Características bioquímico-fisilógicas de la germinación y desarrollo de plantas jóvenes de maguey (Agave) y su relación con la especie, temperatura y potencial de agua del sustrato

Abstract

Los procesos fisiológicos como la germinación y el crecimiento de las especies de Agave son modificados por los factores ambientales en función de las características climáticas prevalecientes en las áreas de distribución de las especies. Para probar esta hipótesis se evaluó la germinación de las semillas de ocho especies de Agave en un gradiente de temperatura entre 10 y 40 °C y de potencial de agua (ψ) de -0.03 a -1.5 MPa en condiciones de laboratorio, y el efecto de la disminución del ψ del sustrato (desde -0.7 hasta -6.0 MPa, con un promedio de -3.5) en plantas jóvenes de las mismas especies durante 14 meses en condiciones de invernadero. La germinación acumulada (GA) máxima (90% o mayor) se registró alrededor de 25 °C y con -0.03 MPa entre 80 y 190 h, excepto en A. angustifolia ssp. tequilana que alcanzó 26% en 30 °C. La GA máxima en A. americana, A. lechuguilla, A. striata y A. salmiana se mantuvo (p>0.05) desde 15 hasta 33 °C con -0.03 MPa, y desde -0.03 a -1.5 MPa a 25º C; en cambio, en A. asperrima y A. cupreata la germinación fue máxima sólo entre 15 y 25 y 25 y 30 °C, respectivamente, con 0.03 MPa; pero, con -1.5 MPa a 25 °C decreció hasta 30%. Las plantas jóvenes en el sustrato deshidratado (con disminución del ψ de -0.7 hasta -6.0 MPa) durante 14 meses, en comparación con las mantenidas en el sustrato hidratado (-0.7 MPa): duplicaron (p<0.05) el contenido de prolina radical hasta 1 µmol 100 mg-1; excepto en A. lechuguilla y A. striata; cuatro especies incrementaron (p<0.05; hasta 0.46) el índice raíz vástago, pero en tres se mantuvo sin cambio y en una se redujo (p<0.05; a 0.17); y el grosor de la octava hoja se mantuvo constante en todas. La biomasa seca total por planta se redujo (p<0.05; de 68 a 28 g) en todas las especies con la reducción del ψ; sin embargo, el número de hojas por planta de A. angustifolia ssp. tequilana y A. salmiana (14 y 10) y la cobertura de sus plantas y de A. lechuguilla y A. duranguensis (0.222, 0.043, 0.017 y 0.185 m2 pl-1) permanecieron sin cambio. Se evidenció la tolerancia (desde la germinación) de Agave spp. a temperaturas moderadamente extremas y humedad limitada, la cual es amplia, restringida o sesgada según el clima de su área de distribución. El incremento de la proporción de biomasa radical y del contenido de prolina, en parte, y el mantenimiento del grosor de la hoja (indicador de turgencia) son reacciones adaptativas a la restricción de humedad en Agave. La menor disponibilidad de humedad inhibe la acumulación total de biomasa; a pesar de ello, el crecimiento (número de hojas y cobertura de la planta) puede mantenerse en las especies más adaptadas a la aridez o con límites de tolerancia ambiental más amplios. _______________ BIOCHEMICAL AND PHYSIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF GERMINATION AND DEVELOPMENT OF YOUNG PLANTS OF MAGUEY (Agave) IN RELATION TO SPECIES, TEMPERATURE AND SUBSTRATE WATER POTENTIAL. ABSTRACT: Physiological processes such as germination and growth of Agave species are modified by environmental factors according to the climatic conditions at the sites of species distribution. To test this hypothesis, seed germination of eight Agave species in a temperature and water potential (ψ) gradient, from 10 to 40 °C and from -0.03 to -1.5 MPa, respectively, under laboratory conditions, and the effect of high and low substrate ψ (-0.7 and -3.5 MPa, in average) in young plants of the same species for 14 months, in greenhouse conditions, were evaluated. Maximum cumulative germination (AG) (90% or higher) was recorded around 25 °C and at -0.03 MPa after 80-190 h, except A. angustifolia ssp. tequilana which reached 26% at 30 °C. Maximum AG in A. Americana, A. lechuguilla, A. striata and A. salmiana remained similar (p>0.05) between 15 and 33 °C at -0.03 MPa and between -0.03 and -1.5 MPa at 25 ºC; whereas in A. asperrima and A. cupreata maximum AG occurred only between 15 and 25 and 25 and 30 °C, respectively, at -0.03 MPa, and at -1.5 MPa at 25 °C it dropped to 30%. Young plants in the restrictive substrate (ψ averaging -3.5 MPa, but dropped from -0.7 to 6.0): (1) duplicated (p<0.05) radical proline content, up to 1 mol100 mg-1, except A. lechuguilla and A. striata, (2) four species increased (p<0.05; until 0.46) the root:shoot index, while in three it index remained similar and in another it was reduced (p <0.05 to 0.17), (3) eighth leaf thickness was maintained in comparison with plants kept under hydrated condition (-0.7 MPa). The total dry biomass per plant was reduced (p<0.05, from 68 to 28 g) in all of species under water restriction, however, the number of leaves per plant of A. angustifolia ssp. tequilana and A. salmiana (14 and 10), and plant coverage of these species and of A. lechuguilla and A. duranguensis (0.222, 0.043, 0.017 and 0.185 m2 pl-1) remained unchanged. Tolerance of Agave spp. germination to slightly severe temperatures and water restriction was evident; it is broad, restricted and/or skewed depending on the climate of species distribution. The increase of biomass root proportion and proline root content, in part, and maintenance of leaf thickness (a turgor indicator) are Agave responses to tolerate the moisture restriction. Low water availability inhibits the total biomass accumulation; despite of this, species adapted to aridity or to wider environmental conditions can maintain the growth (number of leaves and plant cover) under this condition.