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ANLISIS DEL CRECIMIENTO PARA CUANTIFICAR PLASTICIDAD
FENOTPICA TIPO UNO EN PLANTAS DE Phaseolus vulgaris L.
ANALYSIS OF GROWTH FOR MEASURING ONE TYPE PHENOTYPIC
PLASTICITY ON PLANTS Phaseolus vulgaris L.
Jhonatan Lara Lpez
Estudiante de Ingeniera Agronmica. Fisiologa de Cultivos.
Universidad de Pamplona, Facultad de Ciencias Agrarias.
Departamento de Agronoma. Km 1 va Bucaramanga. Pamplona Norte de
Santander, Colombia. [email protected].
RESUMEN
Como proyecto de aula se estableci un anlisis del crecimiento en
el cual
cuantificamos la plasticidad fenotpica mediante diferentes
distancias de siembra.
La cual se determin su posicin en las unidades de experimento
por modo al
azar. Se encontraron diferencias significativas entre cada uno
de los tres
tratamientos, siendo el tratamiento nmero tres donde su
distancia de siembra fue
de 30 cm X 40 cm con mayores valores de adaptacin al ambiente
teniendo en
cuenta que la competencia generada era menor y esto produjo un
incremento en
los valores de rea foliar y peso seco, aunque no se evalu la
cantidad de vainas
por planta ni de granos por vaina son variables que se pueden
tener en cuenta
para generar una investigacin ms exhaustiva y generar datos ms
confiables en
cuanto a la produccin y uso eficiente del suelo sin saturarlo y
aprovechando los
nutrientes.
Palabras Claves: Tratamiento, distancias de siembra,
plasticidad.
SUMMARY
As a classroom project an analysis of growth in which quantified
the phenotypic
plasticity using different planting distances established.
Position which was
determined in units of experiment random mode. Significant
differences between
each of the three treatments were found, with the number three
treatment where
the distance was 30 cm X 40 cm with values greater adaptability
to the
environment considering that the competition generated was lower
and this
produced a increase in the values of leaf area and dry weight,
while the number of
pods per plant and grain per pod was not evaluated are variables
that can be taken
into account to generate a more thorough investigation and
generate more reliable
data as to production and efficient land use without saturating
and taking nutrients.
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Keywords: Treatment, planting distances, plasticity,
INTRODUCCIN
La plasticidad fenotpica se define como la capacidad de un
genotipo para variar
caractersticas de sus estructuras vegetativas y reproductivas
cuando se
encuentra expuesto a diferentes condiciones medioambientales
(Kohashi, 1990).
Bradshaw (1965), defini la plasticidad como una medida de la
cantidad o
proporcin en que la expresin de las caractersticas que la forman
cambia por
efecto de la variacin ambiental. As mismo, Gonzlez et al.,
(2001), resumen este
concepto como un mecanismo mediante el cual los individuos se
adaptan a la
heterogeneidad del ambiente.
Un ejemplo de ello es el mencionado por Schmid (1992 en: Reyes y
Martnez
2001), quien afirma que las plantas de las zonas ridas y
semiridas pueden
cambiar su ruta metablica de los cidos tricarboxlicos (plantas
CAM) a la ruta
metablica C3, cuando las condiciones ambientales se tornan lo
suficientemente
hmedas, lo cual demuestra que estas plantas pueden, en
determinado momento,
invadir nuevos hbitats, dndoles ventajas ecolgicas, creando con
ello la
posibilidad de que algunos individuos evolucionen con caracteres
diferentes a los
de los padres. Esto evidencia la capacidad que poseen las
plantas de adaptarse a
diferentes condiciones ambientales, ajustando su morfologa y
fisiologa a travs
de la variacin gentica y la plasticidad en su forma. Los cambios
en caracteres
morfolgicos, fisiolgicos y reproductivos han sido reportados
para muchas
especies de plantas. Algunos estudios han comparado la
plasticidad de la forma
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entre poblaciones silvestres de una sola especie, llegando a la
conclusin de que
la respuesta plstica en las especies es debida al efecto que el
ambiente causa en
los organismos. (Reyes y Martnez, 2001)
La densidad poblacional es un factor que influye sobre algunas
caractersticas
fenotpicas reguladas por el suministro de agua y nutrientes e
intercepcin de la
radiacin solar. En la planta, la densidad de poblacin determina
la utilizacin y
distribucin de recursos en races y follaje de plantas vecinas.
La relacin entre la
produccin de materia seca y el nmero de plantas por unidad de
superficie es
una curva asinttica; en la que al incrementar la densidad
poblacional, se
incrementa la competencia por recursos utilizables, hasta que se
alcanza una
densidad en la cual la acumulacin de materia seca se estabiliza,
debido a la baja
disponibilidad de recursos. De manera semejante el rea foliar y
el peso seco
especfico foliar son atributos de la planta afectados por la
densidad poblacional.
(Rodrguez, 2000)
El frjol, especie de origen americano, es la leguminosa
alimenticia ms importante
del mundo y uno de los alimentos bsicos en la regin Andina
(Ramos, 1981;
Lpez, 2005). La mayor parte de su produccin y consumo se centra
en pases en
desarrollo. En 1998, Colombia particip con 0,7% de la produccin
mundial de
frjol seco, con una cuota de 121.118 t. En este mismo ao, el
rendimiento
nacional se ubic en 945 kg ha-1 y en 2000 aument hasta 1.076 kg
ha-1 (CCI,
2001; FAO, 2004). Las importaciones de frjol seco son
consecuencia del dficit en
la produccin nacional de frjol, por lo que los incrementos del
rendimiento
permitirn disminuir las importaciones de esta leguminosa. El
desarrollo de
-
variedades de frjol con incrementos del rendimiento es
fundamental para mejorar
la competitividad del grano y son un factor que podra mitigar el
dficit nacional
para suplir las necesidades alimenticias de la poblacin con una
fuente de bajo
costo, rica en aminocidos y carbohidratos.
En los ltimos aos la investigacin en frjol en el pas ha sido
continua e
importante. Muestra de ello son los trabajos realizados por
Vargas (1993), Rojas
(1995), Cern (1996), Valderrama (1997), Aceros y Pineda (1997),
Quevedo
(1998), Ligarreto (2001), Lpez (2005), Gallego (2005) y Melo
(2005), que han
desarrollado diferentes temas de investigacin relacionados con
enfermedades,
fisiologa, densidades, sequa, calidad nutricional del grano y
caractersticas
bioqumicas, moleculares y morfoagronmicas; dentro de estas
ltimas se
encuentran el rendimiento y sus componentes.
El rendimiento est relacionado con el producto de la interaccin
entre el genotipo
y el ambiente, que se manifiesta a travs de procesos fisiolgicos
(Vargas, 1993).
Precisamente Quevedo (1998), en la evaluacin fisiolgica y de la
produccin de
frjol arbustivo en condiciones de la Sabana de Bogot, encontr
que el rea foliar
especifica (AFE), la duracin del rea foliar (DAF) y la razn de
peso foliar (RPF)
son los ndices morfolgicos de crecimiento que mejor expresaron
los cambios en
el rendimiento agronmico del frjol.
La seleccin en frjol por incremento de rendimiento agronmico y
sus
componentes es difcil por la baja heredabilidad y los efectos
ambientales sobre su
expresin (Quevedo, 1998). El rendimiento en frjol es una
variable compleja que
-
depende de factores directos e indirectos. Entre los factores
directos los de mayor
peso son el nmero de vainas por planta, el nmero de semillas por
vaina y el
peso del grano.
Se pueden usar las correlaciones fenotpicas, genticas y
ambientales para
evaluar la asociacin entre los caracteres de inters en el
mejoramiento gentico
de plantas. La correlacin fenotpica se estima directamente de
los valores medios
fenotpicos de campo, es decir, de causas genticas y ambientales.
La correlacin
genotpica, en cambio, corresponde a la porcin gentica de la
correlacin
fenotpica y es empleada para orientar programas de mejoramiento
(Ceballos,
2003; Cruz y Regazzi, 1997; Falconer y Makay, 1996; Vencovsky y
Barriga, 1992 y
Hallauer y Miranda, 1981).
A travs del tiempo, las correlaciones se han utilizado en el
campo del
fitomejoramiento para varios objetivos, entre los que se destaca
la obtencin de
informacin bsica para realizar el anlisis de sendero o ruta
(path analysis, en
ingls). Para la determinacin de relaciones en variables
complejas como el
rendimiento se puede emplear parmetros como el coeficiente de
correlacin.
Sin embargo, Singh y Chaudhary (1977), Cruz y Regazzi (1997) y
Vencovsky y
Barriga (1992, citado por Espitia, 2005), sealan que los
coeficientes de
correlacin, a pesar de ser de gran utilidad en la cuantificacin
de la magnitud y
direccin de las influencias de factores en la determinacin de
caracteres
complejos, no le dan una importancia exacta a los efectos
directos e indirectos de
esos factores. Para solucionar ese problema se desarroll el
anlisis de sendero.
-
El anlisis de sendero consiste en desdoblar el coeficiente de
correlacin
fenotpico, gentico y ambiental en los efectos directos e
indirectos de varios
caracteres causas sobre una variable bsica compleja efecto. A
pesar de que
una correlacin es una caracterstica intrnseca a dos caracteres
en una condicin
experimental dada, su descomposicin es dependiente del conjunto
de caracteres
estudiados, que normalmente es evaluado por el conocimiento
previo del
investigador basado en su importancia y las posibles
interrelaciones (Cruz y
Regazzi, 1997; Singh y Chaudhary, 1977 y Vencovsky y Barriga,
1992, citado por
Espitia, 2005).
El estimador dentro del anlisis de sendero que mide las
relaciones causa-efecto
entre caracteres es llamado coeficiente de sendero (path
coefficient, en ingls),
que mide la influencia directa de una variable sobre otra,
independientemente de
las dems. Es este estadstico el que permite desagregar los
coeficientes de
correlacin simples en sus efectos directos e indirectos. Segn
Cruz y Regazzi
(1997) y Vencovsky y Barriga (1992), un anlisis de sendero es en
esencia un
estudio que permite evaluar si una relacin entre dos variables
es de causa-efecto
o es determinada por la influencia de otras variables. Un
anlisis de sendero
puede realizarse a partir de correlaciones fenotpicas, genticas
y ambientales.
La literatura reportada para P. vulgaris es escasa en este tema.
Por ello, la
descomposicin de las correlaciones en efectos directos e
indirectos entre los
caracteres agronmicos del rendimiento es fundamental en
programas de
mejoramiento gentico de esta especie, que en el entorno nacional
se siembra
tradicionalmente en promedio en una rea de 150.000 ha, de las
cuales cerca al
-
70% corresponden a frjoles volubles, con predominio de los tipos
Bola roja para
mercado como grano fresco o seco, mientras que el frjol tipo
Reventn an es
desconocido por los productores y consumidores, pero es una
alternativa
promisoria para nuevos mercados en la modalidad de
pasabocas.
El objetivo principal de este trabajo fue evaluar por
rendimiento a genotipos
promisorios de frjol voluble tipos Bola roja y Reventn para las
zonas fras de
Colombia, mediante el anlisis de sendero para el rendimiento por
planta, en
funcin del nmero de vainas por planta, nmero de semillas por
vaina y peso de
100 semillas, utilizando las correlaciones genotpicas y
fenotpicas entre estos
caracteres.
MATERIALES Y METODOS
Localizacin: El proyecto de aula se desarroll en el lote 10 del
Instituto Superior
de Educacin Rural (ISER), gracias a los administrativos que nos
cedieron este
lote.
El Iser se encuentra ubicado a tan solo 3.6 km de la sede
principal de la
Universidad de Pamplona. A una altura de 2200 msnm, temperatura
promedio de
16C. A pesar que el municipio est situado sobre la cordillera
Oriental, en la
bifurcacin del gran Nudo de Santurbn donde se divide en dos
ramales: uno que
toma la direccin nororiental hacia territorio venezolano y otro
que se dirige al
noroeste a formar la serrana de los Motilones, el proyecto se
desarrolla en un lote
medianamente plano, con un grado de escorrenta mnima que se
dirige al sur
oeste. (Pamplona)
-
Los estudios se realizaron Durante el ao 2015 en el instituto de
educacin
superior, cuidad de pamplona (norte de Santander) a una altura
de 2200msnm,
temperatura de 16C y precipitacin de 721mm anuales, ubicados en
el rango de
sumamente apto para el cultivo, humedad relativa del 72%.
Variedad con un buen
potencial de rendimiento y buena adaptacin al clima fro moderado
y fro (2000-
2750 msnm) es resistente a las principales enfermedades
prevalentes en clima fro
y el cultivo presenta una maduracin uniforme. (Ligarreto et al.,
2001)
Ecotipo estudiado: El material de origen sexual utilizado fue
Variedad Bachue,
Semilla certificada y con registro ica con adaptacin de 2000 a
2700 msnm.
Diseo experimental: Se emple un diseo de parcelas divididas en
bloques
completos al azar con tres repeticiones, para la evaluacin tres
densidades de
siembra en un terreno con una pendiente ligeramente inclinada.
El rea del
experimento fue de 80m2. S obtuvieron veinticuatro unidades
experimentales
constituidas por tres tipos de parcelas debido a las diferencias
entre las distancias
de siembra. El rea de la unidad experimental fue de 4,62 m2. El
experimento fue
montado sobre tres repeticiones, cada una con distancias
distintas, que fueron
seleccionadas en un orden tambin al azar. Las distancias
seleccionadas fueron
10cm X 40 cm llamada tratamiento nmero uno. La segunda distancia
fue de 20
cm X 40 cm y se llam tratamiento nmero dos. La tercera distancia
de siembra
evaluada fue la de 30 cm X 40 cm y se denomin tratamiento nmero
tres. (Tabla
1)
Una vez por semana se seleccionaron dos plantas, las cuales se
les realizaron la
toma de datos, una en laboratorio y otra en trabajo de campo.
Como trabajo de
-
campo se tom una fotografa con una cmara semiprofesional y las
fotos fueron
analizadas en imagen para determinar el rea foliar.
Tabla 1: distribucin de los tratamientos en cada parcela,
seleccionados al azar. Tratamiento Distancia de siembra
1 10 cm X 40 cm
2 30 cm X 40 cm
3 20 cm X 40 cm
Siembra: Se realiz el da 26 de mayo del 2015, se realiz la labor
de riego
antes de realizar la siembra y dos das despus se llev nuevamente
a capacidad
de campo el suelo. Cada dos das se realiz riego dependiendo la
necesidad ya
que hubo fechas continuas con precipitaciones.
RESULTADOS Y DISCUSIN
Tabla 2. Resultados del estudio del peso seco total por planta
en los tres
tratamientos con dos repeticiones por tratamiento.
PST 5 semana 6 semana 7 semana 8 semana
Tra 1-Pla1 0.6 1.1 2.5 4.1
Tra 1-Pla2 0.3 1.3 2.6 5.8
Tra 3-Pla1 0.8 2.7 3.7 7.6
Tra 3-Pla2 0.7 3.4 3.5 6.4
Tra 2-Pla1 0.5 2.5 3.3 5.5
Tra 2-Pla2 0.4 2.3 2.9 6.4
Tabla 3. Resultados del estudio del rea Foliar por planta en los
tres tratamientos
con dos repeticiones por tratamiento.
AF 5 semana 6 semana 7 semana 8 semana
Tra 1-Pla1 8.7 13.3 19.8 47.9
Tra 1-Pla2 7.9 9.8 20.2 51.1
Tra 3-Pla1 12.4 24.2 24.4 61.8
Tra 3-Pla2 9.9 29.3 21.3 54.6
Tra 2-Pla1 9.4 19.6 23.05 55.4
Tra 2-Pla2 9.1 18.7 22.5 52.6
-
Tabla 4. Resultados de los promedios para el Peso Seco Total por
tratamiento.
PROM PST 5 Semana 6 Semana 7 Semana 8 Semana
1 0.45 1.2 2.55 4.95
3 0.75 3.05 3.6 7
2 0.45 2.4 3.1 5.95
Tabla 5. Resultado de los promedios para el rea Foliar por
tratamiento.
PROM AF 5 Semana 6 Semana 7 Semana 8 Semana
1 8.3 11.55 20 49.5
3 11.15 38.85 22.85 58.2
2 9.25 19.15 22.775 54
Tabla 6. Resultados de la Tasa de crecimiento absoluto del
cultivo.
g.da-1
SEMANA
6 7 8
Tratamiento1 0.75 1.35 2.4
Tratamiento3 2.3 0.55 3.4
Tratamiento2 1.95 0.7 2.85
Tabla 7. Resultados de la Razn del rea Foliar. SEMANA
5 6 7 8
Tratamiento1 18.44 9.62 7.84 10
Tratamiento3 14.86 12.73 6.34 8.31
Tratamiento2 20.55 7.97 7.34 9.07
-
TRA
TAM
IEN
TO
TRA
TAM
IEN
TO
Grafica 1. Promedio de peso seco total.
El peso seco total tiene un incremento que va medido desde la
semana 5 despus a ver sido sembrado en campo el frijol. En la
semana 5 observamos mediciones muy bajas comparadas con la 8
semana, semana en la cual haba aumentado considerablemente el peso
seco de las plantas. Para realizar estas mediciones se dejaron las
muestras enhorno a 37C por tres das aproximadamente. Grafica 2.
Promedio de rea foliar
En la grfica observamos cmo fue aumentando el rea foliar en los
diferentes tratamientos atreves del tiempo dado en semanas. En la
primera semana los valores del rea foliar son mnimos para cada
tratamiento pero observamos como a medida que va aumentando el
tiempo aumenta tambin el rea foliar o el desarrollo de la planta.
Para estas mediciones se tomaron fotografas a una altura aproximada
de 20 cm y se calcularon mediante el programa Imagej.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
4 5 6 7 8 9
Pro
me
dio
de
Pe
so s
eco
(g)
Tiempo Semanas
PST
TRA 1
TRA 3
TRA 2
0
10
20
30
40
50
60
70
5 6 7 8
AR
EA f
OLI
AR
(cm
2)
TIEMPO (SEMANA)
rea Foliar
1
3
2
-
TRA
TAM
IEN
TO
TRA
TAM
IEN
TO
Grafica 3. Tasa de Crecimiento Absoluto.
La tasa absoluta de crecimiento es una tasa de cambio en tamao,
o sea un incremento del tamao por unidad de tiempo. Observamos como
el aumento fue mayor para los tratamientos durante la 7 semana.
Para considerar que es en este momento donde se incrementa el
crecimiento y tener en cuenta la poca especial de abonado para
obtener una mayor absorcin de nutrientes. Grafica 4. Relacin de rea
foliar.
La RAF es considerad como la relacin que hay entre el rea Foliar
y el peso seco total. Entre las cuales observamos en la grfica el
comportamiento de los diferentes tratamientos con el valor de los
promedios para la semana 5 fueron ms altos los valores debidos a un
alto peso total con respecto al rea foliar. Eso los podemos
utilizar para determinar las necesidades fisiolgicas de las plantas
en la captacin de nutrientes por medio de las hojas como los
principales rganos fuentes de las plantas para la conversin de
energa y fotoasimilados.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
6 7 8
SEMANA
g.d
a-1
TAC
1
3
2
0
5
10
15
20
25
5 6 7 8
SEMANA
cm2
*g-1
RAF
1
3
2
-
A pesar que se tomaron muy pocos valores se ha podido establecer
cmo es el
crecimiento acumulativo de las plantas por medio de la
determinacin del rea
foliar y el peso seco total. Podemos tener en cuenta en estos
valores procesos
agronmicos como el abonado, siendo la labor que nos representa
un porcentaje
alto de inversin en la sustentabilidad de un cultivo. Podemos
determinar el
momento indicado para realizar esta labor con el mayor
compromiso de no estar
desperdiciando nutrientes que pueden ser aprovechados por
plantas no benficas
para el cultivo.
Podemos determinar que para el ensayo con los valores obtenidos
en campo y
que se encuentran en la grfica 2, hay una plasticidad negativa.
A medida que
disminuimos la poblacin por metro cuadrado observamos un aumento
del
desarrollo en cada planta. Debemos tener en cuenta factores como
la fecundacin
ya en etapas de floracin, si estn muy retiradas esto tambin
disminuir el
rendimiento por ha.
Para las densidades de siembra de 10 cm X 20 Cm que se
encontraban ubicadas
en la primera parcela se encontraron diferencias significativas
con respecto a la
distancia de siembra de 30 cm X 40 cm quien obtuvieron un mayor
desarrollo de
rea foliar y por consecuente un mayor crecimiento aumentado el
valor del peso
seco total, dejando con un valor promedio el tratamiento tres
quien tena como
referencia la distancia de 20 cm X 40 cm entre planta pero a
pesar de eso la
competencia gener una disminucin en el desarrollo foliar.
-
A medida que se aumenta la poblacin por rea la competencia
aumenta y se
disminuye las distribucin se fotoasimilados, lo que provoca la
dismucion de
desarrollo foliar, el desarrollo radicular, disminuyendo el
crecimiento en cada
planta.
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-
ANEXOS
1. TABLA MATRICAL desarrollada en la toma de datos del cuasi
experimento.
N MUESTRA DDS TRATAMIENTO REPETICION AF (cm2) PST (g)
1 1 21 1 1 0.6 8.7
2 1 21 1 1 0.3 7.9
3 1 21 2 1 0.5 9.4
4 1 21 2 1 0.4 9.1
5 1 21 3 1 0.8 12.4
6 1 21 3 1 0.7 9.9
7 2 28 1 1 1.1 13.3
8 2 28 1 1 1.3 9.8
9 2 28 2 1 2.5 19.6
10 2 28 2 1 2.3 18.7
11 2 28 3 1 2.7 24.2
12 2 28 3 1 3.4 29.3
13 3 36 1 1 2.5 19.8
14 3 36 1 1 2.6 20.2
15 3 36 2 1 3.3 23.05
16 3 36 2 1 2.9 22.5
17 3 36 3 1 3.7 24.4
18 3 36 3 1 3.5 21.3
19 4 43 1 1 4.1 47.9
20 4 43 1 1 5.8 51.1
21 4 43 2 1 5.5 55.4
22 4 43 2 1 6.4 52.6
23 4 43 3 1 7.6 61.8
24 4 43 3 1 6.4 54.6
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Imagen 1. Fotografa tomada el 10 de marzo del 2015, lote sin
preparar. Reconocimiento del rea a trabajar.
Imagen 2. Fotografa tomada el 13 de marzo del 2015. Inicio de
preparacin del lote a trabajar el proyecto de aula.
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Imagen 3. Fotografa tomada el 20 de marzo del 2015. Preparacin
de los lotes para cada repeticin del experimento.
Imagen 4. Fotografa tomada el 9 de abril del 2015. Siembra del
frijol, variedad Bachue.
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Imagen 5. Fotografa tomada el 21 de Abril del 2015. Plntulas en
estadio 1.0 de la escala BBCH. (Cotiledones desplegados
completamente)
Imagen 6 y 7. Fotografas tomadas el 28 de abril del 2015.
Plantas en estadio 1.2
de la escala BBCH. (Dos hojas enteras desplegadas)
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Imagen 8. Fotografa tomada el 26 de mayo. Plantas en estadio 2.7
de la escala
BBCH. (Sptimo brote lateral visible)
Imagen 9. Pantallazo realizado al programa Imagej, rea foliar en
las primeras
muestras.
