Presentacion edgar rueda para redes 01
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OMDIMAR Y CIENCIA OASIS Y DISPENSARIOS MARINOS VI PRE- VI CUMBRE MUNDIAL DEL AGUA DEL MAR FORO INTERNACIONAL DE AGRICULTURA CON AGUA DEL MAR EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA ENERO 4 AL 8 DE 2015
Transcript of Presentacion edgar rueda para redes 01
OMDIMAR Y CIENCIA
OASIS Y DISPENSARIOS MARINOS
VIPRE- VI CUMBRE MUNDIAL DEL AGUA DEL
MAR
FORO INTERNACIONAL DE AGRICULTURA
CON AGUA DEL MAR
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
ENERO 4 AL 8 DE 2015
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
" LAS HALÓFITAS EN LA AGRICULTURA DE ZONAS
ÁRIDAS-COSTERAS
Y SU INTERACCIÓN CON
BACTERIAS PROMOTORAS DEL CRECIMIENTO VEGETAL:
UN MODELO DE INTERACCIÓN PLANTA
MICROORGANISMO EN AMBIENTES DESÉRTICOS "
Dr. Edgar O. Rueda Puente
Interacción Planta-Microorganismo
Universidad de Sonora-
Departamento de Agricultura y Ganadería
Miembro Sistema Nacional de Investigadores
Área de estudio y desarrollo
Desierto de Altar
Desierto de Arizona
3,944 km 2
https://www.google.com.mx/maps/@17.6456858,-64.4885412,22961054m/data=!3m1!1e3
" LAS HALÓFITAS EN LA AGRICULTURA DE
ZONAS ÁRIDAS-COSTERAS
Y SU INTERACCIÓN CON
BACTERIAS PROMOTORAS DEL CRECIMIENTO
VEGETAL:
UN MODELO DE INTERACCIÓN PLANTA
MICROORGANISMO EN AMBIENTES
DESÉRTICOS"Dr. Edgar O. Rueda Puente
Interacción Planta-Microorganismo
Universidad de Sonora-
Departamento de Agricultura y Ganadería
Miembro Sistema Nacional de Investigadores
RUEDA-PUENTE EDGAR OMAR
(coordinador)
BARRÓN-HOYOS JESÚS MANUEL
PRECIADO-RANGEL PABLO
LÓPEZ RÍOS GEORGINA FLORENCIA
MURILLO-AMADOR BERNARDO
GARCÍA-HERNÁNDEZ JOSE LUÍS
TARAZÓN-HERRERA MARIO A.
TROYO DIÉGUEZ ENRIQUE
Editorial Plaza y ValdesEditorial Plaza y Valdes
12
Debido a que la población
humana esta
incrementándose.
Se requieren más alimentos
a parte de las 2000 especies
de plantas se cultivan para
alimentos(FAO, 2009)
EL AGRICOLA: UN SECTOR DE ESCASOS
RECURSOS
EN LAS ZONAS ÁRIDAS
El 87% de los alimentos a
nivel mundial se produce en
las zonas áridas
Asia tiene el mayor
porcentaje (42%),
África (41%),
América del Sur (30%) y
América del Norte (25%).
(White y Nackoney, 2003)
14
En México, el 49.2 % del
territorio está conformado
por tierras secas
(UNSO/UNDP, 2013
Zonas
hiperáridas
0.2 %
Zonas áridas 28.3%
Zonas
semiáridas
23.7%
Zonas
subhúmedas
17.6%
EL AGRICOLA: UN SECTOR DE ESCASOS RECURSOSEN LAS ZONAS ÁRIDAS
En el desierto sonorense, estamos
cambiando nuestra agricultura convencional
Superficie de Hortalizas en Sonora, México
Antecedentes
LA INTRUSIÓN SALINA
“Manejo del Stress por Medio de la Nutrición”
Se estima que los cultivos agronómicos producen solo el 22% de su potencial genético
como resultado del estrés (Taiz y Zeiger, 2010).
Stress
• “Es el conjunto de respuestas fisiológicas que definen un
estado particular del organismo diferente al observado
bajo un rango de Condiciones óptimas” (Benavides,
A.,2002)
• En una situación de Stress una planta u órgano no está en
el mejor momento para producir.
Plasticidad y Elasticidad del Stress
• Plástico: cuando la función alterada no se
recupera o se recupera con efectos notables.
• Elástico: cuando la función alterada regresa a
la normalidad, con efectos no muy notables.
• Susceptibilidad y exposición: determinan
plasticidad y elasticidad.
Impacto del Estrés en el Rendimiento y la Calidad de los Cultivos
Tiempo hasta la cosecha, incremento total de la acumulación del
stress
Máximo Ideal = Ningún Estrés
Estrés
Estrés
Estrés
Metabolismo Básico vs Stress
Respuestas a corto plazo tienen
que ver con:
•El balance entre fotosíntesis y
respiración
•El balance hídrico de la planta
Las respuestas a largo plazo
se expresan en:
Crecimiento
Desarrollo
“Respuesta de la Planta
al Complejo Ambiental”
STRESS
Variación Balance Hormonal
ABA Etileno CKs Aux
Cierre Estomático Fotosíntesis Respiración
Síntesis Proteica Osmorregulación
Acumulación Solutos
Compatibles
Expresión Stress
REDUCCIÓN DEL
CRECIMIENTO
Monitoreo Constante de la Raiz
Hídrico.
Por alta y baja temperatura.
Alta y baja radiación
ultravioleta (UV).
Por salinidad
Nutrimental.
Toxicidad de metales
pesados.
Ambiental
Tipos de Stress
Fisiológico
Stress hormonal (ABA, fitocromo,
etileno, AG, etc).
Cambios en las estructuras celulares
(estomas, cloroplastos,
mitocondrias, etc).
Respuestas estomáticas.
Tasas de asimilación de CO2.
Tasas de fotorespiración.
Tipos de Stress
Temperatura y Movimiento de Azúcares
La diferencia entre las temperaturas diurnas y nocturnas tiene un efecto en el movimiento de los azúcares
fuera de las hojas hacia los puntos de fructificación
Carga del floema con azúcares es dévil.
Alta respiración
Elongamiento de la célula
“Sumidero” de azúcares
ALTA temperatura diurna / ALTA temperatura nocturna (> 31ºC)
= Reducida Producción de Auxinas.
Carga del floema con azúcares es fuerte
Baja respiración
División celular
“Fuente” de azúcares
ALTA temperatura diurna / BAJA temperatura nocturna (20 – 30ºC)
= Normal Producción de Auxinas.
La dominancia del Ácido Giberélico incrementa el efecto “sumidero” de las células: los azúcares permanecen
en las células vegetativas.
La dominancia de las Auxinas incrementa efecto “fuente” de las células: flujo de azúcares fuera de la hoja
hacia las partes de fructificación.
Contenido de azúcares
Contenido de azúcares
Ácido Giberélico dominante
Auxinas dominante
Ciclo hormonal
Etapa IGerminación y Establecimiento
Etapa IICrecimiento Vegetativo
Etapa IIIFloración y
Reproducción
Etapa IVMadurez y
Senescencia
N, Ca, P, Zn, Mg, K,
Mn
Ca, Cu, Mg, B, Mn, K,
Zn, N amínico
Ca, B, Mg,
N amínico
B, Cu, P, K, Mo, Mg, N
amínico
Nutrientes Claves
Co-Factores
Hormonas
Citoquininas Auxinas Ácido Giberélico Etileno Ácido Abscísico
Cualquier desbalance en este ciclo hormonal en cualquier momento reduce irreversiblemente la expresión
genética
Iniciación Celular
(División Celular)
Crecimiento Celular
Madurez Celular
Senescencia
Tipos por Salinidad
Stress Hídrico “Corto Plazo”
Cierre de estomas que afecta
fotosíntesis y respiración.
Los estomas se cierran por
señales enviadas desde la raíz.
Se afecta la disipación de la
energía, se alienta la hoja
(choque térmico).
Acumulación de iones y otras
sustancias (osmolitos) para
mantener el potencial hídrico en
células y tejidos
NutrientesRespiración “Cierre de
Estomas
Stress Hídrico “Largo Plazo”
Disminuye el área foliar
Se produce menos biomasa, se
afecta la translocación de
carbohidratos a flores, frutos y
brotes en crecimiento
El efecto es más severo durante
ciertas etapas del cultivo
Sistema radical superficial
limita la habilidad para extraer
agua. Las raíces son muy
sensibles, causando el cierre
de estomas (envío de señales
hormonales).
RaízEfectos Estructurales
Stress Térmico
Baja formación de compuestos
Orgánicos.
(Metabolitos Primarios)
Bajo llenado de fruto
Disminución peso en los frutos
Mayor respiración que
fotosíntesis,
déficit de carbohidratos.
Se afecta la estabilidad de las
membranas celulares.
Síntesis de proteínas de choque
térmico.
Otros procesos
afectados
Inhibición de la
Fotosíntesis
Formación de radicales libres (agentes oxidantes) en el
proceso de respiración.
causando estrés oxidativo.
Las plantas han evolucionado generando mecanismos
antioxidantes o capacidad antioxidante.
Stress Oxidativo
Mecanismos de Tolerancia al Stress
AdaptaciónAclimatación
Tolerancia adquirida
genéticamente (varias
generaciones).
Es el incremento en la
tolerancia que se va
dando después
de cortas exposiciones
al factor estresante.
Mecanismos de Mitigación
“La acumulación de A.A libres es un
mecanismo presente en la mayor parte de las
especies vegetales sometidas a stress, siendo
considerada como un fenómeno de resistencia
natural que la propia planta dispone”
“Los aminoácidos actúan como solutos para
el ajuste osmótico intracelular, y como
protectores de la maquinaria metabólica en
condiciones de stress estabilizando
macromoléculas y membranas (Rai, 2002)”.
Amino Ácidos
Mecanismos de Mitigación
“El nivel de aminoácidos
libres es utilizado a
menudo como índice de
tolerancia o resistencia
de las plantas frente a
situaciones adversas”.
Wang et al., 1999
Mecanismos de Mitigación
Mayer et al., 1990
Nutrientes y Osmoregulación
Nutrientes Involucrados en el Stress en los cultivos
de Pepino, Berenjena, Chiles, Tomate
Beneficios con el Uso de Microorganismos
benéficos en Agricultura
• Incluyendo un aumento en los rendimientos de la cosecha.
• Mayor calidad en los frutos.
• Mayor resistencia a condiciones de estrés.
• Aumento en la asimilación de los constituyentes útiles del suelo.
• Incidencia reducida de los ataques por hongos e insectos.
• Aumento en la resistencia de las plantas a las heladas, sequia,
salinidad.
• Reducción de pérdidas en el almacenaje de frutas.
• Mejoramiento en la germinación de las semillas.
Mislabodski, D.2000.
UTILIZACION BIOTECNOLOGICA
DE MICROORGANISMOS
BENEFICOS
BACTERIAS PROMOTORAS DEL
CRECIMIENTO VEGETAL
Conocidas como:
PLANT GROWTH-PROMOTING
RHIZOBACTERIA
BENEFICIAL BACTERIA
BIOFERTILIZERS
ASSOCIATIVE BACTERIA
YIELD INCREASING BACTERIA
De donde pueden obtenerse las
BPCP?From everywhere,
as long as there are plants there
WILD WHEAT
From everywhere,
as long as there are plants there
MANGROVE TREES
De donde pueden obtenerse las
BPCP?
From everywhere, as long as there are plants there
GIANT CARDON CACTI
IN THE DESERT
De donde pueden obtenerse las
BPCP?
From everywhere, as long as there are plants there
CACTI GROWING IN
ROCKS
BROKEN STONE
De donde pueden obtenerse las
BPCP?
Cómo pueden identificarse las
BPCP: On the genus level by traditional
microbiological and biochmeical methods, using kits if available.
On the species level by molecular analysis of the fragment 16s rRNA or by gas chromatography using methyl-ester fatty acids.
Both methods are available as service and compared the species in question to known species.
Cómo podemos conserver las
BPCP?
LYOPHYLIZATION
(CONSERVED
ALMOST FOREVER)
LYUPHYLIZATION
LIQUID NITROGEN
MIXED WITH
GLYCEROL
NEVER
CONSERVE LIVE
BACTERIA ON
MEDIUM
Cómo podemos conserver las
BPCP?
Evaluación de las BPCP
Better to make a
fast screening in
nursery stage
Tomato’s nursery
INOCULATED CONTROL
The most important characteristics of the plant should be modified. This
includes: larger plant, more leaves, better flowering, and…..
enhanced yield
INOCULATED CONTROL
Eggplant seedlings
Evaluación de las BPCP
INOCULANTES MICROBIANOS
Usos prácticos de Inoculantes
Bacterianos
Improve plant growth
Agriculture
Environmental problems
Reforestation
Improve plant growth
Agriculture
Environmental problems
Reforestation
Bioremediation
Usos prácticos de Inoculantes
Bacterianos
Improve plant growth
Agriculture
Environmental problems
Reforestation
Bioremediation
Biocontrol of pathogens
Usos prácticos de Inoculantes
Bacterianos
EL PELETIZADO: UNA FORMA COMÚN
PARA INOCULAR
• USED FOR RHIZOBIA INOCULATION
• USED FOR MANY PGPB
• THERE IS TECHNOLOGICAL PROCEDURES
• RELIABLE
• INEXPENSIVE
• CAN BE USED FOR YET TO DISCOVERED NEW PGPBs
INOCULANTES PELETIZADOS:
PREPARACIÓN
DRY PEAT + WATER + CALCIUM CARBONATE
INOCULANTES PELETIZADOS:
PREPARACIÓN PARA SU APLICACIÓN
BREAKING AGGREGATES MIX IN WATER
INOCULANTES PELETIZADOS:
PREPARACIÓN FINAL
SLURRY INOCULANT
INOCULANT READY FOR SPRAY
LA BIOPROSPECCIÓN:
Una alternativa en zonas áridas
desérticas en búsqueda de materiales
vegetativos para identificar la
halotolerancia y la posibilidad de
involucrarlos en el sector productivo
como cultivos con potencial
agroindustrial.
Las altas concentraciones del
sodio son tóxicas para la
mayoría de la especies de
la plantas, haciendo de la
salinidad en el suelo un
problema abiótico
importante en la
productividad de plantas.
Muchos cultivos utilizados
para la supervivencia del
ser humano, son afectados
negativamente.
Cultivos sensibles
Cultivos tolerantes
Halófitas
Respuesta de crecimiento a la salinidad
La investigación fisiológica y
bioquímica ha demostrado que la
tolerancia de la sal en halófitas,
depende de una gama de
adaptaciones que abrazan muchos
aspectos en la fisiología de
plantas, incluyendo;
Cèlulas de Sistema radical
(S. bigelovii)
Donovan and Rueda. 2009.
Microbiology and molecular
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
1. compartimentalización de iones,
2. producción del osmolitos,
3. respuestas de la germinación,
4. adaptación osmótica,
5. suculencia,
6. transporte y toma selectiva de iones,
7. respuestas de enzimas,
8. excreción de la sal y,
9. control genético.
Chaperoninas
Factores de
protección de
macromoléculas
(Proteínas LEA)
Síntesis de
Osmoprotectantes
Detoxificación
enzimas
Factores de
Transcripción
(MYB) Fosfolipasas
Proteínas
kinasas
Proteinasas
(citoplasma
cloroplastos)
E
S
T
R
E
S
S
A
L
I
N
I
D
A
D
Proteínas
Canales de agua
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
La capacidad de las células de las
plantas de mantener
concentraciones citosólicas
bajas de sodio es un proceso
esencial asociado a la
capacidad de crecer en altas
concentraciones de sales.
Acercamiento al citplasma de cèlulas de Salicornia bigelovii.
Mitocondrias y aparatos de Golgy`s y reticulo endoplasmico rugoso
presente en grandes cantidades al someter plantas bajo condiciones
de alta salinidad.
Rueda et al., 2011. in process Journal Agronomy of Crop Science
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
Nuevas líneas de conocimiento
de los mecanismos por los
cuales las plantas son
tolerantes, han emergido de
la identificación de los genes
en Arabidopsis thaliana que
desempeñan un papel
crítico en resistencia de la
planta a la sal.
1907.Dr. F. Laibach (1885-1966) descubrió el número de
cromosomas de la Arabidopsis thaliana 2n = 10.
2000. Se presentó por vez primera el mapa genético de
una planta con 25.498 genes identificados que
codifican proteínas de 11.000 familias.
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
Modelo de investigación por ser
diploide con un ciclo de vida
muy corto (6-8 semanas), de
fecundación autógama.
Un sistema ideal para estudios
genéticos y moleculares
Arabidopsis thaliana (crucífera)
A. thaliana condiciones de
0, 0.25 y 0.5M de NaCl.
Parma and Rueda, 2010
Plant Science bulletin
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
Desafortunadamente, hay pocas
investigaciones que combinan
estudios de crecimiento y de otras
medidas en características
biofísicas y bioquímicas de la
planta.
Tales investigaciones comunes son
particularmente importantes en
el descubrimiento de los rasgos
que presentan la capacidad de
mantener alta productividad de
planta en ambientes salinos.
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
Aspectos por considerar en el
estudio de las halófitas :
El grado de entendimiento
actual pide conocimiento en
relación a:
A. Fisiología de la Tolerancia Halófita a la Sal
B. Desempeño de las Halófitas en un Gradiente de
Salinidad
C. Determinantes Moleculares y Genéticos de la
Tolerancia a la Sal
D. Captación de NaCl en las Células Halofíticas
E. Secuestro de NaCl dentro de las Vacuolas
F. Retención de NaCl en las Vacuolas de las
Halófitas
G. Papel de los Antiportadores =antiporters en
inglés= y ATPasas en la Membrana Plasmática
H. Mecanismos Auxiliares para la Tolerancia a la
Sal
1.- DIVERSIDAD DE LAS HALÓFITAS
2-MECANISMOS DE TOLERANCIA A LA SAL
DE LAS HALÓFITAS.
Rueda et al., 2009
Ed. Plaza y Valdes-UNISON
Muchas preguntas emergen con
avances rápidos en la transferencia
genética posible de los rasgos de la
tolerancia de la sal de halófitas a
las plantas cultivadas, que necesitan
ser contestadas.
Con las nuevas técnicas biológicas
ahora establecidas, podemos
comenzar a planear para las
progresiones rápidas en mejorar la
resistencia a la sal de las plantas
cultivadas en el futuro cercano.
EL SANTUARIO, ANTIOQUIA, COLOMBIA
-EL USO DE AGUA DE MAR EN LA AGRICULTURA-
“MANEJO SUSTENTABLE DE PRODUCCIÓN
AGRÍCOLA EN ZONAS ÁRIDAS:
LA HALÓFITA Salicornia bigelovii Y EL USO DE
BIOFERTILIZANTES EN UNA AGRICULTURA
MODERNA UTILIZANDO AGUA DEL MAR”
Dr. Edgar O. Rueda Puente
Interacción Planta-Microorganismo
Universidad de Sonora-
Departamento de Agricultura y Ganadería
Miembro Sistema Nacional de Investigadores
•La salinidad como problema. Lo que nos ha dejado la
experimentación
•Aspectos por considerar en el estudio de las halófitas
•Mecanismos de tolerancia a la salinidad
•Salicornia bigelovii: un caso
•Modelo de la aprovechabilidad del agua-ajustes osmóticos-
iónicos
•Obtención de energía: fuente de nitrógeno
•Los microorganismos de rizosfera en Salicornia bigelovii
CONTENIDO
CONTENIDO
•La salinidad como problema. Lo que nos ha dejado la
experimentación
•Aspectos por considerar en el estudio de las halófitas
1a, 2a, 3a y 4a Cumbre Mundial de Agua de Mar- 2014- Buenos Aires
Argentina
International Convention about Strategies for Crop Improvement
against Abiotic Stresses- Halophytes (September, 2013) at
University of Agriculture, Faisalabad, Pakistan
Los ecologistas y los fisiólogos
de la planta han estado
interesados en el efecto de la
salinidad en las plantas.
Las revisiones más recientes
incluyen a: Epstein; Murillo
et al., Flores Y Yeo;
Hagibagheri Y Clipson;
Goodin;Greenway Y
Munns; Waisel; Wyn Jones
et al.; Yeo; Oleary, Glenn et
al., Ungar et al., Troyo et al.,
otros.
Las evaluaciones han sido
sombrías.
Una revisión señala que de 1980
a 2013 se publicaron más de
645 artículos al año
relacionados con los
mecanismos de tolerancia a
la sal.
2. (Flowers and Yeo, 2013).
COMPARATIVE PERFORMANCE OF SUNFLOWER
(HELIANTHUS ANNUUS L.) GENOTYPES AGAINST
NaCl SALINITY
Salt tolerance in natural population of Trifolium repens L.
Salt tolerance of Mexican wheat. Relations to variable
sodium chloride and length of growing season.
Sólo se lanzaron menos de una veintena
de cultivares tolerantes a la sal, que
ofrecieron apenas una ligera mejora
con respecto a sus progenitores
Existen cuestionamientos acerca de
que si los cultivares creados para
ser tolerantes a la sal han sido
comercializados exitosamente.
Los agricultores en terrenos salinos
siguen teniendo mejores resultados
con los cultivos seleccionados por el
rendimiento que por la tolerancia a
la sal
2. (Richards, 2007).
Para alcanzar el conocimiento de la
tolerancia a la salinidad, tres
aspectos deben interconectarse,
ya que las halófitas responden en
tres diversos niveles;
1. NIVEL CELULAR,
2. NIVEL DE TEJIDO FINO,
3. NIVEL COMPLETO (PLANTA).
San Felipe, B.C. México
En 1980 se predijo que la
manipulación
genética lograría
cambios radicales en
la producción de
cultivos en agua
salina (cebada y
tomate).
(Epstein et al., 1980).
Estrés salino
Estrés iónico SOS3 S0S2 Transporte de
iones
Homeostasis
iónico
HOMEOSTASIS
Cascada
MAPK
OsmolitosHomeostasis
osmótica
ABA
Estreses
Secundarios
(oxidation)
CBF/DREB Estrés en
proteínas
RD29A
DETOXIFICACIÓN
DIVISIÓN
CELULAR Y
EXPANSIÓN
Aspectos involucrados en la tolerancia a la salinidad y sus diversas
rutas interconectadas
Estrés osmótico
(Wyn Jones and Gorham, 1986;
Munns, 1993; Neumann, 1997; 2004),
Investigadores bioquímicos que
están realizando una
investigación acerca de la
tolerancia a la sal desde la
perspectiva molecular.
Están pidiendo que se haga una
pausa en el cultivo de plantas
hasta que la genética molecular
sea mejor comprendida, en
países subdesarrollados.
(Bohnert, 2008)
Los estudios de las halófitas pueden ser instructivos en tres
perspectivas:
1ª . Los mecanismos de las halófitas pueden ser utilizados para
definir un conjunto mínimo de adaptaciones requeridas en
el germoplasma tolerante.
Este conocimiento puede ayudar a enfocar los esfuerzos de los
agricultores y los biólogos moleculares que trabajan con
cultivos convencionales
LA SALINIDAD COMO PROBLEMA.
LO QUE NOS HA DEJADO LA EXPERIMENTACIÓN
2ª . Las halófitas que crecen en un entorno agronómico, pueden
ser utilizadas para evaluar la factibilidad general de la
agricultura de alta salinidad, que depende en muchos más
aspectos que sólo encontrar una fuente de germoplasma
tolerante.
3ª. Las halófitas podrían convertirse en una fuente directa de
nuevos cultivos
LA SALINIDAD COMO PROBLEMA.
LO QUE NOS HA DEJADO LA EXPERIMENTACIÓN
Aspectos por considerar en el
estudio de las halófitas :
El grado de entendimiento
actual pide conocimiento en
relación a:
A. Fisiología de la Tolerancia Halófita a la Sal
B. Desempeño de las Halófitas en un Gradiente de
Salinidad
C. Determinantes Moleculares y Genéticos de la
Tolerancia a la Sal
D. Captación de NaCl en las Células Halofíticas
E. Secuestro de NaCl dentro de las Vacuolas
F. Retención de NaCl en las Vacuolas de las
Halófitas
G. Papel de los Antiportadores =antiporters en
inglés= y ATPasas en la Membrana Plasmática
H. Mecanismos Auxiliares para la Tolerancia a la
Sal
1.- DIVERSIDAD DE LAS HALÓFITAS
2-MECANISMOS DE TOLERANCIA A LA SAL
DE LAS HALÓFITAS.
Rueda et al., 2009
Ed. Plaza y Valdes-UNISON
a) Potencial de Rendimiento de las
Halófitas
b) Requerimientos de Irrigación
c) Efecto del Agua con Alta Salinidad
sobre el Suelo
d) Derivados Útiles de las Halófitas
e) La Agricultura con Cultivos Tolerantes
a Altas Salinidades
f) La problemática de fertilización en
cultivos halófitas: estrategias
3.- HALÓFITAS COMO CULTIVOS
Aspectos por considerar en el
estudio de las halófitas :
El grado de entendimiento
actual pide conocimiento en
relación a:
relevancia en los esfuerzos para
mejorar los cultivos y el
estatus de la agronomía con
halófitas.
Rueda et al., 2009
Ed. Plaza y Valdes-UNISON
a) Potencial de Rendimiento de las
Halófitas
b) Requerimientos de Irrigación
c) Efecto del Agua con Alta Salinidad
sobre el Suelo
d) Derivados Útiles de las Halófitas
e) La Agricultura con Cultivos Tolerantes
a Altas Salinidades
f) La problemática de fertilización en
cultivos halófitas: estrategias
HALÓFITAS COMO CULTIVOS
Universidad La Serena
Y AÚN MÁS, A SABIENDAS QUE LOS
SISTEMAS COSTEROS Y ÁRIDOS SALINOS,
LA DISPONIBILIDAD DE N2, ES NULA.
Universidad La Serena
MODELO DE INTERACCIÓN
PLANTA-MICROORGANISMO
Cofia y mucigelCells of root system (S. bigelovii)
Rueda et al., 2009
Ed. Plaza y Valdes-UNISON
Universidad La Serena
Mecanismos de tolerancia a la
sal de las halófitas.
A. Fisiología de la Tolerancia
Halófita a la Sal
¿Qué adaptaciones permiten a las halòfitas
sobrevivir a la alta salinidad? y,
¿Pueden esas propiedades ser transferidas a otro
tipo de plantas? o,
¿Pueden las halòfitas ser adaptadas y producidas
bajo condiciones agrìcolas?'.
En su fisiología y desarrollo
Modelo de ajuste osmótico:
las plantas tienen que ajustar
su contenido de solutos
hasta lograr una diferencia de
presión osmótica favorable
entre las células de la planta
y el medio en que se están
desarrollando.
Modelo de la
aprovechabilidad del agua:
las sales en los suelos
disminuyen la energía libre del
agua.
Esto originó “EL MODELO
DE SEQUIA FISIOLÓGICA”
la cual postula que bajo
condiciones salinas las plantas
sufren deshidratación. Matamoros, Coah.
Cultivo de Salicornia
Con problemas de
germinaciòn-
2006-7-8
•Difusión, Termodinámica y Potencial
hídrico
Cuáles son los componentes de las
células vegetales, y cuáles son sus
funciones?
Qué hace posible que los iones y
moléculas, en especial el agua,
entren y salgan de la célula, y se
desplacen por todo el vegetal?
Qué ocurre con los iones y
moléculas en el interior de las
células?
Cómo interactúan las células
vegetales – y el vegetal- con su
medio?
En su fisiología y desarrollo
Y en S. bigelovii???
Desplazamiento por sus tejidos
por flujo masivo, en respuesta
a diferencias en la presión que
se crean por difusión de varias
formas…
PROCESO SIMPLE, PERO CON
IMPLICACIONES
…………Nuestro principal interés no
está en los estados
………………………………………………
………………………………..
SINO EN LOS PROCESOS, QUE UNEN
LOS ESTADOS.
Las relaciones hídricas y la
evapotranspiración en las
plantas cultivadas son dos de los
parámetros más adecuados que
deben estudiarse para el
conocimiento de la fisiología.
Rn: radiación diaria neta, G: flujo de calor dentro del suelo,
H: flujo de calor sensible desde la superficie hacia la
atmósfera (temperatura de superficie - temperatura
atmosférica) y LE: flujo de calor latente que corresponde a la
cantidad de agua evaporada expresada en unidades de
energía.
La estimación de tales procesos con
variables microclimáticas es
indispensable.
Más aún, cuando se busca la
integración al sector productivo
como lo será(?????) salicornia.
RESULTADOS
DESCRITOS EN
LA OBRA DE
SALINIDAD
SISTEMAS COSTEROS:
(Ungar, 2000)
ÁREAS COSTERAS (7 MILL. DE km 2)- Potencial productivo (1.3 MILL. DE km 2)
TENDENCIA DE LAS ACTIVIDADES
PRODUCTIVAS QUE PRESENTEN
POTENCIAL BAJO CONDICIONES ADVERSAS
TENDENCIA DE LAS ACTIVIDADES
PRODUCTIVAS QUE PRESENTEN
POTENCIAL BAJO CONDICIONES ADVERSAS
Familia No. de géneros No. de spp. % total de géneros
halófilos halofíticas halófilos
Paceae 45 409 7
Chenopodaceae 44 312 44
Asteraceae 34 53 3
Aizoaceae 21 48 15
Papilonaceae 19 35 3
Apiaceae 19 31 6
Euforbiaceae 15 30 5
(Flowers et al., 1986)
El término halófilo: acuñado por el geólogo estadounidense Oscar E. Meinzer (1876-1948).
Salicornia bigeloviiImportancia Agroindustrial
• USOS:
• Como forraje
• Para consumo humano
• Material de construcción
• Extracción de aceite:
• Aceite comestible
• Cosmetología
(Glenn et al., 1994)
SUBPRODUCTOS A BASE DE SALICORNIA
SUBPRODUCTOS A BASE DE SALICORNIA
ESPECIES DE Salicornia sp
Spp PERENES Spp ANUALES
Tipo rastrera
Bianual para producción
Semilla pequeña
Baja germinación
Dimorfismo en semillas
S. bigelovii
S. borealis
S. europea= S. maritima; S. herbacea
S. prostrata; S. ramosisima
S. rubra= S. prona
S. pacifica= Sarcocornia
S. Virginica (ramas amarillas)
S. subterminalis = Arthrocnemum
(ramas azuladas)
USDA, 2003
Fitss.1996
Plantas erectas
Anuales para producción
Semilla pequeña
Baja germinación
Dimorfismo en semillas
DISTRIBUCIÓN DE
SALICORNIA BIGELOVII
isotermo 10 y 27°C
Glenn, 1994
Ungar, 1987
Salicornia bigeloviiImportancia Agroindustrial
CULTIVO TIPO DE RIEGO BIOMASA SEMILLA ACEITE PASTA
Soya agua dulce NU 2.5 t/ha 450Kg 2,050Kg
Cártamo agua dulce NU 1.2 t/ha 420Kg 780Kg
Girasol agua dulce NU 2.0 t/ha 800Kg 1,200Kg
Alfalfa agua dulce 18 t/ha ----------- ---------- ----------
Salicornia agua de mar 15 t/ha 2.0 t/ha 600Kg 1,400Kg
NU= No utilizable (Glenn et al., 1994)
f) La problemática de fertilización en
cultivos halófitas: estrategias
HALÓFITAS COMO CULTIVOS
Alternativa a la producción de
plantas
(interacción entre ciertas plantas)
puede ser promovida
positivamente con la ayuda de la
interacción de microorganismos
presentes a nivel de rizosfera
MODELO DE INTERACCIÓN
PLANTA-MICROORGANISMO
Cofia y mucigelCells of root system (S. bigelovii)
Rueda et al., 2009
Ed. Plaza y Valdes-UNISON
Formación de raíces laterales
Desprendimiento de
células de raíz
Raíz secundaria
Raíz primaria
Cells of root system (S. bigelovii)
Rueda et al., 2009
Plaza y Valdes-UNISON
Importancia de los exudados
NIVEL DE RIZÓSFERA
Participación de mucigel en la interacción con microorganismos
Población bacteriana
Superficie de raíz cubierta
de mucigel
Mucigel
Cells of root system (S. bigelovii)
Donovan and Rueda. 2009
Microbiology and molecular
Naturaleza cuantitativa y cualitativa de
exudados de raíz
Aminoácidos en S. bigelovii
0 7 14 21 28
80
60
40
20
0
Histidina
Valina
Glicina
Prolina
Alanina
%
R
E
L
A
T
I
V
O
Datos promedio de siete replicados
Composición de aminoácidos exudados por
plántulas de S. bigelovii
colectados en la solución nutritiva de plántulas axénicas
de 7, 14, 21 y 28 días de edad
Rueda et al., 2007. Amer. J. Botany
¿Qué promueve esa interacción?
SOLUBILIZACIÓN DE FOSFATOS
Como las PGPB afectan el crecimiento de las
plantas?
Suministro de iones esenciales, tales como fósforo y nitrógeno.
Aumento en la toma de minerales por la planta debido a un sistema radicular más grande
Cambio en los mecanismos citológicos por moléculas señal producidas por las bacterias
Mitigación de factores negativos tales como salinidad, sequía, efectos tóxicos por metales pesados, exceso de composta, ácidos húmicos
Una combinación de todos los mecanismos anteriores, cada uno trabajando a pequeña escala o acoplados. La suma de todas las actividades produce el efecto en la planta
Control biológico de fitopatógenos
La atención científica se ha
enfocado en buscar alternativas
biológicas que estimulen el
desarrollo de las plantas como
Azospirillum, DENOMINDAS
BPCV.
Bacterias promotoras
del crecimiento de plantas
Rueda. 2007. Microbiology and
molecular
Bacterias promotoras
del crecimiento de plantas
TAMBIEN CONOCIDAS COMO:
RIZOBACTERIAS PROMOTORAS DE
CRECIMIENTO EN PLANTAS
BACTERIA BENEFICAS
BIOFERTILIZANTES
BACTERIAS ASOCIATIVAS
BACTERIAS QUE AUMENTAN COSECHAS
CACTUS CARDON
GIGANTE
EN EL DESIERTO
De cualquier parte,
siempre y cuando
existan plantas en el sitio
¿De dónde se pueden obtener las PGPB?
Especies de PGPB
Pseudomonas; principalmente control biológico
Bacillus; principalmente control biológico
Azospirillum; principalmente promoción directa de crecimiento
Klebsiella:principalmente promoción directa de crecimiento
Vibrio; principalmente promoción directa de crecimiento
Flavobacterium; principalmente promoción directa de crecimiento
Microcoleus; principalmente promoción directa de crecimiento
Y muchas más…………
Hardy et al., 1968 Incorporación de N2 atmosférico
Berg et al., 1980 Actividad nitrogenasa
Kapulnik et al., 1981 Sustituto parcial a la fertilización con N2
Fallik et al., 1989 Producción de hormonas
Arsac et al., 1990 Inconsistencia de la respuesta
INTERACCION PLANTA - MICROORGANISMO
Bashan et al., 2000. Salicornia-Microorganismos BPCP
ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE
FIJACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO
BIOLOGÍA BÁSICA
•Aislamiento y caracterización de organismos nativos
fijadores de nitrógeno
•Colecciones de cepas nativas
•Interacciones planta-microorganismos
•Ecología a nivel rizosfera
•Inoculantes
•Sistemas de uso sustentable
¿cuál es la forma en que
las bacterias mejoran o
promueven su
crecimiento?,
¿cuáles son los principales
factores bióticos y abióticos
que influyen sobre las
interacciones en que las
plantas participan?,
técnicas de
transmisión
Técnica de
criofractura
Cells of root system (S. bigelovii)
Donovan and Rueda. 2009
Microbiology and molecular
¿qué es lo que se sabe acerca
del reconocimiento y la
comunicación entre las plantas
y las bacterias? y,
¿cuál es la forma en que ello
se relaciona con la supresión de
enfermedades?.
Preguntas emergidas en el
último decenio, con especial
énfasis en las interacciones
entre la planta y las bacterias.
RUEDA-PUENTE EDGAR OMAR
(coordinador)
BARRÓN-HOYOS JESÚS MANUEL
PRECIADO-RANGEL PABLO
LÓPEZ RÍOS GEORGINA FLORENCIA
MURILLO-AMADOR BERNARDO
GARCÍA-HERNÁNDEZ JOSE LUÍS
TARAZÓN-HERRERA MARIO A.
TROYO DIÉGUEZ ENRIQUE
Editorial Plaza y ValdesEditorial Plaza y Valdes
TRANSFERENCIA DE
TECNOLOGÍA
Mosaico del desierto de altar
AGRICULTURA EN AMBIENTE ARIDOS
SISTEMAS COSTEROS:
(Ungar, 2000)
ÁREAS COSTERAS (7 MILL. DE km 2)- Potencial productivo (1.3 MILL. DE km 2)
Salicornia bigelovii
Salicornia bigeloviiImportancia Agroindustrial
• USOS:
• Como forraje
• Para consumo humano
• Material de construcción
• Extracción de aceite:
• Aceite comestible
• Cosmetología
(Glenn et al., 1994)
COLECTA DE ECOTIPOS DE DIFERENTES LUGARES
PROBANDO DIFERENTES SUSTRATOS
DIVERSIFICANDO SIEMBRAS
DIVERSIFICANDO SIEMBRAS
DIVERSIFICANDO SIEMBRAS
PRODUCCIÒN DE SALICORNIA
BAJO AMBIENTE CONTROLADO
PRODUCCIÒN DE SALICORNIA
EN AMBIENTE ABIERTO
PRODUCCIÒN DE SALICORNIA
EN AMBIENTE ABIERTO
