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versión impresa ISSN 0378-1844
INCI v.29 n.11 Caracas nov. 2004
Efectos del potencial de agua en el crecimiento radical de plántulas de Agave salmiana Otto Ex Salm-Dyck
Adriana B. Sánchez-Urdaneta, Cecilia B. Peña-Valdivia, J. Rogelio Aguirre R., Carlos Trejo y Elizabeth Cárdenas
Adriana B. Sánchez-Urdaneta. Ingeniera Agrónoma, La Universidad del Zulia (LUZ), Venezuela. Maestra en Ciencias en Fruticultura y Doctora en Ciencias en Botánica, IREGEP-IRENAT, Colegio de Postgraduados, México. Docente-Investigadora, Departamento de Botánica, Facultad de Agronomía, La Universidad del Zulia (LUZ), Venezuela. e-mail: usanchez@luz.edu.ve
Cecilia B. Peña-Valdivia. Ingeniera Bioquímica, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional (IPN), México. Maestra en Ciencias en Tecnología de Alimentos, Universidad Iberoamericana, México. Doctora en Ciencias, Universidad Autónoma de México (UNAM). Profesora Investigadora, Programa de Botánica, IRENAT, Colegio de Postgraduados, México. Dirección: Carretera México-Texcoco, Km 35,5; Montecillo, México. e-mail: cecilia@colpos.mx
J. Rogelio Aguirre R. Ingeniero Agrónomo Zootecnista, Escuela Nacional de Agricultura, México. M.Sc., New México State University, EEUU. Doctor Ingeniero Agrónomo, Universidad de Córdoba, España. Profesor Investigador, IIZD, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México.
Carlos Trejo. Biólogo, UNAM. Maestro en Ciencias en Botánica, Colegio de Postgraduados. Ph.D. Lancaster University, RU. Profesor Investigador, IRENAT, Colegio de Postgraduados, México.
Elizabeth Cárdenas. Bióloga, IPN. Maestra en Ciencias en Botánica y Doctora en Ciencias en Fitopatología, Colegio de Postgraduados. Profesora Investigadora, Programa de Fitopatología, IFIT, Colegio de Postgraduados, México.
Resumen
El objetivo de este estudio fue determinar el efecto del potencial de agua del substrato (yA) en las características fisiológicas y biofísicas de la raíz de plántulas de Agave salmiana Otto ex Salm-Dyck en condiciones de laboratorio. Las plántulas con raíz de 3 a 4cm de longitud se mantuvieron por 24h en vermiculita con yA de -0,03; -0,65; -1,48 y -2,35MPa. Un lote de plántulas fue rehidratado y de otro las raíces se recolectaron y se cuantificó el crecimiento, contenido de prolina, así como la conductividad eléctrica, pH, Cu, Fe, K, Mn, Na y Zn en el medio de resuspensión de las raíces. Se calculó el índice de daño y se evaluó el efecto de la rehidratación en el crecimiento. Los yA bajos del substrato no afectaron significativamente la longitud, pero afectaron negativamente el peso fresco (entre 23,5 y 49,2%) y el índice de daño incrementó 36,0%; los elementos liberados al medio no se modificaron significativamente y el contenido de prolina de la raíz se incrementó de 1,6 a 2,1µmoles·mg-1 de materia seca. Con la rehidratación la raíz continuó su crecimiento.
Summary
The aim of this study was to characterise the effects of substrate water potential (yW) of the physiological and biophysical characteristics of root seedlings of Agave salmiana Otto ex Salm-Dyck under laboratory conditions. Seedlings of 3-4cm root length were maintained in vermiculite at yW of -0.03, -0.65, -1.48 and -2.35MPa for 24h. At the end of this period a group of seedlings was re-hydrated and from another group roots were harvested and the elongation, dry and fresh weight, and proline content were quantified. Electrical conductivity, pH and the concentrations of Cu, Fe, K, Mn, Na and Zn were determined in the root re-suspension media. The effect of re-hydration on root growth after 24h was evaluated. The low yW of the substrate did not affect significantly root length, but fresh weight diminished (23.5 to 49.2%), and the damage index increased 36.0%. The ions leached to the re-suspension media were not significantly affected and the proline root content increased from 1.6 to 2.1µmol·mg-1 of dry matter. Roots continued growing after re-hydration.
Resumo
O objetivo deste estudo foi determinar o efeito do potencial de água do substrato (yA) nas características fisiológicas e biofísicas da raíz de plântulas de Agave salmiana Otto ex Salm-Dyck em condições de laboratório. As plântulas com raíz de 3 a 4cm de longitude se mantiveram por 24h em vermiculita com yA de -0,03; -0,65; -1,48 e -2,35MPa. Um lote de plântulas foi rehidratado e de outro recolheram-se as raízes e quantificou-se o crescimento, conteúdo de prolina, assim como a condutividade elétrica, pH, Cu, Fe, K, Mn, Na e Zn no meio de ressuspensão das raízes. Calculou-se o índice de estrago e avaliou-se o efeito da rehidratação no crescimento. Os yA baixos do substrato não afetaram significativamente a longitude, mas afetaram negativamente o peso fresco (entre 23,5 e 49,2%) e o índice de estrago incrementou 36,0%; os elementos liberados ao meio não se modificaram significativamente e o conteúdo de prolina da raíz se incrementou de 1,6 a 2,1 mmoles·mg-1 de matéria seca. Com a rehidratação a raíz continuou seu crescimento.
Palabras clave / Déficit Hídrico / Electrolitos / Maguey / Prolina / Raíz /
Recibido: 14/06/2004. Modificado: 07/10/2004. Aceptado: 08/10/2004.
Introducción
La falta de agua en el ambiente provoca la reducción de la humedad aprovechable en el suelo y del contenido de agua de los tejidos vegetales. Ha sido considerada el factor ambiental que limita más frecuentemente la productividad de los ecosistemas naturales y la agricultura, y genera grandes pérdidas económicas (Blum, 1997). Las raíces reconocen cambios pequeños de humedad en el suelo, los que activan una serie de señales que son transportadas a través del sistema vascular y por algún mecanismo, aún desconocido, regulan el crecimiento e intercambio de gases del vástago mucho antes de que el contenido de agua de sus tejidos se vea afectado (Davies y Zhang, 1991). Este tipo de reacción es conocida como "retroalimentación" en el contexto de la teoría de control e involucra una detección temprana de cambios ambientales (Passioura, 2002). En especies anuales con metabolismo fotosintético tipo C3, como Allium cepa, Cicer arietinum, Glycine max, Lycopersicum esculentum, Nicotiana sp., Oryza sativa, Phaseolus spp., y Vicia faba, así como de tipo C4, como Andropogon gayanus, Brachiaria mutica, Sorghum bicolor y Zea mays, se han descrito los principales cambios fisiológicos y bioquímicos causados por el déficit de agua en las hojas (Hare y Cress, 1997; Steudle, 2000; Wu y Cosgrove, 2000). Las reacciones fisiológicas de las raíces a la disponibilidad limitada de agua en el suelo y los factores metabólicos que controlan su supervivencia en esas condiciones se conocen parcialmente, debido principalmente a la dificultad para acceder experimentalmente a ellas (Huang y Gao, 2000; Tuberosa et al., 2002). En condiciones de laboratorio se ha demostrado que las raíces de maíz continúan creciendo en potenciales de agua (yA) del substrato hasta de -1,6MPa, mientras que el crecimiento del vástago se inhibe completamente a partir de yA= -0,8MPa (Sharp et al., 1988; 1990). Con el mantenimiento del crecimiento radical, se asegura que el agua continúe transportándose al vástago, pues las raíces podrían alcanzar capas más profundas del suelo, con mayor disponibilidad de agua (Sharp et al., 1988).
Agave salmiana Otto ex Salm-Dyck es una de las aproximadamente 200 especies conocidas genéricamente como maguey en una zona amplia de América Latina. Se distribuye en México, desde los 1000 hasta los 2460msnm, en climas subhúmedos, semisecos y secos (Gentry, 1982; Granados, 1999; Aguirre et al., 2001). Como otros magueyes, A. salmiana exhibe metabolismo ácido de crasuláceas (MAC) y posee características que le confieren resistencia a factores xerotérmicos como sequedad extrema de suelo y aire (Gibson y Nobel, 1986). Diversos autores han mostrado que las raíces de las plantas de la familia Agavaceae sobreviven a condiciones de sequía extrema (yA de hasta -3,2MPa durante 30 días), mediante cambios físicos, anatómicos y morfológicos (Nobel et al., 1990; North y Nobel, 1991; 1995; Dubrovsky, 1997). Así, la raíz de A. salmiana resulta adecuada para conocer los procesos bioquímico-fisiológicos involucrados en la tolerancia a la sequía. Se plantea la hipótesis de que la raíz de plántulas de A. salmiana tolera el déficit drástico de humedad y su crecimiento continúa, independientemente del estrés, como resultado del control de sus procesos fisiológicos y bioquímicos. El objetivo de este estudio fue caracterizar el efecto de diferentes yA en las características fisiológicas y biofísicas de la raíz de plántulas de Agave salmiana.
Materiales y Métodos
Material vegetal
Se utilizó semillas de A. salmiana recolectadas en la región conocida como Minera las Cuevas, San Luis Potosí, México, 21º56'N y 100º35'O, altitud de 1890msnm, temperatura y precipitación media anual de 16ºC y 566,8mm, respectivamente. El clima de la región es seco con régimen de lluvias de verano, verano caliente, clima extremoso con oscilación diaria entre 7 y 14ºC, y temperatura media anual de 16ºC; además, se caracteriza por tener dos estaciones lluviosas separadas por una temporada seca corta en el verano y una larga en la mitad fría del año (entre noviembre y abril). Las semillas provienen de una sola planta que formaba parte de la vegetación natural de la localidad.
Germinación de las semillas
Pruebas preliminares permitieron seleccionar las condiciones requeridas para la germinación sincrónica y en el menor tiempo posible. Las semillas fueron escarificadas mecánicamente, se remojaron durante 24h (a 23 +2ºC) y germinaron a 25 +1ºC en la oscuridad. La germinación máxima (98 +2%) se llevó acabo en 84h, y se obtuvieron plántulas con hipocótilo corto (3cm) y raíz entre 3,0 y 3,5cm en 144h. La escarificación se hizo con un bisturí y consistió en un corte de aproximadamente 1mm de profundidad, en la región marginal opuesta al micrópilo.
Potenciales de agua en el substrato
Después de 144h de iniciada la germinación se midió la longitud total del hipocótilo y la raíz. Las plántulas fueron transplantadas inmediatamente a recipientes de cloruro de polivinilo (PVC), con diámetro interno de 40mm y longitud de 100mm, con vermiculita ajustada a los yA de -0,03; -0,65; -1,48 y -2,35MPa. A la vez, cada recipiente fue cubierto con una lámina de polietileno negro fijado con una banda elástica, para mantener la humedad de la vermiculita y el yA constante. Todo esto se llevó a cabo en un cuarto oscuro. Los recipientes se mantuvieron en la oscuridad a 25 +1ºC por 24h. Al final de este tiempo, las raíces se cosecharon para evaluar su crecimiento longitudinal (raíz completa y zona de crecimiento), acumulación de peso total y materia seca, los potenciales de agua (yA) y de solutos (yS), el contenido de prolina, integridad de las membranas (conductividad eléctrica, pH y concentración de iones en el medio de resuspensión). En otro grupo de repeticiones se evaluó el efecto de la rehidratación del substrato en el crecimiento y peso de la raíz; para ello, se adicionaron 50ml de agua a cada recipiente con yA de -0,65; -1,48 y -2,35MPa, después de las 24h con dichos yA. Las plántulas fueron mantenidas por 24h adicionales en la vermiculita rehidratada. Al final de este periodo se evaluó la recuperación del crecimiento de las raíces.
Para obtener el substrato con los diferentes yA (-0,03; -0,65; -1,48 y -2,35MPa) se mezcló vermiculita seca con 100, 10, 8 y 6 partes de agua destilada (p:v) al menos 48h antes de usarla y se mantuvo en bolsas de polietileno selladas; así, se permitió que alcanzara un yA homogéneo. Al término de este periodo se tomaron muestras que fueron incubadas en cámaras psicrométricas (Wescon C-52, Inc, Utah, EEUU) por un periodo de 4h. Después de este tiempo se determinó su yA, conectando las cámaras a un microvoltímetro (Wescon HR-33T, Inc, Utah, EEUU) operado en el modo de punto de rocío.
Variables evaluadas
El crecimiento de la raíz se evaluó por medio de su longitud total y de su peso fresco en una balanza analítica (Scientech, Colorado, EEUU) con precisión de 0,0001g. Posteriormente las raíces fueron congeladas, liofilizadas durante 72h, y se cuantificó su peso seco. Para evaluar sus potenciales, las raíces fueron incubadas en cámaras psicrométricas durante 4h y se determinó su yA en la forma descrita en párrafos anteriores. El yS se determinó en las mismas muestras de tejido, después de su congelamiento en N2 líquido y de ser equilibradas nuevamente en las cámaras psicrométricas por 4h. La presión de turgencia de las raíces (yT) se obtuvo de la diferencia del yA menos el yS. El contenido de prolina fue evaluado con el método colorimétrico descrito por Bates et al. (1973) en muestras liofilizadas de entre 5 y 10mg de la zona de división celular o crecimiento (apical) y la zona de diferenciación radical. La concentración de prolina en el tejido se calculó mediante una curva de calibración del aminoácido, con una concentración máxima de 1000nmoles·ml-1. La integridad de las membranas se cuantificó indirectamente mediante los cambios en la conductividad eléctrica, el pH y la concentración de electrolitos en el medio de resuspensión de las raíces. Para esto, después de que las plántulas permanecieron 24h en la vermiculita con los distintos yA, se recolectaron los primeros 40mm de raíz a partir del ápice; estos segmentos fueron lavados con agua destilada durante 1min para eliminar los residuos de vermiculita, colocados en cajas de Petri que contenían agua desionizada y mantenidos con agitación ligera y constante en un agitador orbital a temperatura ambiente (25 +2ºC) durante 3h. La conductividad eléctrica y el pH del medio de resuspensión se determinaron cada 30min durante esas 3h. Para esto se utilizaron 100µl de dicho medio y un conductímetro (Horiba B-173, Kyoto, Japón), y 1ml del medio y un potenciómetro (AccuMeter pH meter 930, California, EEUU) con escala expandida, adaptado con un microelectrodo de respuesta rápida (Cole-Palmer, Ilinois, EEUU). El índice de daño fue calculado con el método descrito por Práil y Zámeèník (1998), basado en la hipótesis de que la cantidad de electrolitos liberados es directamente proporcional al daño ocurrido en las membranas de los tejidos al ser sometidos a una condición inductora de estrés, en este caso déficit de agua o bajo yA del substrato. El índice de daño se calculó como Id (%) = ((Rt-Ro)/(Rf-Ro)) x 100, donde Rt es la conductividad eléctrica de las muestras en los yA menores a -0,03MPa, Ro la conductividad eléctrica de la muestra en el yA de -0,03MPa y Rf la conductividad eléctrica de la muestra congelada en nitrógeno líquido. Al final de las 3h se cuantificó la concentración de Cu, Fe, K, Mn, Na y Zn en el medio de resuspensión, en un espectrómetro de absorción atómica (Federatie van Technologiebranches, Amersfoort, Holanda), de acuerdo con la metodología descrita por Benton et al. (1991). Para cuantificar los cambios de la conductividad y el pH, y la concentración de electrolitos en el medio de resuspensión de las raíces, se utilizaron cinco raíces de 4cm de longitud en 15ml de agua desionizada por cada repetición.
Diseño experimental y análisis estadístico
Se utilizó un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones. Los tratamientos estuvieron constituidos por cuatro yA y las unidades experimentales por 10 raíces en la mayoría de las evaluaciones, o cuatro para la evaluación de permeabilidad de la membrana. Los datos fueron sometidos a análisis de varianza, comparación múltiple de medias con la prueba de Tukey y correlación de Pearson, este último con los datos divididos en dos grupos (los del yA= -0,03MPa y los de los yA entre -0,65 y -2,35MPa). Para estos análisis se utilizó el paquete estadístico SAS para computadora personal (SAS, 1999-2000). Las representaciones gráficas de los datos se realizaron con el programa SigmaPlot (2001) para computadora personal.
Resultados y Discusión
Después de 144h en condiciones constantes y adecuadas para la germinación, el hipocótilo alcanzó una longitud semejante a la raíz (33mm; Figura 1a y b), pero en peso fresco y seco el hipocótilo fue cinco veces más corpulento (Figura 1c y e) que la raíz (Figura 1d y f). El crecimiento de ambos órganos de la plántula reflejó parcialmente los efectos de losyA menores a -0,03MPa; la longitud y el peso fresco del hipocótilo disminuyeron significativamente (15,0% y 19,8%, respectivamente), así como el peso fresco de la raíz (entre 23,5 y 49,2%), pero la longitud de ésta no fue afectada significativamente en la mayoría de los casos. La disminución aparente del peso fresco del hipocótilo y drástica de la raíz, después de 24h de transplantadas las plántulas en el substrato con los yA entre -0,65 y -2,35MPa puede ser efecto de la deshidratación del tejido, detención del crecimiento o ambos; sin embargo, el crecimiento representado por la acumulación de peso seco en ninguno de los dos órganos disminuyó significativamente y en la raíz tampoco disminuyó el crecimiento longitudinal. El efecto negativo del yA del substrato, entre -0,65 y -2,35MPa, sobre el crecimiento longitudinal y peso acumulado en el hipocótilo permaneció aún con la rehidratación; sin embargo en la raíz hubo incrementos significativos en los tres parámetros del crecimiento (Figura 1). Como la raíz respondió mayormente y variadamente a los yA restrictivos del substrato, las siguientes evaluaciones se realizaron únicamente en la raíz.
Estos resultados demuestran que la raíz de las plántulas de maguey tolera yA del substrato más restrictivos a los registrados (Spollen et al., 1993) como críticos (-1,5MPa) para las raíces maduras de maíz, soya, arroz y pepino (Cucumis sativus). Los resultados también evidencian la capacidad del maguey para mantener hidratada su raíz cuando el substrato contiene solo entre 6 y 10% de humedad (-2,35 y -0,65MPa, respectivamente). Una tendencia similar se registró en frijol silvestre (P. vulgaris) originario de Chihuahua, México (Sánchez-Urdaneta et al., 2003a). Así, parece que tanto el maguey como el frijol silvestre tienen la capacidad de mantener hidratada su raíz aun en substrato con yA de -2,35MPa. Los procesos o características de la raíz del maguey que hacen esto posible se desconocen, pero podrían estar relacionados con la composición química de sus tejidos. Se ha señalado que en algunas especies la acumulación de solutos favorece la absorción de agua; de esta manera, la turgencia de los tejidos, y por ende el crecimiento, son mantenidos dentro de ciertos límites (Ludlow y Muchow, 1990; Turner, 1997). Voetberg y Sharp (1991) demostraron que en el ápice radical del maíz y en el de frijol silvestre y domesticado (Sánchez-Urdaneta et al., 2003a), se acumuló más prolina cuando las plántulas se mantuvieron en substrato con yA de hasta -2,35MPa. En forma similar, el contenido de prolina de la raíz de maguey se incrementó significativamente (de 1,6 a 2,1µmoles·mg-1 de materia seca) cuando las plántulas fueron mantenidas en vermiculita con yA de -1,48 y -2,35MPa (Figura 2a). Este incremento es dependiente de la disminución del yA del substrato y se debe al aumento de la tasa de biosíntesis y disminución de la oxidación de la prolina en la mitocondria; además, el incremento de la tasa de biosíntesis, respecto a la de utilización, es independiente del yA del substrato (Raymond y Smirnoff, 2002). Lazcano-Ferrat y Lovatt (1999) concluyeron que la acumulación de prolina puede ser un indicador del estado hídrico, pero no de la tolerancia o sensibilidad al déficit de agua.
Ninguno de los yA evaluados afectó significativamente el yT de la raíz de maguey. El mantenimiento de la turgencia con valores superiores a cero es indispensable en las células vegetales porque promueve y modula la velocidad de crecimiento; así, la pérdida de la turgencia equivale a la inhibición total del crecimiento y eventualmente la muerte. El ajuste osmótico es el mecanismo principal que mantiene la turgencia con valor superior a cero en las células de las plantas bajo estrés por déficit de agua, y en general, por otros factores (Morgan, 1984). El ajuste osmótico es el resultado de la acumulación activa de compuestos con carácter osmorregulador en la vacuola de las células.
En relación con la permeabilidad de las membranas celulares se observó que, independientemente del yA del substrato en el que crecieron las raíces, la cinética de salida de electrolitos (conductividad eléctrica del medio) fue creciente en la primera media hora. A partir de ese momento, y hasta las siguientes 2,5h, la liberación fue insignificante, con excepción del tratamiento de -2,35MPa, pues presentó un incremento estadísticamente significativo entre los 120 y 180min (Figuras 2b y 3a). Resultados similares en la conductividad eléctrica del medio de resuspensión de los tejidos, con una tasa inicial rápida de liberación de electrolitos, seguida por una más lenta, fueron registrados en raíces de P. vulgaris L. silvestre y domesticado (Sánchez-Urdaneta et al., 2003b), segmentos de hoja de Brasica napus, Triticum aestivum (Práil y Zámečník, 1998) y abeto (Abies alba; Práil y Zámeèník, 1990), así como en catáfilos de cebolla (Allium cepa; Práil y Zámečník, 1990). La conductividad eléctrica del medio acuoso depende del carácter eléctrico de las moléculas o iones liberados por los tejidos; así, si las moléculas carecen de carga eléctrica neta, no afectarán la conductividad del medio (Práil y Zámečník, 1998) pero sí afectarían el pH. Efectivamente, las raíces de maguey produjeron un incremento significativo del pH del medio, entre 5,09 y 5,29 durante las primeras 3h. En todos los casos éste fue lineal y con el yA de -2,35MPa el aumento fue mayor (Figura 3b). La liberación de electrolitos y moléculas pequeñas al medio y los cambios en la conductividad eléctrica y pH, pueden ser afectados por la cantidad de electrolitos y agua en el tejido, el tamaño, forma y estructura morfológica del segmento utilizado, el daño provocado durante la preparación de la muestra y el tiempo de su permanencia en el agua desionizada (Práil y Zámečník, 1998). Así, el pH del medio generado por las raíces de maguey, desarrolladas bajo todos los yA evaluados (Figura 2c), indica que las moléculas liberadas inicialmente son ácidas, pero después son liberadas moléculas alcalinas, y en ningún caso se alcanzó pH neutro en las primeras 3h. Se han registrado incrementos de pH del medio similares al observado en el presente estudio con raíces de plántulas de un frijol silvestre de Durango, México, y del cv. mejorado Bayomex, desarrolladas con yA similares a los de este estudio, pero contrastan con la caída promovida por una población de frijol silvestre de Chihuahua, México; además, los intervalos alcanzados varían de 4,55 a 5,20 en P. vulgaris (Sánchez-Urdaneta et al., 2003b) y 5,09 a 5,29 en maguey (Figura 3b).
La conductividad eléctrica del medio (conductividad absoluta) puede ser afectada por la concentración y tipo de electrolitos del tejido, así como por la cantidad de muestra (Práil y Zámečník, 1998). Por ello, para comparar el efecto del déficit de agua en la raíz de las plántulas de maguey con el obtenido previamente en frijol (Sánchez-Urdaneta et al., 2003a), se calculó el índice de daño propuesto por Flint et al. (1967). El índice de daño de la raíz de maguey se incrementó con los yA del substrato restrictivos, hasta alcanzar 36,0% con el yA de -2,35MPa (Figura 2c) y es semejante al obtenido previamente con una muestra de frijol silvestre de Durango y con el cv. Bayomex, y contrasta con el de otra muestra de frijol silvestre, de Chihuahua (Sánchez-Urdaneta et al., 2003b). Los índices de daño alcanzados por las raíces de maguey parecen indicar que estos tejidos, en la etapa evaluada, son intolerantes a los yA del substrato entre -0,65 y -2,35MPa; sin embargo, continuaron su crecimiento longitudinal. Para comprobar que las raíces de maguey permanecían vivas a esos yA y que los cambios registrados fueron resultado de alteraciones fisiológicas y bioquímicas en las raíces vivas, se evaluó el crecimiento después de 24h de la rehidratación del substrato. La raíz y el hipocótilo continuaron su crecimiento longitudinal con todos los yA y su peso seco acumulado fue estadísticamente similar o mayor al de las raíces de las plántulas mantenidas durante todo el experimento con yA de -0,03MPa (Figura 1); además, la longitud alcanzada con los yA entre -0,65 y -2,35MPa dependió directamente de la longitud inicial (r=0,4916 con P<0,0001 y n=120).
Los procesos bioquímicos y biofísicos de reacción al déficit de humedad en las raíces seguramente son diversos y para explicar las reacciones celulares a condiciones de estrés, tales como la deshidratación, se ha postulado la formación de puentes disulfuro entre proteínas vecinas (Shewfelt, 1992). Según esta propuesta, dichos enlaces, resultado de la deshidratación celular, promueven la unión de proteínas y afectan así la actividad enzimática, tanto en la fase acuosa como en la hidrófoba de la membrana. La disminución de la actividad catalítica de las proteínas conduce a un desbalance y desorden celular, todo esto junto con los cambios biofísicos en las membranas, que resultan en gran parte de la modificación de su composición lipídica (Frenkel, 1991). La liberación de iones ha sido utilizada como evidencia de que la membrana plasmática es uno de los sitios primarios de daño causado por diversos factores ambientales, tales como el déficit de agua, pues la pérdida de su integridad tiene consecuencias graves para la vida de la célula (o de la planta) y para la organización y función de la pared celular adyacente (Nilsen y Orcutt, 1996). Otros sitios de daño por deshidratación pueden ser el tonoplasto y las membranas mitocondriales (Shewfelt, 1992) pues se ha señalado que las características biofísicas de la bicapa lipídica (fluidez y rigidez) dependen del medio acuoso circundante (Parkin et al., 1989) y de la localización o concentración de solutos, tanto en la cercanía de las membranas como en la interfase de la bicapa lipídica (Shewfelt, 1992). Para avanzar en la comprensión de la reacción de la raíz de maguey al déficit de agua y reconocer las alteraciones probables en las membranas (integridad y funcionalidad), se cuantificaron seis elementos liberados al medio de resuspensión. La cantidad liberada de estos elementos no fue afectada por el déficit de agua; de ellos el K y Fe fueron liberados en cantidades altas (entre 4,0 y 8,0mg·g-1 de tejido seco) y el Mn y Zn alcanzaron las concentraciones menores (entre 0,4 y 0,6mg·g-1 de tejido seco). Este resultado puede indicar que las membranas radicales de maguey en la etapa de plántula son notablemente estables cuando enfrentan déficit drástico de agua, o que las alteraciones provocadas no se relacionan significativamente con la liberación de esos elementos. Lo anterior contrastó parcialmente con lo obtenido con frijol silvestre y domesticado (Sánchez-Urdaneta et al., 2003b). Por un lado, los yA del substrato menores a -0,03MPa estimularon la salida significativa de K en frijol silvestre y domesticado, y el Na no fue liberado con ninguno de los tratamientos; el Cu y Fe también incrementaron significativamente su salida de las raíces con los yA bajos, pero éstos no afectaron la liberación de Mn y Zn en ninguna de las variantes de frijol (Sánchez-Urdaneta et al., 2003b).
Conclusiones
Se confirmó que la raíz de plántulas de A. salmiana tolera el déficit de humedad drástico y que su crecimiento continúa como resultado del control de sus procesos fisiológicos y bioquímicos independientemente del estrés. Los resultados del índice de daño de la raíz de maguey contrastan con los del contenido de prolina (probable función en el ajuste osmótico y mantenimiento de la turgencia y crecimiento), liberación de iones (integridad y funcionalidad del plasmalema y membranas subcelulares) y crecimiento posterior a la rehidratación (mantenimiento o recuperación del crecimiento), e indican que su raíz tiene diferentes formas de reaccionar y tolerar la tensión hídrica. La liberación controlada de iones, como Cu, Fe, K, Mn, Na y Zn al medio y el mantenimiento estable del pH, después de 3h de permanencia de las raíces en un medio acuoso, ambos independientes del yA del substrato en el que habían permanecido las plántulas, así como la reanudación del crecimiento posterior a la re-hidratación, constituyen evidencia indirecta de que las alteraciones de las membranas son modificaciones controladas, las cuales protegen a los tejidos radicales de la pérdida de nutrimentos y agua durante el estrés.
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