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Fotosíntesis, transpiración y clorofila en cultivares de caña de azúcar




Enviado por Grether Torres



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Materiales y
    métodos
  4. Resultados y
    discusión
  5. Conclusiones
  6. Referencias

Resumen

Durante el último medio siglo, los
bioquímicos de plantas han estudiado los efectos de
diferentes regímenes de luz, nutrientes y otras
condiciones de crecimiento en la eficacia de las distintas
reacciones fotosintéticas incluyendo la evolución
de O2, CO2 la fijación, o la biosíntesis de
carbohidratos. Debido al papel fundamental de las clorofilas
(Chls) en la fotosíntesis, y las tasas que estas
reacciones presentan a menudo por unidad de clorofila, expresada
en masa o en condiciones de molares; se realiza un estudio en el
cultivo de la caña de azúcar para analizar el
comportamiento de estos parámetros en suelos
ferralíticos rojos en variedades comerciales adaptadas a
nuestras condiciones climáticas.

SUMMARY

During the last half century, biochemists of plants have
studied the effects of different light regimes, nutrients and
other growth conditions on the effectiveness of different
photosynthetic reactions including the evolution of O2, CO2
fixation, or the biosynthesis of carbohydrates. The central role
of chlorophylls (Chls) in photosynthesis, and the rates of these
reactions often present per unit of chlorophyll, expressed in
mass or molar terms, is a study in growing sugar cane analyze the
behavior of these parameters in red lateritic soils in commercial
varieties adapted to our climatic conditions.

Introducción

La Caña de Azúcar (Saccharum
officinarum L
), es una planta de gran adaptabilidad a los
ambientes tropicales, con un ciclo fotosintético C4 o de
Hatch-Slack, El metabolismo C4 también es ventajoso frente
a la asimilación del nitrógeno, principal
macronutriente. Las plantas con metabolismo C4 necesitan producir
cantidades muy inferiores de rubisco, principal proteína
de los seres vivos, en comparación a las plantas C3. La
reducción de exigencia de disponibilidad de
nitrógeno, factor limitante para el crecimiento y con
elevado coste de fijación y reducción, es otra
ventaja del metabolismo C4 (Villegas., 1995).

El crecimiento y desarrollo del cultivo depende,
fundamentalmente, del desarrollo progresivo de su área
foliar, lo que le permite utilizar más eficientemente la
energía solar en el proceso de fotosíntesis. La
captación de la luz solar por una superficie foliar
está influenciada por su tamaño, forma, edad,
ángulo de inserción en el tallo, separación
vertical y arreglo horizontal (Yoshida, 1972). El ángulo
de inserción es muy importante en la producción de
cultivos porque de el depende la exposición de las hojas a
los rayos del sol, y la distribución más uniforme
de la luz a través del dosel vegetal, determinando que la
actividad fotosintética sea más eficiente en los
estratos medios e inferiores de la planta (Cayón,
1992).

El principal objetivo de este trabajo es conocer el
comportamiento productivo de de este cultivo ante la
acumulación de azúcares, proceso fisiológico
que está estrechamente ligado con cambios en la
evapotranspiración, fotosíntesis, contenido de
clorofila, así como factores climáticos esenciales
como son las temperaturas y las precipitaciones (Alexander, 1973;
Alonso, 1979; Fauconier y Bassereau, 1980). Las bajas
temperaturas tienen un efecto beneficioso en la calidad de los
jugos, y como régimen de agua más efectivo para
promover la maduración, aquel que plantea las mayores
restricciones del crecimiento, mientras mantenga un sistema
normal para la síntesis, translocación y
acumulación de azucares.

Materiales y
métodos

El estudio se realizó en la Estación
Provincial de Investigaciones de la Caña de Azúcar
de Ciego de Ávila, en áreas de su bloque
experimental ubicado en el poblado de Villa al norte de la
provincia en el municipio de Ciro Redondo, sobre un suelo
Ferralítico rojo típico, según segunda
clasificación genética de los suelos de Cuba
(Hernández et al., 1999).

El diseño experimental empleado es Parcelas
Divididas, con un primer factor (Riego a 80% CC y Secano) y un
segundo factor los cultivares y la plantación se
realizó el 12 de enero de 2010 según las Normas y
Procedimientos del Programa de Mejoramiento Genético de la
Caña de Azúcar en Cuba (Jorge et al.,
2002). Las variedades estudiadas fueron las siguientes: C86-12,
C87-51, C1051-73, CP5243, C90-317, C323-68.

Los principales parámetros evaluados fueron la
transpiración, Fotosíntesis, contenido de
clorofila, toneladas de caña por hectárea,
porciento de pol en caña y toneladas de pol por
hectárea.

La Transpiración y Fotosíntesis se
determinaron mediante el SIRAS equipo encargado de realizar las
lecturas respectivas, tomándose la muestras foliares de la
hoja +1 con una edad de la planta de 10 meses en horarios de 5.30
– 6.00 am, se tomaron 18 muestras por tratamiento, para un total
de 36 muestras.

Para el contenido de clorofila se toman 3 muestras por
variedad por tratamiento para un total de 18 muestras, se maceran
en hidrógeno líquido y se realiza la
extracción de los pigmentos de 0.4 g de MV con 2 ml de
acetona al 80%, luego se procede a la medición
espectrofotométrica según Porra (1989) a ?nm(645) y
?nm(663) respectivamente.

Luego se procede al cálculo de las clorofilas
(a), clorofilas (b) y clorofilas totales con las siguientes
ecuaciones propuestas por Porra (2002).

[Chl a] = 12.70·E663 –
2.69·E645

[Chl b] = 22.90·E645 –
4.68·E663

[Chls a + b] = 20.21·E645 +
8.02·E663

La información primaria se comparó desde
el punto de vista biométrico en cuanto al cumplimiento de
los supuestos exigidos por el análisis de varianza
(normalidad y homogeneidad de varianzas).

El procesamiento de los datos se efectuó
utilizando un análisis de varianza simple, con cuatro
repeticiones, para cada uno de los indicadores de desarrollo
estudiados. Los tratamientos son riego y secano, las medias se
compararon por la prueba de rango múltiple de Tukey
(p=0.05) y análisis de correlación y
regresión a través del programa automatizado SPSS
versión 17.0.

Resultados y
discusión

En la tabla 1 se muestran los resultados en cuanto a
evapotranspiración y fotosíntesis en condiciones de
riego. En la evapotranspiración las variedades C323-68 y
C90-317 fueron las que mostraron los mejores valores, esta
variable determina en gran medida el nivel de adaptación
al medio y la tolerancia a la sequia, mientras que las variedades
CP5243 y C87-51 son las que presentan valores inferiores, por
tanto se confirma su eficiente aprovechamiento de los recurso
hídricos del medio.

Tabla 1: Comportamiento de los parámetros
fisiológicos de los cultivares bajo condiciones de Riego
en cuanto a: Evapotranspiración y
fotosíntesis.

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Letras desiguales difieren
significativamente. p = 0.05

En cuanto a fotosíntesis la C90-317 y la C86-12
son las que presentan los mejores resultados y por tanto son las
variedades más eficientes del estudio y esto tributa a una
mayor concentración de azúcares a nivel celular.
Estos parámetros estudiados nos permite hacer un
análisis de cómo influye la fisiología en
los rendimientos productivos y como controlar o manejar
más eficientemente los recursos naturales. En condiciones
de secano (tabla 2) en cuanto a evapotranspiración
la CP52-43 y la C90-317 difieren significativamente del resto y
presentan valores mas elevados, coincidiendo igualmente la
C90-317 en el caso de la fotosíntesis la cual muestra una
actividad mayor con respecto al resto, esto tributa a su vez a
una mayor concentración de pigmentos clorofílicos
que se manifiesta en una mayor eficiencia del mecanismo
fisiológico de la planta.

Tabla 2: Comportamiento de los parámetros
fisiológicos de los cultivares bajo condiciones de Secano
en cuanto a: Evapotranspiración y
fotosíntesis.

No

Cultivares

Evapotranspiración (ET)
(mmol m-2 s-1)

Sig

Fotosíntesis

(A) (µmol CO2 m-2
s-1)

Sig

1

C90-317

1,70

b

2,47

a

2

C86-12

0,32

c

1,58

b

3

C87-51

0,54

c

0,85

c

4

C323-68

0,64

c

0,95

c

5

C1051-73

0,67

c

0,78

c

6

CP5243

2,37

a

0,73

c

ns: no significativo (ANOVA) p =
0.05

Contenido de clorofila.

El contenido de clorofila, presente en todos los
vegetales verdes, es uno de los pigmentos más
estrechamente ligado a la eficiencia fotosintética, la
transpiración y al crecimiento y adaptación
ambiental de las plantas.

Tabla 3: Contenido de Clorofilas(a), (b) y
Totales en los cultivares en condiciones de Riego.

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Letras desiguales difieren significativamente. p =
0.05

ns: no significativo (ANOVA)

Realizando un análisis comparativo entre
variedades se concluye que la C87-51 y la C1051-73 son las que
presentan una mayor concentración de los pigmentos tanto
en riego como en secano, parámetro que favorece
fisiológicamente todos los procesos en la
planta.

Tabla 4: Contenido de Clorofilas(a), (b) y
Totales en los cultivares en condiciones de Secano.

Monografias.com

Letras desiguales difieren significativamente. p =
0.05

Tabla 5. Matriz de correlación entre
rendimiento productivo, fotosíntesis, transpiración
y concentración de clorofila total.

TCaña/ha-1

% Pol

Tpol/ha-1

Clorofila

Transp

Fotosíntesis

TCaña/ha-1

1

-,287

,828(**)

-,002

,009

,586(**)

% Pol

1

,289

,212

-,375(*)

,038

Tpol/ha-1

1

,119

-,195

,588(**)

Clorofila

1

-,250

,022

Transp

1

,024

Fotosíntesis

1

** La correlación es significativa
al nivel 0,01 (bilateral).

* La correlación es significante al
nivel 0,05 (bilateral).

La fotosíntesis tiene una relación
directamente proporcional con las toneladas de caña por
hectárea, el porciento de Pol, las toneladas de Pol por
hectárea, Clorofila y Transpiración, manifestando
que el proceso fotosintético está ligado
funcionalmente con el de transpiración y depende de la
concentración de clorofila de la lámina foliar,
además de influir directamente en los parámetros de
rendimiento, con una correlación de (p = 0.01) para
toneladas de caña por hectárea y las toneladas de
Pol por hectárea.

La Transpiración correlaciona (p = 0.05) con el
porciento de pol, pero este último y las toneladas de pol
por hectárea se manifiestan de forma inversamente
proporcional a la transpiración, ya que el Pol es la forma
de concentración de azúcar en la caña y una
elevada transpiración puede disminuir la reservas de
azúcares convirtiéndolas en energía y
destinándolas para mantener el metabolismo de la
planta.

El contenido de clorofila tiene una relación
directa con el porciento de pol y las toneladas de pol por
hectárea, ya que la concentración de clorofila es
la que permite que todo el proceso de fotosíntesis y por
ende todo el mecanismo fisiológico de la planta se
desarrolle eficientemente y como resultado el producto final del
metabolismo que son los azúcares expresados en
pol.

Conclusiones

  • La variedad C90-317 fue la que alcanzó una
    mayor tasa de fotosíntesis en ambos tratamientos
    evaluados, en cuanto a transpiración las variedades
    C323-68 y CP52-43 tuvieron un mayor índice.

  • En cuanto al contenido de clorofila las variedades
    C323-68 y CP52-43 son las mostraron a su vez menor
    concentración del pigmento.

  • El porciento de pol en caña y las toneladas
    de pol por hectárea dependen en gran medida de una
    buena fotosíntesis y concentración de pigmentos
    clorofílicos, no ocurriendo lo mismo con la
    transpiración, donde las variedades que mostraron una
    mayor taza transpirativa declinaron en estos
    parámetros.

Referencias

  • 1. Alexander, A.G. 1973. Sugarcane Physiology.
    Elsevier, Amsterdam, 752 p.

  • 2. Alonso, G. D. 1979. Estudio sobre el desarrollo
    vegetativo, la maduración y la incidencia de la
    floración sobre la calidad de los jugos en cinco
    variedades de caña de azúcar. Academia de
    Ciencias de Cuba. Instituto de Investigaciones de la
    Caña de azúcar. Tesis presentada en
    opción al grado científico en ciencias
    biológicas.

Camp P.J., S.C. Huber, J.J. Burke &
D.E. Moreland. 1982. Biochemical changes that occur
duringsenescence of wheat leaves. I. Basis for the reductionof
photosynthesis. Plant Physiol. 70: 1641-1646.

  • 3. Cayón G. 1992. Fotosíntesis y
    productividad de cultivos. Revista Comalfi 19 (2):23-31.

  • 4. Fauconnier R. y D. Bassereau. (1980). La
    caña de azúcar. Ed.
    Científico-Técnica. La Habana. 369 p.

  • 5. Hernández, A; Pérez, J.M; Bosch, D y
    Rivero, L. 1999. Nueva Versión de Clasificación
    Genética de los Suelos de Cuba. AGRINFOR, 64 pp.

  • 6. Jorge, H., R. González, M. Casas e Ibis
    Jorge. 2002. Normas y Procedimientos del Mejoramiento
    Genético de la Caña de Azúcar en Cuba.
    BOLETÍN No 1.Revista Cuba & Caña. INICA, La
    Habana, Cuba.

  • 7. Porra RJ (2002) Recent advances and re-assessments
    in chlorophyll extraction and assay procedures for
    terrestrial, aquatic, and marine organisms, including
    recalcitrant algae. In: Scheer H (ed) Chlorophylls, pp 31-57.
    CRC Press, Boca Raton, Florida.

  • 8. Villegas, R. y Ledia Benites, Editores. 1995.
    Evaluación de la aptitud física de las tierras
    dedicadas al cultivo de la caña de azúcar en
    Cuba, base para la diversificación de la agroindustria
    azucarera. Informe INICA, MINAZ.

 

 

Autor:

Grether Torres1,

Eulalia Ojeda
Hernández1,

Justo González Olmedo2
,

Sulema Castellano Cidre1.

Instituto de Investigaciones de la
Caña de Azúcar

  • 1. Estación Provincial de
    Investigaciones de la Caña de Azúcar de Ciego
    de Avila.

  • 2. Centro de Bioplantas de Ciego
    de Ávila.

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