¿Promueven los endófitos Epichloë la formación de aerénquima en raíces de plantas de festuca alta sometidas a sumersión?

En la Pampa Deprimida ocurren frecuentemente eventos de inundación que provocan la sumersión parcial y/o total de las comunidades vegetales. A nivel anatómico, las plantas pueden incrementar la capacidad potencial de conducción de oxígeno a la raíz a través de la generación de aerénquima. Dado que la abundancia de plantas de festuca alta [Schedonorus arundinaceus (Schreb.) Dumort] infectadas con hongos endófitos del género Epichloë está aumentando en la región, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de estos simbiontes sobre la capacidad de las plantas de formar aerénquima en raíces en respuesta a la sumersión. En particular, estudiamos el efecto de dos endófitos (silvestre y seguro AR584) sobre la formación de aerénquima en raíces de plantas de festuca sometidas a sumersión parcial y total.

El experimento se llevó a cabo en un invernáculo de la Unidad Integrada Balcarce en otoño de 2019 y fue repetido en 2020. Se empleó semilla de festuca alta del cv. Taita (GENTOS S.A.) libre (TE-) e infectada (TE+) con el endófito seguro AR584 (Grasslanz Technology Limited, Palmerston North, Nueva Zelanda) y de una población naturalizada libre (SE-) e infectada (SE+) con endófito silvestre. Se trasplantaron tres plántulas de tamaño uniforme del mismo material y condición endofítica, a macetas plásticas de 250 ml conteniendo un sustrato mezcla (1:1 v/v) de arena de río y tierra del horizonte superficial (0-20 cm) de un suelo agrícola (9,6 ppm de P Bray I; 5,9%MO y 9,3 ppm N-NO_3-). Previo al trasplante, el sustrato fue fertilizado con fósforo y nitrógeno (20 kg P.ha^-1 y 50 kg N.ha^-1). A los 15 días se raleó dejando una plántula por maceta. En cada año las macetas se ubicaron en contenedores plásticos de 0,64 m x 0,45 m x 0,41 m (12 macetas, 3 de cada material de festuca). Al estado de 3 hojas expandidas se aplicaron los siguientes tratamientos de sumersión: capacidad de campo (CC), sumersión parcial (SP, altura del agua hasta la mitad de la altura inicial de las plantas), y total (ST, altura del agua de 1,5 veces la altura inicial). Cada tratamiento fue aplicado al azar a un contenedor en cada bloque (i.e. 3 contenedores por bloque). Las plantas estuvieron bajo tratamiento por 14 días. Finalizado este período, se determinó la proporción de aerénquima en las raíces de una planta (maceta) elegida al azar de cada tratamiento de sumersión y material de festuca en tres repeticiones (bloques) en cada año. El resto de las macetas se destinaron a otras determinaciones que no se presentan en este manuscrito. Las raíces se lavaron cuidadosamente con agua empleando una malla de 1 mm. Se tomaron muestras de las mismas que se preservaron en FAA (10% de formol, 50% de alcohol etílico, 5% de ácido acético glacial y 35% de agua destilada). Para la cuantificación se seleccionaron aleatoriamente 3 fragmentos raíces por planta. Los cortes transversales se realizaron en secciones ubicadas a 2 cm del ápice radical. Las mismas se deshidrataron con soluciones de concentración creciente de alcohol, se tiñeron con safranina y Fast Green, y se montaron con agua-glicerina (1:1 v/v). Se tomaron fotografías con una cámara montada a un microscopio óptico y se guardaron en formato TIFF para ser analizadas con Fiji-ImageJ. Se estimó el porcentaje de aerénquima en el total de la sección transversal. Los efectos de interés sobre esta variable se analizaron mediante ANOVA de acuerdo a un diseño experimental en bloques completos aleatorizados repetido en dos años y un esquema de parcelas divididas, con los tratamientos de sumersión en las parcelas principales (contenedores) y los materiales de festuca alta en las subparcelas (macetas). El año se incluyó en el modelo como efecto aleatorio. Se aplicó la prueba de mínimas diferencias significativas (α=0,05). Se utilizó el programa estadístico R.

Se puede observar la presencia de lagunas aerenquimáticas lisígenas dispuestas en forma radial en la corteza de la raíz (Figura 1). El porcentaje de aerénquima fue modificado por el tratamiento de sumersión (P< 0,0001) y no se evidenciaron otros efectos. El aerénquima constitutivo en raíces de plantas de festuca alta, independientemente del material de origen, fue bajo cuando crecieron a CC (5,97±0,82 %) y ambos tratamientos de sumersión lo aumentaron siendo mayor en SP (21,47±0,82 %) que en ST (12,98±0,82 %). Esta variable no resultó afectada por la presencia del endófito silvestre (P=0,27) ni seguro (P=0,95).

Figura 1. Cortes transversales de raíces de plantas de festuca alta de cuatro materiales (SE- y SE+: población naturalizada libre e infectada con endófito silvestre, respectivamente¸ TE- y TE+: cv. Taita libre e infectado con endófito seguro, respectivamente), luego de catorce días mantenidas a capacidad de campo (CC) o sometidas a sumersión parcial (SP) o total (ST). * indica presencia de lagunas aerenquimáticas.

La simbiosis con hongos endófitos no modificó la formación de aerénquima en raíces de plantas de festuca alta sometidas a sumersión. No obstante, independientemente del endófito, las plantas de festuca mostraron alta capacidad de generar aerénquima en respuesta a la sumersión.