Anatomía, fisiología y bioquímica de la raíz de plántulas de frijol tepari (Phaseolus acutifolius A. Gray var. latifolius) en estrés hídrico

Abstract

Esta investigación se realizó para documentar los cambios morfológicos, anatómicos, fisiológicos y bioquímicos que ocurren en la raíz de plántulas de frijol tepari (Phaseolus acutifolius A. Gray var. latifolius) de los cultivares “Brown‐Yellow Red” (RYB), “Negro”, “Tohono Oodham” y “Blanco de Sinaloa” que crecieron en sustrato con diferentes potenciales de agua (ΨA ) de ‐0.03, ‐0.07, ‐0.51 y ‐2.01 MPa. De esta forma contribuir a revalorar a frijol tepari como un recurso alimenticio y como un reservorio de genes importante en la agricultura; debido a que su uso como alimento ha sido desplazado y muchos cultivares de México y el suroeste de Estados Unidos están en peligro de desaparecer. Se encontró que el crecimiento de la raíz de plántulas de los cultivares evaluados, fue influenciado por las condiciones de humedad y proporcional al potencial de agua del sustrato. La longitud de la raíz fue mayor en sustratos moderadamente secos, respecto a los más húmedos o muy secos; lo que confirma la adaptación de la raíz de frijol tepari a crecer en ambientes áridos. El contenido relativo de agua (CRA) en el tejido de la raíz se mantuvo alto y permaneció constante aun cuando el ΨA en el sustrato pasó de ‐0.51 a –2.01 MPa. A nivel anatómico, el efecto del ΨA sobre el crecimiento longitudinal y radial fue heterogéneo entre los cultivares de frijol tepari y permitió observar que el crecimiento de la raíz es modulado por la humedad del sustrato. Se encontró que el arreglo y número de células de los distintos tejidos fue similar entre los cultivares. El tamaño de las células si mostró diferencias significativas (P≤0.05) entre los cultivares y entre los niveles de humedad, con una tendencia a disminuir con los ΨA menores del sustrato. El crecimiento radial de la raíz mostró un incremento natural progresivo de su diámetro a lo largo de los primeros 15 mm; se observaron raíces delgadas con el estrés hídrico y raíces gruesas en sustratos cercanos a capacidad de campo; excepto en el segmento de la raíz de 0.5 mm donde el crecimiento radial de la raíz no fue afectado por los ΨA en el sustrato. En general, los tejidos de la raíz crecieron coordinadamente y las células del córtex mostraron el mayor crecimiento radial que contribuyó en mayor proporción al aumento del diámetro total de la raíz. Sin embargo, se observó que las células de córtex además tienen una mayor expansión en dirección longitudinal. Por otra parte, la concentración de prolina en los tejidos de la zona apical fue consistentes con la idea de que la prolina participa en el ajuste osmótico, como un soluto citoplásmico, para mantener el crecimiento a ΨA bajos en el sustrato. La concentración de proteína soluble fue mayor en la zona apical en comparación con la zona media de la raíz, pero solo en los sustratos con ΨA bajos. Se concluyó que la raíz de las plántulas de frijol tepari sobrevivió y mantuvon su crecimiento en sustratos con ΨA bajos, debido a que su zona apical tiene un crecimiento dinámico y fisiológicamente complejo ante el estrés hídrico._________This research was performed to document the morphological, anatomical, physiological, and biochemical changes that root of tepary bean seedlings has (Phaseolus acutifolius A. Gray var. latifolius) in the cultivars “Brown‐Yellow‐Red” (RYB), “Black”, “Tohono Oodham”, and “Blanco de Sinaloa”; when it grows at water potentials (ΨW ): ‐0.03, ‐0.07, ‐0.51, and ‐ 2.01 MPa in the substrate. And this would contribute to reevaluate the use of tepay bean as a food and important gene pool; because of tepary bean use has been replaced as a food source and many cultivars in Mexico and southern United States are prone to disappear. The root growth of the cultivars proved to be influenced by humidity and was proportional to the level substrate water potential. Root length was greater in moderately dry substrates than in humid or dry ones; which confirms that root tepary beans is adapted to growth in arid environments. The relative water content (RWC) in the root tissue remained high and constant even when Ψw in the substrate went from –0.51 to – 2.01 MPa. At anatomical level, the effect of Ψw on length and radial growth was heterogeneous among the cultivars of tepary beans and allowed to observe that root growth is modulated by the substrate humidity. The arrangement and number of cells of the different tissues was similar among cultivars. There was, however, a significant difference (P≤0.05) in cell size among cultivars and substrate water levels, with a tendency to decrease with lower Ψw in the substrate. Radial growth of the root showed a progressive natural increase in diameter in the first 15 mm; thin roots were present with water stress, and thicker ones in substrates near field capacity, except in the segment where the radial root growth was not affected by the substrate Ψw..In general, root tissues grew coordinately and córtex cells showed the greatest radial growth, which contributed more to the increase in the total root diameter. Nevertheless, córtex cells also showed a greater expansion lengthwise. On the other hand, the concentration of proline in the tissues of the apical zone was consistent with the idea that proline has a roll in the osmotic adjustment, as a cytoplasm solute, to maintain growth with low Ψw in the substrate. The concentration of soluble protein was greater in the apical zone than in the middle zone of the root, but only in substrates with low Ψw. It was conclude that the root of tepary bean seedlings survives and maintains growth in substrates with low Ψw because its apical zone has a dynamic and physiologically complex growth as a response to water stres