Biomasa y análisis bioquímico en teocintle perenne (Zea diploperennis Iltis, Doebley y Guzmán) en diferentes etapas fenológicas

Abstract

El teocintle perenne (Zea diploperennis) es endémico de la Sierra de Manantlán en el sur de Jalisco, se considera una especie con cierto valor forrajero en las regiones de origen y en regiones con escasas precipitaciones. Presenta una alta capacidad de adaptación a distintos ambientes y además se considera tolerante a siete de nueve enfermedades producidas por virus, hongos y bacterias (espiroplasmales) que atacan al maíz. El objetivo de la presente investigación fue evaluar la producción de biomasa, la dinámica de acumulación de azucares e identificación de proteínas en diferentes órganos de teocintle, en distintas etapas fenológicas. El estudio se realizó en los invernaderos del Colegio de Postgraduados, Montecillo, México. Se sembraron semillas de teocintle y de maíz (V107) en macetas con 6 Kg de suelo y la humedad se mantuvo a capacidad de campo. Se evaluaron cuatro etapas fenológicas: vegetativa (25 días después de la emergencia “dde”), vegetativa-avanzada (50 dde), prefloración (75 dde) e inflorescencia (90 dde). Las variables fueron altura de la planta, área foliar, materia seca y contenido de azucares solubles y caracterización de proteínas. Los resultados a los 90 dde (inflorescencia) indicaron que la altura de las plantas de teocintle alcanzó 1.62 m, con un incremento en promedio de 0.9 cm día-1. Estos valores fueron similares a los de maíz V-107 (1.64 m) en la misma etapa, mientras que el área foliar en maíz (446 cm2) fue mayor que en teocintle (224 cm2) a los 90 dde. El tallo fue el órgano con mayor aporte de materia seca a los 90 dde en ambas especies. Los valores de la acumulación de azúcares solubles fueron similares en teocintle y en maiz (8.0 y 9.0 mg g-1 de peso fresco (PF), respectivamente), y esta en función de la etapa fenológica y del órgano de la planta. La distribución de glucosa, fructosa y sacarosa fue variable y se modificó conforme al crecimiento. La glucosa y fructosa fueron los azúcares más abundantes en las primeras etapas de crecimiento, y la sacarosa se incrementó en la etapa de inflorescencia. La máxima concentración de proteínas solubles en teocintle se observó en la lámina foliar y en la etapa de inflorescencia (6.0 mg g-1 P.F.), mientras que para maíz este valor fue más alto (15.7 mg g-1 P.F.). La expresión de proteínas más relevantes fueron la Fosfoenol piruvato carboxilasa (104 kDa) y a la subunidad mayor de la Ribulosa bisfosfato carboxilasa (55 kDa). Ambas proteínas son características de plantas de maíz que presentan un tipo de metabolismo C4. _______________ BIOMASS AND BIOCHEMICAL ANALYSIS IN PERENNIAL TEOSINTE (ZEA DIPLOPERENNIS ILTIS, DOEBLEY Y GUZMAN) AT DIFFERENT PHENOLOGICAL STAGES. ABSTRACT: Perennial teosinte (Zea diploperennis) is endemic from Sierra de Manantlán in the South of Jalisco and it is considered a species with certain fodder value in the regions of its origin and in regions with low amount of precipitation. It possesses a high ability of adaptation to different environments, and it is tolerant to seven to nine disease produced by viruses, fungi and bacteria (spiroplasmas) that affect maize. The objective of this investigation was to evaluate the biomass production and the dynamics of the accumulation of sugars, and to identify proteins in different organs of teosinte at different phenological stages. The study was carried out in the greenhouse at Colegio de Postgraduados, Montecillo, Mexico. Seeds of teosinte and maize (V107) were sown in pots with 6 kg of soil, and the humidity of the soil was maintained at field capacity. Four phenological stages were evaluated: vegetative (25 days after emergence, dae), vegetative-advanced (50 dae), pre-flowering (75 dae) and inflorescence (90 dae). The variables under study were height, leaf area, dry matter, and sugar content and protein characterization. The results at 90 dae (inflorescence) indicated that the height of teosinte reached 1.62 m, with an average increase of 0.9 cm day-1. These values were similar to those of maize V-107 (1.64 m) at the same stage, while leaf area in maize (446 cm2) was higher than in teosinte (224 cm2) at 90 dae. The stem was the organ with the highest contribution to the dry matter at 90 dae in both species. The values for the accumulation of soluble sugars were similar in teosinte and maize (8.0 and 9.0 mg g-1 of fresh weight (FW), respectively), depending on the phenological stage and the organ of the plant. The distribution of glucose, fructose and saccharose was variable and change during plant growth. Glucose and fructose were the most abundant sugars during the first growth stages, and saccharose increased during the inflorescence stage. The maximum concentration of soluble proteins in teosinte was observed in the leaf at the inflorescence stage (6.0 mg g-1 FW), while in maize the value was higher (15.7 mg g-1 FW). The most outstanding proteins expressed in both teosinte and maize were Phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase, 104 kDa) and the major subunit of ribulose biphosphate carboxylase (RuBisCo, 55 kDa). Both proteins are characteristic to maize plants which possess a C4-type metabolism.