Sensibilidad de Cinchona officinalis L. al estrés hídrico: cambios morfológicos y anatómicos de la madera

Darwin Alexander Pucha-Cofrep; César Emiliano Feijoo; Magaly Yaguana Arévalo; Víctor Hugo Eras Guamán

Autores/as

Pucha-Cofrep Darwin Alexander Universidad Nacional de Loja
Feijoo César Universidad Nacional de Loja
Arévalo-Yaguana Magaly Universidad Nacional de Loja
Eras-Guamán Víctor Hugo Universidad Nacional de Loja

Palabras clave:

lignina, celulosa, morfología, estrés hídrico, anatomía de la madera

Resumen

La adaptación y productividad de especies forestales está relacionada directamente con su capacidad de resistencia a variaciones climáticas extremas del medioambiente. Por ello, este estudio busca cuantificar la sensibilidad de Cinchona officinalis al estrés hídrico. Además, busca identificar los principales cambios morfológicos y anatómicos de la madera. Para ello, 100 plántulas de Cinchona officinalis fueron sometidas a tratamientos de estrés hídrico dentro de un invernadero. Una incisión vertical en el xilema fue realizada como referencia del inicio del tratamiento. Luego de siete meses del experimento (abril a octubre de 2019), se evaluó los cambios morfológicos de todas las plántulas (altura, diámetro, estado fitosanitario, número de hojas y mortalidad), y cortes transversales microscópicos en el tallo de tres plántulas por tratamiento fueron realizados en el Laboratorio de Anatomía de Maderas Tropicales de la UNL para ver los cambios anatómicos y medir los porcentajes de lignina y celulosa en el xilema. Los resultados mostraron que Cinchona officinalis tuvo un rápida recuperación del cambium vascular. El estrés hídrico disminuyó su crecimiento hasta un 55% en altura, 70% en diámetro, 60% en número de hojas, su estado fitosanitatio se vió afectado a partir del tercer mes y la mortalidad llegó hasta un 10,4%. Además, los porcentajes de lignina llegaron hasta un 74% en el xilema como respuesta al estrés hídrico. Por lo tanto, para lograr un mejor desarrollo mayores niveles de humedad y riego constante son fundamentales para el óptimo crecimiento de Cinchona officinalis.

Biografía del autor/a

Feijoo César, Universidad Nacional de Loja

Carrera de Ingeniería Forestal

Arévalo-Yaguana Magaly, Universidad Nacional de Loja

Laboratorio de Micropropagación Vegetal. Facultad Agropecuaria y de Recursos Naturales Renovables.

Eras-Guamán Víctor Hugo, Universidad Nacional de Loja

Carrera de Ingeniería Forestal

Citas

Acosta-Solís, M. (1946). Cinchonas del Ecuador. Editorial del Ecuador, Quito. 271p.

Acosta, M. (1989). La Cinchona o quina planta nacional del Ecuador. Revista. Académica. Colombia. Ciencia. Volumen 17 (65): 306 – 311 pp.

Amthor JS. (2003). Efficiency and lignin biosynthesis: a quantitative analysis. Annals of Botany. 91(6): 673-695. http://dx.doi.org/10.1093/aob/mcg073. PMid:12714366.

Andersson L (1998) A revision of the genus Cinchona (Rubiaceae-Cinchoneae). Mem N Y Bot Gard 81:1–75

Aranha, K., & León, P. (2013). Área Biológica. “Evaluación de transferencia de microsatélites SSR´s Loci provenientes de otras Rubiáceas a Cinchona officinalis L”. Tesis previa al grado de Bioquímico Farmacéutico. LojaEcuador. 50 p.

Armijos-González, R., & Pérez-Ruiz, C. (2016). In vitro germination and shoot proliferation of the threatened species Cinchona officinalis L (Rubiaceae). Journal of forestry research, 27(6), 1229-1236.

Awad H., Barigah, T., Badela, E., Cochard, H. y Herbette, S. (2010). Poplar vulnerability to xylem cavitation acclimates to drier soil conditions. Physiologia Platarum. 139,280-288.

Barrutia, R. R. R., Barreto, I. B., & Velásquez, T. D. M. (2020). Germination of Cinchona officinalis L. seeds in three soils types of Cajamarca, Peru. Revista Cubana de Ciencias Forestales, 8(1), 75-87.

Buitrón, G. (1999). Uso y Comercio de Plantas Medicinales, Situación actual y Aspectos Importantes para su Conservación. Ecuador: TRAFFIC International. 76 p.

Butz, P., Raffelsbauer, V., Graefe, S., Peters, T., Cueva, E., Hölscher, D., & Bräuning, A. (2017). Tree responses to moisture fluctuations in a neotropical dry forest as potential climate change indicators. Ecological Indicators, 83, 559-571.

Carlquist, S. (1984). Vessel grouping in dicotyledon wood: significance and relationship to imperforate tracheary elements. Aliso 10,505-525.

De Jaegher G, Boyer N, Gaspar TH. Thigmomorphogenesis in Bryonia dioica: changes in soluble and wall peroxidases, phenylalanine ammonia-lyase activity, cellulose, lignin content and monomeric constituents. Plant Growth Regulation 1985; 3(2): 133-148. http://dx.doi.org/10.1007/BF01806053.

DeSoto, L., Cailleret, M., Sterck, F., Jansen, S., Kramer, K., Robert, E. M., ... & Čufar, K. (2020). Low growth resilience to drought is related to future mortality risk in trees. Nature communications, 11(1), 1-9.

Espinosa C, Ríos G (2014) Patrones de crecimiento de Cinchona officinalis in vitro y ex vitro; respuestas de plántulas micropropagadas y de semillas. Rev Ecuat Med Cienc Biol 35(1 y 2):73–82

Feijoo, C., Ramón, D., y Pucha, D. (2018). Guía para cortes anatómicos de la madera. Loja,

Ecuador: EdiLoja.

Garmendia A (2005) El A ´ rbol de la Quina (Cinchona spp.): Distribución, caracterización de su hábitat y arquitectura. Loja, Editorial Universidad Técnica Particular de Loja, p 187.

Hsiao, C. T. y Breadford J. K. (1983). Physiological consequences of cellular water deficits. En : limitations to efficient water use in crop production. Londres. Howard.M. Taylor.

adsen, J. (2002) Historia cultural de la cascarilla de Loja En: Aguirre Z, Madsen J, Cottas E, Balslev H (eds) Botánica Austroecuatoriana: estudios sobre los recursos naturales en las provincias de El Oro, Loja y Zamora Chinchipe. Ediciones AbyaYala. Quito, pp 385–399.

Lima Jiménez, N. R., Moreno Serrano, J. A., Eras Guamán, V. H., Minchala Patiño, J., González Zaruma, D., Yaguana Arévalo, M., & Valarezo Ortega, C. (2018). Propagación in vitro de Cinchona officinalis L a partir de semillas. Revista de Investigaciones Altoandinas, 20(2), 169-178.

Lisar SYS, Motafakkerazad R, Hossain MM, Rahman IMM. (2012). Water stress in plants: causes, effect and responses. In: Rahman IM, Hasegawa H, editors. Water stress. Rijeka: Intech Publishers; 2012.

Lovisolo, C., y Schubert, A. (1998). Effects of water stress on vessel size and xylem hydraulic conductivity in Vitis vinifera L. Journal of experimental botany, 49(321), 693-700.

Malavasi, U. C., Davis, A. S., y Malavasi, M. D. M. (2016). Lignin in woody plants under water stress: a review. Floresta e Ambiente, 23(4), 589-597.

McDowell, N., Pockman, W.T., Allen, C.D., Breshears, D.D., Cobb, N., Kolb, T., Sperry, J., West, A., Williams, D. y Yepez, E.A. (2008). Mechanisms of plant survival and mortality during drought: why do some plants survive while others succumb to drought? Tansley Review. New Phytologist, 178: 719–739.

Miller, G. (2007). Ciencia ambiental: Desarrollo sostenible, un enfoque integral, 8va edición, Editores Internacional Thomson, México.

Montwé, D., Isaac‐Renton, M., Hamann, A., y Spiecker, H. (2016). Drought tolerance and growth in populations of a wide‐ranging tree species indicate climate change risks for the boreal north. Global Change Biology, 22(2), 806-815.

Moura JCMS, Bonine CAV, De Oliveira Fernandes Viana J, Dornelas MC, Mazzafera P. Abiotic and biotic stresses and changes in the lignin content and composition in plants. Journal of Integrative Plant Biology 2010; 52(4): 360-376. http://dx.doi.org/10.1111/j.1744-7909.2010.00892.x. PMid:20377698.

Oliveira, A. K. M., Gualtieri, S. C. J. D., & Bocchese, R. A. (2011). Gas exchange of potted Tabebuia aurea plants under hydric stress. Acta Scientiarum. Agronomy, 33(4), 641-647.

Pan, Y., Birdsey, R., Fang, J., Houghton, R., Kauppi, P., Kurz, W., & Phillips, O. (2011). A large and persistent carbon sink in the world's forests. Science, 333(6045), 988–993.

Sass, U., y Eckstein, D. (1995). The variability of vessel size in beech (Fagus sylvatica L.) and its ecophysiological interpretation. Trees, 9(5), 247-252.

Stephenson, N. L., Das, A. J., Ampersee, N. J., Bulaon, B. M., & Yee, J. L. (2019). Which trees die during drought? The key role of insect host‐tree selection. Journal of Ecology, 107(5), 2383-2401.

Valladares F, Vilagrosa A, Peñuelas J, Ogaya R, Camarero JJ, Corcuera L, Sisó S, Gil-Pelegrín E. 2004. Estrés hídrico: ecofisiología y escalas de la sequía. In: Valladares F, ed. Ecología del bosque Mediterráneo en un mundo cambiante. España: Organismo Autonomo de Parques Nacionales, 165-192.

Warhurst D, Craing J, Adagu I, Meyer D, Lee S (2003) The relationship of physico-chemical properties and structure to the differential antiplasmodial activity of the Cinchona alkaloids. Malar J 2:26.