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Producción de Frijol en México (página 3)




Enviado por Arturo Barajas



Partes: 1, 2, 3

Muestra

Conc. Proteína en
extracto

(mg/ml)

Tomar del extracto
(ul)

(100 ug
Proteína)

Añadir Buffer para
dilución (Tris-HCl 0.05 M pH 8.2)

(ul)

NMC

20.2

4.950

15.050

NMB

18.8

5.319

14.681

NMG

19.6

5.102

14.898

NJC

21.2

4.717

15.283

NJB

18

5.556

14.444

NJG

20.8

4.808

15.192

FMC

23.4

4.274

15.726

FMB

18.2

5.495

14.505

FMG

14.6

6.849

13.151

PC

21.2

4.717

15.283

PB

19.8

5.051

14.949

PG

20

5.000

15.000

TC

18.2

5.495

14.505

TB

20

5.000

15.000

TG

18.4

5.435

14.565

A partir de esto se tomaron solo 10 ul del extracto
diluido (50 ug de proteína) y se mezclaron con 10 ul de
buffer de carga preparado a partir de 950 ul de buffer Laemmli
(BIO-RAD) mezclado con 50 ul de 2 – mercaptoetanol con pureza
mínima de 98 % (SIGMA).

Dichas mezclas (muestra-buffer de carga) de cada muestra
se agitaron con vortex e inmediatamente se introdujeron en agua
hirviendo durante 4 min, pasado este tiempo se volvieron a agitar
con vortex y se centrifugaron unos segundos (aproximadamente 5
seg), terminado este procedimiento, los 20 ul totales de cada
muestra fueron cargados en los geles junto con estándares
de peso molecular. Los estándares utilizados fueron,
Kaleidoscope (estándar de Polipéptidos, BIO-RAD) y
el estándar Broad Range biotinilado para SDS-PAGE
(BIO-RAD), de estos, solo se utilizaron 5 ul de cada uno para
cada gel.

El buffer que se añadió dentro de la
cámara electroforética fue realizado a partir de
100 ml de buffer 10x Tris/Glicina/SDS diluidos en 900 ml de agua
desionizada. El voltaje aplicado fue de 200 volts durante 30
min.

Pasado este tiempo el gel fue separado de la
cámara de electroforesis e introducido en solución
fijadora de péptidos preparada con 50 % agua desionizada,
40 % de metanol y 10 % acido acético, aquí los
geles permanecieron sumergidos durante 30 min en agitación
suave.

Terminado dicho periodo la solución fijadora fue
desechada y después se les añadió a los
geles solución Coomassie (Bio Safe, BIO-RAD) donde
permanecieron tiñéndose durante toda la noche con
agitación suave.

A la mañana siguiente, la solución de
Coomassie fue desechada y después se les
añadió a los geles solución para
desteñido, dicha solución fue preparada con 90 %
agua desionizada y 10 % de acido acético. Aquí
permanecieron los geles durante 20 min y después se
desecho la solución y los geles se lavaron con agua
desionizada por 3 veces. Los geles permanecieron dentro del agua
antes de ser analizados en el equipo Kodak Image 440 (Urbana,
Illinois) donde fueron fotografiados y analizados. Los geles
fueron elaborados por triplicado.

Los patrones electroforéticos de las diferentes
muestras fueron comparados considerando la presencia e intensidad
de las proteinas. Los resultados obtenidos fueron analizados
estadisticamente con ANOVA, representando con las letras a, b y c
las diferencias encontradas.

Todos los análisis realizados en este trabajo se
procesaron utilizando el software STATGRAPHICS Versión 5.1
y se realizaron los análisis de varianza
correspondientes.

Nuestro estudio realizado en invernadero se llevó
a cabo mediante la siembra de cinco materiales genéticos
de frijoles comerciales ampliamente consumidos en la
República Mexicana (Texano, Flor de Mayo, Negro Jamapa,
Negro Míchigan y Peruano); cada uno fue sembrado en suelo
de arena y limo (3:1) bajo tres tratamientos distintos. De las
plantas control y las inoculadas con Bacillus subtilis y
Glomus mosseae se hicieron 30 repeticiones de cada uno
para cada frijol utilizado, obteniendo 450 plantas distribuidas
azarosamente dentro del invernadero. Después de tres meses
se llevó a cabo una fertilización con
solución Long Ashton a todas las plantas,
repitiéndose dicha aplicación ocho días
después. Ambas aplicaciones tuvieron una
concentración de fósforo de 11 ppm para el
tratamiento con Glomus y 22 ppm para el tratamiento con
Bacillus y 22 ppm para las plantas control.

Cabe mencionar que las plantas más verdes,
gruesas, altas y fuertes fueron obtenidas en el tratamiento con
Glomus (datos no mostrados). Posteriormente se
cosecharon las vainas, se secaron y los frijoles se colectaron,
este material se proceso para las determinaciones
posteriores.

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Tabla 1. Efecto agronómico de
microorganismos benéficos del suelo (G: Glomus
mosseae
y B: Bacillus subtilis) en cinco frijoles
comerciales (T, Texano; FM, Flor de Mayo; NJ, Negro Jamapa; Negro
Michigan; P, Peruano) consumidos en la República Mexicana.
Promedios con error estándar y ANOVA; n = 30. NS = No
significativo, * = Significativo en un nivel de 5%, ** =
Significativo en un nivel de 1% y *** = Significativo en un nivel
de 0,1%.

La cantidad de vainas por planta no presentó
diferencias significativas en cuanto al tipo de frijol, pero si
se observaron diferencias altamente significativas en las plantas
tratadas con Bacillus y Glomus,
observándose un incremento de número de vainas con
respecto al control hasta de un 166% en el tratamiento con
Glomus.

Al determinar la cantidad de frijoles por vaina se
observaron diferencias significativas tanto en el tipo de frijol
como en el tratamiento aplicado, obteniéndose un
incremento en el número de frijoles por vaina en los
tratamientos con Bacillus subtilis y Glomus
moseae
con respecto a las vainas obtenidas en las plantas
control.

En cuanto a la producción en número de
frijoles por planta, se obtuvieron diferencias significativas
entre tratamientos, observándose un incremento
máximo de 130% en el tratamiento con Bacillus y
del 343% en el tratamiento con Glomus.

En el caso de la longitud de la semilla no se obtuvieron
diferencias significativas ni por el tipo de frijol, ni por el
tratamiento recibido; sin embargo, entre sus valores se
distinguen los frijoles Flor de Mayo y Peruano que oscilan entre
los 12 y 13 mm con respecto al frijol Texano; cuyos valores se
encuentran entre los 10 y 11 mm y a los frijoles negros cuyas
longitudes están entre los 8 y 9 mm.

En cuanto al peso unitario de la semilla de cada
material genético de frijol, fue significativamente
diferente en cuanto al tipo de tratamiento aplicado, el
tratamiento con Glomus fue el que obtuvo los valores
más elevados en todos los frijoles.

En el rendimiento económico, de la misma manera
que en el peso unitario, se obtuvieron diferencias significativas
en base al tratamiento brindado a la planta, sobresaliendo
Glomus con valores entre 131 – 467% con respecto
al tratamiento control.

Por otro lado, una muestra de los frijoles colectados de
cada uno de los tratamientos se molió para determinar la
concentración de proteína y de diferentes
compuestos polifenólicos de carácter
nutracéutico. Entre los que se consideraron los fenoles
totales de los grupos del ácido gálico y las
catequinas, así como los taninos y las antocianinas. Los
resultados obtenidos se encuentran expresados en la tabla
2.

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Tabla 2. Efecto de microorganismos
benéficos del suelo (G: Glomus mosseae y B:
Bacillus subtilis) en la concentración de
compuestos nutracéuticos y proteínas (mg/g) en
cinco frijoles comerciales (T, Texano; FM, Flor de Mayo; NJ,
Negro Jamapa; Negro Michigan; P, Peruano) consumidos en la
República Mexicana. Promedios con error estándar y
ANOVA; n = 3. NS = No significativo, * = Significativo en un
nivel de 5%, ** = Significativo en un nivel de 1% y *** =
Significativo en un nivel de 0,1%.

La concentración en milígramos por gramo
en la harina de frijol de fenoles del grupo del ácido
gálico (GAE)/g y de antocianinas presentes en la Tabla 2,
no presentaron diferencias significativas entre los materiales
genéticos analizados, ni entre los tratamientos
utilizados. En el caso de los fenoles totales del grupo de las
catequinas se obtuvieron diferencias altamente significativas
entre los materiales genéticos de frijol, sin embargo, los
tratamientos con Bacillus y Glomus no tuvieron
ningún efecto sobre la concentración de
catequinas.

Los taninos sólo presentaron diferencias
significativas en cuanto al tipo de frijol a un nivel de
confianza de 95%, mostrando el frijol peruano los valores
más bajos.

En los frijoles Texano y Negro Míchigan se
observó un ligero incremento en la concetración de
taninos en los tratamientos con Bacillus.

Para la concentración de proteínas se
encontraron diferencias significativas en los diferentes
materiales genéticos de frijol y en sus tratamientos. Sin
embargo, en los materiales inoculados con Bacillus y
Glomus hubo disminuciones en el contenido de proteina
por gramo, en rangos entre 4 – 27% y 4 – 50%, respectivamente,
con excepción del frijol Texano, donde el tratamiento con
Bacillus generó un aumento de 8% en la
concentración de proteina.

Al analizar el contenido de estos compuestos expresados
en miligramos por frijol (Tabla 3), observamos que la
concentración de fenoles totales del grupo del
ácido gálico y las antocianinas no presentan
diferencias significativas entre los materiales genéticos
estudiados; sin embargo, para las concentraciones de fenoles
totales del grupo de las catequinas, los taninos y las
proteínas, existen diferencias significativas a un nivel
de confianza por encima del 95%

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Tabla 3. Efecto de microorganismos
benéficos del suelo (G: Glomus mosseae y B:
Bacillus subtilis) en la concentración de
compuestos nutracéuticos y proteínas (mg/frijol) en
cinco frijoles comerciales (T, Texano; FM, Flor de Mayo; NJ,
Negro Jamapa; Negro Michigan; P, Peruano) consumidos en la
República Mexicana. Promedios con error estándar y
ANOVA; n= 3. NS = No significativo, * = Significativo en un nivel
de 5%, ** = Significativo en un nivel de 1% y *** = Significativo
en un nivel de 0,1%.

En cuanto a los tratamientos, las concentraciones de
fenoles totales del grupo del ácido gálico y las
antocianinas presentan diferencias significativas del 95 y 99%,
respectivamente, obteniendo un incremento máximo de 50% en
la concentración de ácido gálico en el
tratamiento Glomus.

En el caso de las antocianinas, los tratamientos con
Bacillus y Glomus no generaron incrementos en
los frijoles Texano y Flor de Mayo. Sin embargo, en los frijoles
Negro Jamapa, Negro Michigan y Peruano, estos tratamientos
produjeron incrementos en la concentración de antocianinas
hasta del 70%.

En los fenoles totales del grupo de las catequinas, los
taninos y las proteinas no se observaron diferencias
significativas ente los tratamientos. Sin embargo, se observaron
ligeros incrementos entre los resultados obtenidos en los
tratamientos con Glomus y Bacillus.

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Tabla 4. Efecto de microorganismos
benéficos del suelo (G: Glomus mosseae y B:
Bacillus subtilis) en la concentración de
compuestos nutracéuticos y proteínas (mg/planta) en
cinco frijoles comerciales (T, Texano; FM, Flor de Mayo; NJ,
Negro Jamapa; Negro Michigan; P, Peruano) consumidos en la
República Mexicana. Promedios con error estándar y
ANOVA; n= 3. NS = No significativo, * = Significativo en un nivel
de 5%, ** = Significativo en un nivel de 1% y *** = Significativo
en un nivel de 0,1%.

Al analizar el contenido de los compuestos
nutracéuticos y las proteínas en miligramos por
planta (Tabla 4) observamos que la concentración de
antocianinas no presentan diferencias significativas entre los
materiales genéticos de frijol estudiados, pero para las
concentraciones de fenoles totales del grupo del ácido
gálico y catequinas, los taninos y las proteínas
existen diferencias significativas con niveles de confianza
superiores al 95%.

En cuanto a los tratamientos de cada material, todas las
variables analizadas presentan diferencias altamente
significativas, donde destacan los resultados obtenidos en el
tratamiento con Glomus.

Los resultados obtenidos con Glomus
señalan que la concentración de fenoles totales
aumenta de 2,2 a 5,8 veces, los taninos de 2,2 a 5,1 veces, las
antocianinas hasta 5,3 veces y las proteinas de 2,3 a 4,4 veces
con respecto a sus controles.

En cuanto a los valores obtenidos con el tratamiento
Bacillus se encontró que las concentraciones de
fenoles totales aumentan hasta de 2,9 veces, los taninos hasta
5,6 veces (excepto en Negro Jamapa), las antocianinas hasta el
doble (en los frijoles Flor de Mayo y Negro Michigan) y las
proteinas hasta 2,3 veces (excepto Negro Jamapa y Negro
Michigan).

Para cuantificar el contenido de diferente
antocianidinas se realizaron análisis por el método
de HPLC obteniendo los resultados presentes en la Tabla
5.

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Tabla 5. Efecto en la concentración de las
antocianidinas: cianidina, delfinidina, petunidina y
pelargonidina (mg/g) por microorganismos benéficos del
suelo (G: Glomus mosseae y B: Bacillus
subtilis
) en cinco frijoles comerciales (T, Texano; FM, Flor
de Mayo; NJ, Negro Jamapa; Negro Michigan; P, Peruano) consumidos
en la República Mexicana. Promedios con error
estándar y ANOVA; n=3. NS = No significativo, * =
Significativo en un nivel de 5%, ** = Significativo en un nivel
de 1% y *** = Significativo en un nivel de 0,1%.

La determinación de la antocianidina cianidina
resultó positiva en los frijoles Texano, Flor de Mayo,
Negro Jamapa y Negro Michigan. Al analizar la
concentración en miligramos por gramo de harina de frijol
se obtuvieron diferencias significativas en cuanto al material
genético estudiado en un nivel de confianza de 99,9% y en
la interacción entre frijol y tratamiento en un nivel de
confianza de 99%.

Aunque no exisiten diferencias entre los tratamientos,
en los niveles de cianidina se observó un ligero aumento
en los frijoles Texano y Flor de Mayo en los tratamientos con
Bacillus y Glomus, mientras que hay una ligera
disminución en los frijoles Negro Jamapa y Negro
Michigan.

La delfinidina y petunidina se encontraron unicamente en
los frijoles Negro Jamapa y Negro Michigan y no se presentaron
diferencias significativas entre sus resultados; sin embargo, se
observó una tendencia a aumentar la concentración
de petunidina en los frijoles Negro Jamapa – Bacillus y
Negro Michigan – Glomus.

En cuanto a la pelargonidina, esta fue encontrada en los
frijoles Texano y Flor de Mayo, encontrando diferencias altamente
significativas según el tipo de material genético
pero no encontraron diferencias significativas entre los
diferentes tratamientos.

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Tabla 6. Efecto en la concentración de las
antocianidinas: cianidina, delfinidina, petunidina y
pelargonidina (mg/frijol) por microorganismos benéficos
del suelo (G: Glomus mosseae y B: Bacillus
subtilis
) en cinco frijoles comerciales (T, Texano; FM, Flor
de Mayo; NJ, Negro Jamapa; Negro Michigan; P, Peruano) consumidos
en la República Mexicana. Promedios con error
estándar y ANOVA; n=3. NS = No significativo, * =
Significativo en un nivel de 5%, ** = Significativo en un nivel
de 1% y *** = Significativo en un nivel de 0,1%.

Al analizar la concentración de cianidina en
miligramos por semilla de frijol, se encontraron diferencias
altamente significativas entre los materiales, los tratamientos y
las interacciones entre frijol y tratamiento. La
concentración más alta de cianidina se
encontró en el frijol Flor de Mayo – Glomus,
siendo 3,5 veces mayor con respecto al control. En el caso de los
frijoles Flor de Mayo – Bacillus, Texano –
Glomus, Texano – Bacillus y Michigan
Glomus, los incrementos fueron del doble con
respecto a sus controles. Sin embargo, de manera contraria en el
frijol Negro Jamapa – Bacillus, Negro Jamapa
Glomus y Negro Michigan –
Bacillus ambos tratamientos mostraron disminuciones en
la concentración de cianidina.

La delfinidina y petunidinas se encontraron unicamente
en los frijoles Negro Jamapa y Negro Michigan y no presentaron
diferencias significativas entre sus concentraciones.

La pelargonidina fue encontrada en los frijoles Texano y
Flor de Mayo encontrando diferencias altamente significativas
entre los materiales pero no entre sus tratamientos.

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Tabla 7. Efecto en la concentración de las
antocianidinas: cianidina, delfinidina, petunidina y
pelargonidina (mg/planta) por microorganismos benéficos
del suelo (G: Glomus mosseae y B: Bacillus
subtilis
) en cinco frijoles comerciales (T, Texano; FM, Flor
de Mayo; NJ, Negro Jamapa; Negro Michigan; P, Peruano) consumidos
en la República Mexicana. Promedios con error
estándar y ANOVA; n=3. NS = No significativo, * =
Significativo en un nivel de 5%, ** = Significativo en un nivel
de 1% y *** = Significativo en un nivel de 0,1%.

Al analizar la concentración en miligramos de
cianidina obtenida en la producción total de la planta se
encontraron diferencias significativas entre los materiales, los
tratamientos y la interacción frijol – tratamiento,
obteniendo niveles de confianza de 99, 99,9 y 95%,
respectivamente.

Los resultados obtenidos en la tabla 7 señalan
como el tratamiento con Glomus en el frijol Flor de Mayo
aumenta hasta 15 veces la concentración de cianidina con
respecto a su control. Así mismo, los frijoles Texano
Glomus y Negro Michigan – Glomus
aumentaron la concentración de cianidina 5 y 6 veces,
respectivamente. Los aumentos en la concetración de
cianidina observados con Bacillus fueron de 5 veces en
el frijol Flor de Mayo, mientras que en el frijol Texano –
Bacillus se duplicó.

La delfinidina y la petunidina obtuvieron diferencias
entre los tratamientos con niveles de confianza de 99 y 95 %,
respectivamente; sin embargo, la delfinidina producida por las
plantas de frijol Negro Jamapa y Negro Michigan presentó
disminuciones en el tratamiento con Bacillus pero
generó aumentos en el tratamiento con Glomus de
159 y 429%, respectivamente.

La petunidina encontrada en los frijoles Negro Jamapa y
Negro Michigan, presentó un aumento en la
concentración de 33 y 100% en los tratamientos
Bacillus y Glomus, a diferencia del frijol
Negro Míchigan, donde se presentó una
disminución de 25% en el tratamiento con
Bacillus, pero un aumento de 6 veces con el tratamiento
Glomus.

En cuanto a la pelargonidina, esta obtuvo diferencias
significativas entre los materiales, los tratamientos y la
interacción frijol – tratamiento con niveles de confianza
de 99,9, 99 y 95%, respectivamente. En los frijoles Texano y Flor
de Mayo se encontraron aumentos en el tratamiento con
Bacillus de 4 y 207%, respectivamente y de 141 y 530% en
el tratamiento con Glomus.

Los geles obtenidos por SDS-PAGE para determinar el peso
molecular de las proteínas de los materiales de frijol se
presentan en las figuras 3 y 4.

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Figura 3. Fotografía gel SDS-PAGE. La
concentración de proteina que se cargó en cada
carril fue de 50 ug. Los marcadores utilizados fueron el
Kaleidoscope Polipeptide Std y Biorad Broad Range. Las siglas
asignadas a cada material de frijol son, NMC, negro Michigan
control, NMB, negro Michigan-Bacillus, NMG, negro
Michigan-Glomus, NJC, negro Jamapa-control, NJB, negro
Jamapa-Bacillus, NJG, negro Jamapa-Glomus, FMC,
Flor de mayo-control, FMB, Flor de
mayo-Bacillus.

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Figura 4. Fotografía gel SDS-PAGE. La
concentración de proteina que se cargó en cada
carril fue de 50 ug. Los marcadores utilizados fueron el
Kaleidoscope Polipeptide Std y Biorad Broad Range. Las siglas
asignadas a cada material de frijol son, FMG, Flor de mayo-
Glomus, PC, Peruano-control, PB,
Peruano-Bacillus, PG, Peruano- Glomus, TC,
Texano-control, TB, Texano-Bacillus, TG, Texano-
Glomus.

Los patrones electroforéticos de las diferentes
muestras fueron comparados considerando la presencia e intensidad
de las proteinas. Figuras 5 y 6.

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Figura 5. Detección de las bandas
principales encontradas en cada muestra. La detección se
realizó con el densitómetro presente en el equipo
Kodak Image 440 (Urbana, Illinois). Los marcadores utilizados
fueron el Kaleidoscope Polipeptide Std con rango entre 36,4 y 3,8
kDa y Biorad Broad Range con rango entre 200 y 6,5 kDa. Las
siglas asignadas a cada material de frijol son, NMC, negro
Michigan control, NMB, negro Michigan-Bacillus, NMG,
negro Michigan-Glomus, NJC, negro Jamapa-control, NJB,
negro Jamapa-Bacillus, NJG, negro
Jamapa-Glomus, FMC, Flor de mayo-control, FMB, Flor de
mayo-Bacillus.

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Figura 6. Detección de las bandas
principales encontradas en cada muestra. La detección se
realizó con el densitómetro presente en el equipo
Kodak Image 440 (Urbana, Illinois). Los marcadores utilizados
fueron el Kaleidoscope Polipeptide Std con rango entre 36,4 y 3,8
kDa y Biorad Broad Range con rango entre 200 y 6,5 kDa. Las
siglas asignadas a cada material de frijol son, FMG, Flor de
mayo- Glomus, PC, Peruano-control, PB,
Peruano-Bacillus, PG, Peruano- Glomus, TC,
Texano-control, TB, Texano-Bacillus, TG, Texano-
Glomus.

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Tabla 8. Peso molecular de las bandas encontradas
en los geles SDS-PAGE en cada uno de los cinco materiales
genéticos comerciales de frijol.

Los patrones electroforéticos de las diferentes
muestras fueron comparados considerando la presencia e intensidad
de las proteinas. Los resultados se obtuvieron por medio del
análisis estadístico ANOVA. Las letras a, b y c
representan las diferencias significativas entre los frijoles y
sus tratamientos.

Análisis del perfil electroforético de
proteinas extraidas en cada material de frijol en sus diferentes
tratamientos

En los geles presentados en las figuras 5 y 6 se
observan las similitudes y las diferencias de los perfiles de
proteínas presentes en cada material genético de
frijol, observando 13 bandas en los frijoles Flor de Mayo y
Peruano, 12 bandas en el frijol Texano y 11 bandas en los
frijoles negros Michigan y Jamapa.

El análisis estadístico ANOVA
señaló que las intensidades en 9 de 13 bandas
presentes en el frijol Peruano, son mayores y diferentes
significativamente a las que presentan el mismo peso molecular en
los demás materiales. Estas proteinas son las de PM = 109,
89, 50, 32, 27, 23, 10.5, 7.5 y 3 kDa. Sin embargo sólo la
banda # 20 de PM = 3, presentó un aumento en la intensidad
observada en los tratamientos con Bacillus y
Glomus.

En el caso de la intensidad de las bandas presentes en
el frijol Texano, sólo existieron valores superiores y con
diferencias significativas en 4 de las 12 bandas presentes. Sin
embargo, no existieron diferencias entre los
tratamientos.

El frijol Flor de Mayo presentó disminuciones con
diferencias significativas en los tratamientos con
Bacillus y Glomus en 9 de sus 13 bandas, estas
son las proteinas de PM = 113, 89, 83.5, 63.5, 50, 39, 17, 10,5 y
1 kDa. En las 4 bandas sin mencionar, no existieron diferencias
significativas en ninguno de los 3 tratamientos.

La intensidad de la banda de PM = 17 kDa en el frijol
Negro Jamapa, presentó diferencias significativas
superiores a las observadas en los frijoles Negro Michigan y Flor
de Mayo. Sin embargo, no se obtuvieron diferencias significativas
entre los tratamientos. Por otra parte, la intensidad en las
bandas de PM = 27 y 10.5 kDa presentaron una disminución
en los tratamientos con Bacillus y Glomus. En
la banda de PM = 39 kDa la intensidad del tratamiento control fue
igual a la obtenida en el tratamiento con Glomus, pero
ambos superaron significativamente la intensidad obtenida en el
tratamieto con Bacillus.

Los resultados obtenidos en el frijol Negro Michigan
señalan que el tratamiento con Glomus presenta
valores superiores y diferentes significativamente en 8 de sus 11
bandas. Lo anterior se observa en las bandas de PM = 113, 89,
63.5, 39, 27, 17, 10.5 y 1 kDa, donde sólo la banda de PM
= 1 tuvo una intensidad significativamente mayor a la obtenida en
los frijoles Negro Jamapa y Flor de Mayo.

Las variables agronómicas determinadas en nuestro
estudio muestran los efectos producidos en plantas y semillas de
frijol comercial por medio de la inoculación con
Bacillus subtilis y Glomus mosseae.

En los materiales de frijol, las variables que presentan
diferencias significativas son el número de frijoles por
vaina y el número de frijoles por planta, debido a que
estas características varían en cada material; sin
embargo el número de vainas por planta, la longitud de la
semilla, el peso unitario y el peso de la producción total
mantienen los mismos valores entre los materiales estudiados ya
que los frijoles comerciales deben mantener
características de producción similares para cubrir
con la demanda conservando el mismo margen de ganancia a los
productores.

El número de vainas por planta, frijoles por
vaina, frijoles por planta, peso unitario y peso de
producción total presentaron diferencias ampliamente
significativas en cuanto al tratamiento aplicado debido a que los
microorganismos benéficos del suelo (Bacillus
subtilis
y Glomus mosseae) permiten a la planta en
desarrollo obtener más fácilmente los nutrientes
necesarios aún en suelos pobres. (Vessey, 2003). Estudios
realizados por Mena-Violante (2006), Baset (2005) y Kaya (2003)
observaron efectos similares en chile ancho, plátano y
sandía, respectivamente, aumentando la calidad y el
rendimiento en las cosechas.

El tratamiento con Bacillus generó
ligeros aumentos en las variables mientras que el tratamiento con
Glomus duplicó el número de vainas,
triplicó el número de frijoles y quintuplicó
el peso de la producción total. La diferencia de respuesta
entre ambos tratamientos se debe a que Glomus aumenta el
área de superficie de la raiz permitiendo a la planta
absorber mayor cantidad de nutrientes que el tratamiento con
Bacillus.

También en ambos tratamientos los frijoles
presentaron una forma más esférica y voluminosa que
los obtenidos en los tratamientos control (datos no mostrados).
Los mejores resultados los obtuvo el frijol Flor de Mayo en ambos
tratamientos.

Al analizar la proteína y las variables
nutracéuticas en los frijoles en unidades de mg/g no
existen diferencias entre los tratamientos en las concentraciones
de fenoles totales (ácido gálico y catequinas),
taninos y antocianinas pero si existen en la concentración
de proteínas; sin embargo, sólo el frijol Peruano
con Bacillus aumentó su concentración en
un 8%. En los demás materiales con Bacillus y
Glomus la concentración de proteína
disminuyó de manera contraria a lo obtenido por Achakzai
(2003), donde obtuvo un incremento de proteína de 1,5% en
semillas de soya inoculadas con Rhizobium.

Lo anterior puede deberse a que la ruta
metabólica en la planta de frijol se enfocó
principalmente a producir almidones en lugar de proteína,
pues posiblemente la cantidad de nitrógeno añadida
al suelo no fue suficiente para cubrir las necesidades de las
plantas inoculadas y aumentar la concentración de
proteína en las semillas.

Si expresamos los resultados en unidades de mg/frijol se
demuestran diferencias significativas entre los tratamientos en
los fenoles totales del ácido gálico y las
antocianinas. La concentración de fenoles totales del
ácido gálico aumentó en los materiales
crecidos con Bacillus y Glomus mientras que las
antocianinas aumentaron principalmente en los frijoles negros en
el tratamiento con Glomus, esto debido a que los
tratamientos con microorganismos mejoraron el volumen de la
semilla generando una mayor área de superficie y por lo
tanto, una cascarilla mas grande que los frijoles control,
aumentando así la concentración de polifenoles, ya
que los compuestos fenólicos en el frijol se encuentran
principalmente en la cascarilla y su color está
determinado por la presencia y concentración de estos
compuestos (Takeoka y col, 1997; Beninger, y col, 1999; Choung y
col, 2003). El frijol que presentó aumentos en ambos
compuestos fue el frijol Negro Michigan en el tratamiento con
Glomus generando aumentos en la concentración de
fenoles totales del ácido gálico y antocianinas de
45% y 70%, respectivamente.

En los datos obtenidos en unidades de mg/planta existen
diferencias significativas entre los tratamientos en todas las
variables analizadas. El tratamiento con Bacillus
disminuyó la concentración de taninos en el frijol
Negro Jamapa, las antocianinas en los frijoles Texano, Negro
Jamapa y Peruano y la concentración de proteína en
los frijoles Negro Jamapa y Negro Michigan. Sin embargo, el
tratamiento con Glomus generó aumentos en la
producción de fenoles totales, taninos, antocianinas y
proteinas en todas las plantas; esto debido a que la
asociación mutualista entre planta y hongo
micorrícico arbuscular mejora el crecimiento de la planta
simbiótica particularmente bajo condiciones poco
favorables de crecimiento (Gerdemann, 1964; Ruíz-Lozano y
Azcon, 1995) donde el efecto positivo de la micorriza se basa
principalmente en el aumento de la asimilación de
nutrimentos (Gerdemann, 1964; Gavito y Varela, 1995). El
tratamiento con Glomus generó el mayor aumento en
la concentración de fenoles totales, taninos y
proteínas en el frijol Flor de Mayo, mientras que en los
frijoles negros Jamapa y Michigan esto sucedió en la
concentración de antocianinas.

Existen reportes que avalan la presencia de delfinidina,
cianidina, petunidina y pelargonidina en la testa de las semillas
de frijol común (Rocha-Guzmán y col, 2007). En
nuestros materiales se encontró que estas antocianidinas
son específicas en cada frijol. La cianidina en los
frijoles Texano, Flor de Mayo, Negro Jamapa y Negro Michigan. La
delfinidina y petunidina en los frijoles Negro Jamapa y Negro
Michigan y la pelargonidina en los frijoles Texano y Flor de
Mayo. En el frijol Peruano no se detectó ninguna de
ellas.

Aunque los tratamientos con Bacillus y
Glomus presentan ligeros incrementos en la
concentración de antocianidinas en unidades de mg/g, no
existen diferencias significativas entre los tratamientos en
ninguna de ellas (cianidina, delfinidina, petunidina y
pelargonidina); sin embargo, la concentración de cianidina
en unidades de mg/frijol si presenta diferencias significativas
entre los tratamientos. En el frijol Texano con Bacillus
el aumento fue de 100%, en Texano con Glomus 148%, en
Flor de Mayo con Bacillus 120%, Flor de Mayo con
Glomus 250% y en Negro Michigan con Glomus 76%,
mientras que los frijoles Negro Jamapa (Bacillus y
Glomus) y Negro Michigan (Bacillus) presentaron
disminuciones.

El hecho de que el nivel de antocianinas totales en los
frijoles negros aumentara en los tratamientos con
Bacillus y Glomus pero al analizar la cianidina
por HPLC se disminuyó la concentración con respecto
al control, puede ser debido a que los aumentos se presentaron en
otros compuestos no determinados en nuestro estudio.

Al analizar los resultados en base a la
producción de frijol por planta, se obtienen diferencias
significativas entre los tratamientos en las cuatro
antocianidinas determinadas. Las diferencias se encontraron en su
mayoría en los tratamientos con Bacillus y
Glomus, destacando una vez más el hongo
micorrícico Glomus mosseae por generar los
mejores resultados en todos los materiales. En cambio, el
tratamiento con Bacillus generó aumentos de
cianidina y pelargonidina en los frijoles Texano y Flor de Mayo
pero en los frijoles negros disminuyó la
concentración de cianidina, delfinidina y
petunidina.

Con lo anterior se corrobora que aún cuando las
condiciones del suelo son pobres, Glomus además
de ayudar a la planta a generar aumentos en la producción
de vaina y semilla, también genera mayor
concentración de polifenoles; sin embargo al no contar la
planta con un suministro de nutrientes en el suelo durante la
etapa de producción de semilla, es posible que en la etapa
de coloración de la testa (cubierta de los frijoles), no
se alcanzaron los valores obtenidos en las semillas control, ya
que en las plantas control la producción de vaina y
follaje es muy baja y el resto del desarrollo va enfocado a esas
pocas semillas (su contenido protéico) y a la
generación de polifenoles en la testa, a diferencia de las
plantas inoculadas con Glomus las cuales se enfocan
hacia la generación de follaje y nuevas vainas con mayor
número de frijoles.

El perfil electroforético de proteínas
extraídas de los frijoles mostró variación
en el número de bandas encontradas y entre sus pesos
moleculares, observando 13 bandas en los frijoles Flor de Mayo y
Peruano, 12 bandas en el frijol Texano y 11 bandas en los
frijoles negros Michigan y Jamapa, ésto debido a que cada
frijol presenta sus diferencias nutrimentales al igual que
nutracéuticas; sin embargo, existen coincidencias en
algunas de ellas, por ejemplo todas presentan la banda mas
intensa con PM= 50 kDa conocida como faseolina, ésta
comprende alrededor del 40% de la proteína total en la
semilla (Ma y Bliss, 1978) (Aswathi, 1993) y es una de las
principales proteínas de las leguminosas para la
nutrición humana. Las bandas correspondientes a las
subunidades de la faseolina se encuentran en el rango de 43-53
kDa (Carbonaro, 2006) y además se observan
proteínas dentro del rango del grupo de las lectinas como
las fitohemaglutininas (55-65 kDa), arcelinas (31-40 kDa) e
inhibidores de a-amilasa (15-18 kDa) (Bernal y col,
2006).

El análisis estadístico ANOVA
señaló que las intensidades en 9 de 13 bandas
presentes en el frijol Peruano, son mayores y diferentes
significativamente a las que presentan el mismo peso molecular en
los demás materiales. Estas proteínas son las de PM
= 109, 89, 50 (faseolina), 32 (arcelina), 27, 23, 10.5, 7.5 y 3
kDa. Sin embargo en 12 bandas no se obtuvieron diferencias entre
los tratamientos, sólo la banda de PM = 3 presentó
un aumento en la intensidad en los tratamientos con
Bacillus y Glomus.

En el caso de la intensidad de las bandas presentes en
el frijol Texano, sólo existieron valores superiores y con
diferencias significativas en 4 de las 12 bandas presentes sin
encontrar diferencias significativas entre los
tratamientos.

Las intensidades obtenidas en el frijol Flor de Mayo
presentan disminuciones con diferencias significativas en los
tratamientos con Bacillus y Glomus en las
proteínas de PM = 113, 89, 83.5, 63.5 (fitohemaglutinina),
50 (faseolina), 39 (arcelina), 17 (inhibidor de a-amilasa), 10,5
y 1 kDa lo que coincide con la cuantificación de
proteína total, donde se presentó una
disminución en estos tratamientos. En las 4 bandas sin
mencionar no existieron diferencias significativas entre los
tratamientos.

La intensidad de la banda de PM = 17 kDa en el frijol
Negro Jamapa, presentó diferencias significativas
superiores a las observadas en los frijoles Negro Michigan y Flor
de Mayo. Sin embargo, no se obtuvieron diferencias significativas
entre los tratamientos. Por otra parte, la intensidad en las
bandas de PM = 27 y 10.5 kDa presentaron una disminución
en los tratamientos con Bacillus y Glomus. En
la banda de PM = 39 kDa (arcelina) la intensidad del tratamiento
control fue igual a la obtenida en el tratamiento con
Glomus, pero ambos superaron significativamente la
intensidad obtenida en el tratamiento con
Bacillus.

Las intensidades de las bandas obtenidas en el frijol
Negro Michigan señalan que el tratamiento con
Glomus presenta valores superiores y diferentes
significativamente en 8 de sus 11 bandas. Lo anterior se observa
en las bandas de PM = 113, 89, 63.5 (fitohemaglutinina), 39
(arcelina), 27, 17 (inhibidor de a-amilasa), 10.5 y 1 kDa, donde
sólo la banda de PM = 1 tuvo una intensidad
significativamente mayor a la obtenida en los frijoles Negro
Jamapa y Flor de Mayo.

La comparación entre intensidades mostrada
anteriormente sólo da idea de la concentración y
las posibles proteínas presentes en los materiales. Es
necesario realizar múltiples pruebas para determinar de
manera exacta que proteínas se encuentran en cada material
y cual es su concentración, por lo que estos datos no son
concluyentes.

Los tratamientos con Bacillus subtilis y
Glomus mosseae generaron aumentos en la
producción de vainas y frijoles, así como semillas
de mayor peso. El tratamiento con Glomus presentó
los mejores resultados en todos los materiales, principalmente en
los frijoles Flor de Mayo y Negro Michigan; se obtuvo la mayor
producción de frijoles en el primero con un aumento de
343% y la mayor cantidad de frijoles por vaina en el segundo con
un aumento de 48%.

La concentración de fenoles totales, taninos y
antocianinas en unidades de mg/g no presentaron diferencias entre
los tratamientos, solamente las proteínas (g/100g); sin
embargo, sólo el frijol Texano con Bacillus
generó aumentos en la concentración en un
8%.

Las concentraciones de fenoles totales (del grupo de las
catequinas), taninos y proteinas en unidades de mg/frijol no
presentaron diferencias entre los tratamientos, solamente los
fenoles totales (del grupo del ácido gálico) y las
antocianinas. El frijol Negro Jamapa con Glomus obtuvo
los mejores resultados de fenoles totales (del grupo del
ácido gálico) con un aumento de 50% y el frijol
Negro Michigan con Glomus obtuvo los mejores resultados
de antocianinas con un aumento de 70%.

Las concentraciones de fenoles totales, taninos,
antocianinas y proteinas producidas por planta presentaron
diferencias significativas entre los materiales y los
tratamientos. Glomus destacó por generar mayores
aumentos que Bacillus en todos los materiales. El frijol
Flor de Mayo obtuvo los mayores incrementos, estos fueron de 478%
en fenoles totales, 415% en taninos y 280% en proteínas.
El frijol Negro Michigan con Glomus obtuvo la mejor
concentración de antocianinas con un aumento de
429%.

Las concentraciones de las antocianidinas: cianidina,
delfinidina, petunidina y pelargonidina en unidades de mg/g no
presentaron diferencias entre los tratamientos. Sólo la
cianidina presentó diferencias significativas al analizar
las concentraciones en unidades de mg/frijol, el mejor resultado
lo obtuvo el frijol Flor de Mayo con Glomus con un
aumento de 250% con respecto al control.

Al analizar las antocianidinas en unidades de mg/planta
todas obtuvieron diferencias significativas entre los
tratamientos. Los valores más elevados los obtuvo el
tratamiento con Glomus, destacando el frijol Flor de
Mayo por generar un aumento de 1429% en la cianidina y de 530% en
la pelargonidina. En el frijol Negro Michigan el aumento fue de
429% en la delfinidina y 540% en la petunidina.

Los materiales de frijol estudiados presentaron
proteínas de diferentes pesos moleculares, destacando el
frijol Flor de Mayo y Peruano por presentar el mayor
número de bandas (13). Las bandas más intensas
obtenidas en los geles de SDS-PAGE las obtuvo el frijol Negro
Michigan en el tratamiento con Glomus en 8 de las 11
bandas obtenidas.

Al analizar de una manera práctica nuestros
resultados podemos visualizar una futura aplicación de
dichos conocimientos sobre el campo mexicano ya que de esta
manera se ofrece una opción más económica
para mejorar las cosechas de forma natural y amigable con el
medio ambiente. El uso de biofertilizantes como los utilizados en
este experimento le permiten a la planta obtener una mejor
absorción de agua por la raíz a causa de los hongos
micorrícicos (en este caso Glomus mosseae),
disminuyendo el consumo de agua (Subramanian y col, 1995) y
evitando el uso de plaguicidas y/o pesticidas (Sharma y col,
1992). Se obteniene así una semilla más segura, que
no provoca daños en el suelo, ni en la planta que la
debiliten y contaminen a las vainas y al ecosistema.

Sin embargo, aún queda la interrogante del efecto
de los microorganismos sobre las rutas metabólicas de cada
planta que la inducen a generar estos resultados, dando pauta
hacia una nueva vía de investigación que
podría enfocarse en realizar la inoculación de
microorganismos en el suelo junto con diferentes concentraciones
de nutrientes inofensivos para el medio ambiente. Analizando si
existen aumentos en la cantidad de nutrientes y compuestos
nutracéuticos en los frijoles biofertilizados con respecto
a los controles se podría obtener una mayor
producción, mejores rendimientos y un alimento más
nutritivo y de mejor carácter
nutracéutico.

Además sería interesante realizar un
experimento en campo con un nuevo tratamiento que incluya la
inoculación del hongo micorrícico y la bacteria
promotora del crecimiento y analizar si existen efectos
sinérgicos que potencien los efectos observados en los
tratamientos por separado. Además se conocería la
respuesta de los cultivos inoculados ante los factores del medio
ambiente.

En los materiales colectados se podrían analizar
a profundidad las proteínas presentes en cada frijol y la
degradación de los compuestos nutracéuticos en el
proceso de cocción del frijol y por exposición a la
luz solar.

Con lo anterior se podría determinar que tipo de
biofertilizantes y nutrientes deben aplicarse a cada cultivo para
generar mejor calidad en la semilla y mayor rendimiento en la
cosecha. También se conocerían los
benefícios nutracéuticos y nutricionales
especificos de cada variedad comercial para dirigir su consumo en
base a las necesidades de cada individuo, dando conocimiento de
la ingesta diaria recomendada y las especificaciones en el
proceso de cocción de la semilla. De esta manera se
obtendría el mayor beneficio en el consumo de estos
valiosos íconos de la alimentación
mexicana.

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Autor:

Jorge Arturo Barajas
Moreno

jorgearturobarajasmoreno[arroba]hotmail.com

Partes: 1, 2, 3
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