en
diferentes experimentos. En primera instancia los valores de los influjos en 0.1
mol.m-3 de P fueron obtenidos en cuatro ensayos: los tres primeros pertenecen
al ensayo 6 y los tres últimos corresponden a ensayos independientes en los
que se han medido los influjos en diferentes momentos del fotoperíodo
(Capítulo IV). Se pueden observar diferencias en el influjo de P entre ensayos,
por ejemplo entre los tres promedios correspondientes a plantas de 15 días,
aunque las mismas podrían estar relacionadas con las diferencias en la
biomasa producida por las plantas entre ensayos. Por estos resultados parece
poco probable que la variabilidad encontrada en los ciclos diurnos explique
totalmente las diferencias encontradas entre ensayos, como así tampoco la
encontrada entre plantas de diferentes edades.
Por otro lado si bien en términos generales los influjos medidos en 0.1
son mayores a los de 0,05 mol.m-3 de P dichas diferencias sólo son
importantes cuando las plantas son de escasa edad. Esta última afirmación, tal
vez, también podría ser aplicable a 5 mol.m-3 de P ya que si bien el influjo
presenta altos valores posee una alta variabilidad interna y cambios
176
importantes con el tiempo (comparar los influjos de P del día 26 y 30 en 5
mol.m-3 de P con los del día 12, 15 y 18 en 0.1 mol.m-3 de P) aunque
únicamente podría ser confirmada evaluando el influjo de P en 0.1 mol.m-3 de P
a tiempos más largos.
Para completar el esquema es necesario analizar la variabilidad del
influjo entre los genotipos de trigo estudiadas. Tal como se ha mostrado en el
Capítulo I, tanto en 5 como en 0,05 mol.m-3 de P, en 0,1 mol.m-3 de P no se
han detectado diferencias significativas en el valor de este flujo entre genotipos
(Fig. VI.21), en parte debido a la alta variabilidad interna entre muestras.
Si bien no contamos con datos como para realizar un esquema completo
general, si se asume que las conclusiones extraídas para Buck candisur en 0.1
mol.m-3 son válidas para los otros genotipos y suministros de P, se puede
concluir que los factores que más contribuyen a diferencias entre los influjos
son en primer lugar el nivel de suministro de P, aunque existe una fuerte
interacción entre el suministro y alguna otra variable (como por ejemplo la
biomasa seca de las plantas) o conjunto de variables relacionada/s con la edad
de las plantas, que sería el segundo factor de importancia como fuente de
variabilidad; en tercer lugar los cambios del influjo en los ciclos luz-oscuridad; y
por último las diferencias genotípicas que en el presente caso se consideran
prácticamente nulas. Estos resultados llevan a descartar el valor del influjo de P
como criterio de selección de genotipos en suministros supraóptimos de este
nutriente.
177
TABLA VI.1: Correlaciones lineales entre el contenido de P y la biomasa para
vástagos y raíces (n= Número de observaciones; C.c.= Coeficiente de
correlación).
VASTAGOS
Genotipo
Chaqueño INTA
Buck candisur
Las Rosas INTA
RAÍCES
Genotipo
Chaqueño INTA
Buck candisur
Las Rosas INTA
Suministro (mol
P.m-3)
Pendiente
Ordenada al
origen
n
C.c
0.05
0.246 (0.004)
1.27 (0.52)
46
0.98
0.1
0.277 (0.004)
0.91 (0.18)
57
0.98
5
0.261 (0.008)
6.53 (0.74)
88
0.92
0.05
0.398 (0.006)
0.29 (0.38)
85
0.98
0.1
0.299 (0.010)
3.95 (0.71)
75
0.92
5
0.401 (0.007)
5.98 (0.72)
118
0.96
0.05
0.326 (0.004)
-0.41 (0.17)
100
0.99
5
0.346 (0.009)
2.05 (0.38)
105
0.93
Suministro (mol
P.m-3)
Pendiente
Ordenada al
origen
n
C.c.
0.05
0.295 (0.010)
0.50 (0.26)
46
0.95
0.1
0.254 (0.011)
0.68 (0.12)
58
0.90
5
0.401 (0.015)
1.02 (0.36)
88
0.88
0.05
0.332 (0.010)
-0.33 (0.14)
85
0.93
0.1
0.210 (0.012)
1.43 (0.19)
76
0.79
5
0.515 (0.020)
0.46 (0.51)
118
0.79
0.05
0.309 (0.010)
-0.48 (0.15)
99
0.89
5
0.479 (0.012)
-0.63 (0.16)
105
0.93
178
TABLA VI.2: Valores del límite de la SARP y de sus componentes. La tasa
relativa de crecimiento (RGR) se obtuvo por regresión lineal del logaritmo
natural de la biomasa seca por planta en función del tiempo. Para esta
regresión como para la correlación entre la biomasa seca de raíces y la de
planta entera (cuya pendiente se denomina PSr/PSp) se utilizaron datos
provenientes de diferentes suministros y ensayos, discriminados para cada
variedad de trigo. Con ellas se estimó el balance de producción-distribución de
biomasa (P-D). La pendiente de la correlación entre el contenido de P y la
biomasa seca por planta (concentración de tendencia) es la presentada al pie
de las figuras 1, 2 y 3.
Genotipo
Suministro
(mol P.m-3)
RGR
PSr/PSp
(d-1)
P-D
(d-1)
Concentración SARP (μmol
de tendencia
P/d.g MS)
(μmol P/gMS)
Chaqueño
INTA
0.05
0.140
0.184
0.1
(0.003)
(0.002)
0.761
5
Buck
candisur
0.05
0.117
0.175
0.1
(0.003)
(0.003)
0.668
5
Las Rosas 0.05
INTA
5
0.106
0.222
(0.004)
(0.003)
179
0.477
254 (5)
193.3
275 (4)
209.3
286 (9)
217.6
388 (6)
259.2
276 (11)
184.4
461 (4)
307.9
323 (4)
154.1
376 (8)
179.3
120
Chaqueño INTA
Contenido de P (umol/pta)
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro de P (mol.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.1: Relación entre el contenido de P y la biomasa seca por planta en
Chaqueño INTA. Los resultados de las correlaciones lineales se detallan a
continuación figurando entre paréntesis el error estándar de la estimación.
Letras diferentes entre filas indican diferencias significativas al =0.05:
Suministro
Ordenada al
(mol P.m-3)
origen
Pendiente
Número de
Coeficiente de
datos
correlación
0.05
1.84 (0.7) a
0.254 (0.005) a
46
0.980
0.1
1.47 (0.2) a
0.275 (0.004) b
57
0.988
5
7.93 (0.9) b
0.286 (0.008) b
88
0.927
180
120
Buck candisur
Contenido de P (umol/pta)
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.2: Relación entre el contenido de P y la biomasa seca por planta en
Buck candisur. Los resultados de las correlaciones lineales se detallan a
continuación figurando entre paréntesis el error estándar de la estimación.
Diferentes letras indican diferencias significativas entre filas al =0.05,:
Suministro
Ordenada al
(mol P.m-3)
origen
0.05
-0.27 (0.44) a
0.1
5
Pendiente
Número de
Coeficiente de
datos
correlación
0.388 (0.006) a
85
0.979
5.45 (0.87) b
0.276 (0.010) b
68
0.905
4.31 (0.36) b
0.461 (0.003) c
111
0.992
181
60
Las Rosas INTA
Contenido de P (umol/pta)
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
5
Figura VI.3: Relación entre el contenido de P y la biomasa seca por planta en
Las Rosas INTA. Los resultados de las correlaciones lineales se detallan a
continuación figurando entre paréntesis el error estándar de la estimación.
Diferentes letras indican diferencias significativas entre filas al =0.05,:
Suministro
Ordenada al
(mol P.m-3)
origen
0.05
-0.98 (0.24) a
1.54 (0.42) b
5
Pendiente
Número de
Coeficiente de
datos
correlación
0.323 (0.004) a
97
0.982
0.376 (0.008) b
105
0.954
182
120
0.05 mol P.m-3
Contenido de P (umol/pta)
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Biomasa seca (mg/pta)
Chaqueño INTA
Buck Candisur
Las Rosas INTA
Figura VI.4: Correlaciones entre el contenido de P y la biomasa seca de
plantas cultivadas en 0,05 mol P.m-3. Las pendientes de los tres genotipos de
trigo fueron significativamente diferentes y la ordenada al origen de Chaqueño
INTA superior a la de Buck candisur y Las Rosas INTA (=0.05) (Ver valores al
pie de las figuras VI.1, 2 y 3).
183
60
0.1 mol P.m-3
Contenido de P (umol/pta)
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
Biomasa seca (mg/pta)
Chaqueño INTA
Buck Candisur
Figura VI.5: Correlaciones entre el contenido de P y la biomasa seca de
plantas cultivadas en 0,1 mol P.m-3. Las pendientes de los dos genotipos de
trigo fueron similares, mientras que la ordenada al origen de Chaqueño INTA
fue inferior a la de Buck candisur (=0.05) (Ver valores de pendientes y
ordenadas al origen al pie de las figuras VI.1 y 2).
184
120
5 mol P.m-3
Contenido de P (umol/pta)
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Biomasa seca (mg/pta)
Chaqueño INTA
Buck Candisur
Las Rosas INTA
Figura VI.6: Correlaciones entre el contenido de P y la biomasa seca de
plantas cultivadas en 5 mol P.m-3. Las pendientes y las ordenadas al origen de
los tres genotipos de trigo fueron significativamente diferentes (=0.05) (Ver
valores de pendientes y ordenadas al origen al pie de las figuras VI.1, 2 y 3).
.
185
800
Chaqueño INTA
Concentracion P Vást. (umol/g PS)
700
600
500
400
300
200
100
0
50
100
-3
Suministro (mol P.m ):
150
200
250
300
Biomasa seca vástago (mg)
0.05
0.1
350
5
Figura VI.7: Concentración de P en los vástagos según la biomasa de los
mismos en la variedad Chaqueño INTA cultivada en tres suministros de fosfato.
186
400
800
Concentracion P Vást.(umol/g PS)
Buck candisur
700
600
500
400
300
200
0
50
100
150
200
250
Biomasa seca vástago (mg)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.8: Concentración de P en los vástagos según la biomasa de los
mismos en la variedad Buck candisur cultivada en tres suministros de fosfato.
187
300
1200
Concentracion P Vást. (umol/g PS)
Las Rosas INTA
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
80
100
Biomasa seca vástago (mg)
-3
Suministro (mol P.m ):
0.05
5
Figura VI.9: Concentración de P en los vástagos según la biomasa de los
mismos en la variedad Las Rosas INTA cultivada en dos suministros de fosfato.
188
120
700
Chaqueño INTA
Concentracion P Raíz (umol/g PS)
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
0
10
20
30
40
50
60
70
Biomasa seca raiz (mg)
Suministro (mol P.m-3:):
0.05
0.1
5
Figura VI.10: Concentración de P en raíces según su biomasa en la variedad
Chaqueño INTA cultivada en tres suministros de fosfato.
189
80
Concentracion P Raíz (umol/g PS)
800
Buck candisur
700
600
500
400
300
200
100
0
10
20
30
40
Biomasa seca raíz (mg)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.11: Concentración de P en raíces según su biomasa en la variedad
Buck candisur cultivada en tres suministros de fosfato.
190
50
800
Concentracion de P raíz (umol/g PS)
Las Rosas INTA
700
600
500
400
300
200
100
0
0
5
10
15
20
25
30
Biomasa seca raíz (mg)
-3
Suministro (mol P.m ):
0.05
5
Figura VI.12: Concentración de P en raíces según su biomasa en la variedad
Las Rosas INTA cultivada en dos suministros de fosfato
191
35
80
Chaqueño INTA
70
Biomasa seca raíz (mg)
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.13: Relación entre la biomasa seca de raíces y total por planta en
Chaqueño INTA. Los resultados de las correlaciones lineales se detallan a
continuación figurando entre paréntesis el error estándar de la estimación.
Letras diferentes entre filas indican diferencias significativas al =0.05:
Suministro de P
(mol P.m-3)
Ordenada al
Pendiente
origen
Número de
Coeficiente de
datos
correlación
0.05
0.85 (0.42) ab
0.183 (0.003) a
46
0.98
0.1
0.72 (0.30) b
0.188 (0.005) a
58
0.95
5
2.37 (0.37) a
0.182 (0.003) a
88
0.97
192
70
Buck candisur
60
Biomasa seca raíz (mg)
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.14: Relación entre la biomasa seca de raíces y total por planta en
Buck candisur. Los resultados de las correlaciones lineales se detallan a
continuación figurando entre paréntesis el error estándar de la estimación.
Diferentes letras indican diferencias significativas entre filas al =0.05,:
Suministro de P
(mol P.m-3)
Ordenada al
Pendiente
origen
Número de
Coeficiente de
datos
correlación
0.05
1.87 (0.35) a
0.175 (0.005) a
85
0.93
0.1
1.71 (0.63) a
0.172 (0.008) a
69
0.87
5
2.11 (0.34) a
0.174 (0.004) a
111
0.95
193
35
Las Rosas INTA
30
Biomasa seca raíz (mg)
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
5
Figura VI.15: Relación entre la biomasa seca de raíces y total por planta en
Las Rosas INTA. Los resultados de las correlaciones lineales se detallan a
continuación figurando entre paréntesis el error estándar de la estimación.
Diferentes letras indican diferencias significativas entre filas al =0.05,:
Suministro de
Ordenada al
P (mol P.m-3)
origen
0.05
0.98 (0.25) a
5
1.07 (0.27) a
Pendiente
Número de
Coeficiente de
datos
correlación
0.225 (0.004) a
99
0.96
0.220 (0.005) a
105
0.95
194
80
0.05 mol P.m-3
70
Biomasa seca raíz (mg)
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Biomasa seca (mg/pta)
Chaqueño INTA
Buck Candisur
Las Rosas INTA
Figura VI.16: Correlaciones entre la biomasa seca de raíces y total por planta,
obtenidas en 0,05 mol P.m-3. Las pendientes de Chaqueño INTA y Buck
candisur fueron similares y menores a la de Las Rosas INTA y la ordenada al
origen fue superior para Buck candisur (=0.05) (Ver valores al pie de las
figuras VI.13, 14 y 15).
195
40
0.1 mol P.m-3
35
Biomasa seca raíz (mg)
30
25
20
15
10
5
0
0
50
100
150
200
250
Biomasa seca (mg/pta)
Chaqueño INTA
Buck Candisur
Figura VI.17: Correlaciones entre la biomasa de raíces y la total por planta
obtenidas en 0,1 mol P. M-3. Las pendientes de las dos variedades de trigo
fueron similares, mientras que la ordenada al origen de Chaqueño INTA fue
inferior a la de Buck candisur (=0.05) (Ver valores de pendientes y ordenadas
al origen al pie de las figuras VI.13 y 14).
196
70
5 mol P.m-3
60
Biomasa seca raíz (mg)
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
500
Biomasa seca (mg/pta)
Chaqueño INTA
Buck Candisur
Las Rosas INTA
Figura VI.18: Correlaciones entre la biomasa seca de raíces y la total por
planta obtenidas en 5 mol P.m-3. Las pendientes y ordenadas al origen de Buck
candisur y Chaqueño INTA fueron similares entre sí , mientras que Las Rosas
INTA presentó una mayor pendiente y una menor ordenada al origen (=0.05)
(Ver valores de pendientes y ordenadas al origen al pie de las figuras VI.13, 14
y 15).
197
600
Influjo de P (umol/gPS/h)
500
400
300
200
100
0
0
50
100
150
200
Biomasa seca (mg/pta)
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.19: Valores de influjo de P en función de la biomasa seca por planta
en tres suministros supraóptimos de fosfato. Los datos corresponden a
promedios obtenidos para seis variedades de trigo ( Ver Capítulo 1 y Ensayo 4
en Materiales y Métodos del presente capítulo) en diferentes ensayos.
198
250
500
Influjo (umol P/gPS.h)
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
10
13
16
12
15
18
15
17
15
10
13 16
19
18
20
22
24
26
28
30
Días desde la germinación
Suministro (mol P.m-3):
0.05
0.1
5
Figura VI.20: Promedios y desvíos estándar del influjo de P en plantas de Buck
candisur según los días desde la germinación. Los datos pertenecen a
diferentes experimentos en los cuales las plantas fueron cultivadas en
suministros de P no limitantes para el crecimiento.
199
100
Influjo (umol P/gPS.h)
90
80
Cha
70
60
Nor
50
LR
40
Tri
30
20
Klein
10
Buck
0
12
15
18
Días desde la germinación
Figura VI.21: Promedios y desvíos estándar del influjo de P de seis variedades
de trigo según los días desde la germinación. Datos obtenidos en el
experimento 5.
200
CONCLUSIONES GENERALES
La escasa atención recibida al estudio de los flujos de P en plantas que
presentan consumo de lujo de este elemento ha sido el estímulo para
emprender esta tesis. Las posibles relaciones entre los flujos y la concentración
intena de P se estudiaron mediante dos aproximaciones. Una se realizó con la
comparación del efecto entre diferentes suministros de P que no limitan el
crecimiento y otra del efecto de la variabilidad genética en trigo.
Usualmente la eficiencia nutricional de los vegetales suele ser estudiada
comparativamente entre suministros limitantes y no limitantes del elemento
bajo análisis. En la primera situación la absorción está determinada por la
escasa disponibilidad de los nutrientes, mientras que en la segunda está
relacionada con la tasa de crecimiento de las plantas. Sin embargo, la tasa de
crecimiento por sí sola no explica el consumo de lujo de nutrientes. Este
consumo de lujo ha sido probado no sólo en condiciones de laboratorio, como
los resultados aquí presentados, sino también en cultivos de trigo a campo,
para fósforo (Elliott et al, 1997) y nitrógeno (Justes et al, 1994).
Podemos afirmar que las concentraciones de P en la solución de cultivo
empleadas en los ensayos (entre 0.05 y 5 mol.m-3 de P) si bien son mucho
mayores que las encontradas en el suelo, se encuentran dentro de los límites
de la capacidad regulatoria del sistema de absorción de P de las plantas, ya
que no se detectó ningún efecto tóxico en los seis genotipos de trigo
201
investigados, ni en la biomasa seca producida ni por la presentación de
síntomas específicos.
Como indicador del estado nutricional de P en los genotipos se utilizó la
concentración interna de P total y su inversa, el cociente de utilización de P
(CUP) para estimar la eficiencia de utilización. Para ellos pudimos comprobar
en el primer capítulo de la tesis que en trigo existe variabilidad entre los
genotipos analizados, lo que nos permitió escoger, entre seis genotipos de
trigo, a Chaqueño INTA y a Buck candisur para continuar con la investigación.
Chaqueño INTA presentó mayor CUP que Buck candisur, pero ésta no fue la
única característica en la que difirieron, sino que también se encontraron
diferencias en la biomasa total producida, su partición entre vástagos y raíces y
en la tasa específica de absorción de P (SARP), todos ellos con valores
mayores en Buck candisur que en Chaqueño INTA. Los niveles de suministros
de P empleados (0.05 y 5 mol P. m-3) no tuvieron efecto sobre el crecimiento ni
la partición de la biomasa, tal como es de esperar entre suministros no
limitantes para el crecimiento. Por el contrario, la SARP fue mayor en 5 que en
0,05 mol.m-3 de P. La diferencia de la SARP entre suministros se interpretó
como una medida de la capacidad regulatoria del consumo de lujo de P, y su
valor fue mayor en Buck candisur que en el resto de genotipos. Indicando una
menor capacidad regulatoria para este genotipo. En resumen, en condiciones
de suministro no limitante de P para el crecimiento los resultados pueden ser
analizados desde dos puntos de vista:1) Las diferencias en el consumo de lujo
de P entre genotipos relacionadas con aspectos del crecimiento y con la SARP;
202
y 2) la diferente respuesta de cada genotipo al suministro relacionadas
exclusivamente con la capacidad regulatoria de la SARP.
Tal como se ha destacado anteriormente se encontraron diferencias en
el crecimiento únicamente entre genotipos y no entre suministros de P. Sin
embargo como el crecimiento de las plantas varía substancialmente según las
condiciones ambientales, los resultados obtenidos en condiciones controladas
e hidroponia dejan serias dudas con respecto a su reproductibilidad en las
condiciones de cultivo en suelo (Manske et al., 2001). Las pruebas con los dos
genotipos de trigo realizadas en invernáculo y en cámara de cultivo en macetas
con suelo deficiente en P y fertilizado con fosfato, mostraron que las diferencias
en la EUP, característica principal por la que fueron elegidas para continuar con
la investigación, seguían manifestándose. También se encontró en ambas
experiencias que distintos estimadores de la SARP poseían valores mayores
en Buck candisur que en Chaqueño INTA.
En las dos vías de análisis propuestas, la SARP juega un papel
preponderante en la determinación de la CUP por eso se le prestó una especial
atención. En el esquema conceptual inicialmente planteado la SARP se la
consideró como la resultante de los flujos de entrada y salida de P a la raíz a
través del plasmalema de las células de la corteza : el influjo y el eflujo de P.
Con respecto al primero existe un consenso general entre los investigadores
con respecto a su importancia y a que se encuentra con estricta regulación
interna al menos en plantas con deficiencias de P. Con respecto al segundo, si
bien poco se sabe, existían al emprender esta tesis algunas evidencias de
203
estar bajo control en condiciones de suministro no limitante para el crecimiento
(Cogliatti and Santa María, 1900). El estudio de los seis genotipos de trigo
evidenció una gran variación en los valores de estos flujos según el tiempo y la
concentración de P empleada en la solución de cultivo, con lo que las
probables
diferencias
genotípicas
relacionadas
con
la
SARP
no
se
evidenciaron. En líneas generales mientras la SARP era mayor en 5 que en
0.05 mol.m-3 de P y tendía a aumentar en ambos suministros, el influjo de P fue
varias veces superior a la SARP en 5 mol.m-3 de P y disminuyó con los días de
cultivo en este suministro, mientras que en 0.05 mol.m-3 de P el influjo de P fue
como máximo el doble de la SARP y tendió, al igual que ésta, a aumentar con
el tiempo. Una de las conclusiones que se pueden extraer de estos resultados
es que en condiciones de suministros no limitantes para el crecimiento la
cantidad de P absorbido depende en cierta medida de la concentración externa
del mismo (al menos inicialmente) así como de la regulación del sistema de
absorción. Existen numerosos datos que apuntan a que esta regulación es
evidente luego de varios días del comienzo de aplicación del suministro,
ocupando un lugar relevante los cambios en el flujo de entrada del ión a las
raíces (Influjo). Por esto fue pertinente mantener el análisis tomando al tiempo
como variable a fin de realizar un seguimiento de estos fenómenos. El diseño
utilizado en los capítulos I, II, III y V respondió a este esquema. Sobre la base
de los resultados del primer ensayo se tomó la decision de ampliar el tiempo de
seguimiento de las plantas a fin de estudiar un sistema mas “estabilizado”.
La forma de cálculo optada para la estimación de la SARP en estos
capítulos se basó en la regresión con el tiempo de la biomasa seca de los
204
vástagos y raíces, y en los promedios de la concentración de P en cada uno de
ellos, tomados estos elementos como variables independientes entre sí, con lo
que se obtuvo un valor promedio de la SARP del período entre cosechas. Por
otro lado, las mediciones del influjo y del eflujo de P fueron puntuales. No se
ignoraron posibles consecuencias derivadas de las diferentes escalas de
tiempo en que se midieron estos flujos. Alternativamente al esquema
conceptual planteado inicialmente, en el que la SARP era la resultante de la
regulación del influjo y del eflujo de P, nos planteamos la posibilidad de que en
condiciones de suministro de P no limitantes para el crecimiento la tasa de
absorción del mismo fuera mejor explicada por sus dos componentes: la tasa
de acumulación de P en las raíces (TAPr) y la tasa de transporte de P al
vástago (TTPv). No se descartó tampoco alguna combinación entre estos dos
modelos conceptuales.
El estudio de la regulación de la SARP se basó en aceptar que sus
cambios deberían responder al estado nutricional general de las plantas. Este
supuesto es ampliamente aceptado (Smith, 2003; Raghothama, 2000). En este
trabajo se tomó como indicador del estado nutricional de P la concentración
interna total del mismo. La comprobación de una correlación entre la SARP y la
concentración de P en las plantas permitirían no rechazar esta hipótesis. Los
flujos de P que determinan la SARP (Influjo, eflujo, TTPv y TAPr) que
presenten similares tendencias según la concentración interna de P que la
presentada por la SARP, serían los candidatos con mayor probabilidad de
explicar mejor las variaciones de la SARP indicando la posibilidad de actuar en
su regulación. La comparación del influjo de P y de la SARP medidas en
205
solución 5 mol.m-3 de P, entre plantas cultivadas en 5 mol.m-3 de P (control) y
plantas que habían sido privadas de P por períodos crecientes, permitió
concluir que, en contraposición con la SARP, los cambios en el influjo y en el
eflujo de P no se relacionaron con la concentración interna de P. La SARP y
sus dos componentes (TTPv y TAPr) aumentaron notoriamente en las plantas
privadas de P disminuyendo con el logaritmo de la concentración de P en
vástagos y raíces. Estos resultados son compatibles con la idea de que si el
influjo de P no es limitante para la SARP, ésta estaría regulada por los flujos de
acumulación de P en las raíces y de transporte de P hacia el resto de la planta.
Por otro lado se estudió la posibilidad que las diferencias en los flujos se
debieran a un artefacto derivado en su expresión por unidad de peso seco en
lugar de unidad de área de raíces. Para trigo se ha encontrado que muchas de
las variables relacionadas con este cociente (como por ejemplo cociente
vástago:raíz, longitud y ramificación del sistema radical) presentan desde una
moderada a una alta variabilidad (ver Manske et al., 2001). En casos en que la
geometría de las raíces difiera, ya sea por diferencias genotípicas y/o
suministros de P, la relación superficie/biomasa seca podría cambiar y las
estimaciones
de
estos
flujos
calculadas
con
las
biomasas
estarían
distorsionadas. Estas distorsiones podrían contribuir tanto a generar como a
cubrir diferencias entre genotipos y/o suministros de P. La evaluación de la
relación entre la superficie y biomasa seca de raíces mostró estar escasamente
afectada por los suministros de P empleados (0.05; 0.1 y 5 mol.m-3 de P) y ser
similar entre Chaqueño INTA y Buck candisur. Consecuentemente no fue
206
necesario introducir ninguna corrección a las estimaciones realizadas del
influjo, eflujo y SARP.
Otra hipótesis estudiada para explicar, al menos en parte, el origen de la
variabilidad del influjo de P y su falta de correlación con la concentración
interna de P, fue la de la presencia de variaciones día-noche en el influjo de P.
La existencia de la misma confirmaría un problema de escala de tiempo. Como
ya fue aclarado, mientras que el influjo fue medido en minutos, las
estimaciones de la SARP corresponden a intervalos entre cosechas (2 o más
días). Las disímiles escalas de tiempo de medición de ambos flujos
respondieron a limitaciones metodológicas. Si durante un ciclo luz-oscuridad el
influjo es constante, una posible respuesta a la concentración interna de P o
una relación con la SARP podría ser visualizada. Por el contrario, si bajo un
ciclo luz-oscuridad el influjo presenta variaciones horarias importantes, las
mismas podrían encubrir sus relaciones con la SARP y con la concentración de
P en la planta dependiendo del momento del ciclo en el que se lo haya
estimado. Los resultados obtenidos mostraron no sólo diferencias entre el foto
y el escotoperíodo en el influjo y en la SARP, sino que se pudo comprobar que
las mediciones del influjo realizadas en las primeras y últimas horas del
fotoperíodo sobreestiman en un 50% al influjo promedio diario (Capítulo IV). El
seguimiento de ambos flujos fue posible ya que empleamos una concentración
de P en el medio de cultivo de 0.1 mol.m-3 de P, lo que permitió la estimación
de la SARP por disminución de la cantidad de P en la solución de cultivo en un
período de dos horas.
207
En los dos ensayos realizados de seguimiento de la SARP y del influjo
de P a lo largo del ciclo luz-oscuridad no se encontró correlación entre ambos
flujos, hecho que llevó a descartar una relación directa causal entre los
cambios del influjo de P y los de la SARP. Además la falta de correlación entre
la SARP y el influjo observados en estos dos experimentos no puede ser
atribuída a diferencias en la escala de tiempo. Con estos resultados se
descartó un posible uso de los valores del influjo de P para explicar el consumo
de lujo de P.
Por lo expuesto resulta claro que nos enfrentamos a múltiples problemas
relacionados en gran parte con escala de tiempo, tanto en la metodología como
en la dinámica de los flujos de P. Es interesante analizar las consecuencias de
las posibles conclusiones extraídas en un número elevado de trabajos. Por
ejemplo, frecuentemente para comparar diferentes especies vegetales y el
efecto de la deficiencia de P se analizan las diferencias en la absorción sobre la
base del Vmax, Km y Cmin obtenido con datos del influjo de P, cabría
preguntarse cuál es la relevancia de incorporar tales estimaciones en modelos
de absorción de P si el valor del influjo varía notablemente a lo largo de 24 hs.
Una de las ambiciones que comúnmente tenemos los fisiólogos
vegetales es poder separar en el sistema bajo investigación el control del
medio del control de las plantas, tal como fuera destacado por Hellgren e
Ingestad en 1996. Esta discriminación, si bien deseable para una fácil
comprensión, resulta difícil de realizar en virtud de las correlaciones
encontradas entre los diferentes tipos de mediciones realizadas en las plantas
208
y las respuestas de algunas de ellas a los factores ambientales, comprensible
si consideramos que las plantas actúan como un sistema. Tal es el caso del
experimento informado en el Capítulo III, en el que se intentó obtener plantas
con diferentes concentraciones internas de P recurriendo a la eliminación del
mismo en la solución de cultivo. La privación de P no sólo condujo a una
disminución de la concentración interna de P y a un incremento de la SARP, de
la TTPv y de la TAPr, sino que también disminuyó la relación de pesos de
vástago a raíces, si bien en el crecimiento total no se encontraron diferencias
entre plantas control y privadas de P. Este cambio en la distribución de la
biomasa complica el análisis de los resultados, ya que si bien es de esperar
que el sistema de transporte de P se encuentre desreprimido la demanda por
unidad de raíz podría ser menor. A fin de evitar el inconveniente antes
mencionado, se realizó una nueva experiencia en la que el procedimiento
utilizado para la obtención de plantas con menor concentración interna de P,
consistió en traspasar a solución 0.05 mol.m-3 de P plantas cultivadas en 5 y
0.1 mol.m-3 de P (los tres suministros fueron no limitantes para el crecimiento
de las plantas). Estas plantas efectivamente disminuyeron su concentración de
P al ser pasadas a la menor concentración y al ser reexpuestas a su solución
original de cultivo (0.1 y 5 mol.m-3 de P) mostraron un incremento de la SARP.
Este incremento de la SARP se debió tanto a un incremento de la TTPv como
al TAPr. Las tres tasas medidas en 5 mol P .m-3 en el Capítulo III y IV se
correlacionaron con la concentración interna de P. Las tasas medidas 0.1
mol.m-3 también presentaron valores similares a las de las plantas expuestas
en 5 mol.m-3 de P para similares concentraciones internas de P. Una excepción
209
a esto fue la TAPr de Buck candisur que fue menor a la obtenida en 5 mol.m-3
de P.
La similitud en la tasa de absorción de P entre estos dos suministros de
P confirma que no es únicamente la concentración de la solución externa la
determinante de la magnitud de este flujo, sino que el estado nutricional interno
ejerce un efecto importante sobre el mismo. Este resultado es altamente
significativo, ya que si bien la relación entre la tasa de absorción de un
nutriente y su concentración interna ya había sido constatada (Lee, 1993), no
se había probado el efecto de la concentración externa sobre la tasa de
absorción. De acuerdo con nuestros resultados, este efecto parece ser mucho
menor a lo esperado ya que la SARP de plantas con similar concentración de P
es semejante entre las expuestas a 0.1 y a 5 mol P.m -3.
Por otro lado, es aún tema de debate cuál es la concentración más
significativa en regular la expresión de los transportadores, si la de los vástagos
o la de raíces. Nuestros resultados muestran que ambas se correlacionaron
con la SARP, pero mientras que la correlación no mostró diferencias entre
genotipos cuando se empleó la concentración de P de las raíces, en la de los
vástagos se pudo apreciar que a una misma concentración de P en vástagos
Buck candisur mostró una mayor SARP que Chaqueño INTA. Evidentemente
con estos resultados no es posible resolver el dilema antes planteado. Es más,
al existir una íntima correlación entre las concentraciones de P de vástagos y
raíces habría que utilizar otros diseños experimentales a fin de modificar dicha
correlación.
210
Si bien algunas conclusiones se pueden extraer de los resultados
presentados en esta tesis las mismas distan de ser concluyentes. Los cambios
observados en el tiempo, como en la relación de pesos secos entre vástago y
raíz o como en la concentración interna de P, así como la interdependencia
entre variables medidas en las plantas, son frecuentemente interpretadas como
una desventaja. En especial los cambios en el tiempo centraron nuestra
atención y el análisis tomando al tiempo como variable fue el razonamiento
guía. Fijando un tiempo, la cantidad de variables a considerar al realizar
comparaciones dejan incertidumbres tales como en qué medida diferencias en
las tasas de crecimiento están involucradas con diferencias en la SARP y con
el consumo de lujo de P. Sobresale entonces la ausencia de un conocimiento
básico del sistema en estudio. Fue necesario cambiar radicalmente la
perspectiva de análisis al percatarnos de la presencia de una familia de
funciones sencillas que unían las variables medidas en las plantas. Con esto,
los cambios que en primer instancia fueron considerados como problemáticos
se convirtieron en la clave para, al menos, comenzar a describir al sistema
estudiado. Correlaciones lineales entre la materia seca de las raíces y la de
planta entera, entre el contenido de P y la biomasa seca de las plantas,
mostraron un patrón sencillo que permitió analizar los resultados de varios
experimentos simultáneamente, aunque el diseño experimental no fuera el más
propicio a tal fin. Las correlaciones encontradas entre variables relacionadas
con la producción y la distribución neta de fotoasimilados y entre el consumo y
distribución de P y entre el P y la biomasa muestran de manera sencilla y en
conjunto la respuesta diferencial de los genotipos al suministro de P. Además
permiten identificar algunos efectos como los de aclimatación de las plantas a
211
las condiciones de cultivo. Por ejemplo el análisis del contenido de P y de la
biomasa de las plantas control de diferentes experimentos, evidenció que
pasada la aclimatación al suministro de P, el suministro del mismo tenía mayor
efecto sobre la concentración interna de P en Buck candisur que en Chaqueño
INTA, quedando un tercer genotipo (Las Rosas INTA) en valores intermedios. A
pesar de que se esperaba que el consumo de lujo de P aumentara según el
suministro de P en Buck candisur se encontró que la concentración interna de
P fue menor en 0.1 que en 0.05, aunque en estas dos fueron menores que en 5
mol.m-3 de P. Estos resultados indican probables diferencias no controladas
entre experimentos, como podría ser el hacinamiento de las plantas durante el
cultivo o alguna otra variable no identificada no suficientemente controlada
durante la experiencia. Esto sugiere la necesidad de estandarizar el método de
cultivo a fin de minimizar la aclimatación y acortar los tiempos de seguimiento
de las plantas. Por otro lado destaca la sensibilidad del análisis a las
condiciones de cultivo, por lo que sería conveniente realizarlos bajo
condiciones semejantes a las del cultivo natural, a fin de poder extrapolar al
campo los resultados obtenidos en cámaras de cultivo.
Por otro lado el uso de las correlaciones entre el contenido de P de las
plantas y la biomasa de las raíces con la biomasa por planta, y su expresión en
función del tiempo permitió obtener una nueva expresión de la SARP. La
función que la describe tiende asintóticamente a un valor, aquí denominado
“SARP de tendencia”, establecido por: 1) la tasa relativa de crecimiento; 2) la
fracción de biomasa localizada en las raíces; y 3) la concentración interna de P
alcanzada luego de la aclimatación de las plantas al suministro de P. Los dos
212
primeros componentes fueron denominados en conjunto como “produccióndistribución de biomasa”, mientras que el tercero fue llamado “concentración de
tendencia” y se estima con la pendiente de la correlación entre el contenido de
P y la biomasa seca de las plantas. Esta agrupación responde a simplificar el
análisis: si bien ambos componentes caracterizan a cada genotipo, la
“producción –distribución” de biomasa no cambia con el nivel de P suministrado
mientras que la concentración de tendencia es sensible a éste. La estimación
de la SARP de tendencia mostró que Las Rosas INTA presentaba el menor
valor, seguido por Chaqueño INTA y finalmente por Buck candisur. Si
comparamos con el ordenamiento de los genotipos según el consumo de lujo
de P (obtenido como la diferencia en la concentración de tendencia estimada
para 0.05 y 5 mol.m-3 de P) observaremos que no es un requisito necesario
para un mayor consumo de lujo de P que la SARP sea mayor. En este caso
Las Rosas INTA presentó el menor valor de SARP siendo su consumo de lujo
de P mayor que el de Chaqueño INTA. Este menor valor de SARP de Las
Rosas INTA pudo ser relacionado con su menor “producción-distribución de
biomasa” comparado con el de los otros dos genotipos que presentaron valores
similares. La diferencia en la SARP entre Chaqueño INTA y Buck candisur se
relacionó con un mayor valor de concentración de tendencia de este último
genotipo.
En suma el valor de estimar la SARP entre distintos suministros, aún con
un conjunto extenso de datos y evitando estimaciones puntuales factibles de
responder a fluctuaciones como las diurnas, no informa por sí sola del consumo
de lujo de P.
213
Un análisis como el presente, con datos que abarquen una gama más
amplia de suministros de P y de otros factores que influyen en el crecimiento
(como la intensidad de luz, temperatura, pH, etc.) podría ser utilizado como una
guía, no ya para discernir entre el control relativo del medio y de las plantas,
sino para establecer las respuestas de la interacción planta-medio. Su empleo
también puede ser valioso en el seguimiento de los componentes de la SARP
frente a la aplicación de un disturbio, como ser la eliminación del P del medio
de cultivo o por el cambio del nivel de suministro del mismo, para el estudio de
la capacidad de recuperación frente a disturbios. Lamentablemente el
conocimiento de esta herramienta de análisis fue adquirido con posterioridad a
la realización de los ensayos aquí presentados, y dado que se cuenta
únicamente con cinco datos (obtenidos 24 hs después de haber sido
reexpuestas las plantas a la solución original de cultivo (0.1 ó 5 mol.m-3 de P))
su aplicación no fue posible.
Para finalizar, se realizó una evaluación, aunque incompleta, de las
fuentes de variabilidad del influjo de P, en condiciones de suministros
supraóptimos. Resulta evidente el efecto del nivel de suministro de P sobre el
influjo de P. El mismo es mayor a mayor suministro externo. En cada suministro
el influjo de P está lejos de ser un valor constante ya que tiende a disminuir
cuando el suministro es alto (5 y 0.1 mol.m-3 de P), mientras que para un
suministro más bajo (0.05 mol.m-3 de P) tiende a aumentar con el aumento de
la biomasa seca de planta, aunque no se atribuye a ésta ser la causa directa de
dicha variación. Otro efecto destacable es la ya mencionada variabilidad dentro
de un ciclo luz-oscuridad.
214
Finalmente, la variabilidad entre los genotipos de trigo estudiados es
muy baja con respecto a las anteriores y a la presentada dentro de cada
genotipo. Estas razones son en conjunto más que suficientes para dudar que el
influjo de P pueda ser tomado como un indicador del consumo de lujo de P.
215
APARTADO METODOLOGICO
Apéndice 1:
OBJETIVOS
Determinar el tiempo de lavado requerido para eliminar el
32P
del
espacio libre aparente en raíces de plántulas de trigo cultivadas en dos
concentraciones de fosfato: 0.05 y 5 mol.m-3 de P.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se pusieron a germinar semillas de la variedad Klein Atalaya en cámara
humeda y oscuridad. Después de 2 días las plántulas fueron transferidas a
solución nutritiva aireada con dos niveles de concentración de KH 2PO4: 0.05 y
5 mol.m-3, suplementada la primera con SO4K2. La solución de cultivo fue
reemplazada cada dos días. La temperatura de la cámara de crecimiento fue
de 20± 1ºC. la densidad del flujo lumínico al nivel de las plantas fue de 180
µmol. m-2.s-1 de luz fotosintéticamente activa (400-700 nm) con un fotoperíodo
de 16 hs.
La estimación de los influjos se realizó a los 10 días después de la
germinación utilizándose en cada tratamiento 5 unidades experimentales,
constituidas cada una por 5 plantas. La marcación de las plantas se realizó en
soluciones nutritivas completas con
32
P (act. sp.: 2.9 10-6 y 2.79 10-5 µmol.
cpm-1 para 0.05 y 5 mol.m-3 de P respectivamente) por un período de 20’.
Luego de los 20’ de absorción de
32P
las plantas se transfirieron a 50 ml de
216
soluciones de lavado de
32P,
cambiando la misma a los 2’; 5’; 9’; 15’; 25; 40’;
60’; 90’ y 120’ de iniciado el proceso.
Finalmente se cosecharon las plantas y se secaron a 60ºC. Se
determinó el peso seco de vástago y raíces y se digirió el material vegetal con
mezcla ácida nítrico-perclórico (3:2 v/v). Se determinó la radiactividad en los
digestos y en las soluciones de lavado con un contador Beckman, midiendo la
radiación Cerencof.
RESULTADOS
Para cada intervalo de tiempo la tasa de eflujo de
fue estimada como el cociente entre el contenido de
32P
32P
desde las raíces
liberado a la solución
de lavado y el peso de las raíces. El comportamiento de la tasa de eflujo en
función del tiempo sigue una función doble exponencial (Fig 1 y 2). La fase de
salida rápida que se ve en los primeros minutos de lavado corresponde al
32P
liberado por el espacio libre aparente y parte de la pérdida del radiosótopo
desde el espacio interno. Luego de los 25’ iniciales se observa una fase más
lenta que representa la salida de fósforo desde el espacio interno. El logaritmo
natural de las tasas de eflujo de
32P
después de los primeros 25’ de lavado, fue
ajustado linealmente con el tiempo. La pendiente de la recta es la constante de
intercambio isotópico. Esta fue menor en plántulas cultivadas en 5 mol.m-3 que
en 0.05 mol.m-3 de P (-0,0237 h-1 y –0.0304 h-1, para 0.05 y 5 mol.m-3 de P
respectivamente).
El área debajo de las rectas hasta las dos horas de lavado, más el
contenido de
32P
remanentes en las plantas, estima el contenido del trazador
en el espacio interno a tiempo cero. Con este dato es posible estimar el valor
del influjo de P, que fue de 7.314 y de 21.64 µmol P. gPS -1.h-1.
217
La elección del tiempo de lavado para la estimación del influjo lleva a la
decisión ineludible entre sobrestimar o subestimar el influjo. Se incurre en el
primer tipo de error cuando se selecciona un tiempo de lavado corto, en el que
no se produce la total salida de
32P
del espacio libre aparente. Por otro lado se
sobrestima el influjo cuando el tiempo de lavado es prolongado debido a que, si
bien el espacio libre aparente se lavó completamente, en ese período también
se produjo una pérdida del 32P desde el espacio interno de la raíz.
De los presentes resultados se seleccionó un período de lavado de 20’
para ser utilizado en las próximas experiencias. Durante estos 20’ el lavado del
espacio libre aparente es prácticamente total, aunque el influjo estimado de
esta manera será menor que el real.
La salida de
32P
desde el espacio interno en los primeros 20’ de lavado
(área bajo la recta hasta los 20’) es de 2.60 y 2.02 µmol P. g-1PS. h-1 para 0.05
y 5 mol.m-3 de P respectivamente, resultando así una subestimación del influjo
del 11% en 0.05 y del 28% en 5 mol.m-3 de P con respecto al influjo real de
fósforo.
218
17
16
Ln Eflujo (CPM/g.h.)
15
14
13
12
11
10
9
8
0
20
40
60
80
100
120
Tiempo (min.)
Fig 1: Logaritmo natural de la tasa de eflujo de 32P en función del tiempo para
plantas cultivadas en 0.05 mol.m-3 de P. La línea corresponde a la regresión de
las tasas obtenidas con los lavados realizados a partir de los 25 minutos
(r2=0.867).
219
20
Ln Eflujo (CPM/g.h.)
18
16
14
12
10
8
0
20
40
60
80
100
120
Tiempo (min.)
Fig 2: Logaritmo natural de la tasa de eflujo de 32P en función del tiempo para
plantas cultivadas en 5 mol.m-3 de P. La línea corresponde a la regresión de las
tasas obtenidas con los lavados realizados a partir de los 25 minutos
(r2=0.594).
220
Apéndice 2
OBJETIVOS:
Evaluar el efecto genotípico y de la nutrición fosforada (plantas bien
nutridas y plantas deficientes de P) sobre las estimaciones del influjo de P.
MATERIALES Y MÉTODOS:
Se utilizaron plántulas de 29 días de edad de los genotipos Buck
Candisur y Chaqueño INTA. Las condiciones de cultivo durante los primeros 18
días fueron las especificadas en la metodología general, con un suministro de
P de 0.1 mol.m-3 de KPO4H2. A partir de esa edad se sometió a las plantas a
luz continua iniciándose, para un grupo de plantas de los dos genotipos, el
tratamiento de deficiencia de P. El mismo consistió en agregar diariamente a la
solución de cultivo basal el 10% del fósforo necesario para mantener el
crecimiento.
Se realizaron dos estimaciones del influjo, una durante la mañana y otra
durante la tarde, en cada una de ellas se emplearon 5 repeticiones de cada
tratamiento. Previamente a la estimación del influjo de P las plantas de todos
los tratamientos se colocaron por 2 hs en solución nutritiva fresca 0.1 mol.m-3
de P. Posteriormente se procedió a la marcación de las plantas con solución
0.1 mol.m-3 de P con
32P
como trazador por 20 minutos. Para estimar el
momento en que se alcanza la total salida del
32P
del espacio libre aparente, se
lavaron las raíces con solución completa sin marcador renovándola 8 veces en
un período de 150 minutos. El procesamiento del material vegetal y la medición
221
de la radiactividad en los digestos y soluciones se realizó como se especificó
en el apéndice 1.
RESULTADOS
La estimación del influjo de P se analizó por medio del gráfico del
logaritmo natural del
32P
en planta en función del tiempo de lavado. El ajuste a
una recta de los datos de más de 35 minutos de lavado en función del tiempo
estima el contenido de
32P
en el espacio interno de las raíces. El valor de la
32P
ordenada al origen corresponde al
total ingresado al espacio interno
durante los 20’ de carga. Estimar a partir del mismo el fósforo total ingresado
es sencillo, basta multiplicar al mismo por la actividad específica de la solución
de marcación. Su relativización al tiempo y tamaño de raíces es el siguiente
paso que lleva a la estimación del influjo. Debido a la variabilidad muestral el
análisis se realizó para cada unidad experimental. Los resultados de dicho
análisis se muestran en la Tabla 1. En la misma se puede observar que el
influjo es mayor en plantas deficientes que en suficientes (entre 2 a 2,5 veces
superior) y que el genotipo Chaqueño INTA presenta en condición de
suficiencia de P un valor de influjo 30% menor que de Buck candisur, mientras
que en deficiencia es de sólo un 10 %.
Tratamiento
Genotipo
Control
Chaqueño INTA
Deficiencia
Varianza
Promedio Error std.
absorbida por la de Influjo de del Influjo
regresión
P
de P
(umolP/g.h)
0.895 –0.994
8.77
1.74
Buck candisur
0.944 –0.988
12.73
2.51
Chaqueño INTA
0.899 –0.992
22.14
2.71
Buck candisur
0.947 –0.985
24.06
4.30
222
Esta metodología, si bien es la más indicada para la estimación del
influjo, es muy laboriosa, con lo cual en ensayos en los que se utilizan muchas
muestras se practica un único lavado cuya duración es determinada en
ensayos como el Apéndice 1. Un análisis más completo se presenta en la Fig
1, en el cuál para cada unidad experimental se calculó el influjo a diferentes
tiempos de lavado y se lo presentó como porcentaje del valor obtenido por el
ajuste a una recta. Los resultados obtenidos aquí por esta estimación indican
que, independientemente del estado nutricional y del genotipo, el
32P
del
espacio libre aparente no ha sido totalmente eliminado con 20’ de lavado,
obteniéndose una sobrestimación del influjo de P entre un 2,5 y 5 %, la cual es
de todas maneras una medición aceptable atendiendo a las diferencias
observadas en los valores reales del influjo antes mencionadas. Un análisis
más adecuado para la determinación del tiempo de lavado requerido para la
estimación del influjo puede derivarse del ajuste a rectas del gráfico 1. Dicho
análisis sugiere que para una estimación coincidente al valor del influjo la
duración del lavado del
32P
debería ser de 23 a 24 minutos. Otro resultado
derivado de este análisis sugiere que el porcentaje de sobrestimación o
subestimación del influjo de P es menor para las plantas deficientes que para
las suficientes, ya que la pendiente de la regresión de las primeras es menor
que la de las últimas.
Las discrepancias observadas con respecto a los resultados del
apéndice 1 podrían deberse a cambios en la proporción del tamaño del espacio
libre aparente y el espacio interno originadas por diferencias genotípicas o de
223
edad de las plantas, ya que en el ensayo informado en el apéndice 1 se
utilizaron plántulas de 10 días y en el presente plantas de 29 días.
Se concluye que las estimaciones del influjo de P realizadas con un
único lavado de 20’ de duración conllevan a errores en su estimación, las
cuales son aceptables cuando se comparan tratamientos o genotipos que
difieran notablemente en los valores del influjo de fósforo.
120
% del Influjo
115
110
105
100
95
90
5
10
15
20
25
30
Tiempo de Lavado (min)
Cha+P
Buck+P
Cha-P
Buck-P
Fig 1: Porcentajes del influjo de P, medidos por el 32P remanentes en las
plantas a diferentes tiempos de lavado, con respecto al influjo estimado real de
P a diferentes tiempos de lavado. Las líneas corresponden a las siguientes
regresiones lineales (%I= a+ b.t):
Tratamiento
Chaq. +P
Buck +P
Chaq. -P
Buck
-P
r2
.925
.945
.917
.888
a
120.6 (1.5)
114.8 (0.9)
108.3 (0.6)
109.5 (0.8)
224
b
-0.888 (0.052)
-0.624 (0.031)
-0.343 (0.021)
-0.401 (0.030)
n
25
25
25
25
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