Jiménez-Peña, Sandoval-Villa, Volke-Haller, Pedraza-Santos, and Fernández-Herrera: Colonización micorrízica de Laelia autumnalis (La Llave & Lex.) Lindl.)



Introducción

Las orquídeas presentan los sistemas es tructurales y funcionales más complejos de to das las monocotiledóneas. Tienen una profunda especialización en la polinización, y utilizan estrate gias de adaptación que les ayudan a mantener su balance hídrico, como cutículas gruesas en las hojas y la presencia de pseudobulbos para almacenamiento de agua (Yang et al. 2016). Todos los miembros de esta familia se caracterizan por depender de hon gos micorrízicos para la germinación de sus semillas en la naturaleza, y como complemento de su alimentación micotrófica durante su ciclo de vida hasta la etapa adulta (Rasmussen y Whigham 2002). El hongo participa en una relación mutualista, pro porcionando alimento a las semillas para iniciar la germinación (Vij et al. 2002). El embrión embe bido es colonizado por la hifa del hongo, principal mente Rhizoctonia spp., que invade algunas célu las del embrión formando enrollamientos hifales en su interior, llamados pelotones (Sathiyadash et al. 2012, Jiang et al. 2015). Estos pelotones son di geridos por las células del embrión y los nutrimentos que obtiene se usan en el proceso de germinación, desencadenando la diferenciación de órganos vegetativos (Rasmussen 1995). La participación de los hongos micorrízicos es un elemento esencial en el proceso de germinación (Rasmussen et al. 2015). La probabilidad de que una semilla de orquídea ger mine, aún en contacto con el simbionte micorrízico, es en términos generales baja y solo germinan al gunas de millones de semillas (Arditti y Ghani 2000, Mukerji et al. 2002). No obstante, que la colonización de la semilla es esencial para la germi nación, se ha sugerido que en la etapa adulta las orquídeas no siempre están colonizadas por hongos, lo que puede indicar que éstas son menos depen dientes de la simbiosis micorrízica conforme madu ran (Batty et al. 2002, Bayman et al. 2002). Sin embargo, particularmente en orquídeas epífitas, se ha observado colonización micorrízica continua y generalizada (Sathiyadash et al. 2012). Aunque en México, se encuentran alrededor de 1 260 especies de orquídeas (Soto et al. 2007), se tiene pocos es tudios que reporten la presencia de micorrizas en orquídeas y mucho menos los factores que la in fluyen (Beltrán-Nambo et al. 2010). Los estu dios realizados se centran en especies terrestres del género Bletia (B. roezlii, B. punctata, B. purpurata) o en especies epífitas como Epidendrum stamfordianum, Stelis quadrifida y Erycina crista-galli (Bertolini et al. 2014).

El género Laelia (Orchidaceae) se compone de 22 especies, de las cuales 11 se encuentran en México. En general, estas orquídeas crecen en los bosques de encinos (Halbinger y Soto 1997). Las orquídeas Laelia spp. se cultivan en huertos fa miliares por sus hermosas flores, por lo que las poblaciones naturales se han visto afectadas por la destrucción de su hábitat y la extracción excesiva de plantas (Beltrán-Rodríguez et al. 2012, Bertolini et al. 2012), aun cuando se encuentran protegidas en la norma NOM-059-2010 (SEMARNAT 2010). Particularmente para especies epífitas del género Laelia, no hay información sobre la colonización micorrízica, que pudiera sugerir la importancia de esta asociación en la nutrición, y por lo tanto en el crecimiento y desarrollo de estas especies. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la presencia y el grado de colonización micorrízica, en diferentes tipos de raíces de la orquídea epí fita Laelia autumnalis, desarrolladas en ambientes naturales de zonas de bosque de encino del estado de Michoacán, México.

Materiales y métodos

Ubicación del área y especie de estudio

La población de Laelia autumnalis estudiada fue proporcionada por el banco de germoplasma del Sistema Nacional de Recursos Fitogenéticos (SINAREFI). Las plantas se colectaron en siete sitios de bosque de encino de dos localidades en los municipios de Tzintzuntzan y Uruapan, Michoacán. Cada muestra fue georeferenciada mediante GPS V (GARMIN®) (Tabla 1). La colecta se realizó entre los meses de marzo y diciembre, en árboles de Quercus como planta hospedera.

Tabla 1

Descripción de los sitios de colecta de las muestras de Laelia autumnalis.

Sitio Localidad Municipio Latitud Longitud Altitud (m)
1 Ucasanastacua Tzintzuntzan 19° 37’ 18.7’’ 101° 37’ 29.4” 2073
2 Ucasanastacua Tzintzuntzan 19° 37’ 18.9’’ 101° 37’ 29.5” 2067
3 Ucasanastacua Tzintzuntzan 19° 37’ 17.5’’ 101° 37’ 29.5” 1981
4 San Lorenzo Uruapan 19° 31’ 10.3’’ 102° 06’ 50.2’’ 2115
5 San Lorenzo Uruapan 19° 31’ 12.0’’ 102° 06’ 45.7’’ 2086
6 San Lorenzo Uruapan 19° 30’ 40.1’’ 102° 07’ 08.4’’ 2103
7 San Lorenzo Uruapan 19° 30’ 40.8’’ 102° 07’ 06.1’’ 2082

Raíces y procesamiento de las muestras

Las plantas muestreadas se colectaron junto con las ramas y troncos de la planta hospedera (forofito) y se colocaron en bancales que contenían tezontle, el cual se regaba todos los días para pro porcionar las condiciones de humedad, en un inver nadero de cristal de dos aguas con malla sombra al 60% para evitar exceso de radiación, temperatura promedio de 25 °C y humedad relativa promedio del 70%. De cada individuo colectado se tomaron al azar y con ayuda de un bisturí raíces en diferentes es tadios: 1) raíces jóvenes (en desarrollo), localizadas en la parte aérea (adventicias); 2) maduras (comple tamente desarrolladas); 3) vieja (lignificadas); tam bién se consideraron las raíces que estaban den tro de materia orgánica o fuera de la materia orgánica. Las muestras se procesaron de acuerdo con la metodología propuesta por Ortega-Larrocea (2008) con modificaciones, que consiste en lavado con agua de pozo y agua destilada, esterilizado con hipoclorito de sodio al 1% y corte trasversal.

La micorrización se evaluó a partir de cortes transversales realizados de forma manual. Para lo cual, se tomó una muestra de 1.5 cm de la parte basal, media y apical de cada tipo de raíz, cada seg mento se envolvió en Parafilm® MR para facilitar su corte. De cada segmento de la raíz se tomaron seis secciones, los cuales se montaron en portaobjetos, que se tiñeron con fucsina ácida (0.01%, w/v en ácido láctico-glicerol-agua destilada, 14:1:1), y se observaron en un microscopio óptico a 40x La micorrización se evaluó en plantas de siete sitios de muestreo, cinco tipos de raíces (jóvenes, maduras, viejas, dentro de materia orgánica, y fuera de materia orgánica), tres secciones de la raíz (basal, media y apical), y cuatro repeticiones con seis observaciones. Para la intensidad de colonización micorrízica se consideró en cada observación la presencia o ausencia de pelotones e hifas, dando el valor de uno o cero en caso de presencia o ausencia de pelotones e hifas (Figura 1a y 1b).

Figura 1

Colonización micorrízica de raíces de Laelia autumnalis. a) Cilindro central sin presencia de pelotones, ni hifas a 40x, b) corte transversal con presencia de pelotones, c) Pelotones e hifas teñidos con fucsina ácida en diferentes estados de digestión, d) acercamiento de pelotones a 100x

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Análisis estadístico

Los datos en porcentaje se transformaron a logaritmos naturales, para realizar el análisis de varianza y la comparación de medias de Tukey (p < 0.05), con el programa estadístico SAS para Windows 9.1 (SAS 2003).

Resultados y discusión

La orquídea L. autumnalis presentó colonización micorrízica (Figura 1b, c y d) en todas las raíces muestreadas en los siete sitios de estudio. Pero la intensidad de la colonización varió de acuerdo al sitio de muestreo, tipo y sección de la raíz (Tabla 2), siendo mayor la colonización en la zona basal de las raíces maduras, donde predominan los pelotones digeridos. Esto coincide con Rasmussen y Whigham (2002) y Bertolini et al. 2014 quienes mencionan que la cantidad de pelotones se incrementa al aumentar la madurez de la raíz, y el contacto con la materia orgánica. Lo que también indica que la orquídea epífita L. autumnalis es una especie infectada y colonizada por hongos mícorrízicos en la etapa adulta, y sugiere dependencia de la orquídea con los hongos mícorrízicos durante su ciclo de vida. Tal vez debido a que esta orquídea epífita vive a la sombra de los árboles, con poca irradiación solar y por lo tanto baja fotosíntesis, lo que ocasiona dependencia de carbono, que es suministrado por la asociación micorrízica. Al respecto Osorio-Gil et al. (2008) mencionan que los ambientes donde se desarrollan las plantas epífitas son pobres en nutrientes, por lo que estas han tenido que desarrollar estrategias para mejorar su nutrición. En este sentido, es factible que la orquídea epífita L. autumnalis use su asociación con hongos mícorrízicos para mejorar la absorción de nutrientes y por ende su crecimiento.

Tabla 2

Análisis de varianza y comparación de medias de Tukey para las variables presencia de hifas y pelotones en raíces de la orquídea Laelia autumnalis en siete sitios de estudio de bosque de Quercus.

Tipo de raíz Hifas Media Tipo de raíz Pelotones Media
Pr ≤ F (0.05) Pr ≤ F (0.05)
Sitio 1 Ucasanastacua, Tzintzuntzan
Dentro de materia orgánica 0.0602 69.44a Dentro de m.o. 0.0161 55.56a
Fuera de materia orgánica 81.94a Fuera de m.o. 36.11b
Joven 0.6477 75.00a Joven 0.0348 38.89ab
Madura 75.69a Maduras 45.83a
Vieja 80.56a Viejas 27.78b
Sitio 2 Ucasanastacua, Tzintzuntzan
Dentro de materia orgánica 0.5749 72.22a Dentro de m.o. 0.1945 66.67a
Fuera de materia orgánica 76.39a Fuera de m.o. 76.39a
Joven 0.5600 75.00a Joven 0.0964 65.28a
Madura 74.31a Maduras 71.53a
Vieja 68.06a Viejas 56.94a
Sitio 3 Ucasanastacua, Tzintzuntzan
Dentro de materia orgánica 0.2050 65.28a Dentro de m.o. 0.1808 22.22a
Fuera de materia orgánica 75.00a Fuera de m.o. 31.94a
Joven 0.6191 76.39a Joven 0.3019 18.06a
Madura 70.14a Maduras 27.08a
Vieja 70.83a Viejas 22.22a
Sitio 4 San Lorenzo, Uruapan
Dentro de materia orgánica 0.0686 30.56a Dentro de m.o. 0.0053 48.611a
Fuera de materia orgánica 18.06a Fuera de m.o. 27.778b
Joven 0.0018 45.83a Joven 0.0957 51.39a
Madura 24.31b Maduras 38.19a
Vieja 23.61b Viejas 36.11a
Sitio 5 San Lorenzo, Uruapan
Dentro de materia orgánica 0.1114 46.30a Dentro de m.o. 0.5412 46.30a
Fuera de materia orgánica 61.11a Fuera de m.o. 40.74a
Joven 0.7422 59.26a Joven 0.0015 31.48b
Madura 53.70a Maduras 43.52b
Vieja 57.41a Viejas 62.96a
Sitio 6 San Lorenzo, Uruapan
Dentro de materia orgánica 0.0007 100.00a Dentro de m.o. 0.0064 52.083a
Fuera de materia orgánica 81.48b Fuera de m.o. 25.926b
Joven 0.6811 90.74a Joven 0.0001 59.26a
Madura 90.74a Maduras 38.24b
Vieja 94.44a Viejas 20.37b
Sitio 7 San Lorenzo, Uruapan
Dentro de materia orgánica 0.542 6.94a Dentro de m.o. 0.677 18.06a
Fuera de materia orgánica 9.72a Fuera de m.o. 20.83a
Joven 0.2288 8.33a Joven 0.5627 15.28a
Madura 8.33a Maduras 19.44a
Vieja 15.28a Viejas 22.22a

La muestra seis procedente de San Lorenzo, Uruapan tuvo la mayor presencia de hifas con porcentajes mayores al 80%, independientemente del tipo y sección de raíz. Mientras que la muestra siete de San Lorenzo, Uruapan tuvo poca presencia de hifas con porcentajes menores de 15.3%. También se observó que todas las raíces de L. autumnalis tuvieron en la zona del cortex colonización micorrízica con presencia de pelotones (Tabla 2). Siendo la muestra dos procedente de Ucasanastacua, Tzintzuntzan de bosque de Quercus la que presentó los mayores porcentajes (57 al 76.4%) de pelotones, independiente del tipo o sección de raíz, mientras que la muestra del sitio siete de San Lorenzo, Uruapan presentó porcentajes menores (15 a 22%) de pelotones. Resultados similares fueron reportados por Sathiyadash et al. (2012) quienes indican que de 22 especies de orquídeas epífitas analizadas para colonización micorrízica, todas tu vieron colonización entre 34 y 79%, lo que su giriere la importancia de los hongos micorrízicos como parte de la nutrición de las orquídeas. So bre lo mismo Rasmussen y Whigham (2002) encon traron alta colonización micorrízica en estado adulto de cinco especies de orquídeas.

Se encontró que la colonización micorrízica se favorece por el desarrollo de las raíces dentro de la materia orgánica, con diferencias en hifas o pelo tones. Las raíces jóvenes y maduras, dentro de la materia orgánica, por lo general presentan alta colo nización. Es posible inferir que cuando las raíces en tran en contacto con el sustrato, la colonización au menta, mientras que las raíces viejas poseen menor colonización. Por lo que se puede concluir que el porcentaje de colonización de Laelia autumnalis es afectado por la materia orgánica. Al respecto Rivas et al. (1998), Suárez et al. (2006) y Murugan et al. (2010) mencionan que las zonas de mayor colonización ocurren en los sitios donde la raíz tiene contacto con el sustrato y que raíces aéreas se han encontrado libres de colonización. Así mismo Bertolini et al. (2014) indican que la variación de la colonización micorrízica en la raíz está influen ciado por la extensión y la distribución del detri tus orgánico en el dosel arbóreo. Mientras que Osorio-Gil et al. (2008) sugieren que la variación en la colonización micorrízica de la orquídea epífita Lonopsis utricularioides puede ser afectada por factores abióticos como humedad, temperatura, pH, radiación y sustrato, así como por competidores se mejantes a organismos patógenos o fungívoros. Es tos factores probablemente varían con el tiempo y en pequeñas áreas, creando diferentes microhábitats que afectan la distribución y composición de la comunidad fúngica de alrededor de la raíz de la orquídea y de la colonización micorrízica.

Se reporta la presencia de colonización micorrízica en raíces de la orquídea epífita Laelia autumnalis. Con presencia de hifas y pelotones en todas las raíces de los siete sitios de muestreo, lo que sugiere una relación mutualista entre hongos micorrízicos y L. autumnalis en su estado adulto. La intensidad de colonización micorrízica está influenciada por el contacto con el sustrato o materia orgánica.

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