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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE BIOLOGÍA MARINA TESIS EVALUACIÓN DE UN EXTRACTO ALCALINO DEL ALGA Macrocystis pyrifera, (L.) C. AGARDH, SOBRE EL CRECIMIENTO DE VEGETALES TERRESTRES. QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: BIÓLOGO MARINO PRESENTA: IVÁN HERNÁNDEZ ALARCÓN DIRECTOR: DR. GUSTAVO HERNÁNDEZ CARMONA LA PAZ, BAJA CALIFORNIA SUR, FEBRERO DE 2014

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR

ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE BIOLOGÍA MARINA

TESIS

EVALUACIÓN DE UN EXTRACTO ALCALINO DEL ALGA Macrocystis pyrifera, (L.) C. AGARDH, SOBRE EL

CRECIMIENTO DE VEGETALES TERRESTRES.

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

BIÓLOGO MARINO

PRESENTA:

IVÁN HERNÁNDEZ ALARCÓN

DIRECTOR: DR. GUSTAVO HERNÁNDEZ CARMONA

LA PAZ, BAJA CALIFORNIA SUR, FEBRERO DE 2014

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA SUR

ÁREA DE CONOCIMIENTO DE CIENCIAS DEL MAR DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE BIOLOGÍA MARINA

TESIS

EVALUACIÓN DE UN EXTRACTO ALCALINO DEL ALGA Macrocystis pyrifera, (L.) C. AGARDH, SOBRE EL

CRECIMIENTO DE VEGETALES TERRESTRES.

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

BIÓLOGO MARINO

PRESENTA:

IVÁN HERNÁNDEZ ALARCÓN

DIRECTOR: DR. GUSTAVO HERNÁNDEZ CARMONA

LA PAZ, BAJA CALIFORNIA SUR, FEBRERO DE 2014

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DICTAMEN DE APROBACIÓN DEL TRABAJO TERMINADO

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DEDICATORIA:

“Y una tarde cualquiera, sentirás que te has ido

y un soplo de ceniza regará tu jardín

y aprenderás entonces, que el tiempo y el olvido

son las únicas cosas que nunca tienen fin.”

José Ángel Buesa

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AGRADECIMIENTOS

Agradecer ante todo a mi director de tesis Doctor Gustavo Hernández Carmona por su

enorme paciencia y su inexorable apoyo. Gracias.

Agradecer a mis revisores Dr. Rafael Riosmena Rodríguez, Dr. Juan Manuel López

Vivas, Dr. Jorge Manuel López Calderón y M. en C. Yoloxóchitl Elizabeth Rodríguez

Montesinos por su tiempo, comentarios y sus atenciones para la realización de este

trabajo.

A Miguel Ángel Villa Arce y Luis Carlos Cejudo Licéa por su cooperación, trabajo y

consejos.

Agradecer a mi familia por toda la confianza.

A todos mis compañeros de laboratorio.

A la empresa Laboratorios Agroenzimas (LASA), por la colaboración en este trabajo.

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ÍNDICE DE CONTENIDO

Introducción………………………………………………………………………………..1

Antecedentes………………………………………………………………………………5

Justificación…………………………………………………………………………...…...9

Objetivos…………………………………………………………………………………..10

Hipótesis………………………………………………………………………………..…11

Metodología……………………………………………………………………………….12

Resultados……………………………………………………………………………..…19

Discusión……………………………………………………………………………….…34

Conclusiones……………………………………………………………………………..40

Recomendaciones……………………………………………………………………….40

Bibliografía………………………………………………………………………………..41

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ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS

Figura 1. Efecto de ELA en la longitud de tallos en semillas de

rábano…………………………………………………………………… 21

Figura 2. Efecto de ELA en la longitud de raíz sobre semillas de

rábano…………………………………………………………………… 22

Figura 3. Efecto en el peso fresco de germinados de rábano tratadas con

ELA líquido y a partir de sólidos

totales……………………………………............................................

23

Figura 4. Efecto de la aplicación del ELA 1h-ROH disuelto en solución

hidropónica sobre la longitud de tallo en plantas de

rábano…………………………………………………………………...

24

Figura 5. Efecto de la aplicación del ELA 1h-ROH disuelto en solución

hidropónica sobre la longitud de raíz en plantas de

rábano……………………………………………………………………

25

Figura 6. Peso fresco en las diferentes concentraciones del ELA 1h-ROH

disuelto en solución hidropónica…………….................................. 25

Figura 7. Efecto del ELA 1h-ROH sobre la longitud de tallo en plantas de

rábano en un sistema hidropónico NTF mediante aplicación foliar. 26

Figura 8. Efecto en la longitud de raíz de plantas de rábano por aplicación

foliar de ELA……………………………………………………………. 27

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Figura 9. Rendimiento de sólidos totales obtenidos de los ELA después de

evaporar el agua ……………………………………………………

28

Figura10. Efecto en la longitud del tallo en plantas de rábano por la aplicación

de ELA a partir de sólidos totales……………………… 29

Figura11. Efecto en longitudes de raíces de extractos a partir de sólidos

totales……………………………………………………….…………… 30

Tabla I. Tasa de germinación y longitudes promedio de tallo de las mezclas

de sustrato comercial con tierra de diatomeas residual…

19

Tabla II. Mediciones de los experimentos realizados en hidroponía……….. 27

Tabla III. Valores promedio de mediciones de las semillas de rábanos

expuestas a ELA...…………………………………………………… 31

Tabla IV. Análisis de comparación de medias por DMS de Fisher para

cantidad de tubérculos en Papa, var, Fianna, ciclo Otoño-Invierno

2011-2012. UEM, Laboratorios Agroenzymas S.A. de C.V……….. 32

Tabla V. Análisis de comparación de medias por DMS de Fisher para

características de elote en Maíz Dulce var Abbot&Cobb YR 007,

ciclo Otoño-Invierno 2011-2012……………………………………… 33

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RESUMEN

Se examinó el efecto del residuo de tierra de diatomeas de la producción de alginatos

como fertilizante para sustratos. Con altas proporciones de tierra de diatomeas se

redujo el desarrollo de plántulas, pero en proporción de 25% tierra de diatomeas y 75%

sustrato comercial se obtuvo un porcentaje de germinación significativamente mayor

(91%). Se analizaron cuatro extractos líquidos del alga (ELA) Macrocystis pyrifera

producido con diferentes tiempos de extracción (1 y 2 horas) y ausencia/presencia de

alcohol etílico, en experimentos de cultivos hidropónicos NFT, pruebas de germinación

y en campo experimental abierto, sobre el crecimiento de vegetales terrestres. Los

ELA que fueron disueltos en la solución hidropónica produjeron una sobrepoblación de

hongos y materia orgánica en el líquido recirculante provocando la muerte de las

plantas de rábano (Raphanus sativus L.). La aplicación foliar produjo mayores tamaños

promedio en longitud de tallo, raíz y peso fresco pero estadísticamente similares al

control. En germinación de semillas de rábano, todas las semillas tratadas con ELA

presentaron resultados positivos en cuanto a tamaño de raíz, tallo y peso fresco. En

experimentos de germinación tratamientos con alcohol tuvieron mayores tallos (0.14

cm diferencia), mayores raíces (2.47 cm diferencia) y menor peso fresco (23%

diferencia) que tratamientos sin alcohol. Tratamientos de 2 horas tuvieron mayores

tallos (diferencia de 0.04 cm), mayores raíces (diferencia de 2.5 cm) y mayores pesos

frescos (diferencia de 0.13 g) que tratamientos de 1 hora, siendo estadísticamente

semejantes. El mejor tiempo de proceso de extracción fue una hora sin alcohol (1h-

ROH). Los sólidos totales contenidos en el ELA fueron estadísticamente iguales para

todos los tratamientos (29.97-36.7 g L-1). En los experimentos de campo abierto, el

extracto 1h-ROH mostró los mejores resultados a una concentración de 0.5 L ha-1 en

etapa de estoloneo en papas (Solanum tuberosum L.); y a una concentración de 1.5 L

ha-1 en etapas V6 y V9 para maíz (Zea mays L.). El ELA producido fue similar o mejor

en comparación con cuatro extractos de alga comerciales (Stimplex®, Vitalex®,

Algaenzims® y Norkelp®).

Palabras clave: Algas, Macrocystis, Extractos, Bioestimulantes, Hidroponía, NTF,

Germinación

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ABSTRACT

We examined the effect of the residual diatomaceous earth from the alginates

extraction process as substrate fertilized. High proportions of diatomaceous earth

reduced seedling development, but when using the proportion 25 % diatomaceous

earth and 75% commercial substrate, the germination percentage was significantly

higher. Seaweed liquid extract alga (SLE) from the giant kelp Macrocystis pyrifera were

produced with different extraction times (1 and 2 hours) and the absence / presence of

ethyl alcohol. The SLE were applied in hydroponics experiments (NFT), in seedling

tests, and experimental fields on terrestrial plant growth. The SLE that were dissolved

in the hydroponic solution produced an overpopulation of fungi and organic matter in

the recirculating liquid, leading to the death of radish plants (Raphanus sativus L.).

Foliar application produced longer average stems, roots and higher, fresh weight, but

statistically equal to the control. In radish seed germination, all seeds treated with SLE

showed positive results in terms of size of root, stem and fresh weight. In seedling

experiments the alcohol treatments were larger in stems (0.14 cm difference) and roots

(2.47 cm difference), but lower in fresh weight (23% difference) than treatments without

alcohol. Treatments of two hours have larger stems (difference of 0.04 cm), larger roots

(2.5 cm gap) and higher fresh weights (difference of 0.13 g) nevertheless 1 hour

treatments were statistically similar. The best extraction process time was one hour,

without alcohol (1h-ROH). Total solids content in the SLE were statistically the same

for all treatments (29.97 - 36.7 gL- 1). The extract 1h-ROH produced the best results at

a concentration of 0.5 L ha-1 in the stolon stage of potatoes (Solanum tuberosum L.),

and at a concentration of 1.5 L ha-1 in V6 and V9 stages for maize (Zea mays L.). The

SLE was similar or better when compared with four commercial seaweed extracts

(Stimplex®, Vitalex®, Algaenzims® and Norkelp ®). The bio stimulants developed from

M. pyrifera could be a productive alternative.

Keywords: Seaweeds, Macrocystis, Extracts, Biostimulants, Hidroponics, NFT,

Germination.

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INTRODUCCIÓN

Las algas forman parte integral del ecosistema marino. Se estima que hay 9,000

especies de macroalgas clasificadas en 4 grupos principales basados en sus

pigmentos accesorios: Cianophyta, Ochrophyta, Rhodophyta y Chlorophyta; o azul-

verdes, cafés, rojas y verdes, respectivamente. Las algas rojas son el grupo más

abundante, ya que de ellas se conocen cerca de 4,000 especies, después se

encuentran las algas cafés, que comprenden alrededor de 2,000 especies (Khan et

al., 2009).

La abundancia y diversidad de macroalgas, ha permitido su uso en áreas como

alimentación humana y animal, medicinas, producción de biocombustibles, entre otras.

Como fertilizantes, las algas marinas se han usado desde hace siglos y en grandes

cantidades como acondicionadores de suelos y fuente de materia orgánica en

superficies de cultivos, debido a que contienen macro y micro elementos nutricios,

aminoácidos, vitaminas, citoquininas y auxinas, que actúan contra plagas y agentes

quelantes. Incluso en algunos procesos de elaboración de extractos, los

microorganismos asociados con ellas permanecen en estado viable, potenciando su

acción (Canales-López 1999). Particularmente las algas cafés, contienen gran

cantidad de polisacáridos, tales como alginatos y fucoidanos. Entre los usos indirectos

de las algas se encuentran los residuos del proceso de producción de alginatos, ya

que pueden ser utilizados como fertilizantes. Actúan como estabilizador de arcillas y

forma agregados en el suelo (Blunden, 1991; Hernández-Carmona et al., 2012). Sin

embargo, la utilización de algas como fertilizante se limitaba a regiones agrícolas

limítrofes con líneas de costa; hasta que a partir del siglo pasado, las algas fueron

utilizadas como productos transportables (Craigie et al., 2007). Recientemente el uso

de extractos derivados de las algas para la agricultura y la horticultura se ha

incrementado de manera importante (Zodape et al., 2011). Según la FAO en 2006 se

producían más de 15 millones de toneladas por año de productos procedentes de

algas (Khan et al., 2009). Si bien inicialmente las algas fueron comercializadas como

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composta, a partir de 1950 se desarrolló el comercio de productos derivados de los

extractos líquidos de algas, ya que sus efectos benéficos se presentan con mayor

rapidez que la composta (Stephenson, 1974). Actualmente estos extractos

comerciales que se venden tienen diferentes características de color, olor y viscosidad.

Extractos de algas

Los extractos de algas no son considerados como fertilizantes, sino clasificados como

un producto bioestimulante vegetal, ya que las diluciones con agua durante su

preparación (1:1000) no permite que se adicionen cantidades significativas de

nutrientes (Briceño-Domínguez, 2011). Los extractos se definen como un producto no

nutricional, que promueve el crecimiento de plantas cuando es aplicado en pequeñas

cantidades; o como potenciadores de crecimiento (Zhang y Schmidt, 1997). Los

bioestimulantes no suplen todos los nutrientes en las cantidades necesarias, sin

embargo incrementan la absorción de minerales, logrando un mejor uso de nutrientes;

debido a la presencia de hormonas vegetales reguladoras del crecimiento de los

cultivos (Schmidt et al., 2003; Briceño Domínguez, 2011). En la década de los 50s, los

extractos líquidos fueron utilizados para la producción orgánica de cultivos, así como

fórmulas secas para aplicaciones foliares (Sharma et al., 2011). En los últimos 20 años

se ha documentado su efecto en la formación de la raíz, la estimulación del crecimiento

y la toma de minerales durante condiciones de estrés. Recientemente las fórmulas

comerciales se utilizan ampliamente en regiones tropicales para mejorar el estrés

abiótico (alta temperatura, alta salinidad y déficit de agua) ayudando a obtener una

mejor cosecha (Spinelli et al., 2010).

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Agricultura hidropónica

El concepto de agricultura hidropónica se ha desarrollado de manera importante desde

la década de los 30s y ha cobrado auge a nivel mundial. La hidroponía, [hydros (agua)

y ponos (cultivo)], es un método de cultivo de plantas que utiliza soluciones nutritivas

en sustitución de un suelo agrícola. Los cultivos hidropónicos surgen como una

alternativa a la agricultura tradicional, su principal objetivo es eliminar o disminuir los

factores limitantes asociados a la característica del suelo. Es utilizada en países con

limitaciones serias de suelo, agua y otros recursos, ya que reduce los costos de

producción y no necesita de maquinaria agrícola (Castañeda, 1997).

El proceso es independiente del clima natural de una región, el manejo de cultivo es

llevado con limpieza y permite la posibilidad de obtener varias cosechas al año

(Sánchez-del-Castillo, 2010). La hidroponía se realiza básicamente en tres métodos:

en sustrato sólido inerte, aeroponia y medio líquido. Sin embargo debido a la pérdida,

tanto de agua como de fertilizantes, se ha enfocado el interés por sistemas que

involucran un reciclado de lixiviado, como es el sistema de película de nutrientes (NTF,

por sus siglas en inglés, Nutrient Film Technique) donde los elementos requeridos para

el desarrollo de las plantas, son incluidos en una solución nutritiva que se recircula por

el sistema (Jaques-Hernández y Hernández, 2005).

La hidroponia, como técnica de producción de alimentos, especialmente de hortalizas

de alta sanidad y calidad, está siendo también considerada en distintos países de

América Latina como una alternativa tecnológica. En 2010, México contaba ya con

quince mil hectáreas de invernaderos hidropónicos en todo el país (Sánchez-del-

Castillo, 2010). Sin embargo existen muy pocos estudios sobre el efecto que pueda

tener la utilización de extractos de algas sobre los cultivos hidropónicos.

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Macrocystis pyrifera como recurso potencial en México.

En México se han identificado alrededor de 210 especies de alga cafés, en costas del

océano Pacífico y el Golfo de México. El sargazo gigante (Macrocystis pyrifera (L.)

C.Agardh, 1820) se encuentra distribuido a lo largo de la costa oeste de la península

de Baja California, desde Tijuana, B.C. hasta Bahía Asunción, B.C.S. (Hernández-

Carmona et al., 1991). Se caracteriza por ser el alga de mayor tamaño en el mundo,

alcanza longitudes superiores a los 30 metros y posee la tasa de crecimiento record

de hasta 50 cm diarios (North, 1971). Se estima que la biomasa cosechable de estas

poblaciones varía estacionalmente entre 30 mil t en invierno y 100 mil t en verano

(Hernández-Carmona et al., 1991). Con una cosecha en la península de Baja California

actual menor a las 1,000 t frescas por año, este recurso se puede considerar en estatus

de subutilizado, de tal manera que la cantidad de algas disponible permite una

explotación sustentable (Briceño-Domínguez, 2011).

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ANTECEDENTES

A través de los años se han descrito formas generales para obtener extractos de algas

marinas para la realización de extractos. La especie más explotada es el alga café

Ascophyllum nodosum (L.) Le Jolis 1863, (Blunden et al., 1997). La mayoría de los

productos líderes en el mercado (Maxicrop® y Acadian®) producen extractos de esta

alga mediante hidrólisis alcalina con hidróxidos o carbonatos, ya sea de sodio o de

potasio, principalmente porque estos reactivos son permitidos en la normatividad de

producción orgánica (Briceño-Domínguez, 2011). Poco se ha descrito sobre las

condiciones de producción de los extractos de algas, la mayoría de las publicaciones

informan sólo de los resultados obtenidos a partir de la aplicación, debido a la

importancia comercial que estos tienen, así como la protección de las patentes.

Se ha descrito los resultados de una aplicación del extracto comercial “Maxicrop®” para

un cultivo hidropónico de cebada, durante 6 semanas. Se incorporaron dos

tratamientos, uno en la solución hidropónica y otra asperjada en las plantas.

Encontraron que sin importar el modo de aplicación las plantas tratadas con Maxicrop®

crecieron más rápido que plantas control. Las plantas con extracto incorporado a la

solución mostraron un incremento de 56-63% sobre el control. En el tratamiento de

extracto asperjado, el efecto fue menos pronunciado, incrementando 35-38% más que

el control (Steveni et al., 1992).

El procedimiento para realizar un extracto a partir del alga roja Kappaphycus alvarezii

Basson & Moe 1996, consiste en: (1) un lavado para quitar impurezas a las algas, (2)

secado de alga a temperatura ambiente, (3) trituración con un molino y (4) extracción.

El sobrenadante se consideró como la concentración al 100% y se utilizó agua para

realizar diluciones para los tratamientos. La evaluación se llevó a cabo variando las

concentraciones (2.5, 5, 7.5, 10, 12.5 y 15 %) sobre un cultivo de soya (Glycine max

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(L.) Merrill 1917, obteniendo más plantas y más altas conforme la concentración

aumentaba, obteniendo el crecimiento máximo con 15% (Rathore et al., 2009).

El proceso de producción de un fertilizante líquido de algas obtenido a partir de

Sargassum polycystum C. Agardh 1924 fue evaluado, usando como planta modelo

guandú o frijol de palo, (Cajanus cajan L. Millsp), una leguminosa cultivada en la India.

El proceso consistió en: (1) deshidratar el alga al sol durante 40 horas, (2) triturar el

alga en un molino, (3) mezclar el alga en polvo con agua destilada a una proporción

de 1:20 (p/v), (4) calentarla con autoclave a 120°C y 20 lb de presión durante 1 hora,

(5) filtrarla a través de tela y (6) centrifugar el sobrenadante y deshidratar a 60°C

durante 48 horas. El producto seco se disolvió a diferentes concentraciones usando

como disolventes agua y alcohol etílico. La evaluación del extracto mostró que el tipo

de disolvente no tuvo efecto significativo sobre los parámetros de crecimiento de las

plántulas, sólo la concentración del extracto. La mayor concentración (15%) presentó

valores significativamente más bajos que el control, indicando que a esta

concentración los efectos empiezan a ser negativos. La concentración más baja (0.5%)

presentó resultados significativamente más elevados que el control (Erulan et al.,

2009).

Se han elaborado extractos de cinco especies de algas (Ascophyllum nodosum, Fucus

serratus (L.) 1753, Fucus vesiculosus (L.) 1753, Laminaria hyperborea (G.) 1884 y

Sargassum muticum (Y.) 1955) con la siguiente metodología: (1) lavado del alga con

agua de la llave, (2) molienda en un molino, (3) homogeneización con agua destilada,

(4) ajuste del pH con ácido acético, o hidróxido de potasio a 6.5, (5) filtrado al vacío.

El filtrado se consideró como la concentración al 100%. La evaluación se llevó a cabo

sobre plántulas de frijol mungo (Vigna radiata (L.) Wilczek) con soluciones diluidas a

0.1; 0.03; 0.003; 0.001; y 0.0003 con agua destilada. Plántulas de 10 días fueron

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colocadas en viales con estas concentraciones, durante 10 días. Obteniendo como

resultado una diferencia significativa (p<0.001) favorable para todos los extractos en

relación al control. El alga café F. vesiculosus fue la que arrojó valores más altos,

comparados con las otras algas. También se evaluaron extractos de algas en tubos

hidropónicos con la técnica NFT, con aplicaciones foliares. Colocaron plántulas de frijol

mungo de 14 días de germinadas y asperjándolas cada semana, durante 4 semanas

con cinco diferentes extractos en dos diluciones 1:100 y 1:30, ajustando el pH a 5.5,

con solución ácida. Las plantas con aplicación foliar presentaron una diferencia

significativamente mayor en su crecimiento vegetal, para ambas soluciones (Sharma

et al., 2011).

Se han realizado evaluaciones del extracto de alga café M. pyrifera con un tratamiento

basado en el proceso de extracción de alginatos (Hernández-Carmona et al., 1999,

2001) con la siguiente metodología: (1) extraer el alga, (2) molerla, (3) hidratarla con

agua y (4) realizar una hidrólisis alcalina variando la temperatura (40, 60 y 80°C) y el

pH (8, 9, 10, 11 y 12) durante 2 horas, (5) centrifugar y ajustar el pH final a 6.5. La

evaluación del extracto se llevó a cabo sobre semillas de jitomate (Lycopersicum

esculentum (P.) Mill) en cajas de Petri con factores controlados. A cada caja de Petri

se le adicionaron 10 mL de los extractos a probar a una concentración del 1% y se

utilizó agua como control. En este estudio se obtuvo un efecto significativamente mayor

con todos los extractos, en la longitud del tallo y el peso fresco con respecto al control.

En la aplicación foliar sobre plántulas de jitomate con tres aplicaciones semanales no

se observó un efecto estadísticamente significativo en longitud de tallo, raíz ni peso

fresco, pero sí en el peso de los frutos (Briceño-Domínguez, 2011).

Se han preparado extractos líquidos a partir de 4 especies de algas; dos verdes

(Ulva lactuca (L.) 1753 y Caulerpa sertularioides (S.G. Gmelin) 1905) y dos cafés

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(Padina gymnospora (Kützing) Sonder 1971 y Sargassum liebmannii (J.Agardh)

1847) con las siguientes etapas: (1) recolección de algas en la zona intermareal, (2)

lavado para remover sales, (3) secadas en un horno por 72 h a 60°C, (4) molidas a

partículas menores de 0.50 mm con un molino eléctrico, (5) sometidas a una

digestión ácida; (6) a cada 100 g de muestra se le agregó un litro de agua destilada,

(7) se introdujeron a un autoclave a 121°C durante 1 h a 1.21 Kg cm-2 de presión, (8)

se filtraron a través de papel filtro Whatman® número 4. Los experimentos de

germinación se realizaron en grupos de 100 semillas de jitomate previamente

esterilizadas con hipoclorito de sodio, durante 12 días con observaciones diarias.

También se evaluó en invernadero con plántulas de 15 días, sobre perlita, roca

volcánica y sustrato comercial Sunshine Mix 3®. Fueron irrigadas cada semana con

50 mL del extracto líquido; durante 7 semanas. Los métodos de irrigación fueron:

aspersión foliar y mezclado en el sustrato; con diferentes concentraciones (0.2, 0.4 y

1.0%). Se encontró que en germinación de semillas las concentraciones altas (0.4 y

1.0%) disminuyen el porcentaje de germinación. Todos los extractos presentaron un

efecto estimulatorio en la longitud de plúmula en comparación con el control, siendo

los más altos U. lactuca y P. gymnospora al 1.0% de concentración. En las

mediciones de longitud de radícula, el extracto del alga C. sertularioides tuvo un

efecto de inhibición en cualquier concentración. Las mayores longitudes se

encontraron en las otras especies con la menor concentración (0.2%). Para las

plántulas de invernadero la aspersión foliar y la mezcla en el sustrato presentaron

mayor crecimiento que el control. Las mayores tallas se encontraron con la mezcla

en el sustrato. Los tratamientos de U. lactuca y P. gymnospora a 0.2% mostraron

mayor longitud de raíz. También se observó un efecto positivo en el peso fresco con

P. gymnospora en todas las concentraciones (Hernández-Herrera et al., 2013).

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JUSTIFICACIÓN

Se ha mencionado que los residuos de la filtración durante la extracción de alginatos

pudieran utilizarse como fertilizantes (Hernández-Carmona et al., 2012), por lo que el

aprovechamiento de este recurso podría resultar en un mejoramiento en la

metodología y re-utilización de insumos.

Los extractos utilizados en los otros estudios (Erulan et al., 2009) no fueron obtenidos

por hidrólisis alcalina y a pesar de eso, presentaron actividad como estimulante en las

plantas; también los tiempos de extracción varían según las metodologías. Es de

interés para la industria acortar los tiempos de extracción así como reducir los insumos

para la producción de extractos de calidad, para maximizar la producción. Surge

entonces la pregunta, ¿es posible obtener un extracto de calidad con menor tiempo de

preparación y evitando reactivos costosos como el alcohol? Por otra parte, el 60% de

los invernaderos de hidroponía que se han instalado en el país han fracasado debido

a la falta de capacitación de técnicos y de mercado (Sánchez-del-Castillo, 2010). Por

lo que fortalecer la cultura hidropónica así como dar información sobre nuevas

estrategias tiene una importancia social remarcable al ser una alternativa de

producción.

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OBJETIVOS

General

Mejorar la eficiencia de la metodología para la producción de un extracto líquido

obtenido a partir del alga Macrocystis pyrifera (L.) C. Agardh y evaluar su

actividad como estimulante del crecimiento vegetal.

Específicos

Evaluar la tierra de diatomeas residual de la producción de alginatos como

sustrato estimulante para plántulas de rábano.

Evaluar el efecto del tiempo de extracción de un extracto líquido de algas (ELA)

sobre su actividad como bioestimulante en un cultivo hidropónico tipo NFT.

Evaluar el efecto del uso de alcohol en el proceso de producción del ELA sobre

su actividad como bioestimulante en un cultivo hidropónico tipo NFT.

Evaluar el rendimiento de los componentes de extracto mediante la

determinación de los sólidos totales disueltos en el ELA

Comparar el efecto del ELA desarrollado sobre cultivos de papa (Solanum

tuberosum L. var: Fianna) y maíz dulce (Zea mays L. var: rugosa), comparado

con el efecto de extractos comerciales en un campo experimental.

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HIPÓTESIS

La tierra de diatomeas residuales tendrá un efecto positivo en la germinación

y/o crecimiento de plantas de rábano

Los extractos líquidos de algas, producidos con menor tiempo de extracción

(una hora) tendrán iguales o mejores efectos sobre el crecimiento vegetal, que

los extractos obtenidos en dos horas.

Los extractos de algas elaborados sin alcohol, tendrán el mismo efecto

estimulante de crecimiento vegetal, que los extractos con alcohol.

El rendimiento de los sólidos totales disueltos en los extractos algales estará

relacionado con los efectos benéficos del ELA.

El ELA desarrollado tendrá un efecto benéfico igual o mejor que otros extractos

comerciales, aplicados en campo abierto.

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METODOLOGÍA

Evaluación de tierra de diatomeas residual de la producción de alginatos como

sustrato estimulante para plántulas de rábano (Raphanus sativus (L.) G. Beck)

La tierra de diatomeas fue obtenida como un subproducto del proceso de producción

de alginatos. Se procesaron 10 kg de alga seca M. pyrifera, previamente molida en un

molino de martillos convencional a un tamaño aproximado de 6 mm. El alga se tamizó

para remover la mayor cantidad de arena y polvo de alga y se colocó en un tanque de

acero inoxidable de 90 L. Se trataron con solución de formaldehido al 0.1% durante 12

horas, con una proporción de 1:9 respecto al alga seca y cantidad de agua.

Posteriormente se drenó y en el mismo tanque se adicionaron 100 L de agua y se

agregó ácido clorhídrico hasta obtener un pH de 4 en la solución. Se agitó durante 15

minutos a temperatura ambiente y se drenó la solución ácida residual. A continuación

las algas se lavaron durante 15 min con 100 L de agua, se transportaron por bombeo

a una marmita de acero y se añadieron 166 L de agua, se calentó a 80 °C y se ajustó

el pH a 10 agregando carbonato de sodio en polvo, con agitación constante durante 2

h. Después de la extracción la pasta de alginatos se bombeó a un tanque de fibra de

vidrio con un serpentín en el interior para mantenerla caliente, se acopló un motor de

1 HP y un agitador tipo propela, con velocidad de agitación de 1,750 rpm a una

temperatura de 75°C. Se ajustó la viscosidad a 45 mPa.s utilizado aproximadamente

500 L de agua. Esta solución se bombeó hacia un filtro rotatorio al vacío marca Alar

utilizando como medio filtrante la tierra de diatomeas.

Con el residuo de tierra de diatomeas y algas, se realizaron 4 mezcla de sustratos a

diferentes concentraciones: 1) 100% tierra de diatomeas, 2) 75% tierra de diatomeas

y 25% sustrato comercial Sunshine®; 3) 50% tierra de diatomeas y 50% sustrato

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comercial Sunshine®; y 4) 25% tierra de diatomeas y 75% sustrato comercial

Sunshine®. Se tomó como control sustrato comercial al 100% de la marca Sunshine®

y un testigo de sustrato de 100% tierra de diatomeas no residual (sin haberse usado

para la extracción de alginatos). Con cada mezcla, se sembraron en almácigos 20

semillas de rábano, cada mezcla se realizó por triplicado. Después de tres semanas

se midieron los parámetros de longitud de tallo y porcentaje de germinación.

Preparación de Extractos Líquidos de Algas (ELA)

El procedimiento utilizado para la obtención de los extractos fue adaptado del proceso

desarrollado para la obtención de alginatos a partir de M. pyrifera (Hernández-

Carmona et al., 1999, 2001). El fundamento consistió en la extracción de alginatos y

otros componentes, convirtiéndolos en sales solubles en agua y eliminar los residuos

a través de una centrifugación. Se utilizó el alga M. pyrifera recolectada de un manto

de Ensenada, Baja California. El alga se trituró en un molino de martillos a 2,800 rpm.

Para la preparación de cada extracto se tamizaron 200 g de alga con un tamiz número

20 (19.05 mm de luz de malla) y se hidrataron en 1,800 mL de agua purificada durante

toda la noche y se filtró al día siguiente. Después se colocó en un recipiente de acero

inoxidable a baño maría con 1,500 mL de agua purificada a 80°C con agitación

constante externa (tipo paleta). Se ajustó el pH a 11 agregando carbonato de potasio

(K2CO3), realizando la medición del pH cada 15 minutos.

Se dejó el tiempo requerido según el tratamiento variando entre 1 hora y 2 horas. El

segundo factor que se varió fue la adición de alcohol durante el proceso.

Para efectos posteriores en el presente trabajo, la clave asignada a los extractos

fueron: 1h+ROH (1 hora y adicionando alcohol); 1h-ROH (1 hora y sin adicionar

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alcohol); 2h+ROH (2 horas y adicionando alcohol); 2h-ROH (2 horas y sin adicionar

alcohol).

Se midió el volumen obtenido de extracto y se agregó el doble de volumen de agua

purificada, previamente calentada para diluirlo y reducir la viscosidad. Para la

separación de las algas residuales, se empleó una centrifuga continua (Alfa-Sharples®,

modelo PV10104-1) operada a 5,000 rpm. Se neutralizó el pH del extracto con ácido

fosfórico (H2PO4) al 2% agregándolo por goteo con ayuda de una pipeta, teniendo

especial cuidado en evitar la formación de coágulos, por lo que el extracto se mantuvo

en agitación. Los extractos se envasaron y se etiquetaron.

Evaluación del efecto del tiempo de extracción y el efecto del uso de alcohol en

el proceso de producción del ELA sobre la actividad bioestimulante en la

germinación de semillas de rábano.

Para la evaluación de los extractos obtenidos, se esterilizaron 300 semillas de rábano

con solución de hipoclorito de sodio al 1%, manteniendo una agitación constante en

un agitador magnético durante 10 minutos y se secaron con papel. Se colocaron 10

semillas de rábano en cajas de Petri (10 cm de diámetro) esterilizadas, con un fondo

de papel filtro Watham® No. 4. Cada extracto se acidificó con ácido fosfórico (H2PO4)

al 5% hasta obtener un pH de 6. Se tomó 1 mL y se diluyó en un vaso de precipitado

con 30 mL de agua destilada para obtener una concentración al 3%. De esta solución

se adicionaron 10 mL en cada caja de Petri con semillas, se etiquetó y se selló con

plástico Parafilm®. Para el tratamiento control, se preparó una muestra a la que se

adicionaron 10 mL de agua destilada. Cada muestra se realizó por duplicado. Las cajas

Petri se colocaron en obscuridad total durante 3 días para su germinación. Después

se incubaron en un cuarto de cultivo a 27ºC, 100 µmol quanta m-2 s-1 y fotoperiodo de

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16 h luz y 8 h obscuridad. Después de 10 días, se midieron los parámetros: porcentaje

de germinación, longitud tallo, longitud de raíz y peso fresco.

Evaluación del efecto del tiempo de extracción y el efecto del uso de alcohol en

el proceso de producción del ELA sobre la actividad bioestimulante en un

cultivo hidropónico tipo NFT.

Evaluación del ELA extracto disuelto en solución hidropónica

Se instaló un sistema hidropónico NFT en un invernadero. El sistema se componía de

4 líneas con capacidad de 20 plantas cada una, con un sistema de recirculación de

una capacidad de 60 L de nutrientes. Cada línea se fertilizó con Nutrisol® en relación

de 0.7 g L-1. Se colocaron en el sistema hidropónico NTF plántulas de rábano de 20

días germinación. En los contenedores de cada línea del sistema hidropónico NTF se

agregaron los extractos en las concentraciones 0.5%, 1%, 2%. El control consistió en

una solución nutritiva sin extracto. El sistema se mantuvo en operación durante cuatro

semanas. Al finalizar se midieron los parámetros de longitud de tallo, longitud de raíz,

longitud total y peso fresco.

Evaluación del ELA por aplicación foliar

En el sistema hidropónico NTF se colocaron plántulas de rábano de 20 días de

germinación. Se realizaron evaluaciones del mejor extracto obtenido en la germinación

de semillas (1h-ROH) asperjándolo a una concentración de 1 g L-1 mezclado con 1 mL

L-1 de adherente foliar (Surface®), una vez por semana, durante 4 semanas a 10

plantas por línea, seleccionadas al azar. Cada línea se fertilizó con Nutrisol® en

relación de 0.7 g L-1. Al finalizar, se midieron los parámetros de longitud de tallo,

longitud de raíz, longitud total y peso fresco.

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Evaluación del rendimiento de los componentes de extracto mediante la

determinación de los sólidos totales disueltos en el ELA.

De cada extracto obtenido se colocó una muestra de 200 mL en un matraz abierto. Se

deshidrataron en un horno a 70°C durante una semana. Se determinó La

concentración de sólidos totales por la diferencia de pesos, restando el peso del matraz

al peso final obtenido y se realizaron los cálculos para expresar la cantidad en términos

de g L -1.

Con lo sólidos totales de cada extracto se realizó una evaluación del efecto de la

actividad bioestimulante en la germinación de semillas de rábano. En un vaso de

precipitado con 30 mL de agua destilada se agregó 0.1 g del extracto sólido y se agitó

en un agitador magnético hasta que estuviera completamente disuelto. La solución se

agregó en cajas de Petri bajo los mismos parámetros y condiciones que el extracto

líquido; al finalizar se midió porcentaje de germinación, longitud de tallo, longitud de

raíz y peso fresco.

Comparación del efecto de ELA sobre el cultivo de papa y maíz dulce con el

efecto de extractos comerciales en un campo experimental.

Se realizaron evaluaciones del mejor extracto obtenido (1h-ROH), en los campos

experimentales ubicados en Los Mochis, Sinaloa, propiedad de la empresa

AGROENZYMAS. Para evaluar los resultados obtenidos con el extracto de M. pyrifera

(1h-ROH) se comparó con el efecto de la aplicación de los extractos comerciales

Stimplex®, Vitalex®, Algaenzims® y Norkelp®. Las concentraciones de aplicación de

los extractos comerciales fueron según las recomendaciones de los fabricantes.

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Evaluación del extracto 1h-ROH y extractos comerciales aplicados en 2 etapas

de desarrollo del cultivo de Papa (Solanum tuberosum (L.) 1753) var: Fianna.

La siembra se realizó a hilera sencilla, con una densidad de 7-8 semillas por metro

lineal y una separación entre camas de 0.90 m, con una fertilización fraccionada en

diferentes etapas del cultivo. Los tratamientos se distribuyeron en bloques al azar, con

tres repeticiones cada uno. Los tratamientos aplicados fueron: testigo, extracto 1h-

ROH en dosis de 0.5, 1.0 y 2.0 L ha-1. Stimplex® 0.75L ha-1, Vitalex® 2.0 L ha-1,

Algaenzims® 0.5 L ha-1, Norkelp® 1.5 L ha-1. Los extractos se aplicaron al inicio de

estoloneo y se repitieron en la etapa de tuberización. Los parámetros que se midieron

fueron: números de tubérculos cosechados, diámetro y longitud de tubérculos.

Evaluación del extracto 1h-ROH y extractos comerciales en factores de

rendimiento y en la calidad del Maíz Dulce (Zea mays L.) Var: Rugosa

La siembra se realizó con una marca de 1.50 m entre surcos, sembrando a doble hilera

de 30 cm de separación con la cinta de goteo al medio. Los tratamientos fueron:

testigo, 1h-ROH en dosis de 0.5, 1.0 y 2.0 L ha-1. Stimplex® 0.75 L ha-1, Vitalex® 2.0

L ha-1, Algaenzims® 0.5 L ha-1, Norkelp® 1.5 L ha-1; que se aplicaron en la etapa de

V6 y V9. Se establecieron en un diseño de bloques al azar con 3 repeticiones. Los

parámetros que se midieron fueron: peso de mazorca (g), peso de los granos por elote

(g), diámetro de elote (mm), longitud de elote (cm), peso de 250 granos (g) y

rendimiento (t ha-1).

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Análisis estadísticos

Los datos fueron sometidos a pruebas de normalidad de Kolmogorov-Smirnov con la

corrección de Lilliefords y a la prueba homogeneidad de varianzas (homocedasticidad)

de Levene, como paso previo a realizar el análisis estadístico. En aquellos casos en

los cuales los datos no cumplían con los criterios de normalidad, se aplicó la prueba

de análisis estadísticos no paramétricos de Kruskal-Wallis. Para la comparación de

dos grupos (Tratamiento vs. Control) se utilizó la prueba de t-student. Para la

comparación de medias se realizó el análisis diferencia mínima significativa de Fisher.

Para la comparación de varios grupos o tratamientos, se realizó la prueba estadística

de análisis de varianza (ANDEVA) y la prueba de comparación múltiple de diferencias

mínimas significativas de Tukey usando un α=0.05. Así como la prueba de múltiples t

pareados.

Para todas las pruebas estadísticas se utilizó el programa libre R Development Core

Team (2008). R: A language and environment for statistical computing.

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RESULTADOS

Evaluación de tierra de diatomeas residual de la producción de alginatos como

sustrato estimulante para plántulas de rábano.

El uso de los sustratos mostró que el máximo porcentaje de germinación (91%) se

presentó en la mezcla con 25% de tierra de diatomea residual y 75% de sustrato

Sunshine®; y el mínimo (2.2%) en el tratamiento con 100% de tierra de diatomea

residual. El valor promedio más alto de longitud de tallo se encontró en el control con

28.6 cm y en 25% de tierra de diatomeas, con 24.1 cm. Presentando una tendencia a

mayor tierra de diatomeas residual, menor longitud de tallos (Tabla I).

Tabla I. Tasa de germinación y longitudes promedio de tallo de las mezclas de sustrato comercial con tierra de diatomeas residual.

Tratamiento (porcentaje de tierra de diatomeas residual)

Porcentaje de Germinación

Longitud Tallo Promedio (mm)

Testigo (Tierra diatomeas no residual) 8.80% 8

Control (sustrato comercial) 77.70% 28.6

25% 91.10% 24.1

50% 73.30% 19.3

75% 8.80% 6.2

100% 2.20% 1

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Evaluación del efecto del tiempo en la actividad como bioestimulante del ELA

en la germinación de semillas de rábano.

Estadísticamente, las semillas tratadas con ELA presentaron longitudes de tallo

mayores que el control. (X²=24.038; gl=2; P<0.05). Entre los tratamientos de tiempos

de una y dos horas no se encontraron diferencias significativas.

En longitud de raíz y peso fresco se presentó el mismo patrón, las semillas expuestas

a extractos presentaron raíces más largas que el control (X²=25.464; gl=2; P<0.05) y

no fue significativamente diferente al tratamiento con ELA. En relación al peso fresco,

los mayores valores se encontraron en tratamientos de 1 y 2 horas, pero sin presentar

diferencias estadísticas entre tiempos.

Evaluación del efecto del uso de alcohol en la actividad como bioestimulante

de ELA en la germinación de semillas de rábano.

Se encontraron resultados diferentes entre longitudes de tallos en semillas tratadas

con ELA y el control (X²=26.26; gl=2; P<0.05). El tratamiento con alcohol presentó

longitudes mayores (diferencia de 0.14 cm) que el tratamiento sin alcohol, pero sin

diferencias significativas. En longitud de raíz, las mayores longitudes se encontraron

en el tratamiento con alcohol (X²=20.49; gl=2; P<0.05), con una diferencia de 2.47 cm.

Los tratamientos con alcohol presentaron un peso fresco 41% mayor que el control y

los tratamientos sin alcohol un peso 64% mayor, presentando diferencias estadísticas

entre tratamientos.

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Figura 1. Efecto ELA en la longitud de tallos en semillas de rábano. Diferentes letras en cada punto indican diferencias estadísticamente significativas (α=0.5; P<0.005)

a a

a

a

b

Interacción entre tiempo y alcohol.

El porcentaje de germinación no tuvo valores estadísticamente diferentes entre

tratamientos y control (α=0.5; P>0.1). Los mayores porcentajes de germinación se

encontraron en los tratamientos 2h-ROH y control, con 85%. El más bajo fue en 1h-

ROH con 81.6%.

Todas las semillas tratadas con ELA presentaron longitudes promedio de tallo

mayores que el control con una diferencia de 0.67 cm. (α=0.5; X²=28.22; gl=4;

P<0.001). Los extractos entre sí no mostraron diferencias estadísticas significativas

(Fig.1).

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Figura 2 Efecto de ELA en la longitud de raíz sobre semillas de rábano. Diferentes

letras indican diferencias estadísticas significativas (P<0.05)

a

c

c

a ab

b

La mayor longitud promedio de raíz se obtuvo en el extracto 2h+ROH con 9.98 cm. El

mínimo en 1h-ROH con 5.22 cm. Siendo éstas estadísticamente diferentes (α=0.5;

X²=43.43; gl=4; P<0.05) (Fig. 2).

Todas las semillas tratadas con ELA presentaron pesos estadísticamente mayores que

el control (agua) (α=0.5; X²=75.03; gl=4; P<0.05). El tratamiento 2-ROH presentó los

mayores promedios de pesos frescos (≈2.89 g) (Fig. 3).

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Figura 3.Efecto en el peso fresco de germinados de rábanos tratadas con ELA líquido y a

partir de sólidos totales.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Control 1h+ROH 2h+ROH 1h-ROH 2h-ROH

Pes

o f

resc

o d

e tr

atam

ien

tos

(g)

Peso Líquido

Peso Sólido

Evaluación del efecto del tiempo de extracción y el uso de alcohol en el

proceso de producción del ELA sobre la actividad bioestimulante en un cultivo

hidropónico tipo NFT.

Para evaluar los extractos 1h+ROH, 1h-ROH, 2h+ROH y 2h-ROH, fueron disueltos en

solución hidropónica en concentraciones de 3%, 5% y7 %. Este tratamiento no fue

exitoso, ya que las raíces sufrieron un proceso de descomposición y la totalidad de

las plantas (excepto el tratamiento control) murieron. Por este motivo se seleccionó el

mejor extracto del experimento de germinación (1h-ROH) para su evaluación en el

sistema hidropónico y la concentración se disminuyó a 0.5 %, 1% y 2%.

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Evaluación de ELA disuelto en solución hidropónica

Las mayores longitudes de tallo se encontraron en las plantas control (X²=14.49; gl=3;

P<0.05) con un promedio de 4.67 cm Las concentraciones entre sí no presentaron

diferencias estadísticas (P>0.1). (Fig. 4).

El mayor valor promedio de longitud de raíz (16.15 cm) se presentó en la concentración

2%. Los tratamientos control, 0.5 y 1% presentaron raíces estadísticamente más cortas

(α=0.05; N= 76; gl=3; X²= 40.635; P<0.05). (Fig. 5).

a

a

a

b

Figura 4.Efecto de la aplicación del ELA 1h-ROH disuelto en la solución hidropónica sobre la longitud de tallo en plantas de rábano. Diferentes letras indican diferencias estadística significativa (P<0.05)

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b

b

a

b

Figura 5.Efecto de la aplicación del ELA 1h-ROH disuelto en solución hidropónica sobre la longitud de raíz en plantas de rábano. Diferentes letras indican diferencias estadística significativa (P<0.05)

Figura 6.Peso fresco en las diferentes concentraciones del ELA1h-ROH disuelto en solución hidropónica. Diferentes letras indican diferencias estadística significativa (P<0.05)

a

d c

b

Para el peso fresco, todas las concentraciones presentaron valores diferentes

(P<0.05). El valor promedio mínimo se presentó en la concentración 0.5% con 22.8 g

y el mayor en el tratamiento control con 79 g. (Fig 6).

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Figura 7 Efecto del ELA 1h-ROH sobre la longitud de tallo en plantas de rábano en un sistema hidropónico NTF mediante aplicación foliar. Las letras indican que no hubo diferencias estadísticas significativas.

a

a

Lo

ng

Ta

llo (

cm

)

Evaluación mediante aplicación foliar del ELA.

En cuanto a las longitudes de tallo, el valor promedio más alto se encontró en el

tratamiento asperjado (9.24 cm), mientras que el control presentó un valor promedio

menor (8.57 cm), sin embargo estadísticamente no presentaron una diferencia (α=0.5;

P>0.05). (Fig. 7)

Las mayores longitudes de raíz se presentaron en las plantas que fueron asperjadas

con ELA (25.42 cm). Sin embargo no mostró una diferencia significativa respecto al

control (24.63 cm). (Fig. 8).

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Figura 8 Efecto en la longitud de raíz de plantas de rábano por aplicación foliar de ELA.

Las letras indican que no hubo diferencias estadísticas significativas.

a a

Las plantas asperjadas con ELA presentaron mayor peso (α=0.5; P<0.05) con una

diferencia de 15.9 g. Sin embargo en la producción se encontraron rábanos de

mayores dimensiones en tratamientos asperjados (Tabla II).

Tabla II. Mediciones de los experimentos realizados en hidroponía.

Tratamiento Concentración Longitud de Tallo (cm)

Longitud de Raíz (cm)

Peso Fresco (g)

Disuelto

Control 4.675 11.8 79.05

0.50% 2.305 5.44 22.83

1% 2.07 6.63 44.55

2% 2.64 16.15* 48.84

Asperjado Control 8.57 24.63 171.46

Asperjado 9.24 25.42 187.36* Nota: medias con * son significativamente diferentes al control

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Evaluación del rendimiento de los componentes de extracto mediante la

determinación de los sólidos totales de ELA.

En cuanto a la cantidad promedio de sólidos totales, el análisis de varianza determinó

que no se presentaron diferencias estadísticas (P>0.1), el tratamiento cuyo valor

promedio de sólidos totales fue más alto correspondió a 1h+ROH (36.7 g L-1), seguido

de 1h-ROH (33.0 g L-1); 2h+ROH (30.7 g L-1) y 2h-ROH (29.9 g L-1) (Fig. 9).

El porcentaje de germinación más alto se registró para 2h+ROH (96%) y los más bajos

para 1h+ROH (66%), pero estadísticamente no fueron diferentes (P<0.05).

Todas las semillas tratadas con la dilución de los sólidos del ELA presentaron mayores

tallos que el control (α=0.5; X²=31.03; gl=4; P<0.05).

Figura 9. Rendimiento de sólidos totales obtenidos de los ELA después de evaporar el

agua. Las letras indican que no hubo diferencias estadísticas significativas.

a

a a a

Solid

os

tota

les

g L-1

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Los extractos entre sí no mostraron diferencia estadísticas; sin embargo la solución a

partir de los sólidos de ELA obtenidos sin alcohol tuvieron tallos mayores que ELA con

alcohol (Fig. 10).

Las semillas tratadas con ELA tuvieron raíces más largas que las plantas control. Sin

embargo sólo los tratamientos 2h+ROH y 1h-ROH presentaron raíces

estadísticamente mayores que el control (Fig. 11).

Figura 10 Efecto en la longitud del tallo en plantas de rábano por la aplicación de ELA a partir de sólidos totales. Diferentes letras indican diferencias estadísticas significativas (P<0.05).

a

a

a

ab

b

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El ELA preparado con 2 horas de tiempo de extracción, tuvo plantas con pesos 100%

mayores que el control (diferencia 0.722g). Las plantas con ELAs líquidos presentaron

valores estadísticamente mayores en peso fresco (P<0.005) que los ELAs preparados

a partir de la dilución de los sólidos totales. (Tabla III).

Figura 11 Efecto en longitudes de raíces de extractos a partir de sólidos totales.

Diferentes letras indican diferencias estadísticas significativas (P<0.05)

ab

a a

ab

b

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Tabla III. Valores promedio de mediciones de las semillas de rábanos expuestas a ELAs. Valores de significancia: **P<0.001. *P<0.05 en relación al control.

Extracto Porcentaje de

Germinación

Longitud de

tallo (cm)

Longitud de

Raíz (cm)

Longitud

total(cm)

Peso Total seco

(g)

Modo de

aplicación

Líquido Sólido Líquido Sólido Líquido Sólido Líquido Sólido Líquido Sólido

(Control) 85% 95% 1.25 1.71 5.54 3.60 6.29 5.31 1.69 0.72

1h+ROH 82% 66% 2.18** 2.52 8.55 6.44 10.73* 8.96 2.35** 1.30**

2h+ROH 88.3% 96% 2.11** 2.66* 9.98* 6.64* 12.09** 9.30* 2.42** 1.44**

1h-ROH 81.6% 88.3% 1.93* 2.96** 5.22 7.14** 7.15 10.10** 2.65** 1.38**

2h-ROH 85% 90% 2.07** 3.15** 8.49 5.94 10.56* 7.09* 2.90** 1.44**

Nota: medias con * son significativamente diferentes al control

Evaluación del extracto 1h+ROH y extractos comerciales aplicados en dos

etapas de desarrollo del cultivo de papa (S. tuberosum L.) var: Fianna.

La aplicación de los extractos de algas coincidieron con un efecto negativo en la

cantidad de tubérculos, pues no llegaron a superar al testigo, pero la aplicación del

extracto 1h-ROH en dosis de 0.5 L Ha-1 aplicada en la etapa de estoloneo obtuvo los

valores más altos en cuanto al número de tubérculos, superando al testigo por un 2.45

%. (Tabla IV).

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Tabla IV. Análisis de comparación de medias por DMS de Fisher para cantidad de tubérculos en papa, var, Fianna, ciclo otoño-invierno 2011-2012. UEM, Laboratorios Agroenzymas S.A. de C.V.

TRATAMIENTO Tub.1°/ha Tub. 2° /ha Tub.3°/ha Tuber/ha

Testigo 24815 B 93333 A 123333 AB 241481 AB

1h-ROH (0.5 L Ha-1), Estoloneo 21481 B 91481 AB 134444 AB 247407 A

1h-ROH (1.0 L Ha-1), Estoloneo 23333 B 78148 AB 138889 A 240370 ABC

1h-ROH (2.0 L Ha-1), Estoloneo 21852 B 82963 AB 112593 AB 217407 ABC

1h-ROH (0.5 L Ha-1), Estoloneo y Tuberización 21111 B 92222 A 128889 AB 242222 AB

1h-ROH (1.0 L Ha-1), Estoloneo y Tuberización 12963 B 81481 AB 97778 AB 192222 C

1h-ROH (2.0 L Ha-1), Estoloneo y Tuberización 24074 B 86296 AB 84444 B 194815 BC

Algaenzims (0.5 L Ha-1), Estoloneo 17778 B 90741 AB 122593 AB 231111 ABC

Algaenzims (0.5 L Ha) -1, Estoloneo y

Tuberización 27778 A 83333 AB 98148 AB 209259 ABC

Norkelp (1.5 L Ha-1), Estoloneo 22963 B 61481 B 140000 A 224444 ABC

Norkelp (1.5 L Ha) -1, Estoloneo y Tuberización 19259 B 92963 A 100741 AB 212963 ABC

Vitalex (2.0 L Ha-1), Estoloneo 11481 B 87037 AB 101481 AB 200000 ABC

Vitalex (2.0 L Ha-1), Estoloneo y Tuberización 18889 B 79630 AB 125926 AB 224444 ABC

*Las medias con una letra diferente, representan diferencias estadísticamente significativas

Evaluación del extracto 1h-ROH y extractos comerciales en factores de

rendimiento y en la calidad del Maíz Dulce (Zea mays (L.) Var: Rugosa)

El extracto 1h-ROH tuvo mejor efecto en las características del elote en las

aplicaciones realizadas en etapa V6 y repetidas en etapa V9. Destaca la aplicación de

1.5 L ha-1 en etapa V6 y V9, pues obtuvo el mejor peso de elote y fue significativamente

mayor en cuanto al peso de granos. Aun cuando el testigo tuvo mejores rendimientos,

el extracto 1h-ROH aplicado en etapa V6 y V9, en dosis de 1 y 1.5 L Ha-1, presentó

mejores rendimientos respecto a los productos comerciales (Tabla V).

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Tabla V. Análisis de comparación de medias por DMS de Fisher para características de elote

en Maíz Dulce var Abbot&Cobb YR 007, ciclo otoño-invierno 2011-2012.

TRATAMIENTOS PESO ELOTE (g)

DIAMETRO (mm)

LONGITUD (cm)

PESO DE GRANOS (g)

TESTIGO 196.13 A 43.03 AB 16.95 A 73.53 AB

1h-ROH (0.5 L/ha), V6 182.60 A 46.02 A 17.05 A 70.13 ABC

1h-ROH (1.0 L/ha), V6 188.93 A 45.96 A 17.42 A 70.87 ABC

1h-ROH (1.5 L/ha), V6 176.83 A 46.15 A 16.50 A 63.40 BC

1h-ROH (0.5 L/ha) V6+V9 191.30 A 47.08 A 16.88 A 69.00 ABC

1h-ROH (1.0 L/ha) V6+V9 195.33 A 45.56 AB 16.98 A 74.00 AB

1h-ROH (1.5 L/ha) V6+V9 212.10 A 43.04 AB 17.62 A 78.10 A

Algaenzims(0.5 L/ha) V6 170.77 A 40.70 B 16.15 A 60.27 C

Norkelp (1.5 L/ha) V6 211.17 A 42.55 AB 17.93 A 75.10 AB

Algaenzims (0.5 L/ha) V6+V9 174.70 A 40.73 B 16.72 A 59.40 C

Norkelp (1.5 L/ha) V6+V9 174.70 A 40.73 B 16.72 A 59.40 C

* Medias con una letra común no son significativamente diferentes.

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DISCUSIÓN

Durante el proceso de extracción de alginatos, se ha reportado que los residuos

puedan ser utilizados como fertilizantes, ya que contienen un tipo de bacteria,

Gracilibacilus (A7), que degrada los alginatos a oligosacáridos durante el proceso de

composta (Tang et al., 2009). También porque los residuos de alginatos están

altamente enriquecidos en azúcares como manitol y laminarina (Hernández-Carmona

et al., 2012). Durante el experimento con tierra de diatomeas residual se observó que

a altas concentraciones disminuye significativamente el porcentaje de germinación y

el tamaño de tallo. Esto puede deberse a que la tierra de diatomeas por su cualidad

filtradora arregla sus partículas de tal forma (compactado), que deja muy poco espacio

intersticial para la aireación de raíces, así como para un adecuado dren del agua. A

concentraciones bajas (25% tierra de diatomeas) el porcentaje de germinación es

significativamente mayor y también el tamaño del tallo aumenta. Esto puede deberse

a que al combinarse con un sustrato con mucha materia orgánica (sustrato comercial),

la tierra de diatomea residual puede proveer un aporte de nutrientes y carbohidratos

en lugar de un mecanismo de sustrato. Por lo que la tierra de diatomea no es un

mecanismo de sustrato eficiente pero sí un estimulante de crecimiento vegetal; la

combinación sinérgica de un sustrato comercial resulta adecuada para cultivos.

También se evaluó la metodología para la producción de un extracto con base en el

alga marina Macrocystis pyrifera; a través de adición/no adición de etanol y el tiempo

de extracción durante su producción, para determinar su actividad como

bioestimulante en vegetales terrestres. Se aplicó en sistemas hidropónicos por ser éste

un sistema de cultivo prometedor para mejorar las cosechas. Partiendo de la premisa

que los mayores componentes de un extracto de alga son polisacáridos; el

procedimiento de extracción de un extracto de alga comparte etapas con la extracción

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de alginatos y fucoidanos.

Los disolventes orgánicos más utilizados para los procesos de extracción son hexano,

éter, cloroformo, acetonitrilo, benceno y etanol, utilizados en diferentes proporciones

con agua. Estos disolventes se emplean para la extracción de compuestos tanto

polares como no polares. Algunos de estos disolventes pueden ser tóxicos para

humanos (Starmans y Nijhuis, 1996; Plaza et al., 2010). Se ha mencionado que

diferentes solventes brindan diferentes rendimientos; los solventes alternativos

resultan regularmente con menos recuperación debido a la afinidad entres solvente y

soluto. Wang y Weller (2006) mencionan que solventes alternativos como isopopanol

o incluso el agua se ha incrementado debido a términos de salud mediambiental y

contaminación. Sin embargo no mencionan rendimientos. En este trabajo, la

adición/ausencia de etanol, no presentó diferencias significativas, en el desarrollo de

tallo o raíz, lo cual indica que los compuestos que promueven el crecimiento de los

vegetales no precisan un disolvente como el etanol, lo cual facilitaría y reduciría el

costo de producción al no tener que implementar un apartado de separación de este

disolvente.

Los resultados sugieren que el extracto obtenido con menor tiempo de tratamiento

alcalino (1 hora) contiene los elementos bioestimulantes suficientes que promueven el

crecimiento en plantas de rábano. A mayor tiempo de extracción, la actividad de los

extractos se ve reducida. Posiblemente debido a los cambios estructurales de sus

componentes, debido a las temperaturas empleadas durante el proceso de extracción

más prolongado (Kim et al., 2005; Papetti, 2012). Actualmente nuevas metodologías

en extracción son estudiadas y practicadas; como Soxhlet, ultrasonido y extracción por

microondas con el fin de obtener mejores rendimientos (Szentmihályi et al., 2002).

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En trabajos sobre la extracción de alginatos, se menciona que el tiempo de

procesamiento es un factor que tiene influencia en la cantidad y calidad final de

alginatos. Para M. pyrifera se obtuvo el mayor rendimiento (27.48%) a los 120 min

(Hernández-Carmona et al., 1996); sin embargo para este extracto se puede reducir el

proceso a 1 hora sin perder las ventajas que muestra como bioestimulante.

Un extracto de algas, cualquiera que sea su forma de producción, estará compuesto

por dos grandes fracciones, la fracción de los componentes orgánicos en la cual se

encuentran las hormonas vegetales, polisacáridos, péptidos, polifenoles, entre otros y

la fracción que contiene las sales minerales, K, Ca, Mg, Fe, entre otros. Ambas

fracciones pueden presentar un efecto en el crecimiento vegetal, ya sea actuando

como moléculas señal; las cuales actúan coordinando la actividad celular para el

correcto funcionamiento del organismo con señales que ejercen respuestas

fisiológicas; como nutrientes o bien actuar de manera sinérgica (Briceño-Domínguez,

2011). El incremento de la raíz puede ser atribuido a la presencia de hormonas como

auxinas y citocininas en los extractos (Crouch y Van-Staden, 1992), por lo que la

presencia de hormonas vegetales como las citocininas, pueden estar presentes en los

extractos obtenidos en este estudio. Sin embargo se ha documentado que la actividad

de los extractos de algas marinas como promotores del crecimiento vegetal puede no

ser únicamente debida a los componentes de bajo peso molecular, como las hormonas

vegetales, sino que los principales agentes activos pueden ser los componentes

mayores, como polisacáridos (alginato, fucoidan y laminaran) o bien los polifenoles

(Craigie, 2010).

La mayoría de los extractos obtenidos en este estudio incrementaron la elongación de

los tallos de plántulas de rábano. El incremento en el área foliar, peso fresco de la

planta y peso fresco de plántulas de jitomate ha sido documentado en aplicaciones

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tanto foliares como al riego de extractos de E. máxima a concentraciones de 0.4 y 1

% (Crouch y Van Staden, 1992).

Conocer la composición del alga utilizada como materia prima, podría ayudar para

estimar la concentración de los nutrientes en el extracto, sin embargo, es insuficiente,

ya que el uso de álcalis durante su procesamiento pueden afectar la complejidad

química (Craigie, 2007).

La cantidad de sólidos totales en los extractos comerciales varían según reportes:

Maxicrop 8% (Whapham et al., 1993), Acadian seaplant LTD 14.4%; y Ocean Organics

8% (Briceño-Domínguez, 2011) para los extractos evaluados durante este trabajo los

resultados resultaron inferiores (alrededor de 3%). La determinación de sólidos totales

mide específicamente el total de residuos filtrables (pudiendo ser sales y residuos

orgánicos). Para incrementar la cantidad de sólidos totales se puede implementar un

segundo procesamiento de alga o bien concentrar el producto por evaporación (Booth,

1969).

Los experimentos en el sistema de cultivo hidropónico utilizando rábano como modelo,

mostraron que en la fase de solución disuelta en el sistema no se aprovechan los

componentes del ELA en las plantas de rábano. La densidad de microalgas en

sistemas hidropónicos NFT son aproximadamente 4,500 cel mL-1 siendo la especie

Chlamydomonas (Ehrenberg, 1833) las dominantes en sistemas hidropónicos

cerrados pudiendo limitar a otras especies (Schwarz y Krienitz, 2005). Las

Chlamydomonas spp. producen mucilago extracelular (Allard y Tazi, 1993), por lo que

bajo esta perspectiva se esperaría una estimulación en el crecimiento de la planta. Sin

embargo el exceso de polisacáridos producidos por estas microalgas, podría haber

afectado a las raíces directamente en la toma de agua y nitrógeno. Un indicador de

esto son las raíces cortas. Sin embargo podrían tratarse de otros compuestos además

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de los polisacáridos los que afectaron a las raíces (Schwarz y Krienitz, 2005). La

reducción de las plántulas puede ser debido a la competencia con las microalgas. Los

patógenos como Fusarium (Link ex Grey, 1821) y Pythium spp. son comunes y

capaces de infectar sistemas hidropónicos y causar devastaciones severas en las

cosechas, incluso peores de las que puedan ocasionar en cosechas cultivadas en

suelos (Bagnall, 2007). Por lo que se puede suponer que los resultados negativos no

fueron únicamente debido a las características de los extractos per se. En un sistema

hidropónico (no NTF) la aplicación de un extracto comercial con plantas de cebada

produjo un incremento mayor cuando fue disuelto en el agua, que cuando fue

asperjado en las hojas; en el experimento el agua fue removida cada semana,

volviendo a introducir nutrientes (Steveni et al., 1992). En el presente trabajo no se

desarrolló de esa manera, pudiendo ser esa una razón del empobrecimiento en la

calidad del agua, pues se observó que las raíces se debilitaban y prosperaban hongos

y bacterias en ellas, conforme aumentaban el tiempo en el sistema NTF. Sin embargo

se recomienda llevar a cabo estudios similares con diferentes vegetales terrestres.

Cuando se realizó el experimento a través de aspersión foliar no se encontró diferencia

estadística entre plantas no asperjadas. En otros estudio, se menciona que plantas de

jitomate durante la aplicación foliar no tuvieron efecto significativo en el crecimiento y

la aplicación foliar durante el desarrollo vegetativo sólo estimula el desarrollo de los

frutos (Crouch y Van-Staden, 1992). En algunos tratamientos asperjados se producen

plantas más pequeñas y al tratar de asperjar elementos traza, los resultados pueden

se negativos (Steveni et al., 1992). Los tratamientos foliares son mejores cuando se

aplica temprano en el día y se desarrollan en dos tomas, la primera es rápida y luego

se detiene; y la segunda que toma lugar 1-2 horas antes de la puesta del sol (Booth,

1969). Las aplicaciones foliares realizadas durante este experimento se desarrollaron

solamente en la mañana, y únicamente una vez por semana. La búsqueda y

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optimización de horarios podría llevar a una mejora en las tomas, de acuerdo a cada

planta.

Los resultados de la evaluación en cultivos abiertos sobre maíz y papá presentaron

resultados positivos. En otros estudios se ha encontrado que aplicando foliarmente, el

maíz dulce incrementa un 56% la cosecha; las plantas tratadas a la primera aplicación

incrementan la altura un 25% y tenían hojas más anchas y verdes (Canales-López,

1999). Esto corrobora los resultados en nuestro experimento, ya que se presentaron

efectos significativamente positivos en el cultivo de elote y logró incrementar el

rendimiento y mejorar su calidad. En cuanto al peso de elote, a mayor concentración

de aplicación del ELA, se obtuvieron mayores pesos, siendo incluso mayores que con

los extractos comerciales. En otro estudio se evaluó un extracto sobre cultivo de papas,

al aplicar foliarmente en la etapa de floración, se encontró un incremento del 36% de

cosecha y se menciona que la calidad de fruto mejoró notablemente (Canales-López,

1999). El extracto evaluado durante este trabajo produjo el mayor número de

tubérculos por hectárea en la etapa de estoloneo en la concentración más baja 0.5 L

ha-1.

Los resultados obtenidos en este estudio, sugieren que los extractos elaborados con

el alga M. pyrifera son favorable para el desarrollo de plantas terrestres. Algunos

estudios coinciden que esto se debe a la capacidad que tienen los extractos para

incrementar la absorción de minerales (Rathore et al., 2009; Pise y Sabale, 2010);

otros estudios comentan que se debe a las hormonas asociadas al crecimiento vegetal

(Steveni et al., 1992; Erulan et al., 2009); otros los describen como un beneficio en sus

sistemas de defensa (Demir et al., 2006; Spinelli et al., 2010). Se sugiere que los

efectos se deben a una interacción entre los compuestos extraídos y el contenido

nutrimental de M. pyrifera.

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CONCLUSIONES

A bajas concentraciones (25%) la tierra de diatomeas residual puede favorecer

cultivos en suelos.

La disminución del tiempo de extracción a una hora y la eliminación de la adición

de alcohol no afecta el efecto bioestimulante del extracto.

En cultivos a campo abierto el extracto tiene efectos significativos en el tamaño

de los tubérculos, ya sea en longitud y/o diámetro, y logra aumentar el

rendimiento y su calidad.

RECOMENDACIONES

Evaluar los extractos 2h-ROH, 2h+ROH y 1h+ROH disuelto en solución

hidropónica en otras plantas terrestres.

Durante la fase de experimentación, incluir pesticidas para controlar la

materia orgánica y observar el efecto bioestimulante.

Establecer horarios de aspersión foliar mañana y tarde.

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