Caracterización de micorrizas arbusculares y su efecto sobre el contenido de cadmio en Theobroma cacao L.

Abstract

El cacao (Theobroma cacao L.) es un cultivo de gran importancia en el Perú, cuyas semillas son usadas para la elaboración de chocolate. Las regulaciones internacionales exigen que los productos derivados del cacao estén libres de metales pesados (MP), como el cadmio (Cd). Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) contribuyen a reducir el contenido de MP en la planta, evitando su acumulación en el fruto y facilitando la fitoestabilización de MP a través de las proteínas del suelo relacionadas con la glomalina, (GRSP), por sus siglas en ingles). La presencia de Cd y de simbiosis micorrízica en plantas de cacao fue estudiada en tres plantaciones en San Martín, Perú, así mismo se evaluó el efecto de HMA en un ensayo de invernadero. El contenido máximo de Cd detectado en suelos de campo fue de 1.09 (mg kg-1), cantidad por debajo del límite tolerable para suelos agrícolas (≥ 1.4 mg/kg). Las raíces de cacao mostraron 68-86 % de colonización activa de micorrizas; El manejo agronómico no provocó diferencias entre plantaciones. La concentración de GRSP varió entre 7.67 (GRSP-EE) a 13.75 (GRSP-T) mg proteína g suelo-1. El análisis morfológico y molecular de los hongos Glomeromycota mostró la presencia de las familias Claroideoglomeraceae, Paraglomeraceae, Gigasporaceae, Glomeraceae, Acaulosporaceae y Archaeosporaceae. En el ensayo con hongos micorrízicos en invernadero reveló que el consorcio micorrízico nativo y Rhizophagus intraradices mejoraron el crecimiento y desarrollo, además que el contenido de fósforo en planta y contenido relativo de agua se aumentaron en presencia de estas. El cadmio afectó negativamente a la micorrización, sin embargo, el contenido de este fue menor en plantas micorrizadas y su factor de translocación nos permite indicar que ayudan a fitoestabilizar el Cd. Rhizobium vallis, mejora el contenido de clorofilas y potencia el rol fitoextractivo de Cd en cacao. Los resultados sugieren que el cacao puede mejorar su desarrollo y fitoestabilizar Cd en su rizosfera a través de los HMA y producción de GRSP, de esta forma se evidencia el potencial para la preparación de biofertilizantes orgánicos para cacao.

Cocoa (Theobroma cacao L.) is a significant crop in Peru, with its seeds being used to produce chocolate. International standards mandate that products derived from cocoa must be free of heavy metals (HM), such as cadmium. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) help reduce HM content in the plant, preventing its accumulation in the fruit and aiding in the phytostabilization of HM through glomalin-related soil proteins (GRSP). The presence of cadmium and mycorrhizal symbiosis in cocoa plants was examined in three plantations in San Martín, Peru, and the effect of AMF was assessed in a greenhouse experiment. The highest detected cadmium level in soils was 1.09 mg/kg, which is below the acceptable limit for agricultural soils (≥ 1.4 mg/kg). Cocoa roots exhibited 68-86% active mycorrhizal colonization, with no significant differences observed between plantations due to agronomic practices. GRSP levels ranged from 7.67 (GRSP-EE) to 13.75 (GRSP-T) mg protein per gram of soil. Morphological and molecular analysis of Glomeromycota fungi revealed the presence of the families Claroideoglomeraceae, Paraglomeraceae, Gigasporaceae, Glomeraceae, Acaulosporaceae, and Archaeosporaceae.. The test with mycorrhizal fungi in the greenhouse revealed that native mycorrhizae and Rhizophagus intraradices improve growth and development conditions, as well as that the phosphorus content in the plant and relative water content are increase in their presence. Cadmium negatively affects mycorrhization, however, its content is lower in mycorrhized plants, and its translocation factor allows us to indicate that it helps phytostabilize Cd. Rhizobium vallis, improves chlorophyll content and enhances the phytoextractive role of Cd. in cocoa. Our results suggest that cocoa can improve its development and phytostabilize Cd in its rhizosphere through MA and GRSP production, thus demonstrating the potential for the preparation of organic biofertilizers for cocoa.