Caña de Azúcar, Vol. 15 (1): 3-16. 1997.

VARIACIÓN DEL CONTENIDO DE PROLINA EN OCHO VARIEDADES DE CAÑA DE AZÚCAR A CUATRO NIVELES DE HUMEDAD EN EL SUELO

Carlos Rincones* 

*FONAIAP-CENIAP. Apdo. 4653. Maracay 2101. Venezuela.

RESUMEN 

Para reconocer las variaciones en la acumulación de prolina que manifiesta fa caña de azúcar bajo diferentes regímenes de humedad, se realizó un experimento en el Campo Experimental del CENIAP en Maracay, Venezuela. Las variedades B6749, C1051-73, H 382915, MY5514, Ragnar, V64-10, V71-39 y V74-7 fueron sembradas en potes y mantenidas a una tensión de humedad del suelo de -0,30 MPa, -0,18 MPa, -0,08 MPa, y -0,03 MPa, respectivamente por seis meses. Cinco días después del último riego, se tomaron muestras de la parte central de las hojas TVD (descartando la nervadura central) de cada tratamiento. Las muestras fueron secadas a estufa (60°C por 24 horas), molidas y se tomaron 0,5 g para medir el contenido de prolina. Los datos, analizados por varianza, indican que la prolina se acumula en relación directa al déficit de humedad, con variación entre variedades para cada nivel de humedad probado. Las variedades V64-10, B6749 y MY5514 mostraron los mayores valores de acumulación de prolina ante la mas alta restricción de humedad, mientras Ragnar y V71-39 disminuyen el contenido a medida que el déficit hídrico aumenta. Se presenta una discusión sobre estas variaciones y el comportamiento de las variedades ante la sequía y sobre el valor del contenido de prolina como criterio de clasificación. 

Palabras clave: Caña de azúcar, variedades, contenido de agua en el suelo, prolina, invernadero. 

In order to know the variation on proline accumulation in sugar cane, growing at different humidity levels, an experiment was carried out in Mal'acay, Venezuela. The varieties B 6749, C 1051-73, H 382915, MY 5514, Ragnar, V 64-10, V 71-39 and V 74-7 were sowed in pots and kept at soil humidity of -0.30; -0.18; -0.08 and -0.03 MPa respectively by six months. Five days after the last watering, the TVD leaves (wíthout midribs) were cut, oven dried (60 °C , 24 hours) and grounded. A portion of 0.5 g was taken from each sample to measure the proline content. The results, analysed by variance, showed that the proline accumulates as the water stress increases. It was found a variation between varieties from each humidity level. The varieties V 64-10, B 6749 and MY 5514 showed high values of proline accumulation at the lowest humidity level. The varieties Ragnar and V 71-39 showed opposite values. A discussion on the different reactions of the varieties to water stress and on the value of proline content as classification criterion is presented. 

Key words: Sugar cane, varieties, soil water content, proline glasshouse. 

INTRODUCCIÓN 

La prolina es un aminoácido libre que se presenta en pequeñas cantidades en las hojas de las plantas, cuando éstas crecen sin ningún tipo de restricción. Bajo esas condiciones, la prolina se oxida para formar parte del ácido glutámico y otros compuestos solubles que posteriormente originan proteínas (15). En condiciones inadecuadas de crecimiento, tales como el déficit de nutrimientos, de humedad o exceso de sales, la formación de ácido glutámico es inhibida e inclusive revierte la ya formada, pudiéndose acumular prolina en las hojas al disminuir su tasa de oxidación (9,10,15). 

Numerosos trabajos han sido realizados en varios cultivos sometidos a déficit de humedad, comprobándose en ellos la acumulación de prolina en las hojas. Esa manifestación de incremento de prolina y la velocidad a que se efectúa, es variable dentro de una especie vegetal, dependiendo de la habilidad de las variedades para realizarla. Sawazaki et al. (13,14) lo comprobaron en fríjol; Sairam y Dube (12) en trigo; Laborem et al. (6) en cítricas y Brinholi et al. (4), Indira y Ramanujam (5), Mojena et al.(7), Ortega et al.(8), Rao y Asokan (11) y Viqueira et al.(16) en caña de azúcar. 

Se ha discutido el papel que juega la prolina como indicador de variedades resistentes a la sequía. Algunos investigadores consideran que es un parámetro confiable para distinguir entre variedades tolerantes y susceptibles, por el grado de acumulación del aminoácido en condiciones de déficit de humedad (4, 6, 11); sin embargo, otros han encontrado que no lo es, al comparar su comportamiento con el de otros parámetros metabólicos y fisiológicos (1, 2, 5, 12, 16) e inclusive, que su tendencia es opuesta a aquella mostrada por los otros parámetros (8, 14). Estas situaciones contradictorias podrían tener origen en la respuesta particular de cada especie, en la etapa vegetativa de la planta al momento de ser muestreada y en la oportunidad del muestreo en relación al déficit de humedad. Balbin et al. (1) señalaron que en plantas de caña de azúcar de 3 meses de edad, la acumulación de prolina se relacionó positivamente con los valores de ácidos nucleicos y proteínas solubles como indicadores de resistencia a la sequía; pero después de esa edad, la tendencia cambió. Waldren y Teare (17) lograron determinar en soya y sorgo, que la acumulación de prolina comienza después que la planta ha entrado en estrés de humedad, medidos por signos visibles como pérdida de turgor y enrollamiento de las hojas y por la alta resistencia de difusión esto m ática (estomas cerrados) y alta tensión en el potencial hídrico de las hojas. 

El presente trabajo fue realizado con la finalidad de determinar la concentración de prolina en las hojas de ocho variedades de caña de azúcar, mantenidas a cuatro tensiones de humedad del suelo. 

MATERIALES Y MÉTODOS 

El ensayo se realizó en un umbráculo ubicado en el Campo Experimental del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP) en Maracay (10°18' N; 67°38' W; 440 msnm). Esquejes de una yema de las variedades de caña de azúcar: B6749, C1051-73, H382915, MY5514, RAGNAR, V64-10, V71-39 y V74-7, todas comerciales en Venezuela, fueron puestas a pregerminar, sembradas en potes de 0,5 kg y seleccionadas de acuerdo a la misma altura a los 40 días. Un total de 12 plantas por variedad fueron sembradas en potes plásticos de 16 kg de capacidad (1 planta por pote) para someterlas a riegos diferenciales, manteniéndose a -0,30; -0,18; -0,08 y -0,03 MPa de tensión de humedad en el suelo. Se establecieron tres plantas por cada nivel de riego. El diseño experimental fue el de parcelas divididas con tres observaciones para el componente secundario y arreglados en forma sistemática para facilitar las labores de riego. Los potes fueron llenados con suelo de textura franco arenosa (64,6% arena, 20% limo y 15,4% arcilla). El análisis químico reveló que contenía 36 ppm de P, 216 ppm de K, 715 ppm de Ca, 2,3% M.O., 6,6 pH y 0,07 mmhos/cm de conductividad eléctrica, por lo que la fertilización fue con urea (6,0 g/pote a la siembre y a los tres meses). 

Después del transplante a potes de 16 Kg, se dieron riegos abundantes y uniformes para asegurar el establecimiento de las plantas. Al mes se comenzaron los riegos diferenciales que por 60 días consistió en 31 de agua dos veces por semana para -0,03 MPa y cada 7, 14 y 21 días para tratamientos de -0,08, -0,18 y -0,30 MPa, respectivamente. De 3 a 6 meses, el riego se duplicó para tratar de mantener la tensión hídrica preestablecida. Cinco días después del último riego (186 días de transplante), se extrajeron las muestras para análisis de prolina. De cada planta se tomó la hoja TVD (la más alta con labio visible en la lámina) y en el laboratorio se separó la nervadura central y la parte media de la lámina se pesó, se sometió a secado por 24 horas a 60° C y posteriormente se molió en un molino experimental. De cada muestra se tomó 0,5g y se procedió de acuerdo a la metodología desarrollada por Bates et al. (3) para determinarle el contenido de prolina, la cual fue efectuada en un Spectronic 20 a 520 µm. Los datos de prolina fueron analizados de acuerdo al diseño experimental y se hicieron comparaciones entre la menor tensión de humedad del suelo y el resto de las tensiones y entre variedades dentro de una misma tensión de humedad. Estos datos están expresados en µmol de prolina por g de peso seco. 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 

El contenido de prolina varió de 4, 76 µmol/g peso seco (p.s.) hasta 13,42 µmol/g p.s. El valor más bajo se detectó en una observación en las variedades C1051-73 a -0,08 MPa, una en MY 5514 al mismo nivel de humedad que la anterior y en una V 74-7 a -0,03 MPa de tensión de humedad en el suelo. El valor más alto se registró en una observación en V 64-10 a -0,18 MPa. 

De acuerdo al análisis de varianza de los resultados (cuadro 1), hay diferencias altamente significativas entre tensiones de humedad en el suelo, mientras que para variedades y su integración con niveles, no hubo diferencias. En la fig.1 pueden compararse los valores alcanzados para cada nivel de humedad. El valor promedio fue superado significativamente por aquel de la máxima restricción de humedad (-0,30 MPa), el cual alcanzó a 8,381 µmol de prolina/g p.s. A medida que el déficit del agua aumenta, también lo hace el contenido de prolina en las hojas. 

La acumulación de prolina en las hojas de la caña, como respuesta a condiciones de sequía, fue observada en seis de las ocho variedades. En cambio, en las variedades V 71-39 y Ragnar el promedio del contenido de ese aminoácido fue inferior al registrado cuando se encontraban creciendo a Capacidad de Campo (-0,03 MPa) por lo que se deduce que estas variedades no responden al patrón generalizado y por lo tanto continúan oxidando prolina aún en condiciones de baja humedad. Similares resultados obtuvieron Sairam y Dube (12) en 7 de 12 variedades de trigo, después de recuperarlas de un déficit de humedad y compararlas con la acumulación de prolina de los testigos; Brinholi et al. (4) en una de seis variedades de caña y Rao y Asokan (11) en el conjunto de 22 variedades de caña a edad temprana, también en comparación con testigos con suficiente suplencia de agua.

Fig. 1. CONTENIDO PROMEDIO DE PROLINA EN LOS CUATRO NIVELES DE HUMEDAD. LETRAS DIFERENTES INDICAN DIFERENCIAS AL 1% SEGÚN PRUEBA DE TUKEY.

En la fig.2 se señalan los valores promedios de las variedades para cada tensión de humedad. Las variedades V 64-10, V 71-39 y B 6749 mostraron las mayores cantidades de prolina en las hojas, y las variedades C 1051-73 y V 74-7 las menores cantidades. La comparación de las medias para los diferentes tratamientos se expresan en el cuadro 2. Analizando las ocho variedades en cada tensión de humedad se tiene que:

Fig. 2. CONTENIDO PROMEDIO DE PROLINA POR VARIEDAD A LOS SIGUIENTES NIVELES DE HUMEDAD I = -0,30 MPa; 2 = -0,18 MPa; 3 = -0,08 MPa; 4 = -0,03 MPa.

CUADRO 2. VALORES PROMEDIOS DE PROLINA (µ mol/g p.s.) PARA LOS DISTINTOS TRATAMIENTOS Y SUS COMPARACIONES.

A -0,03 MPa (Capacidad de campo), las variedades presentan niveles de prolina significativamente diferentes (P < 0,05), conformándose tres grupos de mayor a menor: V 71-39, Ragnar y V 64-10; Ragnar, V 64-10, B 6749 y M Y 5514 y el tercer grupo que las incluye a todas excepto V 71-39 y Ragnar. A -0,08 MPa, también se forman tres grupos de mayor a menor contenido de prolina (P<0,05): Ragnar, V 64-10, V 71-39, V 74-7, B 6749 y M Y 5514; otro grupo que excluye la primera e incluye a H 382915 y un tercer grupo donde son excluidas Ragnar y V 64-10. A -0,18 MPa, hay pocas diferencias entre variedades, formándose dos grupo (P < 0,05): V 64-10, B 6749, H 382915, V 74-7, C 1051-73, M Y 5514 y V 71-39. Nótese que Ragnar disminuyó su contenido de prolina y pasó a conformar el segundo grupo junto con V 71-39, M y 5514 y C 1051-73.. A -0,30 MPa, la mayor restricción de humedad en el experimento, se establecen cuatro grupos diferenciales de variedades (P <0,05): el de mayor contenido lo forman V 64-10 y B 6749; el segundo grupo con B 6749, M Y 5514, V 71-39, H 382915 y C 1051-73; el tercer grupo que excluye a V 64-10, B 6749 y V74-7 y el último grupo con V71-39, H382915, C1051-73, V74-7 y por último Ragnar. 

Una primera impresión conducirá a pensar que en condiciones de déficit hídrico, las variedades conocidas como tolerantes a esa situación (V 64-10, M Y 5514, B 6749) muestran mayor contenido de prolina que las susceptibles (Ragnar, C 1051-73, V 74-7). Esa clasificación. producto de observaciones en campo, necesita ser confirmada por mediciones de otros parámetros distintos al contenido de prolina en las hojas. 

Analizando ahora lo que sucede en cada variedad, cuando se somete a restricción parcial de la humedad y apoyados en el mismo cuadro 2, se consiguen las siguientes diferencias: 

V 71-39 no mostró diferencias significativas al 5% cuando se compraron los valores promedios de prolina en los cuatro niveles de humedad. 

Ragnar tuvo su mayor acumulación de prolina a -0,08 MPa, disminuyendo a medida que aumentaba el déficit de humedad.

V 64-10, B 6749, M Y 5514, H 382915 y C 1051-73 mostraron en común, mayor acumulación de prolina a medida que se restringía la humedad, con valores diferenciales entre sí, pero con la misma tendencia. 

V 74- 7 tuvo un comportamiento diferente al del resto de las variedades. Registró el valor más bajo cuando estuvo creciendo a -0,03 MPa y sus valores más altos en déficit intermedio de humedad, para luego descender a la más alta restricción. 

La comparación del contenido de prolina a -0,03 MPa con aquel mostrado en condiciones de restricción de humedad, permite visualizar mejor la respuesta de una determinada variedad a esas condiciones, en función del nivel de prolina alcanzado (Cuadro 3).Cuando la tensión de humedad del suelo disminuye levemente (-0,08 MPa) seis de las ocho variedades acumulan prolina en sus hojas, sobresaliendo V 74-7 con 2,45 µmol/g materia seca por encima del valor inicial (-0,03 MPa). Cinco variedades muestran una acumulación menor a 1 µmol/g materia seca y dos variedades: V 71-39 y C 1051-73 presentan niveles inferiores al valor inicial, es decir, no acumulan prolina. 

Cuando la tensión de humedad del suelo es de -0,018 MPa, la acumulación de prolina aumenta 2, 7 veces en comparación a la diferencia anterior. Las variedades V74-7, H382915, B6749 y C 1051- 73 fueron de mayor tasa de acumulación y de nuevo V71-39, junto con Ragnar, disminuyeron su contenido en relación al mostrado en los valores iniciales. 

A tensión de humedad de -0,30 MPa, el conjunto de variedades incrementó la acumulación de prolina en 1,2 veces de la comparación anterior y 7,7 veces de la primera comparación. Sobresalen las variedades V 64-10, 86749 y M Y 5514 con altos valores de prolina y de nuevo, las variedades V 71-39 y Ragnar no lograron superar el valor inicial mostrado a Capacidad de Campo (-0,03 MPa). 

Se hace evidente que las variedades consideradas como tolerantes a la sequía coinciden en acumular mayor cantidad de prolina cuando se someten a condiciones de déficit de humedad; pero en el caso de las variedades susceptibles, sólo una de ellas (Ragnar) mostró tendencia a disminuir el contenido de prolina en esas mismas condiciones. 

El mecanismo de tolerancia a la sequía en caña de azúcar pareciera estar condicionado a varios factores y difícilmente se expresa en un solo parámetro; por tanto, los resultados obtenidos en el presente trabajo, deben ser tomados como manifestación de cada variedad estudiada en acumulación de prolina a condiciones restringidas de humedad y no como manifestación de tolerancia, hasta que otros parámetros sean examinados.

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