Caña de Azúcar Vol. 22(2):5-18. 2004

EFECTO DE APLICACIONES EXÓGENAS DEL ETHREL-480 
SOBRE LA ANATOMÌA DEL TALLO, EN CUATRO VARIEDADES 
DE CAÑA DE AZÚCAR (Saccharum spp. híbrida)

Pedro Marrero¹,  Hipólito Peralta¹, Sara Pérez¹, Janetsy Borroto² y María de los Ángeles Blanco²

¹Profesor de la Facultad de Ciencias Agropecuarias.
 Universidad de Ciego de Ávila (UNICA). Cuba.

² Investigador del Centro de Biotecnología de las Plantas.
Universidad de Ciego de Ávila (UNICA). Cuba.

recibido: 31/03/05. Aceptado: 7/12/05

RESUMEN

En este trabajo se investigó la influencia del Ethrel-480 sobre la estructura anatómica del tallo, en cuatro variedades comerciales de caña de azúcar. Para los estudios histológicos se practicaron cortes a 25 mm, con un micrótomo manual y se tiñeron con safranina-hematoxilina. Posteriormente se examinaron bajo microscopía óptica cinco parámetros anatómicos de la porción interna del tallo. Se demostró que existe un efecto positivo del madurador sobre el aumento de la masa tisular del tallo en las cuatro variedades estudiadas. Se encontró un incremento significativo en el desarrollo de las células del parénquima reservante y haces fibrovascurares del tallo en todos los tratamientos, con el efecto más acentuado en la variedad CP52-43, lo que indica ser la más sensible a la aplicación exógena del bioestimulador. Las alteraciones más notables por efecto del estimulador del crecimiento ocurrieron en el espesor del floema, con un aumento en la variedad C323-68 de un 44,77%, índice significativamente superior respecto a las demás variedades. El diámetro de los vasos del xilema y del floema no tuvo variaciones significativas en ninguna de las variedades tratadas con Ethrel-480, por lo que indican ser elementos histológicos genéticamente estables y poco susceptibles a sufrir alteraciones por efecto endógeno de este regulador del crecimiento.

Palabras claves: Ethrel, xilema, floema, parénquima, caña de azúcar.

 EFFECT OF ETHREL-480 AT EXOGENOUS APPLICATION ON STEM ANATOMICAL STRUCTURE IN FOURTH SUGARCANE VARIETIES 
 (Saccharum spp. HÍBRYD)

 ABSTRACT

The effect of the Ethrel-480 on the stem anatomical structure in fourth sugar cane varieties was investigate in this work. For the histological studies cut to 25 mm were practiced with hand microtome and then dyed according safranin and hematoxylin staining procedures. For the micrometrical measurements an optic microscope with adapted ocular micrometer was used. The microscopic examination of five anatomical parameters in the inner portion of the stem revealed that a positive effect of the ripening exists on the increase of the tissue mass of the five studied varieties. Cells of the parenchymatous saccharous tissue and vascular bundles increased significantly the diameter in all the treatments, with an accented effect in the variety CP52-43, being the most sensitive variety under effect of bioestimulator exogenous application.The most remarkable alterations due to stimulative effect of the growth regulator happened in the increasing of phloem thickness in 44,77% in the variety C323-68 with very marked differences in relation to the other varieties. The diameter of the xylem and phloem vessels did not suffer significant variations under the influence of the exogenous Ethrel applications in none of the varieties studied,  this indicating that the vascular elements are genetically stable and few susceptible to suffer alterations for endogenous effects of this growth regulator.

Key words: Ethrel, phloem, xylem, parenchyma, sugar cane.

 INTRODUCCIÓN

El Ethrel-480 o ethephon (ácido 2-cloroetilfosfónico) está clasificado como un regulador de crecimiento (Grupo Disagro, 2002), que actúa liberando etileno en el interior de las plantas. Su uso en el cultivo de la caña de azúcar se ha centrado en mejorar la maduración (concentración de sacarosa en el tallo) o en inhibir la floración, con un aumento de la productividad agrícola.

Uno de los efectos más comunes que se ha encontrado con la aplicación de este madurador en la caña de azúcar, es el incremento de la biomasa del tallo por la activación del crecimiento en diámetro de los entrenudos y no tiene efectos bioquímicos en la acumulación de azúcares en el parénquima reservante del tallo, sino que favorece el incremento de la masa fresca del tallo y por tanto, el pol/ha (Rincones, 1992) 

Otros efectos del Ethrel-480 son el alargamiento del período de corte de las variedades de maduración temprana, con la consiguiente inhibición de la floración (Bocanegra, 1990).

El Ethrel-480 es un activador del metabolismo vegetal e influye en el crecimiento de muchos órganos de la planta, como se demuestra en yemas aisladas de caña de azúcar, donde se evidenció su efecto positivo en algunas variables fisiológicas como: área foliar, hojas activas y en el porcentaje de brotación, que fue superior en comparación con el testigo (Crach et al. 1999).

Existen muchos trabajos que estudian el efecto de diferentes agentes químicos sobre la anatomía de los cultivos, pero es limitada la información acerca de la influencia de este madurador sobre la anatomía de la caña de azúcar. Por tal motivo, el propósito principal de este trabajo es determinar las alteraciones anatómicas que se producen en el tallo de la caña de azúcar bajo el efecto de aplicaciones exógenas del madurador Ethrel-480.

 MATERIALES Y MÉTODOS

Se montó un experimento de campo (2001-2002) sobre un suelo Ferralítico rojo compactado, en áreas de la Estación Provincial de Investigaciones de la Caña de Azúcar de Ciego de Ávila (EPICA), la cual se encuentra situada a 21°, 46' de latitud Norte y 78°,  47' de longitud Oeste.

El diseño de campo obedeció a propósitos multidisciplinarios y se empleó para ello un bloque al azar, el cual contó con cuatro tratamientos que incluyen las siguientes variedades de caña de azúcar: C1051-73, C323-68, CP52-43 y My5514), y cuatro réplicas por cada una de ellas. En el momento de la aplicación del Ethrel-480, cada parcela se dividió en dos subparcelas, una como testigo y la otra para estudiar los efectos del biorregulador fosfónico.

Cada parcela contó con diez surcos de 7,5 metros de largo, de los cuales se tomaron los ocho interiores para las evaluaciones y los restantes para suplir como efecto de borde. El Ethrel-480 se aplicó en la primera semana de octubre del 2001, a los seis meses de edad de la plantación, en dosis de 2 l/ha (960 g ia), utilizando una mochila de fumigación que permitió asperjar el producto uniformemente sobre la superficie foliar.

Para los propósitos particulares de este experimento se colectaron aleatoria- mente cuatro tallos por cada variedad y en las dos variantes respecto al madurador (con la aplicación de Ethrel y sin la aplicación de éste). Este muestreo se realizó a los 50 días, a partir de la aplicación del producto y consistió en cortar secciones de entrenudos del tercio medio del tallo para procesarlos microtécnicamente.

Los trabajos de histología vegetal se realizaron en el Laboratorio de Botánica de la Universidad de Ciego de Ávila (UNICA) y para esta finalidad se extrajeron  muestras de aproximadamente 1 cm² y 0,5 mm de espesor de la zona subcortical de los tallos seleccionados.

Para los estudios anatómicos se ensayaron las técnicas microscópicas convencionales utilizadas en anatomía vegetal, que consistieron en este caso en fijar las muestras en FAA (formalina-aceto-alcohol) por 48 horas y después  lavarlas en agua corriente para finalmente cortar en el micrótomo secciones de tallo de 25 ųm de espesor y teñirlas con safranina-hematoxilina (Kiernan,1999).  Los cortes ya teñidos se montaron en glicerina jelly y para las mediciones de los parámetros anatómicos se usó un micrómetro ocular adaptado a un microscopio fotónico compuesto Laboval 3. Los parámetros histológicos objeto de estudio fueron los siguientes.

1. Diámetro de las células del parénquima reservante del tallo.

2. Diámetro mayor de los haces fibrovasculares.

3. Diámetro de los vasos del xilema (elementos traqueales del metexilema).

4. Diámetro del floema.

5. Diámetro de los vasos del floema (vasos cribosos).

Se calculó previamente el tamaño de la muestra para atenuar el coeficiente de variabilidad, dadas las variaciones intrínsecas (naturales) que se dan normalmente en la medición de estos parámetros histológicos y que son necesarias, al menos 60 mediciones microscópicas por cada uno de ellos. Para mayor confiabilidad se realizaron 100 mediciones micrométricas de los parámetros indicados en cada una de las muestras obtenidas, teniendo en cuenta las dos variantes del experimento.

Los datos obtenidos se procesaron con el utilitario estadístico SPSS y comparación múltiple de medias para 95% de probabilidad (Tukey HSD test).

Además de estos parámetros histológicos se determinó la dinámica de la masa fresca del tallo, con muestreos decenales y durante 50 días, a partir del momento de la aplicación del madurador.

Para el pesaje de la masa fresca de los tallos se cosecharon diez de éstos en cada una de las parcelas del experimento y se seccionaron para pesarlos con una balanza tipo dinamómetro. Para el procesamiento estadístico se promedió el peso total de los diez tallos, tomando en peso unitario de cada uno de ellos para los análisis estadísticos. Los datos obtenidos en cada una de las variedades tratadas y no tratadas con el Ethrel se procesaron estadísticamente con los mismos procedimientos usados en los parámetros anatómicos.  

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 En el Cuadro 1 se muestra la influencia del bioestimulador Ethrel-480 sobre algunos indicadores histológicos del tallo.

Las cuatro variedades estudiadas en el experimento se muestran sensibles bajo la acción de aplicaciones exógenas del ácido 2-cloroetilfosfónico. Los parámetros anatómicos del tallo más proclives a variar por efecto endógeno de este biorregulador son: el espesor del floema, el diámetro de los haces fibrovasculares (Figura 2, A y B) y el diámetro de las células parenquimáticas (Figura 1, A y B).

El diámetro de las células parenquimáticas, independientemente del efecto del Ethrel, presentan una marcada variabilidad genética (natural) entre variedades; sin embargo, el promedio general de 139,63 ± 2,5 micrómetros encontrado en este experimento, es bastante aproximado al reportado por Oworu et al. (1997) de 140 micrómetros en un estudio anatomo-fisiológico de nueve clones de caña de azúcar.

El incremento en diámetro de las células del parénquima reservante, que ocupan gran volumen del tallo, confirma indirectamente el aumento de la biomasa, lo que repercute a nivel de variable exomorfológica en un mayor grosor del tallo (Page,1983). El incremento en diámetro de las células sacarinas del tallo bajo el efecto del Ethrel, fue significativamente superior en la CP52-43 (17,59%), lo que indica la alta sensibilidad de este tejido bajo el efecto endógeno del biorregulador (Figura 2, A y B).

El mayor crecimiento radial de las células parenquimáticas del tallo bajo la acción del biorregulador se explica, debido a que este producto libera etileno endógenamente por descomposición espontánea, el cual ejerce un efecto determinante en el crecimiento celular; reduce en bajas concentraciones la elongación celular e incrementa la expansión celular (Zacarías,1992), fenómeno que se explica por las alteraciones que produce en la orientación de los microtúbulos y, por tanto, en la ordenación espacial de las microfibrillas de celulosa en la pared, que bajo su efecto conduce a un cambio conformacional en la estructura de las láminas celulósicas por orientación de las microfibrillas en forma longitudinal, contribuyendo así al crecimiento radial de las células (Eisinger,1983), (Ekclund y Little, 1996), (Grichko y Glick, 2001). Los elevados niveles de etileno en las plantas han estado correlacionados con varios cambios fisiológicos, donde se incluye el incremento del diámetro de los tallos (García, 2004), (Marassi, 2004), fenómeno que  está  relacionado con la elevación del ritmo de división y subsiguiente expansión celular en los meristemos caulinares (Bleecker y Kende, 2001)

Los haces fibrovasculares presentan un tamaño significativamente superior con aplicación de Etrhel-480 en las variedades CP52-43 y My5514 (Figura 2, A-B), según se confirma en los índices micrómetricos encontrados para este marcador anatómico, con diferencias menos marcadas para las variedades C323-68 y C1051-73 (Cuadro 1).

 Del análisis de estos resultados se puede resumir que existe una respuesta diferencial de las cuatro variedades estudiadas bajo la acción del regulador del crecimiento.

Respecto al desarrollo del floema, de la propia tabla se puede inferir que la respuesta varietal bajo el efecto del biorregulador fue notoriamente positivo en la C323-68, con un incremento significativo de 44,77%, con relación a las variedades restantes. Este aumento del área floemática es provocado, posiblemente, por la activación de los cordones procambiales en la formación de nuevos vasos cribosos y no por el aumento en el diámetro vascular como se demostró estadísticamente en el Cuadro 1.

Evidencias de la estimulación cambial, con generación de nuevos elementos vasculares por efecto del ácido 2-cloroetilfosfónico en plantas leñosas, han sido publicadas por (Ekclund y Little, 1996), quienes observaron, además, un incremento notable de la concentración de AIA y evolución del etileno, dependiendo de las concentraciones del biorregulador fosfónico aplicado.

Por otra parte, como se expresa en el Cuadro 1, el diámetro de los elementos traqueales (vasos del xilema) y de los vasos cribosos son bastantes similares en las cuatro variedades estudiadas y no presentan diferencias biométricas entre variedades, ni tampoco por efecto del biorregulador fosfónico (Figura 2, A y B). Este comportamiento pudiera explicarse por el hecho de que los elementos traqueales experimentan una temprana diferenciación en el proceso de xilogénesis, con muerte irreversible por lisis del protoplasma y subsiguiente impregnación de lignina y otras sustancias en las paredes de los vasos, las que le confieren resistencia mecánica a la expansión celular.

La xilogénesis se considera uno de los procesos más importantes para el desarrollo de las plantas vasculares, se inicia durante la embriogénesis y se mantiene durante toda la vida de la planta. Las células del procambium y del cambium primero se desdiferencian y después se rediferencian en traqueidas. La rediferenciación a traqueida, además de producirse una elongación celular, implica la síntesis de una gruesa pared secundaria, mientras que en el xilema sufren un proceso análogo al de la muerte celular programada, resultando en vasos con una pared celular reforzada (León et al. 2004).

En la Figura 3 se muestra la dinámica de incremento de la biomasa durante el ciclo de desarrollo del cultivo y se evidencia de forma notoria como el bioestimulador fosfónico influye de forma positiva sobre la masa fresca del tallo en las variedades estudiadas, excepto el la CP52-43, donde no se observó diferencias significativas entre plantas tratadas y no tratadas. Estos resultados son concomitantes con los resultados del Cuadro 1, en el cual se aprecia también una respuesta positiva a nivel tisular en las plantas tratadas en tres de los parámetros estudiados: diámetro de las células parenquimáticas del tallo y  diámetro de la zona floemática y xilemática del haz fibrovascular. Este efecto positivo del biorregulador corrobora lo planteado por Rincones (1992), quien encontró un aumento discreto, pero significativo, del diámetro del tallo al aplicar Ethrel-480, en dosis de 1,6 l/ha en la variedad CP721210.

 

 

Figura 3. Dinámica de la masa fresca promedio de un tallo, con y sin la aplicación de Ethrel-480 (g/planta). El testigo se simboliza con SE (sin Ethrel) y las plantas tratadas con CE (con Ethrel).

 

CONCLUSIONES

1.  El ácido 2-cloroetilfosfónico actúa para las condiciones de este experimento como un biorregulador que estimula positivamente el desarrollo tisular del tallo, en especial las células parenquimáticas del tallo, parámetro histológico que repercute favorablemente en el aumento de la biomasa fresca.

2. Las alteraciones histológicas más notables ocurrieron en diámetro de las células parenquimáticas, espesor de los haces fibrovasculares y espesor del floema en todas las variedades analizadas.

3.  El diámetro de los vasos del xilema y del floema no experimentaron variaciones significativas en el análisis comparativo intervarietal, ni tampoco bajo el efecto endógeno del regulador del crecimiento, lo que demuestra alta estabilidad genética de estos elementos traqueales después de sufrir una temprana histogénesis.

4.  El Etrhel-480 en su papel de biorregulador del crecimiento, provoca un marcado efecto en el desarrollo del floema, siendo particularmente notorio en la C323-68, donde alcanzó un índice de incremento de 44,77%, superando notablemente a las restantes variedades respecto a este marcador anatómico.

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