Comparison of morphological structures in bean root and hypocotyl

Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas Vol.3 Núm. 4 1 de julio - 31 de agosto, 2012 p. 655-669 Comparación de las estructuras morfológicas en raíz e hipocótilo en frijol* Comparison of morphological structures in bean root and hypocotyl Edwin Javier Barrios-Gómez1§, Cándido López-Castañeda2, Josué Kohashi-Shibata2, Jorge Alberto Acosta-Gallegos3, Salvador Miranda-Colín2, Jaime Canul Ku1 y Netzahualcóyotl Mayek-Pérez4 Campo Experimental Zacatepec, INIFAP. Carretera Zacatepec-Galeana, km 0.5 Zacatepec, Mor. México. C. P. 62780. Tel. 01 734 3430230. Fax. 01 734 3433820. (canul. ). 2Genética y 2Botánica, Colegio de Postgraduados. Carretera México-Texcoco km 36.5 Montecillo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Tel. 01 595 9520200. Ext. 1587, 1318 y 1551. (). (), (). 3Campo Experimental Bajío, INIFAP, carretera Celaya-San Miguel de Allende km 6.5, Col. Roque, Celaya, Guanajuato, México. C. P. 38110. Tel. 01 461 6115326. Ext. 164. (). 4 Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Boulevard del Maestro, s/n Esquina Elías Piña, Colonia Narciso Mendoza, Reynosa, Tamaulipas, México. C. P. 77810. Tel. 01 899 9243627. Ext. 7712 y 7742. (). §Autor para correspondencia: . 1 Resumen Abstract En el año 2006 se realizó un experimento, con el objetivo de determinar las diferencias en desarrollo de variedades contrastantes de frijol (Phaseolus vulgaris L.) en su raíz y parte aérea de la plántula. Como se sabe los cultivares tolerantes a sequía tienen vasos de xilema de la raíz e hipocótilo de menor diámetro que los cultivares susceptibles a sequía, se utilizaron cinco materiales de frijol contrastantes, de habito indeterminado tipo III, de los cuales se cosecharon plántulas a los 7, 11, 15, 19 y 23 días después de la siembra (dds); además, en la última cosecha de plántulas (23 dds), se tomaron ejemplares de raíz de aproximadamente 1 cm de longitud. Los cortes en la raíz principal se hicieron en tres posiciones; en la región nodal a 1 cm debajo del eje hipocótilo-raíz, en la parte media y a 1 cm del ápice de cada variedad. El cultivar tolerante a sequía (FM Corregidora) tuvo raíces y vasos de xilema de menor diámetro que el cultivar susceptible a sequía (FM RMC) y el criollo de bajo rendimiento (Michoacán 128). FM Corregidora mostro mayor longitud y peso seco total de raíces que FM RMC y Michoacán 128. Las raíces de FM Corregidora crecen a In 2006 an experiment was conducted with the aim to determining the differences in development of contrasting varieties of bean (Phaseolus vulgaris L.) root and shoot of the seedling. As known, drought-tolerant cultivars have xylem vessels of the root and hypocotyl of smaller diameter than the cultivars susceptible to drought, using five contrasting beans, of indeterminate habit type III, from which seedlings were harvested at 7, 11, 15, 19 and 23 days after sowing (DAS); moreover, in the latest seedling harvest (23 DAS), root samples approximately 1 cm in length were taken. The cuts in the main root were made at three positions; in the nodal region, 1 cm below the hypocotyl-root axis, in the middle and, 1 cm from the apex of each variety. The drought-tolerant cultivar (FM Corregidora) had roots and xylem vessels of smaller diameter than the drought-susceptible cultivar (FM CMR) and low performance landrace (Michoacán 128). FM Corregidora showed greater length and total dry weight of the roots than FM CMR and Michoacán 128. FM Corregidora´s roots grow faster than the other cultivars´, * Recibido: agosto de 2011 Aceptado: abril de 2012 656 Rev. Mex. Cienc. Agríc. Vol. 3 Núm. 4 1 de julio - 31 de agosto, 2012 Edwin Javier Barrios-Gómez et al. mayor velocidad que los demás cultivares, confiriéndole un mayor desarrollo en etapa de plántula. El diámetro del hipocótilo y la oquedad central es mayor en FM Corregidora y los cultivares de alto rendimiento (FJ Marcela y FM Bajío) que en el cultivar susceptible a sequía y el criollo. FM Corregidora, FJ Marcela, FM Bajío y FM RMC tienen corteza más gruesa y mayor número de vasos de xilema que Michoacán 128. El material tolerante a sequía (FM Corregidora) mostró raíces y vasos de xilema de menor diámetro que el cultivar susceptible a sequía (FM RMC) y la variedad criolla de bajo rendimiento (Michoacán 128). giving a greater development in the seedling stage. The diameter of the hypocotyl and the central hole is greater in FM Corregidora and, the high-yielding cultivars (FJ Marcela and FM Bajío) than in the susceptible to drought and the landrace. FM Corregidora, FJ Marcela, FM Bajío and FM RMC have a thicker crust and a higher number of xylem vessels than Michoacán 128. Drought-tolerant material (FM Corregidora) showed roots and xylem vessels of smaller diameter than the drought-susceptible cultivar´s (FM CMR) and low-yielding landrace´s (Michoacán 128). Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., transporte vascular, morfología de raíz e hipocótilo, desarrollo de raíz. Key words: Phaseolus vulgaris L., root development, root and hypocotyl morphology, vascular transport. Introducción Introduction El xilema es el componente anatómico del sistema vascular de las plantas superiores, directamente involucrado en el movimiento del agua de la raíz a los diferentes órganos aéreos. La velocidad con que el agua se mueve a través del xilema hasta el área foliar de la planta, sobre todo cuando las plantas están sometidas a condiciones de estrés hídrico, depende varios factores (Kaufmann et al., 2009; Nardinia et al., 2011); p.e., la densidad de raíces (cm de raíz/cm3 de suelo) que determina la capacidad de extracción de agua del suelo adyacente a las raíces (Wilkinson, 2004; Zimmermann et al., 2004), y el diámetro de los vasos de xilema y la resistencia longitudinal o axial al flujo de agua a través de los vasos del xilema que determina la velocidad con la que el agua se mueve a través del sistema vascular (Passioura, 1982; Salleo et al., 1996). Otro factor importante en el movimiento del agua entre el suelo y la raíz es la interfase entre estos dos, p.e., la continuidad en el flujo de agua en el suelo acoplada a la resistencia hidráulica al flujo de agua en la raíz, que en condiciones de déficit hídrico del suelo, domina la velocidad de absorción del agua (Faiz y Weatherley, 1978). Por otro lado, el floema no merece menor importancia ya que es el principal actor en el movimiento de nutrientes y energía a los diferentes órganos de la planta (Dinant y Lemoine, 2010). The xylem is the anatomical component of the vascular system of the superior plants, directly involved in the movement of water from the roots to the different aerial organs. The rate at which water moves through the xylem to the leaf area of t he plant, especially when the plants are under water stress conditions depends on several factors (Kaufmann et al., 2009; Nardinia et al., 2011); ex. root density (cm roots/cm 3 soil) that determines the ability for extracting water from the soil adjacent to the roots (Wilkinson, 2004; Zi (...truncated)