EL PRESENTE TRABAJO DE TESIS, FORMA PARTE DEL PROYECTO “EVALUACIÓN DE DOSIS DE Pseudomonas y Bacillus spp EN PLÁNTULAS DE CHILE BAJO CONDICIONES INVERNADERO” Y FUE REALIZADO BAJO LA SUPERVISIÓN DEL DR. MARCO ANTONIO GUTIÉRREZ CORONADO. Vo. Bo. Dr. Marco Antonio Gutiérrez Coronado 1 RESUMEN Las hortalizas en la actualidad juegan un papel muy importante ya que generan grandes divisas a nuestro país, y una de las que más demanda tiene a nivel nacional e internacional es el chile, ya sea dulce o picante, por eso es de suma importancia para los agricultores de nuestro país saber producir con tecnología moderna. El uso de microorganismos en la producción intensiva de cultivos hortícolas ha tomado demasiado auge en los últimos cinco años, ello debido en principio por el impacto positivo que tiene en el ambiente, aunado a la excelente respuesta de las plantas al aplicárseles dichos productos. Algunos van hacia la estimulación del crecimiento, otros orientados al biocontrol de enfermedades fundamentalmente y algunos más a ambas situaciones. El objetivo del presente trabajo fue el de evaluar las diferentes dosificaciones de un biopreparado a base de la mezcla de Pseudomonas y Bacillus, en el desarrollo vegetal integrado de chile en sus etapas iniciales de crecimiento bajo condiciones de invernadero. 2 Los tratamientos aplicados fueron: los microorganismos en dosis de 4, 8, 16, 32 y 64 litros por ha y un testigo sin aplicación. Se sembró en vasos de unicel, semillas de chile Cv Mitla, el 26 de septiembre del 2003, manejando un diseño simple completamente al azar con diez repeticiones. Las variables evaluadas fueron: área foliar (Área meter AM 200 de ADC, en centímetros cuadrados), peso seco (balanza semianalítica, en gramos), longitud, peso volumétrico y peso seco de raíz (regla, en centímetros, probeta graduada, en mililitros y balanza semianalítica, en gramos, respectivamente); fitotoxicidad y clorofila total en unidades de clorofila (Spad 502 de Minolta). Dentro de los resultados obtenidos, a pesar de no detectarse diferencias significativas en la mayoría de las variables valoradas, se pudo observar un efecto en general positivo en el desarrollo vegetal integrado de chile. 3 I. INTRODUCCIÓN 1.1 Generalidades. La producción intensiva de plantas en campo y en invernadero se ven seriamente atacadas por microorganismos patógenos del suelo y sustrato, los cuales abaten significativamente los rendimientos y calidades de los cultivos, siendo la estrategia utilizada en los últimos 30 años el uso de agroquímicos, los cuales no ofrecen un excelente control, son productos altamente contaminantes del suelo y del ambiente, reportan un alto grado de riesgo para los seres humanos, por lo que los productores y las diferentes agencias multinacionales e internacionales asociadas con la salud reprueban fuertemente el manejo intensivo de éste tipo de sistemas; siendo el biocontrol o el control biológico la mejor alternativa de manejo para estos problemas de sanidad. 4 La definición de control biológico según Weller y Cook (1983) hace más de 20 años, se entiende por control biológico la reducción de la densidad o de las actividades productoras de enfermedades de un patógeno o parásito, en su estado activo o durmiente, lograda de manera natural o a través de la manipulación del ambiente, del hospedero o de antagonistas del patógeno o plaga que se quiere controlar. Se trata de una definición muy amplia que abarca prácticamente a todo tipo de control fuera del químico, tenemos que Control Biológico hace referencia a la utilización de microorganismos antagonistas para el control de enfermedades, entendiéndose por antagonistas, aquellos organismos que interfieren en la supervivencia o desarrollo de los patógenos. No es fácil determinar con precisión los mecanismos que intervienen en las interacciones entre los antagonistas y los patógenos sobre la planta o en las heridas; en general los antagonistas no tienen un único modo de acción y la multiplicidad de modos de acción es una característica a seleccionar en un antagonista. No es fácil determinar con precisión los mecanismos que intervienen en las interacciones entre los antagonistas y los patógenos sobre la planta o en las heridas. En general los antagonistas no tienen un único modo de acción y la multiplicidad de modos de acción es una característica a seleccionar en un antagonista. Se han descrito varios mecanismos de acción de los antagonistas para controlar el desarrollo de patógenos sobre la fruta. Ellos son: antibiosis, competencia por espacio o por nutrientes, interacciones directas con el patógeno (micoparasitismo, lisis enzimática), e inducción de resistencia (Cook and Baker 1983). 5 II. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1 Origen del chile El chile (Capsicun annum L.) es originario de las regiones meridionales de Norteamérica (México) y de Perú y otros países americanos (Fersini, 1984, citado por Álvarez, 2000). Después del descubrimiento de América su cultivo se difundió rápidamente por todo el mundo (López, 1994). Es una planta cultivada desde la antigüedad por los indios americanos que Colón encontró en su primer viaje y llevó a España en 1493, extendiéndose a lo largo del siglo XVI por otros países de Europa, Asia y África (Maroto, 1992). 6 2.2 Importancia del chile La importancia del cultivo del chile radica en que es un producto de exportación que se vende en dólares, por dicha razón genera divisas a México, ya que nuestro país es el principal proveedor de los Estados Unidos tanto en chile dulce como de picosos, es por ello que se considera un cultivo de alta remuneración por hectárea (Moreno, 1997, citado por Osuna, 2000). Es evidente tanto por la amplia distribución de la superficie sembrada, como por su alto consumo en el país (Pozo, 1981, citado por Álvarez, 2000), es una de las hortalizas de mayor importancia económica y social (Martínez, Morales y Mata, 1988, citados por Álvarez, 2000). Además destaca por su demanda comercial, el contenido de nutrientes que aporta, en especial vitamina C (Casseres, 1984); por otra parte, genera empleo pues su recolección es todavía un trabajo manual, por lo que la necesidad de mano de obra aumenta con su cultivo (Morales, 1991, citado por Álvarez, 2000). Es además, de un amplio rango ambiental que permite producción durante todo el año (Pozo, 1981, citado por Álvarez, 2000). Un factor importante en la explicación del auge hortícola es la expansión del mercado de Estados Unidos, en el caso de los chiles, se considera un producto que permanece estable y tal parece que su demanda va en aumento, puesto que se está convirtiendo en un condimento esencial en la comida internacional. El estado de Sonora en los últimos cinco años inicia un despliegue como exportador, en el caso de los chiles el volumen es notable. El sur de Sonora se distingue por ser la región chilena del estado, principalmente en los valles del Yaqui, Mayo y Guaymas, cultivándose principalmente los tipos jalapeño, serrano, anaheim, bell, caribe, poblano y pasilla para la exportación. (Moreno, 1997, citado por Osuna, 2000). El cultivo de chile cumple con una función socioeconómica muy importante para todo el país, ya que requieren de muchos cuidados en todas las etapas de su 7 desarrollo vegetativo, se utiliza en promedio de 120 a 150 jornales por hectárea en las labores de cultivos, principalmente en la cosecha, lo cual beneficia a los trabajadores agrícolas de las regiones productoras así como las empacadoras, transportistas y en general estimulan la actividad comercial. A nivel nacional, el chile se siembra como cultivo único en un 90% del área de siembra como cultivo asociado perfectamente con maíz o fríjol. Debido a que el producto es altamente perecedero (como la mayoría de las hortalizas); el valor esta fuertemente determinada por la oferta y la demanda, exceptuando los chiles deshidratados, los cuales tienen precios más estables en el año, por la ventaja de que pueden ser almacenados (SARH,1984). Su principal valor nutritivo la constituye el alto contenido de vitamina C, un fruto maduro contiene mas vitamina C en comparación del proporcionado por el tomate, los frutos tienen un alto contenido de vitamina A o β-caroteno, este contenido de vitaminas y principalmente su sabor agradable y estimulante, ya sea en variedades dulces o picantes, hacen que esta hortaliza sea un ingrediente valioso y casi esencial en la preparación de alimentos en muchos países del mundo, sobre todo para regímenes monótonos, como el del maíz. (López, 1994). Los cultivares del tipo picante probablemente han sido mas estudiados en México que en ningún otro país. Hay cultivares mexicanos con frutos grandes como Mulato y Ancho, que son típicos de las altiplanicies y valles semiáridos o áridos de México, incluyendo en este grupo los cultivares poblanos, pasilla y jalapeño. En general, los chiles pequeños delgados y largos son muy picantes y se producen con preferencia en regiones bajas. 8 2.3 Aporte nutrimental del chile La utilidad nutricional de las hortalizas en el hogar e industria es en fresco, en vinagre como conserva, se consumen también secos, en polvo, en salsas y las semillas se usan para elaborar “pimienta roja”. Su composición nutrimental se presenta en el cuadro 1. Cuadro 1. Composición de 100 g de diferentes variedades de chile (Capsicum annum L.). Agua 85 - 89 % Calcio 21 – 31 mg Proteínas 0.9 – 2.5 g Fósforo 21 – 58 mg Fierro 0.9 – 1.3 mg Grasas 0.7 – 0.8 g Hidratos de carbono 8.8 – 12.4 g Fibra 2.4 – 2.9 g Riboflavina 0.11 – 0.58 mg Niacina 1.25 -.1.47 mg Ácido ascórbico Caroteno Valor energético 48.00 – 60.00 mg 2.5 – 2.9 mg 40 - 60 cal. http://www.ecuarural.gov.ec/ecuagro/paginas/hrtl_am/textos/AJI.html 9 2.4 Usos del chile Se emplea mundialmente en la industria farmacéutica y de alimentos. Sirve para estimular el apetito, como diurético y purgante, aumenta la menstruación, fortalecen el estomago, llagas infectadas y secar heridas, debe comerse con moderación, ya que puede ocasionar inflamación intestinal, se utiliza para disminuir la intensidad del dolor de muelas o dolores de parto (está siendo estudiado con resultados positivos a nivel experimental), Se usa para aliviar personas con enfriamientos, catarros, amigdalitis, laringitis, afonía, reumatismo, neuralgias, depresión; la infusión por vía oral se utiliza para mejorar la circulación periférica, alivian la flatulencia y los cólicos. La infusión diluida se emplea para curar manos y pies fríos, estrés. El aceite se puede aplicar en pequeñas cantidades sobre la piel que rodea una úlcera varicosa (no sobre la úlcera) para reducir el flujo sanguíneo en la zona tratada. Las compresas y emplastos de chile se utilizan como antiirritante, para aumentar el flujo de la sangre en la zona tratada y para calmar dolores reumáticos, de torceduras y de hematomas. Recientemente se ha incorporado la capsicina, una amida aromática, en los repelentes, el chile seco, quemado a fuego lento, se usa para fumigar las habitaciones. También se maneja como planta ornamental. (http://www.ecuarural.gov.ec/ecuagro/paginas/hrtl_am/textos/AJI.html, López, 1994, http://www.webcolombia.com/plantascurativas/Aji.htm ) 2.5 Descripción botánica del Chile El chile es una planta perenne, pero se cultiva como si fuera anual. Algunas variedades se siembran como cultivos bianuales y trianuales. Se consideran dos grandes grupos de chiles que son: los chiles dulces picantes que están representados por los serranos, jalapeños y otros, el grupo de los chiles representados por los cultivares California Wonder y Tolo Wonder. (Flores, 1982). 10 Raíz: El sistema de raíces es ramificado y velloso. La raíz es pivotante, la primera es corta y ramificada, algunas llegan a medir de 70 hasta 120 cm y, lateralmente, se extiende hasta 120 cm de diámetro alrededor. Tallo: Es herbáceo, ramoso subleñoso, subcuadrangular, estriado, y por lo general lampiño, su parte inferior es leñosa y se ramifica de manera seudo dicotómica, después de que se empieza la ramificación, con frecuencia una de las ramas es mas fuerte y crece en el sentido de la ramificación transitoria de menor importancia. Así se forman las ramificaciones principales, que determinan la forma y el carácter de la planta. El tallo llega a crecer hasta de 30 a 20 cm, según las características de la variedad y las condiciones en que se siembra la planta. Fruto: Es una baya oblonga o cónica de tamaño y coloración muy diversas según las variedades, con numerosas semillas sobre uniformes, comprimidas y provistas de endospermo. El fruto viene a se la parte comestible, el cual se compone de pericarpio, endocarpio y las semillas. Flores: Las flores tienen un cáliz gamosépalo y persistente, las cuales están previstas de 5 a 6 dientes. La corona comprende de 5 a 6 pétalos soldados, tienen el tubo muy corto y el limbo pegado. Androceo formado por 5 o 6 estambres que se encuentran insertos en el tubo de la corona con filamentos más largos que las anteras. Ovario de 2, 3 o 4 lóbulos multiovulares y con numerosas semillas, estilo cilíndrico de longitud igual o mayor que los estambres, terminado de una estigma muy corto, claviforme, verdoso o amarillento (Gutiérrez, 1998). Semillas: las semillas tienen una forma deprimida reuniforme, son lisas, sin brillo y de color blanco amarillento. Generalmente el peso del fruto de las semillas, de las variedades, no es igual y oscila entre los limites de 3.8 y 8 g. 11 La clasificación taxonómica del chile, nos indica que pertenece a la familia de las solanáceas (cuadro 2). Cuadro 2. Clasificación taxonómica del chile. Reino: Vegetal División: Embryophyta Subdivisión: Diploidalia Clase: Dicotiledónea Subclase: Metachlamydae Orden: Tubifloras Familia: Solanáceas Genero: Capsicum Especie: annuum http://www.puc.cl/sw_educ/hort0498/HTML/p006.html 2.6 Temperatura y humedad relativa del chile. Con respecto a la temperatura, el pimiento tiene una exigencia mayor a la de tomate ya que su desarrollo optimo se lleva a cabo a temperaturas diurnas que van de 20 a 25 °C y temperaturas nocturnas de 16 a 18 °C, el desarrollo del cultivo se ve afectado y deja de crecer a partir de las 10 °C. Una temperatura por encima de las 35 °C puede ocasionar la caída de las flores. Las heladas destruyen su parte aérea, pero en tal caso, si la helada no fue intensa la planta puede rebotar. 12 La humedad relativa optima del pimiento va desde el 50 al 70 %. En este sentido se dice que el pimiento es muy sensible a las condiciones de baja humedad y altas temperaturas ya que provocan en una excesiva transpiración que se manifiesta en la caída de las flores y frutos (Maroto, 1992). 2.7 Fertilización al suelo. Para satisfacer las necesidades nutricionales de los cultivos es común fertilizar al suelo con los elementos N, P, K, Ca, Mg y S (macro nutrimentos), y el Fe, Bo, Zn, Mn, Mo y Cu (micronutrimentos). La nutrición adecuada del cultivo es uno de los factores más importantes para que la planta realice eficientemente sus funciones metabólicas como fotosíntesis y respiración entre otros. A excepción del Oxígeno (O) e Hidrógeno (H) (que son tomados en su totalidad del aire) y de un poco de Nitrógeno (N) todos los elementos minerales nutricionales son suplementados por el suelo el cual contiene una cantidad natural de ellos o bien se le agregan a través de la fertilización. Las raíces toman de ahí los elementos y los translocan hacia las zonas de demanda, reconociéndose que es la forma principal en que las plantas se proveen de nutrientes. (http://www.agroenzymas.com.mx/www/noticias/tecjul02.html). Los nutrientes vegetales son aquellos elementos químicos que en mayor o menor proporción son necesarios para el desarrollo de las plantas, y que en general son tomados del suelo por las raíces, y del aire por las hojas. Aunque se han identificado veinte elementos químicos en la mayor parte de las plantas, se ha visto que solamente dieciséis son realmente necesarios para un adecuado crecimiento y una completa maduración de las plantas. A estos 16 elementos se les considera como los nutrientes esenciales. 13 Carbono, oxígeno e hidrógeno, constituyen la mayor parte del peso seco de las plantas, estos elementos provienen del CO2 atmosférico y del agua. Le siguen en importancia cuantitativa el nitrógeno, potasio, calcio, magnesio, fósforo y azufre que son absorbidos del suelo. Los elementos más importantes para el crecimiento de las plantas son los macronutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio) y deberían ser suministrados a las plantas a través de fertilizantes, mesonutrientes (calcio, magnesio y azufre) y micronutrientes u oligoelementos (hierro, manganeso, boro, zinc, cobre y molibdeno) que están generalmente presentes en el suelo en cantidades suficientes y las plantas los necesitan en dosis menores. (http://www.infoagro.com/abonos/analisis_suelos.htm#3.3.%20NUTRIENTES.) En el cuadro 3 se describen las funciones de estos elementos en las plantas y sus síntomas de deficiencia: Cuadro 3. Funciones de los nutrientes en las plantas y sus síntomas de deficiencia. Nutriente Función Síntomas de deficiencia Nitrógeno (N) Estimula el crecimiento rápido; favorece la síntesis de clorofila, de aminoácidos y proteínas. Crecimiento atrofiado; color amarillo en las hojas inferiores; tronco débil; color verde claro. Fósforo (P) Estimula el crecimiento de la raíz; favorece la formación de la semilla; participa en la fotosíntesis y respiración. Color purpúreo en las hojas inferiores y tallos, manchas muertas en hojas y frutos. Potasio (K) Acentúa el vigor; aporta resistencia Oscurecimiento del margen de a las enfermedades, fuerza al tallo y los bordes de las hojas calidad a la semilla. inferiores; tallos débiles. Calcio (Ca) Constituyente de las paredes celulares; colabora en la división celular. Hojas terminales deformadas o muertas; color verde claro. Magnesio (Mg) Componente de la clorofila, de las enzimas y de las vitaminas; colabora en la incorporación de nutrientes. Amarilleo entre los nervios de las hojas inferiores (clorosis). 14 Azufre (S) Esencial para la formación de aminoácidos y vitaminas; aporta el color verde a las hojas. Hojas superiores amarillas, crecimiento atrofiado. Boro (B) Importante en la floración, formación de frutos y división celular. Yemas terminales muertas; hojas superiores quebradizas con plegamiento. Cobre (Cu) Componente de las enzimas; colabora en la síntesis de clorofila y en la respiración. Yemas terminales y hojas muertas; color verdeazulado. Cloro (Cl) No está bien definido; colabora con el crecimiento de las raíces y de los brotes. Marchitamiento; hojas cloróticas. Hierro (Fe) Catalizador en la formación de clorofila; componente de las enzimas. Clorosis entre los nervios de las hojas superiores. Manganeso (Mn) Participa en la síntesis de clorofila. Color verde oscuro en los nervios de las hojas; clorosis entre los nervios. Molibdeno (Mo) Colabora con la fijación de nitrógeno y con la síntesis de proteínas. Similar al nitrógeno. Zinc (Zn) Esencial para la formación de auxina y almidón. Clorosis entre los nervios de las hojas superiores. (http://www.infoagro.com/abonos/analisis_suelos.htm#3.3.%20NUTRIENTES.) 15 2.8 RHIZOBAC-PROTECTOR 2.8.1 Composición El producto Rhizobac-Protector esta compuesto de Pseudomonas y Bacillus spp. Es útil para la prevención de Fussarium, Phytium, Phythophora cinnamonio. Se recomienda para los cultivos de chile, tomate, pepino y fresa, en dosis de 8 l/ha. Fig. 1. Botella de Rhizobac-Protector. 2.8.2 Pseudomonas y Bacillus En la actualidad muchos microorganismos muestran acción selectiva contra un gran número de plagas y enfermedades, a través de una variada actividad biológica, de aquí la importancia de la biotecnología como fuente potencial de nuevos bioproductos con efecto fungicida e insecticida. http://www.apsnet.org/meetings/div/cr01abs.asp 16 Las enfermedades de plantas causadas por patógenos juegan un papel muy importante en la disminución de recursos agrícolas. El control biológico de dichos patógenos mediante microorganismos antagonistas, ofrece una alternativa atractiva frente al uso de compuestos químicos o de plantas transgénicas, que actualmente provocan rechazo en la sociedad. Entre los microorganismos con capacidad de biocontrol cabe destacar cepas bacterianas de Pseudomonas putida y Pseudomonas fluorescens, además de algunas especies de Bacillus. Diversos estudios demuestran que la eficacia del control biológico por estas bacterias depende en gran medida de su capacidad de colonizar eficientemente la rizosfera de las plantas. El hecho de que muchos antagonistas no persistan sobre las plantas puede deberse a la ineficiencia de la maquinaria necesaria para el crecimiento y la supervivencia en la rizosfera. Por ello, se está estudiando las bases genéticas de la colonización, como punto de partida para poder desarrollar mejores agentes de biocontrol que respondan a las necesidades de los cultivos sin afectar el ambiente y sobre todo con buenos controles de los patógenos (Larkin y Fravel, 1998; Mao et al. , 1998; Minero, 1999). Pseudomonas putida KT2440 ha sido elegida como sistema modelo, dada su gran capacidad de colonizar la rizosfera de plantas de interés agrícola. Se han obtenido mutantes de P. putida con defectos en la adhesión a semillas de maíz, algunos de los cuales están también afectados en su capacidad de colonizar las raíces en competición con la cepa silvestre. Se han identificado los genes interrumpidos en todos estos mutantes. La mayoría codifican proteínas de membrana o de superficie, no identificadas previamente y cuya función específica es desconocida. Algunos de estos genes parecen ser específicos de P. putida KT2440 y no aparecen en otras cepas de P. putida como DOT-T1E, lo que podrá estar relacionado con su eficiencia en la colonización con respecto a otras cepas. Actualmente estamos llevando a cabo el estudio detallado de las funciones codificadas por dichos genes. Esta información resultará clave para mejorar la capacidad colonizadora de cepas de interés en biocontrol (O’Sullivan y O’Gara, 17 1992). Según Vorobeikov et al., 1996, comentan que la utilización de inoculantes biológicos, Agrobacterium radiobacter (Agrophil), (b) Enterobacter aerogenes (Rhizoenterin), (c) Flavobacterium sp. (Flavobacterin), (d) Pseudomonas fluorescens (Extrasol-KO y Extrasol-32) o (e) Serratia strain 218 (Extrasol-2) incrementaron la actividad nitrogenasa en la rizósfera de ensayos en macetas. También el tratamiento de semillas con bacterias incrementó la captación de P33 e incrementó los contenidos de N, P y K de tallos y raíces, largo de tallos y rendimiento de fibra de lino (Linum usitatisimum), manejado en diferentes ambientes y condiciones de cultivo. En ensayos de invernáculo con soja, Schreiner, 1997, concluyó que los hongos de la micorriza influenciaron las funciones de la planta y la interacción con el suelo. Los tratamientos P-fertilizado (+P) o bajo-P (-P), o inoculado en suelos -P con uno de los siguientes organismos: Arbuscular micorriza (AM): Glomus etunicatum (Ge), G. mosseae (Gm) o Gigaspora rosea (Gr) produjeron modificaciones en el peso seco de vainas y en las relaciones de vaina: tallo y vaina: raíz, a la vez, los recuentos de Pseudomonas fueron mayores en los suelos –P. En sorgo bicolor o granífero, la inoculación combinada de T. harzianum y B. polymyxa o P. striata incrementó el tamaño y el peso de la panoja, el número de espiguillas por espigas, el rendimiento de grano y paja y el contenido de N y P, reflejándose significativamente y económicamente el uso de estos inoculantes (Jisha y Alagwadi, 1996). En soja, la aplicación de superfosfato, Pseudomonas striata y Aspergillus awamori y/o 10 toneladas de enmienda orgánica/ha modificó el número de nódulos y el peso de las plantas, área foliar, materia seca, mientras que el rendimiento de vainas fue mayor con la combinación de Bradyrhizobium japonicum 110 y Pseudomonas fluorescens 20 ó P. fluorescens 21. La combinación de 18 Pseudomonas y micorrizas vesicular - arbuscular (VA) resultaron en incrementos similares. La inoculación de soja con mezcla de microorganismos estimuló la nodulación, la actividad nitrogenasa, la actividad de los nódulos también aumentó la cantidad de "nitrógeno biológico" en plantas determinado por N15 en comparación con soja inoculada con bacteria solamente. P. fluorescens y G. mosseae estimuló el crecimiento de la planta, fotosíntesis y nodulación de manera altamente significativa y económica. (O’Sullivan y O’Gara, 1992). De acuerdo a Edi et al., 1996, para obtener efectos significativos es importante el desarrollo de cepas resistentes de Pseudomonas putida y que proliferen en la rizósfera de maíz. En test de solubilización de fosfato tricálcico Ca3(PO4)2, los resultados encontrados indicaron que primero se produce una “adaptación” de la Pseudomona (10 - 15 días) pero después de éste período se incrementa el crecimiento del maíz, peso de tallos y la captación de fósforo, en estrecha relación con el pH, se incrementó hasta un 40%. Nahas, 1996, probando 31 bacterias y 11 hongos encontraron que Pseudomonas cepacia y Penincillium purpurogenum mostraron la mayor actividad de solubilización de fósforo, y la respuesta significativa en grano, materia seca y contenidos de fósforo. Estos resultados también fueron informados por Dubey 1996 cuando utilizó P. Striata en los estudios que condujeron para tal fin. La interacción fitohormonal entre Pseudomonas fluorescens, Rhizobium leguminosarum con el cultivo del trigo, incrementó el número de macollos fértiles, número de espigas, materia seca y rendimiento del grano. Paralelamente, el contenido de N y P en el grano se incremento significativamente (Amara et al., 1995). 19 III. OBJETIVOS Objetivo General. Evaluar la influencia de la dosis de aplicación de un biopreparado con Pseudomonas y Bacillus spp sobre el desarrollo vegetal integrado de plántulas de chile. Objetivo Especifico. • Comparar el efecto de la aplicación de diferentes dosis de un biopreparado con Pseudomonas y Bacillus spp con un testigo en el desarrollo vegetal integrado de chile en sus fases iniciales creciendo bajo condiciones de invernadero. • Determinar el tratamiento que arroje mejores resultados en el desarrollo vegetal integrado para el cultivo de chile. 20 IV. HIPÓTESIS Las diferentes dosis del biopreparado con Pseudomonas y Bacillus spp alteraran positivamente el desarrollo vegetativo integrado de plántulas de chile en invernadero. 21 V. MATERIALES Y METODOS 5.1 Ubicación del experimento La investigación se desarrolló bajo condiciones de invernadero, en las instalaciones del Instituto Tecnológico de Sonora (Figura 2), campus Nainari de Ciudad Obregón, con dimensiones de 6.40 x 8.60 metros, en el cual se controlaron los factores ambientales y agronómicos de manejo en el cultivo. Fig. 2. Invernadero del ITSON, campus Nainari. 22 5.2 Diseño experimental Esta investigación se realizo bajo un diseño experimental simple completamente al azar con seis tratamientos y diez repeticiones por tratamiento, resultando 60 unidades experimentales Los análisis estadísticos (análisis de varianza y comparación de medias) se efectuaron con la ayuda del programa Nuevo León 1994. Se sembró el 23 de septiembre del 2003, en vasos de unicel número 10, llenos hasta ¾ partes de sustrato sunshine 3, colocándose 3 semillas de chile Cv. Mitla a 2 cm de profundidad. 5.3 Tratamientos Se aplicaron los siguientes tratamientos (cuadro 4): Cuadro 4. Dosis de los tratamientos aplicados. Tratamiento 1 Rhizobac-protector 4 l ha-1 Tratamiento 2 Rhizobac-protector 8 l ha-1 Tratamiento 3 Rhizobac-protector 16 l ha-1 Tratamiento 4 Rhizobac-protector 32 l ha-1 Tratamiento 5 Rhizobac-protector 64 l ha-1 Tratamiento 6 Testigo 23 5.4 Preparación y aplicación de las soluciones Los tratamientos fueron aplicados en tres ocasiones después de la aparición de la primera hoja verdadera y posteriormente cada semana. Tuvo una duración de seis semanas. Se utilizó una solución nutritiva completa (cuadro 5), aplicándose ésta cada cinco días y los riegos se aplicaron según los requerimientos del cultivo. Cuadro 5. Composición de la solución nutritiva, cantidades de fertilizantes para preparar 12 y 200 litros de solución nutritiva. Fuente 12 litros de solución 200 litros de solución nutritiva (cantidad en nutritiva (cantidad en g) g) MAP (12-61-00) 3.534 58.9 Sulfato de Mg 5.400 90.00 Nitrato de Ca 5.400 90.00 Multi-K (12-2-43) 9.300 155.00 Supernitrato (31-5-00) 1.38 23.0 1.2 ml 20 ml *Solución de micronutrientes *Ver composición en el cuadro 6. 24 Cuadro 6. Composición de la solución madre de micronutrientes, cantidades de fertilizantes para preparar 3 litros de solución madre (Ordeñana, L. J.). Fuente Sulfato ferroso Cantidad (FeSO4 . H2O) (g) 150.0 Sulfato de manganeso (MnSO4 . 4H2O) 60.0 Ácido bórico (H3BO3) 84.0 Sulfato de cobre (CuSO4 · 5 H2O) 6 Sulfato de Zinc (ZnSO4 · 7 H2O) 6 Nota: por cada litro de solución madre, se agregan 10 ml de ácido sulfúrico, antes de disolver cada uno de los microelementos indicados en esta tabla, es decir, se agregan 30 ml de ácido sulfúrico a los tres litros de solución madre. Preparación de la solución madre. Para preparar 3 litros de solución madre se sigue este procedimiento: a) Se agregan lentamente 30 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) a 3 litros de agua en un recipiente de vidrio ámbar. b) Se agregan 150 g de sulfato ferroso (FeSO4·7H2O) en varias porciones poco a poco previa disolución y se agita el recipiente de la solución madre, hasta que se disuelve perfectamente la primera porción. Después de esta, se siguen agregando las demás porciones hasta su completa disolución. c) En el mismo orden que se menciona en el cuadro 5, se añaden lentamente las demás sales y se agita constantemente el recipiente de la solución nutritiva. d) Después de agregar todos los micronutrientes, la solución madre esta lista. 25 Preparación de 2500 litros de solución nutritiva. 1. El depósito se lava perfectamente bien con agua, jabón y cloro. 2. Se afora el matraz con 2500 litros de agua. 3. Se acidifica el agua agregando lentamente 150 ml de H2SO4. ¡Nunca se debe arrojar violentamente el ácido! Para evitar que éste salpique en los ojos o la piel y produzca graves quemaduras. 4. Se agita el agua con la bomba. 5. Se mide el pH con papel indicador dejándolo 5 minutos en el agua para lograr una lectura precisa. Se ajusta el pH a un valor de 5.5, agregando en pequeñas cantidades el ácido sulfúrico necesario. 6. Los fertilizantes se pesan y disuelven uno por uno en el orden que se indica en el cuadro 5. 7. Para disolver cada fertilizante, se toma el agua aforada y acidificada del depósito en una cubeta; el fertilizante se divide en 3 o 4 porciones; cada porción se va disolviendo dentro de una cubeta con un agitador; después que se ha solubilizado una parte del producto, se devuelve al depósito, se le agrega mas agua a la cubeta para seguir disolviendo los sedimentos; se vierte nuevamente una parte de la solución al depósito; ésta operación se repite de 2 a 4 veces, hasta lograr que cada producto se disuelva perfectamente. En el caso de que queden residuos muy duros en el fondo de la cubeta, se macera con el agitador hasta lograr su completa disolución. Se recomienda mucha paciencia para realizar este procedimiento. 8. En una probeta se agregan 0.012 ml de solución madre a los 0.120 litros de solución nutritiva en el depósito. 9. Se agita la solución recién preparada con la bomba, durante unos 5 minutos. 10. Se ajusta nuevamente su pH= 5.5 agregando la cantidad necesaria de ácido sulfúrico. 11. Se colocan correctamente las palancas del sistema de tuberías para el riego por goteo o por subirrigación. 26 Aforo y ajuste del pH de la solución nutritiva. La primera recomendación es aforar la solución nutritiva y ajustar su pH a 5.5 cada tercer día. El tezontle ciertas sales y hay un ligero lavado de los mismos lo que alcaliniza la solución requiriéndola adición de 50 ml de ácido sulfúrico aproximadamente para bajar en una unidad el valor del pH en 120 litros de la solución nutritiva. La práctica de los riegos pesados cada semana, tiene como fin también lavar el exceso de sales que se acumulan en el sustrato durante los riegos suministrados por goteo. (Ordeñana, 1995-1996) 5.5 Variables a medir Las variables evaluadas fueron: 5.5.1 Altura de la planta. En esta variable, se midió con una regla graduada cada una de las plantas, desde el primer día de tratamiento y cada cinco días, para determinar su tasa relativa de crecimiento (Fig. 3). Figura 3. Medición de las plantas de chile con regla graduada. 27 5.5.2 Área foliar. Esta variable se evaluó tomando la parte aérea de cada una de las plantas y posteriormente ser medida con integrador de área foliar, (Área meter AM 200 de ADC, en centímetros cuadrados). (Fig. 4). Fig. 4. Integrador de área foliar. 5.5.3 Peso seco parte aérea. Se tomaron las partes aéreas y se colocaron en bolsas de papel identificándolas para cada tratamiento y número de repetición sometiéndose a un horno (Figura 5) con temperatura de 70 0C por 48 horas, después se pesaron en una balanza analítica (balanza semianalítica, en gramos). (Figura 6). Fig. 5. Horno utilizado para el secado de las muestras. 28 Figura 6. Balanza analítica. 5.5.4 Clorofila. Se valoró después de la segunda aplicación de tratamiento diario por 5 días, no se midió la planta por cinco días, al siguiente se aplicó tratamiento y te día se valoró nuevamente por 5 días seguidos con el Spad 502 de Minolta (Fig. 7). Figura 7. Medición de la clorofila. 29 5.5.5 Longitud de raíz. Después de que se completó el tiempo de tratamiento se cortaron las raíces de la planta y se midieron con la ayuda de una regla métrica. (Figura 8). Fig. 8. Medición de longitud de raíz. 5.5.6 Peso volumétrico de raíz. Las raíces de cada uno de los tratamientos se introdujeron en una probeta graduada y se observa el volumen que desplazaba (Figura 9). Figura 9. Medición de peso volumétrico de la raíz. 30 5.5.7 Peso seco de la raíz. Se cortaron las raíces introduciéndose en bolsas de papel etiquetadas y se sometieron a una temperatura de 70° C, por 48 horas en un horno (Figura 10) y después se pesaron en una balanza analítica. Figura 10. Secado de muestras. 5.5.8 Fitotoxicidad Se determinó desde la primera aplicación, hasta días después de la última, valorando el tejido necrosado o indicios del mismo, en hojas, tallos, ramas y raíces en escala del 1-5, siendo 1 sin daño, 2 con daño inicial de 5%, 3 con daño aparente de más del 5 al 25%, 4 daño fuerte de más de 25 al 50% y 5 con plantas en inicio de senescencia, con daños por arriba del 50%. 31 VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 6.1 Altura de la planta. La altura final de planta, así como la tasa relativa de crecimiento (Figs. 11 y 12 respectivamente) en chile no se mostró efecto alguno por la aplicación de los microorganismos, ello debido al corto tiempo de evaluación de los mismos, ya que el desarrollo se realizó por cerca de cuarenta días, por lo tanto no hubo diferencias significativas estadísticamente, aun así las alturas finales estuvieron alrededor de 7 cm. El tratamiento 2 que se le aplicaron 8 l ha-1 fue el que mostró mayor altura 7.48 cm comparado con los demás tratamientos que presentaron una altura de: tratamiento 1, 7.24 cm; tratamiento 3, 7.01 cm; tratamiento 4, 6.91cm; tratamiento 5, 7.08 cm; 32 tratamiento 6, 6.96 cm. El tratamiento 2 mostró mayor crecimiento con respecto a los otros tratamientos, creciendo 0.2161 cm por día con respecto al testigo. Minero (1999), comenta que en la aplicación de productos biológicos comerciales formulados con hongos y bacterias benéficos, para que estos funcionen, es necesario cambiar algunas practicas de manejo, como el tratamiento de la semilla, aplicaciones de ciertos productos químicos y/o dosis no permitidas, ya que hasta ahora no existen recetas de control biológico, por lo que si no se tienen ese tipo de precauciones los efectos no se observarán. 33 Altura de planta (cm) 7 6 17-Oct 22-Oct 27-Oct 01-Nov 06-Nov 5 4 3 2 4 8 16 32 64 Testigo Tratamientos (l ha-1) Fig. 11. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en la altura de plantas jóvenes de chile, bajo condiciones de invernadero. 34 Tasa Relativa de Crecimiento (cm día-1) 0.218 0.216 0.214 0.212 0.21 0.208 0.206 0.204 0.202 1 2 3 4 5 6 Tratamientos (l ha-1) Fig. 12. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en la tasa relativa de crecimiento de plantas jóvenes de chile, bajo condiciones de invernadero. 35 6.2 Área foliar. El análisis estadístico no reveló diferencias significativas entre los distintos tratamientos aplicados, sin embargo el tratamiento 2 supero al testigo en un 30%, en el resto de los tratamientos los efectos no fueron notorios, pero fueron mejores que el testigo (Fig. 13). Se logra observar el efecto positivo de los Bacillos y Pseudomonas en todos los tratamientos con respecto al testigo. Los resultados en mm2 fueron los siguientes: tratamiento 1, 5407.75; tratamiento 2, 6361.57; tratamiento 3, 5256.63; tratamiento 4, 5101.43; tratamiento 5, 5489.38; tratamiento 6, 4871.25. La promoción de desarrollo manifestado en el área foliar está descrita por varios investigadores al aplicar tanto Bacillus como Pseudomonas en diversos cultivos y momentos, tanto en su sanidad como en la promoción del mismo (McCourt, 1999; Reddy et al., 1999; Simón et al., 2001). 36 7000 2 Area foliar (mm ) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 2 3 4 5 6 Tratamientos (l ha-1) Fig. 13. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en el área foliar de plantas jóvenes de chile, bajo condiciones de invernadero. 37 6.3 Peso seco foliar. Los valores obtenidos, no mostraron ningún efecto en ésta variable, reportándose alrededor de 0.1482 a 0.2282 gramos es de esperar que al encontrar mayores áreas foliares de manera directa se detecten mayores pesos secos, por lo que al no haber esos incrementos en el área significativos, no se refleja en el peso (Fig. 14). El tratamiento 6 (testigo), superó ligeramente a los tratamientos 2, 3 y 5; por el contrario los tratamientos 1 y 4 mostraron un incremento del 30% y 16 % respectivamente. La adición de bacterias del género Pseudomonas y Bacillus al medio de cultivo o directamente al suelo, proveen a las plantas de un mejor desarrollo en general y además de una excelente toma de nutrimentos, por solubilidad de algunos de ellos por los microorganismos, reflejando entre otros parámetros en los pesos secos o incremento en la materia seca de cultivos tales como soya, maíz y sorgo (Dubey, 1996; Edi et al., 1996; Jisha y Alagwadi, 1996). 38 Peso seco foliar (g) 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1 2 3 4 5 6 Tratamientos (l ha-1) Fig. 14. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en el peso seco foliar de plantas jóvenes de chile, bajo condiciones de invernadero. 39 6.4 Clorofila total. Sin diferencias significativas los valores anduvieron entre 23 y 27 unidades de clorofila (Fig. 15). El tratamiento 4 registró mayores unidades de clorofila Este pigmento, responsable en parte del proceso fotosintético, no muy fácilmente puede ser afectado por inducciones microbiológicas, inclusive nutrimentales, ya que genéticamente cada planta o grupos de ellas dentro de la misma familia, tienen un rango de concentración en el cual se detectan sus valores (Bolhar, 1998; Salisbury y Ross, 1994). 40 30 Unidades de clorofila 25 20 25-Oct 27-Oct 28-Oct 29-Oct 01-Nov 02-Nov 03-Nov 04-Nov 05-Nov 15 10 5 0 4 8 16 32 64 Testigo Tratamientos (l ha-1) Fig. 15. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en el contenido de clorofila en plantas jóvenes de chile, bajo condiciones de invernadero. 41 6.5 Longitud de raíz. El tratamiento 3 reportó mejor longitud de raíz con 26.4% que el testigo aunque sin diferencias significativas (Fig. 16). El resto de los tratamientos también expresaron un comportamiento positivo al biopreparado, ya que todos los tratamientos tuvieron la raíz más larga que el testigo. Los tratamientos 2 y 5 superaron al testigo en un 21%. La longitud de las raíces estuvieron entre 13.98 y 17.67 cm. El contar con mayores longitudes de raíces en los cultivos, les da mayor oportunidad de explorar la superficie del suelo y subsuelo, en búsqueda de agua y minerales, así como de compuestos orgánicos y demás relacionados con el desarrollo de ellos, lo cual puede ser promovido por microorganismos bacterianos como se aprecia aquí al adicionar Pseudomonas y Bacillus al sistema de crecimiento (Reddy et al., 1999; Simon et al., 2001). 42 18 Longitud de raíz (cm) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 Tratamientos (l ha-1) Fig. 16. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en la longitud de raíz de plantas jóvenes de chile, bajo condiciones de invernadero. 43 6.6 Peso volumétrico de raíz. En el peso volumétrico de raíz se reportaron incrementos con respecto al testigo de más del 61% en el tratamiento 5, seguido del 3 y 1, con 48 y 42% de aumentos respectivamente, aunque sin diferencias estadísticas en ninguno de los casos (Fig. 17). El testigo estuvo por debajo de todas las diferentes dosis de Pseudomonas y Bacillus aplicadas, los tratamientos 2 y 4 fueron mejores que el testigo en un 30 y 34%. El contar con mayores longitudes de raíz da por consecuencia mayores pesos volumétricos y secos, situación que no se dio en este caso por ser muy corto el tiempo en que se llevo a cabo el experimento (Reddy et al., 1999; Simon et al., 2001). 44 Peso volumétrico de raíz (ml) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 4 8 16 32 64 Testigo Tratamientos (l ha-1) Fig. 17. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en el peso volumétrico de raíz de plantas jóvenes chile, bajo condiciones de invernadero. 45 6.6 Peso seco de raíz. El tratamiento 1 aumentó con respecto al testigo en un 2.4% el peso seco de raíz no se detectaron diferencias significativas (Fig. 18). La tendencia debería de mantenerse en el siguiente sentido, mayor longitud de raíz, mayor peso volumétrico de ella y por lo tanto mayor peso seco, al no dar la linealidad de esa forma, no se refleja el efecto directo en éste órgano de raíz, situación que reporto dicho comportamiento (Vorobeikov et al., 1996) 46 0.25 Peso seco de raíz (g) 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1 2 3 4 5 6 Tratamientos (l ha-1) Fig. 18. Efecto de las dosis de Pseudomonas y Bacillus spp en el peso seco de raíz de plantas jóvenes chile, bajo condiciones de invernadero. 47 6.7 Fitotoxicidad. En ningún momento y en ninguna dosificación, los productos conteniendo los microorganismos afectaron el desarrollo vegetal integrado del chile, por lo que no se detectaron daños, ni en la parte aérea ni en el sistema de raíces. 48 VII. CONCLUSIONES A pesar de no detectarse diferencias significativas en la mayoría de las variables valoradas, se pudo observar un efecto en general positivo en el desarrollo vegetal integrado de chile. 49 BIBLIOGRAFÍA Álvarez, I. 2000. Estudio de la Fertilización Foliar con Calcio, Magnesio y Fitorreguladores del Chile Bell Pepper, en el Valle del Yaqui, Sonora. Bolhar, N.H.R. 1998. Morfología del vástago y anatomía de la hoja con relación a la fotosíntesis. En: J. Coombs, D.O. May, S.P. Long y J.M.O. Scurlock (Eds.). Técnicas en fotosíntesis y bioproductividad. UNEP-C.P., Chapingo, México:89-98. Cook, R. J., and K. F. Baker. 1983. The nature and practice of biological control of plant pathogens. APS Press, St. Paul, Minn. Dubey, S.K. 1996. Response of soybean to rock phosphate applied with Pseudomonas striata in a Typic Chromustert. Journal of the Indian Society of Soil Science. 44(2): 252-255. 50 Edi, P.M., A.M. Moawad and P.L.G. Vlek. 1996. 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