La sequía disminuye la productividad de Mijo

1. Introducción

La sequía se considera como uno de los estrés ambientales, que disminuye la productividad de los cultivos en gran medida en comparación con otros tipos de estrés ambiental y una causa ocasional de las pérdidas de la producción agrícola en los países en desarrollados [1]. Sequia o déficit de agua en el suelo puede ser crónica en regiones climáticas con baja disponibilidad de agua o aleatorios e impredecibles debido a cambios en las condiciones climáticas durante el período de crecimiento de las plantas. Los efectos de la sequía aumentan con el cambio climático y la creciente escasez de agua. El agua es un recurso cada vez más escaso dada la población humana actual y futuras y necesidades de la sociedad, poniendo énfasis en el uso sostenible del agua [2]. Sin embargo, los tratamientos  de riego deben ser utilizados con eficacia para aumentar la sostenibilidad de la producción en los sistemas agrícolas. El rápido crecimiento en diferentes etapas de la planta, con la adaptación en regiones tropicales, relativa resistencia contra la sequedad, alto contenido de proteína en las hojas, índice de área foliar (alta LAI), alto potencial de producción suficiente (en los cultivos C4) PLANTAS C4 Son plantas en su mayoría plantas tropicales Las plantas C4 tienen foto respiración (incorporación de O2 en presencia de luz solar) mínima y aprovechan la mayor parte del proceso fotosintético y alta eficiencia en el uso del agua son mecanismos adecuados para tolerar la sequía.

Así, una comprensión de la sequía y el uso del agua en relación con el crecimiento de la planta es de importancia para la agricultura sostenible.

El estrés hídrico no sólo afecta a la morfología, sino también afecta gravemente el metabolismo fisiológico de la planta. El ajuste osmótico en términos de acumulación de solutos compatibles ha sido considerado como una importante adaptación fisiológica de la planta para resistir la sequía [4]. El mantenimiento del potencial de agua de la planta durante déficit de agua es esencial para el crecimiento continuo y se puede lograr por mecanismos de ajuste osmótico resultante de la acumulación de solutos compatibles (tales como prolina, glicino betáina y ácidos orgánicos) en el citoplasma [5,6]. La prolina se acumula en muchas especies de plantas bajo un amplio rango de condiciones de estrés tales como la escasez de agua, la salinidad, temperaturas extremas y alta intensidad de luz. La prolina es considerada como un soluto compatible. Protege las estructuras de proteínas plegadas contra la desnaturalización, estabiliza las membranas celulares mediante la interacción con fosfolípidos, funciona como un eliminador de radicales hidroxilo, o sirve como una fuente de energía y nitrógeno [7]. Los pigmentos fotosintéticos son importantes para las plantas principalmente para la recolección de luz y producción de energía, como la reducción de ATP y NADPH. Tanto la clorofila A (CHL a) y (CHL b) son propensos a suelo secado de daños y perjuicios. El estrés por sequía produce cambios en la relación de un CHLa y CHLb y carotenoides [8]. La clorofila contiene  un bajo nivel significativo en el déficit de agua en las plantas superiores [9].

Las especies de Mijo necesitan relativamente menos agua que otros cultivos, debido a que tienen temporada de crecimiento corto [10]. La germinación  de las especias de Mijo, puede ser utilizado como una fuente potencial de material funcional de alimentos [11- 13], así como la germinación de mijo estrés.

Mijo cola de zorra, Setaria italica (L.) P. Eauv B. (S. italica) es uno de los cereales importantes pertenece al miembro Poaceae. Éste se encuentra ampliamente distribuido en China, Europa y Asia central porque es tolerante a la sequía y bien adaptado a las regiones áridas y semiáridas. Para entender las respuestas fisiológicas de déficit de agua en el mijo cola de zorra, la investigación de los efectos simultáneos sobre las relaciones suelo-planta de agua es esencial. En el presente estudio, se puso a prueba el efecto del déficit agua aplicado en diferentes etapas de crecimiento de los cultivos.

2. Materiales y métodos

2.1. Área de estudio

Las semillas de S. italica se obtuvieron de Paili hill en Erode, distrito del Tamilnadu India. Los experimentos se llevaron a cabo en el jardín botánico y en el laboratorio de estrés fisiológico, Departamento de Botánica, Universidad Annamalai, Tamilandú, Indía. El experimento se llevó a cabo en un diseño de bloques completos al azar. Las macetas se llenaron de tierra que contienen mezcla de tierra roja, arena y estiércol a una escala de 1:1:1. El estrés por sequía impuesto en control durante 4 días de sequía inducida, 7 días de sequía inducida, 10 días de sequía inducida y 13 días de sequía inducida para cada tratamiento se mantuvieron 5 réplicas. Los tratamientos se imponen a la planta en 30, 50 y 70 días después de la siembra.

2.2. Análisis de crecimiento de las plantas

La longitud entre la punta de la raíz y el punto de inicio de la raíz de transición se tomó como longitud de brotes. La longitud de la raíz se registró mediante la medición por debajo del punto de la raíz-brote. Se registró midiendo la transición a la raíz fibrosa y la longitud de las raíces laterales fue tomada como la longitud total de las raíces. El tiro y el largo de la raíz se expresan en centímetros por planta.

2.3. Pigmento vegetal

Los contenidos de la Clorofila se midieron de acuerdo al método de Arnon [14]. Se extrajo 1 g de hojas frescas con 80% de acetona (V/v) y el contenido de clorofila se estimó espectrofotométricamente a 645 nm y 663 nm usando Hitachi U - 2000 espectrofotómetro y se expresaron en términos de mg de clorofila presentes por gramo masa fresca.

2.4. Solutos compatibles

2.4.1. Prolina

La Prolina libre fue ensayada seguida por el Método de la ninhidrina [15]. El material vegetal (1 g) se homogeneizó en 3% ácido sulfosalicílico acuoso y el homogeneizado se centrifugó a 14000 rpm. El sobrenadante se utilizó para la estimación de la concentración de prolina. La mezcla de reacción consistió de ninhidrina y ácido acético glacial, que se hierve a 100 °C durante 1 hora. A la terminación después de la reacción en un baño de hielo, la mezcla de reacción se extrajo con tolueno, y la absorción se leyó a 520 nm usando L-prolina como estándar.

2.4.2. Glicina betaína:

La Glicina betaína se estimó por el método de Grieve y Grattan  [16]. Brevemente, el tejido vegetal finamente molido se secó (0.5 g) se agitó con 20 cm3 de agua destilada para 24 horas y se filtró. El filtrado se diluyó con un volumen igual de 1 M H2SO4, realizado en alícuotas de 0.5 cm3 en tubos de microcentrifuga, se enfriaron sobre hielo durante 1 hora y a cada uno de éstos se añadieron 0.2 cm3  del reactivo KI-12 (Yoduro de Potasio) frío. Los reactivos se agitaron suavemente, se almacenaron a 4 °C durante la noche y se centrifugaron a 12000 g durante 15 minutos a 4 °C para obtener el precipitado de cristales de yoduro. Los cristales se disolvieron en 1,2 dicloroetano, y la absorbancia se midió a 365 nm después de 2 horas. La glicina betaína se disolvió en 1M H2SO4 y se desempeñó como estándar.

2.4.3. Aminoácidos libre

Los aminoácidos libres totales se extrajeron y se estimaron por el método de Moore y Stein  [17].  500 mg de material vegetal fresco se homogeneizó en un mortero y majadero con 80% de etanol hervido. El extracto se centrifugó a 800 g durante 15 minutos y el sobrenadante se realizó hasta 10 mL con etanol al 80%. En un tubo de ensayo de 25mL, el extracto de etanol fue tomado y neutralizado con 0.1 N de NaOH utilizando el indicador rojo de metilo a la que se añadió reactivo de ninhidrina. Los contenidos se hierven en un baño de agua hirviendo durante 20 minutos, y después se añadieron 5 mL para diluir la solución, se enfrió y se obtuvo 25 mL con agua destilada. La absorbancia se leyó a 570 nm.

3. Resultados

3.1. Efecto de la sequía sobre el crecimiento

La  presente investigación de la sequía por estres puede inducir en el crecimiento de la longitud de la raiz, pero reduce la longitud de rodaje (Tabla 1).  La longitud de la raíz incremento en el tratamiento de estrés por sequia en comparación con el control de todas las etapas de crecimiento de S. italica. El valor más alto de la longitud del tallo se registró en 13 dias de sequia inducida (DID), 70 dias después de la siembra (DAS) para todos los tratamientos. Los resultados del presente estudio encontraron, que el tiro fue disminuido por el aumento de la longitud de la sequía de S. italica fue rechazada por el aumento del estrés por sequía. la reducción del crecimiento de los brotes se observó en 13 DID en

70 DAS.

3.2. Efectos de la sequía sobre el pigmento

Los resultados mostraron que el pigmento fotosintético de clorofila se redujo al aumentar el estrés por sequía (Tabla 2). La clorofila se redujo de agua de pozo (control) condiciones para el estrés por sequía grave (13 DID) y  el pigmento vegetal en la planta se incrementó por la edad de la madurez. A concordancia los datos  de todas las plantas tratadas, una relación de hoja Chl relación a/b aumento en comparación con el control.

3.3. Prolina

Un osmoprotector de prolina se incrementó en raíz y hoja de S. itálica en comparación con el control (figura 1). Un valor elevado de prolina se registró a 13 DID de 70 DAS y los valores más altos siendo 5. 10 mg / g FW en la raíz, y 6. 17 mg / g FW en las hojas en comparación con otros tratamientos.

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