Producción de biomasa de Cleome viscosa y su relación con el tomate

Introducción

Las plantas, cultivadas o no, constituyen un recurso de elevada importancia para el hombre. Un uso óptimo de ellas va más allá del hecho de cultivar algunas y utilizarlas en la alimentación humana o animal; de constituirlas materias primas para las industrias farmacéutica, textil o de la construcción.

En el contexto del desarrollo rural sostenible, es necesario lograr niveles aceptables de seguridad productiva y económica, la protección ambiental y bajos costos de implementación (FAO, 1998); para todo ello resulta imprescindible conocer y aplicar el caudal de beneficios que reportan las plantas, aún cuando a primera vista pudieran parecer indeseables en el entorno rural.

En la Facultad de Agronomía de la Universidad de Granma se realizan investigaciones en aras de encontrar nuevos biofungicidas para el control de A.solani, así Vargas (2006) informa que los extractos de hojas de Tagetes erecta L. y de flores de Wedelia trilobata L. ejercieron similar efectividad que el zineb en el control micelial del hongo, mientras que Kalombo (2007) indica que también los extractos de Lippia dulcis Trev y Lantana camara L. y planta entera de Cleome viscosa L. resultaron promisorios en el decrecimiento micelial del patógeno in vitro.

Cleome viscosa L. es una hierba que habita en las regiones tropical y subtropical (Schmidt, 2005); es rica en metabolitos secundarios y se le atribuyen varias cualidades medicinales: sus semillas y hojas presentan propiedades rubefacientes y vesicantes (Behl et al., 1966); Nadkarni ,1976).También las semillas se usan de forma ocasional con propósitos culinarios y contienen glucoparin de olor a aceite de mostaza (Hasapis et al., 1981). Esta planta constituye una maleza en varios países, incluyendo Cuba; especialmente en el municipio Bayamo abunda en organopónicos y fincas agrícolas dedicados a cultivos hortícolas donde el tomate (Solanum lycopersicum L.l) constituye en los meses de septiembre a marzo un cultivo principal.

Sin embargo se desconoce el potencial de producción de biomasa de esta especie, así como el efecto que las sustancias obtenidas de esta especie pudieran tener sobre el cultivo del tomate.

Por lo anteriormente planteado este trabajo tiene como OBJETIVO:

Evaluar el potencial de producción de biomasa de la especie Cleome viscosa y la influencia que pueden tener los compuestos bioactivos de dicha planta en el cultivo del tomate.

Revisión bibliográfica

• CLEOME VISCOSA

Vulgarmente a esta planta se le conoce en Cuba como volantín o uña de gato, en países de habla inglesa según Nadkarni (1976) se le llama tickweed y spider flower y en Africa (Watt et al., 1962) se le dan los nombres de monggos-paluma mongos-paloma.

Izco (1998) clasifica taxonómicamente a esta especie en las siguientes categorías:

• Reino: Plantae

• División : Spermatophyta

• Subdivisión : Magnoliophytina

• Clase: Magnoliopsida

• Orden : Cruciferales

• Familia : Capparaceae

• Especie: Cleome viscosa L.

Sinónimos: Polanisia viscosa Wight & Arn., Cleome icosandra L., Polanisia icosandra DC.)

• Acerca de la Taxonomía:

Durante mucho tiempo han existido controversias acerca de la ubicación taxonómica de las especies del género Cleome, así han sido ubicadas en la familia Brassicaceae subfamilia: Cleomoideae, también en Capparaceae y Cleomaceae (GRIN Taxonomy, 2005). El trabajo de Aleykutty et al. (1978) aportó elementos para aclarar la ubicación taxonómica; en el mismo se analizó la estructura de la epidermis, y la estructura y ontogenia de los estomas de cinco géneros y 16 especies de la familia Capparidacee Cleome (8 species) Capparis (5 especies), Cadaba (1 especie), Crataeva (1 especie) y Maerua (1 especie). Las observaciones obtenidas no apoyaron la separación de Cleomaceae de Capparaceae.

• Origen:

Tiene su origen en el Viejo Mundo, probablemente en Asia.

• Descripción

Hierba de 1 m o menos , densamente glandulosa-pubescente. Hojas de 3 a 5 folioles, éstos obovados o elípticos de 1 a 4 cm. Flores axilares, solitarias, largamente pediceladas; sépalos estrechamente oblongosde 5 a 6 mm; pétalos amarillos obovados de 10 a 12 mm. Estambres 12 a 20, más cortos. Cápsula lineal, cilindroidea, de 6 a 8 cm, glanduloso pubescente (Liogier, 1964). Las semillas son transversalmente, de color castaño, pequeñas y ligeramente puntiagudas. Estas contienen 26% de aceite que rinde un 18 % cuando se aplastan. El aceite es oscuro o verde pero fácilmente se refina a un color de aceite más claro. Contienen ácido palmítico, esteárico, oleico y linoleico (Prasada et al., 1980).

• Hábitat y Ecología:

Es una especie de distribución pantropical, muy común en terrenos que han sido modificados por el hombre, se le considera una maleza en muchos países del mundo porque resulta abundante en terrenos cultivados, también en caminos, en las líneas ferroviarias (Smith, 1981; Whistler, 1988; Smith, 2005).

• Propagación: 

Se propaga por semillas

• Otros aspectos relacionados con la especie.

Esta especie de forma frecuente se le encuentra creciendo junto a Cleome gynandra Briq formando amplias poblaciones. C. viscosa L presenta tricomas glandulares secretores con morfología cilíndrica. En experimentos realizados con extractos de hojas y tallos de esta para las actividades biológicas antibacteriana, antifúngica, insecticida y nematicida se demostró una capacidad antibacteriana importante (Oladele y Abatan, 2004). Los estudios de aislamiento dirigidos llevaron a la identificación de un diterpeno como uno de los agentes eficaces. El extracto demostró un tipo de piretroide con actividad insecticida al contacto con Cylas formicarius elegantulus adulto (Coleoptera: Curculionidae). El extracto tenía también la actividad nematicida alta (72.69 %) (Williams et al, 2003).

Singh y Wets (1990) estudiaron con fines farmacológicos el extracto acuoso de semillas de C. viscosa. Se encontró que no es tóxico suministrado oral e intraperitoneal en ratas y ratones. El extracto mostró actividad analgésica significativa en ratas y actividad analgésica local en gallinas de guinea. Esta planta es ampliamente utilizada en la medicina popular.

• CULTIVO TOMATE

Según Piñal et al. (1991) el tomate se clasifica taxonómicamente de la siguiente forma:

Reino: Plantae

División: Spermatophyta

Subdivisión: Magnoliophytina

Clase: Magnoliopsida

Orden: Scrophuraliales

Familia: Solanaceae

Especie: Solanum lycoprsicum L.

• Origen y evolución

El origen de este cultivo se localiza en la región andina que se extiende desde el sur de Colombia al norte de Chile, pero parece que fue en México donde se domesticó (http://www.infoagro, 2005).

No es hasta el año 1800 en que se empieza a cultivar como planta agrícola y a partir de este momento se inicia un proceso de incremento de las áreas destinadas a él, de difusión, cualidades y usos, convirtiéndose años más tarde en la planta hortícola más ampliamente cultivada en un gran número de países del mundo, no sólo para el consumo fresco sino también para la industria (Huerres y Caraballo, 1996).Descripción

Planta anual de porte herbáceo, forma rastrera, semierecta o erecta. Existen variedades de crecimiento limitado, semierecto y rastrero, posee un sistema radical con una raíz principal (corta y débil) y raíces secundarias (numerosas y fuertes). El tallo es un eje con un grosor que oscila entre 2-4 cm. en su base, sobre el que se van desarrollando hojas, tallos secundarios (ramificación simpódica) e inflorescencias; las hojas son complejas, con foliolos peciolados, lobulados y con borde dentado, en número de 7 a 9 y recubiertos de pelos glandulares. Las hojas se disponen de forma alterna sobre el tallo. La flor es perfecta, regular e hipogina, se agrupan en inflorescencias de tipo racemoso, generalmente en número de 3 a 10 en variedades comerciales. El fruto es una baya bi o plurilocular que puede alcanzar un peso que oscila entre unos pocos gramos y 600 gramos (http://www.infoagro.com, 2005).

• Características de la variedad Vyta.

Es una variedad con crecimiento indeterminado que produce en menor tiempo. Su ciclo vegetativo es muy corto con relación a las demás variedades. Presenta un rendimiento potencial de 60 a 70 t.ha-1. Sus frutos son de tamaño grande y los últimos medianos, es de alta calidad y buen comportamiento de campo. Produce altos rendimientos, da frutos firmes, grandes y de extraordinario sabor. Puede ser tutorado debido a la altura y el peso de frutos, presenta maduración media así como amplio rango de resistencia–tolerancia a enfermedades, se adapta bien a zonas tropicales, con follaje abundante ofrece muy buena cobertura y combinación de tolerancia al calor y larga vida. Es una variedad de clima cálido, no tolera heladas, es bien aceptada por los productores de tomate, ya que es de consumo fresco (Bon Ano Dala, 2005). Según http://www.agroinformacion.com (2005), La época de siembra varía en función de los ciclos de cultivo, entre los ciclos más frecuentes en nuestro país se encuentra, ciclo extratemprano, temprano, normal y tardío en el que se establece esta variedad con más frecuencia.

• Requerimientos edafoclimáticos

El manejo racional de los factores climáticos de forma conjunta es fundamental para el funcionamiento adecuado del cultivo, ya que todos se encuentran estrechamente relacionados y la actuación sobre uno de estos incide sobre el resto (http://www.infoagro, 2005).

Las condiciones climáticas que a menudo prevalecen en el Caribe distan mucho de las exigencias ecológicas del tomate el cual tiene gran importancia en la alimentación. La falta de variedades adaptadas a tales condiciones y resistentes a enfermedades y plagas ha sido señalada como un problema limitante en este cultivo (Gómez et al., 1995).

• Producción

El tomate es considerado uno de los cultivos hortícolas de mayor importancia en el mundo, su producción se incrementa anualmente a más de un 40% las cuales se destinan al consumo fresco y a la elaboración de conservas de variados tipos. Entre los países que alcanzan las más altas producciones se destacan: Estados Unidos, Turquía, Italia, China, India, España, Brasil, Grecia, México, Egipto, Japón, Bulgaria y Canadá (FAO, 2001).

El cultivo del tomate ocupa el primer lugar entre las hortalizas que se siembran en Cuba (Chailloux. M et al, 1998), (Gómez et al, 2000). A escala nacional se han comercializado en los últimos años más de 200 000 t con el mismo nivel máximo de 311 800 t. La producción se destina al consumo en estado fresco por la población y a la industria, donde se elabora puré, salsa, pasta, jugo, catsup, encurtidos y otros (Huerres y Caraballo, 1996). El tomate es muy útil como ingrediente en colecciones, salsas y estofado (http://www.mexico.udg.mx, (2006).

• ALELOPATÍA

Los extractos vegetales son productos líquidos obtenidos a partir de plantas o partes de ellas con varios procedimientos y diferentes solventes y su finalidad es la extracción de metabolitos secundarios ( sustancias bioactivas) producidos por estas (Di Leo, 2008).

El estudio y uso de estos compuestos ha dado origen a una nueva ciencia, la Alelopatía que brinda las herramientas teóricas y prácticas para novedosas formas de control sostenible de plagas agrícolas. El origen del vocablo y de su reconocimiento científico data de 1937 y se le debe al fisiólogo alemán Hans Molisch, el cual lo utilizó para designar el fenómeno en el cual se evidenciaban interacciones bioquímicas estimulantes o inhibitorias entre dos especies de plantas. Desde ese momento y hasta el presente innumerables aportes científicos se han realizado al campo de la investigación alelopática, por eso la sociedad creada para reunir a científicos que se dedican a su estudio amplió la definición de Alelopatía al referirse a: " cualquier proceso que incluye la acción de metabolitos secundarios producidos por plantas, microorganismos, virus y hongos que influyen en el crecimiento y desarrollo de sistemas biológicos y agrícolas " (http://www.allelopathy-journal.com/allelopathy.aspx) .

Varias son las especies, tanto cultivadas como malezas, que provocan efectos inhibitorios sobre otras plantas debido a sustancias producidas por ellas, Pasmiño (2008) cita entre otras a las siguientes: Encelia sp. (Incienso), Helianthus annus L. (girasol), Salvia sp. (Salvia), Camelina alyssum (L.) (Nabo francés), Melilotus alba Desr. (Melilotus), Rhus sp. (Encinas venenosas), Juglans sp. (Nogales), Bromus sp. (Pasto del perro), Brassica napus L. (Nabo), Datura stramonium L. (Chamico) y otros.

Existen diversas alternativas para explotar la alelopatía en la agricultura. Altieri (1997) cita entre otras a las siguientes:

• 1. Aislar e identificar los aleloquímicos para usarlos como plaguicidas naturales

• 2. Utilizar mulch, residuos y cultivos de cobertura alelopáticos

Formas de preparación y uso:

Entre las formas más comunes de obtener estas sustancias en condiciones de bajo insumos según Vázquez (2003) están:

• Purín: Se macera las partes verdes en agua de lluvia durante dos semanas.

• Decocción: Se macera la planta o su parte activa durante 24 horas luego se hierve durante 20 minutos, posteriormente se deja enfriar en recipiente tapado.

• Emulsión: se realiza una decocción de las partes vegetales y luego se emulsiona con jabón.

• Infusión: Se deja caer agua hirviendo sobre la parte útil de la planta y se deja reposar durante 24 horas.

• Extracción: se trituran los órganos de interés de la planta y se filtra el líquido.

• Polvo: se dejan secar a temperatura ambiente, en un lugar con suficiente aireación las partes útiles y luego se pulveriza manual o mecánicamente.

• Formas de uso:

Una vez obtenidas las formas de uso son variadas: preventivas como el baño de semillas en los extractos o curativas una vez que ha sido descubierto algún daño aplicando las sustancias con aparatos de fumigación, atomizadores de fabricación casera, esparcimiento del polvo, entre otras.

Kalombo (2007) refiere que el extracto de esta planta resulta promisorio para el control del tizón temprano del tomate causado por el hongo Alternaria solani.

Materiales y métodos

El trabajo se realizó en el Laboratorio de Botánica de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad de Granma en el período de enero a junio de 2008.

Experimento 1. Producción de biomasa de C. viscosa

La especie C. viscosa fue colectada en el mes de abril en el área verde ubicada detrás del edificio docente de la Facultad de Ciencias Agrícolas. Se tomaron 30 plantas en estado de floración – fructificación seleccionadas al azar las que se trasladaron rápidamente al Laboratorio y se tomó de forma individual el peso fresco en balanza técnica. Luego fueron separados los diferentes órganos y pesados en la misma balanza. Se determinó el número de frutos por planta y de semillas de 10 frutos de diferentes plantas. Se contó además la cantidad de semillas que contiene un gramo de estas.

Después se secaron los diferentes órganos en estufa a 35 0C y se calculó el peso seco que se obtiene de 100 g de masa fresca de cada uno de ellos.

Para estimar el crecimiento de la planta se pusieron a germinar en bolsas de polietileno 10 semillas sobre un sustrato de suelo pardo y se determinó el tiempo para la germinación y algunos parámetros del crecimiento como la cantidad de hojas por planta y la longitud del tallo a los 21 días después de la germinación.

Todos estos datos fueron llevados a una base de datos con el Programa Excel y se calculó el promedio para cada una de las variables. También se realizaron los diferentes gráficos.

Experimento 2. Efecto de los extractos acuosos de la planta en el cultivo del tomate.

• Preparación del extracto

En el caso de las hojas y pericarpo fueron llevados a partículas de diámetro máximo de 2 mm, los tallos y raíces se desmenuzaron con tijeras hasta pequeños fragmentos y las semillas fueron trituradas en molino de masa. Se tomaron 5g de cada uno de los órganos se vertieron de forma independiente en matraz aforado añadiéndose posteriormente 100 ml de agua destilada estéril. También se preparó un extracto con 5 gramos de cada órgano (25 g en total) al que se le añadió 500 mL de agua. El contenido fue agitado en zaranda durante 15 min. cada 12 horas y se mantuvo en maceración en condiciones de oscuridad durante 24 horas. Transcurrido este tiempo se decantó el líquido y se filtró a través de papel de filtro. A partir de esa solución madre (5% en masa) se prepararon las siguientes diluciones: 1.0; 2.0 y 3.0 mg. mL-1

• Realización del bioensayo

Se tomaron para cada extracto 4 placas Petri de 20 cm de diámetro las que fueron tapizadas con papel de filtro; este se humedeció con 2 ml de la solución a ensayar y a continuación se colocaron 50 semillas de tomate variedad Vyta seleccionadas al azar. Las placas fueron ubicadas sobre mesas del laboratorio con iluminación artificial procedente de lámparas fluorescentes durante 12 horas diarias y temperatura de 27 ± 2 0C. A partir del segundo día y hasta el último día de experimentación se añadió 1mL de agua destilada a cada placa para mantener la humedad.

• Variables evaluadas

Se registró diariamente el número de semillas germinadas (tomándose como criterio la rotura de la testa seminal y salida de la radícula) y al séptimo día la cantidad de plántulas con hojas cotiledonares.

Todos estos datos fueron llevados a una base de datos con el Programa Excel y se calculó el promedio para cada una de las variables. También se realizaron diferentes gráficos.

Resultados y discusión

Experimento 1. Producción de biomasa de C. viscosa

Una vez tomado el peso de las 30 plantas se pudo observar que estas diferían mucho en este parámetro, probablemente debido a las diferencias en edad de cada una de ellas, ya que estas fueron tomadas de una población natural donde no se controló el momento de la germinación e inicio del crecimiento de cada una de las plantas medidas. También aunque el tipo de suelo es el mismo y las condiciones de iluminación similares, en el ambiente natural se pueden observar gradaciones de fertilidad del suelo y tampoco fue controlado el efecto que ocasionan sobre el crecimiento otros factores bióticos del ecosistema (plantas de otras especies, de la misma especie, efecto de predadores, etc.).

Por lo anteriormente planteado las plantas se podían dividir según su peso y desarrollo en tres grupos como se muestra en la Figura 1.

1. Poco desarrollo de ramas

2. Desarrollo medio

3. De gran porte.

El promedio de peso fresco de las plantas del primer grupo no llega a los 10 g (6,25), mientras que el segundo pasa de 10 g pero no alcanza los 20g (16,7). Las plantas de mayor peso, como promedio superan los 45 g de masa fresca.

La distribución del peso de los órganos por grupo de plantas se muestra en el siguiente gráfico.

Figura 2. Promedio de peso fresco por órganos en los diferentes grupos de plantas.

En todos los grupos de plantas el mayor peso corresponde al tallo, esto tiene que ver con la forma de crecimiento de la planta, con porte erecto, crecimiento secundario herbáceo que puede alcanzar un metro donde se insertan pocas hojas. Continúa en peso la raíz donde se desarrolla una gruesa raíz principal y varias raíces secundarias, terciarias, etc. Resulta interesante que en plantas pequeñas y medianas el peso de los frutos llega a superar el de las hojas lo que indica que como planta anual, la misma desarrolla rápidamente, y en gran cantidad los elementos reproductivos que garantizan la perpetuación de la especie.

En correspondencia con lo anterior está la cantidad de frutos por plantas que se muestra en la Tabla 1.

El número de semillas en frutos bien desarrollados estuvo entre 105 y 203 y en un gramo se contaron entre 1500-1600 semillas; datos que junto a los anteriores indican que esta planta presenta un gran potencial reproductivo.

La especie presentó una germinación lenta, pues ocurrió en todas las macetas a los 35 días después de la siembra. A los 21 días después del comienzo de la germinación las plantas alcanzan como promedio 75 mm de largo y presentan entre 3 y 6 hojas verdaderas.

El peso seco (deshidratado) obtenido de 100 g de masa fresca de cada uno de los órganos se muestra en la siguiente Tabla.

Tabla 2. Rendimiento en peso seco de los órganos de la planta

Estos datos demuestran que la raíz, el tallo y las semillas son los órganos que presentan menor contenido de agua, mientras que en las hojas se encuentra gran cantidad de este líquido relacionado con las importantes funciones vegetativas que se realizan en este órgano. El pericarpo también presentó alto contenido de agua, esto puede relacionarse con que los frutos de colectaron aún inmaduros.

Experimento 2. Efecto de los extractos acuosos de la planta en el cultivo del tomate.

Como se muestra en la Tabla 3 al séptimo día de experimentación se verificó similar porcentaje de germinación en todos los tratamientos. De estos resultados se puede concluir que todas las semillas presentaron similar energía germinativa, atendiendo que esta se expresa según el número de días requeridos para producir un porcentaje dado de semillas germinadas.

Sin embargo, el porcentaje de germinación en los días precedentes no fue igual en todos los casos, una muestra de lo sucedido se presenta en la misma tabla en los datos referidos al quinto día.

El porcentaje de germinación en el control al quinto día era de 54 %, sin embargo en todas las semillas expuestas a los extractos superaba el 60 %. Los mayores valores de germinación en este momento de la evaluación se encontraban en los tratamientos correspondientes a las dosis más bajas del extracto de raíz, y a la dosis de 3 mg.mL-1 de pericarpo, semilla y planta entera. Al parecer en el extracto de raíz existe alguna o varias sustancias que al incrementar la concentración disminuyen el efecto estimulante que se había verificado a baja dosis del extracto.

Tabla 3. Efecto de los extractos de C. viscosa en la germinación de semillas de tomate

También la salida de las hojas cotiledonares se vio favorecida por la presencia de la mayoría de los extractos; excepto las dosis más bajas del extracto de tallo (que estuvieron por debajo del control en este parámetro) y las dosis homólogas del pericarpo que fueron similares al control; en todos los demás tratamientos el porcentaje de plántulas con presencia de hojas cotiledonares fue superior al control. Hay que resaltar los extractos de semilla y planta entera que en todas sus dosis se presentó más del doble de las plantas con hojas embrionales que en el control.

En esta variable también se observó que con el aumento de la concentración del extracto de raíz se disminuyó el efecto estimulante que se había verificado a bajas dosis del extracto. No obstante, aún el valor alcanzado es superior al verificado en el control.

Tabla 4. . Efecto de los extractos de C. viscosa en la salida de las hojas cotiledonares de las plántulas de tomate.

El hecho de favorecer la salida de las hojas cotiledonares pudiera estar relacionado con que los extractos, a las concentraciones evaluadas ayuden a la asimilación de las sustancias de reserva en pos del crecimiento. Hartman y Kester (1972) plantean que para que continúe la germinación los complejos compuestos insolubles de reserva deben ser digeridos enzimáticamente para formar materias solubles más simples y trasladadas a las regiones de crecimiento donde son asimiladas para proveer de energía para el crecimiento o para su conversión en nuevo material celular.

Se ha demostrado que sustancias producidas por una especie pueden ser estimuladoras para otras. Así por ejemplo, la especie Leucaena leucocephala contiene un aminoácido no proteico en las hojas que es capaz de estimular el crecimiento de otras pastos e incrementar el rendimiento del arroz (Oriza sativa L.) (Kruse et al., 2000).

Pupo et al. (2006) informan que el extracto acuoso de semillas de Cleome gynandra L. a concentraciones similares a las aquí empleadas para estos extractos no inhibieron el proceso de germinación de la variedad de tomate Vyta y obtuvieron efectos estimulantes para el crecimiento de plántulas de lechuga y tomate en condiciones de laboratorio.

Conclusiones

• 1. En la especie C. viscosa los órganos que más aportan al contenido de masa fresca son el tallo, raíz y los frutos.

• 2. El número de frutos por planta y de semillas por fruto indican que C. viscosa presenta un gran potencial reproductivo.

• 3. Los extractos acuosos a las concentraciones evaluadas favorecieron la germinación y la salida de las hojas cotiledonares, sobresalen positivamente los extractos obtenidos de semilla y planta entera.

• 4. Se observó que con el aumento de la concentración del extracto de raíz se disminuyó el efecto estimulante que se había verificado a bajas dosis del extracto para la germinación y la salida de las hojas cotiledonares de las plántulas de tomate.

Recomendaciones

• 1. Continuar el estudio de los extractos de C. viscosa para identificar las familias de compuestos responsables del efecto estimulante verificado en condiciones in vitro.

• 2. Evaluar en condiciones de campo el efecto de estos extractos en el cultivo del tomate.

Referencias bibliográficas

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Autor:

Belyani Vargas Batis (1)

Yoannia Pupo Blanco (2)

Yoan González Ordúñez (2)

Ana Puertas Áreas (2)

Lilién Fajardo Rosabal (2)

• 1. Universidad de Oriente, CUM Songo – La Maya.

• 2. Universidad de Granma.

Enviado por:

Yasmani Esteban Castillo