Uso de Aspirina® (Ácido Acetilsalicílico) en el rendimiento del grano del cultivo de maíz

C. J. Tucuch-Haas1; A. Angulo-Castro2*; J. I. Tucuch-Haas3; M. A. Mejia-Delgadillo2; C. A. López-Orona2

1. Tecnológico Nacional de México/ITS del Sur del Estado de Yucatán, Carretera Muna-Felipe Carrillo Puerto Tramo Oxcutzcab-Akil, Km 41+400, Oxcutzcab, Yucatán, México., Tecnológico Nacional de México,

<state>Yucatán</state>
, México , 2. Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa, Km.17.5 Carretera Culiacán-Eldorado, 80000 Culiacán, Sinaloa, México. , Universidad Autónoma de Sinaloa, Facultad de Agronomía, Universidad Autónoma de Sinaloa,
<city>Culiacán</city>
<state>Sinaloa</state>
, Mexico ,
3. Instituto Nacional de Investigación Forestal Agrícola y Pecuario. Campo Experimental Mococha, Km 25 Carretera Mérida-Motul, Yucatán, México. , Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, Instituto Nacional de Investigación Forestal Agrícola y Pecuario, Campo Experimental Mococha,
<state>Yucatán</state>
, Mexico

Correspondence: *. Corresponding author: A. Angulo-Castro. Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa, Km.17.5 Carretera Culiacán-Eldorado, 80000 Culiacán, Sinaloa, México. E-mail: E-mail:


Resumen

Concentraciones de 100, 1, 0.01 y 0.0001 µM de ácido acetilsalicílico (ASA), proveniente de pastillas de Aspirina® efervescente (500 mg de ASA) y agua de pozo como control, se aplicaron de manera foliar al dosel de plantas de maíz, con siete días de edad, establecidas en campo bajo un diseño experimental de bloques al azar, para probar la sensibilidad del tejido de este cultivo y rendimiento del grano, partiendo de la premisa, que posee efectos similares a su molécula precursora (ácido salicílico). Al momento de la cosecha se recolectaron datos de longitud y diámetro de la mazorca, número de granos por hilera, peso de la semilla y rendimiento de mazorca, por parcela experimental y hectárea. Los resultados de este estudio indican que las plantas tuvieron mayor sensibilidad a la aplicación de 1 µM de ASA de pastillas comerciales, promoviendo un mayor desarrollo vegetativo, rendimiento del grano, y contenido nutrimental (N, P y K) en el grano y tejidos vegetal.

Received: 2020 July 17; Accepted: 2021 January 29

revbio. 2021 Jul 13; 8: e1035
doi: 10.15741/revbio.08.e1035

Keywords: Palabras clave: Ácido acetilsalicílico, Zea mays, rendimiento de grano.

Introducción

En la actualidad, el maíz es el cereal con mayor producción a nivel mundial, en la cual, curiosamente, México ocupa el quinto lugar (FAOSTAT, 2020a), a pesar de la gran importancia de su consumo (76 %) (Martínez y Villezca, 2005; Jaramillo et al., 2018) y aporte energético en la dieta de los mexicanos (59 %) (Sierra et al., 2004), además de ser considerado uno de los centros de origen y domesticación (Carrillo, 2009). La producción de maíz en México a partir de la apertura comercial y en especial desde el Tratado de Libre Comercio de América del Norte (NAFTA) ha sido insuficiente para abastecer la demanda interna (Moreno-Sáenz et al., 2016), de tal forma que actualmente se estima que el volumen de importación asciende al 36 % (SIAP, 2018; FAOSTAT, 2020b), a pesar de los esfuerzos que se han realizado para contrarrestar este déficit (Cadet-Díaz & Guerrero-Escobar, 2018), por lo que es conveniente desarrollar nuevas tecnologías que contribuyan a incrementar la oferta.

El ácido salicílico (SA), es un metabolito secundario sintetizado, de forma natural, por las plantas como mecanismo de defensa contra el ataque de patógenos y estrés ambiental (Muthulakshmi & Lingakumar, 2017; Ding & Ding, 2020). Sin embargo, cuando se suministra de forma exógena y en bajas concentraciones, potencializa diversos procesos fisiológicos y bioquímicos que inciden en el rendimiento de los cultivos, sugiriendo su uso potencial en la producción agrícola (Tucuch-Haas et al., 2017a). Esto de la misma forma que su análogo el ácido acetilsalicílico (ASA), comúnmente conocido como aspirina (Shinwari et al., 2018), el cual, aunque no ha sido identificado como un producto vegetal natural, se ha empleado en algunas investigaciones como sustituto de SA, sin ningún riesgo de fitotoxicidad y con similares efectos (Raskin, 1992).

Respuestas como el control en la apertura y cierre estomático que regulan la tasa de transpiración (Larqué-Saavedra, 1978;1979), han sido documentados ante el suministro de ASA. De igual forma se ha reportado su participación en la protección contra daños causados por patógenos (White,1979; Mills & Wood,1983) debido a su capacidad para producir proteínas (PR) relacionadas con la patogénesis (Jung et al., 1993), inducir una muerte celular programada (Garcia-Heredia et al., 2008) y actuar como un inductor biótico en la producción de metabolitos secundarios (Godoy-Hernández & Loyola-Vargas, 1996); estas últimas ligadas a la activación de la expresión de genes que regulan las rutas biosintéticas (Qin et al., 2014). También se ha sugerido su intervención en la disminución del impacto por estrés ambiental (Cai et al., 2006; Shinwari et al., 2018) mediante el alivio al daño en el contenido de pigmento fotosintético, aumento del contenido de prolina y estimulación del sistema antioxidante (Daneshmand et al., 2009; Mahmoud, 2019) que inhibe la acumulación de radicales libres de superóxido y reduce la actividad de fenilalanina amoníaco liasa, alcohol cinnamílico deshidrogenasa y guaiacol-peroxidasa (Soliman et al., 2018).

En el cultivo de maíz (Zea mays L.) se ha documentado que el suministro de SA, actúa como un efectivo regulador de diversos procesos fisiológicos que favorecen el desarrollo de la planta (Tucuch-Haas et al., 2016), el rendimiento (Tucuch-Haas et al., 2017b) y la calidad del grano (Tucuch-Haas et al, 2017c). Se desconoce si las pastillas comerciales de ASA (Aspirna) expresan la misma respuesta. Por tal motivo, con base en los beneficios reportados para ASA y dada la disponibilidad, fácil adquisición de las pastillas de aspirina y la búsqueda de técnicas de fácil aplicación, sin repercutir de manera negativa en el ambiente, se desarrolló la presente investigación.

Material y Métodos

El experimento se desarrolló en la localidad de La Rosita Angostura, Sinaloa, durante el ciclo agrícola otoño-invierno 2017- 2018, en una parcela de uso agrícola (textura arcillosa, CE 1.70 dS m-1 y pH 7.6), cuya humedad relativa promedio máxima fue de 92.80 ± 14.99 y mínima de 33.89 ± 12.44, la temperatura promedio máxima fue de 37.82 ± 8.45 y mínima de 11.22 ± 6.34. Se utilizó semilla de maíz híbrido conocida comercialmente como Armadillo (Asgrow®). La preparación del terreno consistió de un subsoleo doble, un paso de rastra cruzado, nivelación del terreno y marcación. La siembra se realizó el 8 de diciembre de 2017 con una sembradora de precisión a una separación entre surcos de 0.80 m y una densidad de ocho semillas por metro lineal en tierra venida. Se realizaron dos fertilizaciones con amoníaco como fuente de nitrógeno (200 kg ha-1 en pre siembra y 200 kg ha-1 en la etapa fenológica (v6).

Los tratamientos fueron concentraciones de 100, 1, 0.01 y 0.0001 μM de ASA y agua de pozo como control. Estas concentraciones, así como el control, se asperjaron con una fumigadora de mochila (Swissmex®) dirigido a la parte aérea hasta punto de rocío en plantas de maíz establecidas en campo, durante una semana, en intervalos de 24 horas, iniciando a los siete días después de la emergencia. Como fuente de ASA se utilizaron tabletas efervescentes solubles de Aspirina® de la marca Bayer con un contenido de 500 mg de ASA. Para la obtención de las diferentes concentraciones de AAS, se tomó en cuenta el peso molecular del ASA (180.158 g M-1), así como la concentración y peso de las tabletas. Estas fueron diluidas en agua de pozo hasta llegar a la concentración deseada, se les ajustó el pH a 5.5 con HCL 1N o NaOH 1N para bajar o subir respectivamente el pH de la solución y se les añadió surfactante (TWEEN® 20) al 0.1 %.

Después de 180 días después de la siembra (final del experimento) se evaluaron seis plantas al azar de cada parcela experimental. La parcela experimental estuvo conformada por cuatro surcos de ocho metros de largo, y las plantas evaluadas provenían de los surcos centrales para evitar errores en los resultados, por la contaminación de los diferentes tratamientos. Se recabaron datos de altura de planta, medida de la base del tallo hasta el ápice terminal; diámetro de tallo, tomado a los 10 cm del suelo; peso seco de la biomasa total; longitud, diámetro, peso de la mazorca y rendimiento del grano por planta. Para realizar las mediciones se empleó una balanza analítica (Sartorius®), flexómetro y vernier digital (Truper®, México). Para determinar los contenidos nutrimentales de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) en tejido vegetal y grano, se tomó una muestra de la parte aérea de las plantas y 100 g de grano, de cada tratamiento; se colocaron en un horno de circulación forzada a 70 °C hasta alcanzar peso constante y se molieron para su análisis en laboratorio.

La evaluación del contenido de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) se realizó bajo las siguientes metodologías: El N se determinó por el procedimiento semi-micro Kjeldahl (Etchevers, 1987). El P por colorimetría de complejos molibdofosfóricos reducidos con ácido ascórbico (AOAC, 1980). El K por fotometría de llama según Rodríguez y Rodríguez (2015). Para K y P se utilizaron extractos provenientes de digestión seca. Para la estimación de los contenidos totales, se consideró las concentraciones de cada elemento en el tejido vegetal y granos, así como los pesos de biomasa seca de la parte aérea y del grano.

El diseño experimental utilizado fue en bloques al azar con cinco repeticiones, cada repetición estuvo conformada por seis plantas. Los resultados se analizaron mediante un análisis de varianza (ANDEVA) y una prueba de comparación de medias de Tukey (p ≤ 0.05) usando SAS.

Resultados y Discusión

Para la variable altura de planta (Figura 1a) se observó un incremento significativo de 8 a 12 % con respecto al control, donde el máximo valor fue registrado con 1μM, sin embargo, entre tratamientos no fueron significativos, aunque se puede apreciar que hay una ligera variación entre estos. Los valores más bajos correspondieron a los tratamientos con menor (0.0001 μM) y mayor concentración (100 μM), lo cual sugiere que la mayor expresión de sensibilidad al incremento de la altura, está sujeta a la concentración aplicada. Estos valores permiten reafirmar la capacidad de ASA para regular el crecimiento en la planta, tal como ha sido señalado para el cultivo de Solanum bulbocastanun (Daneshmand et al., 2009), Pisum sativum (El-Shraiy & Hegazi, 2009) y Lycopersicon esculentum (Shinwari et al., 2018), en las cuales encontraron la inducción de efectos significativos en la altura de la planta.


[Figure ID: f1] Figura 1.

Efecto de diferentes concentraciones de ácido acetilsalicílico asperjados a plántulas de maíz en la altura de la planta (a) y biomasa seca total (b). Se muestran medias ± error estándar; n = 5. Letras idénticas sobre las barras indican ausencia de diferencia significativa (Tukey, α ≤ 0.05).


Con respecto a la biomasa seca de la parte aérea de la planta (Figura 1b), la concentración de 1μM de ASA presentó un valor estadísticamente significativo respecto al control con un 21.1 % de diferencia, no así para el resto de los tratamientos, que, aunque no fueron significativos, los valores superaron a la del control de 6 a 15 %, lo anterior concuerda con los trabajos de Daneshmand et al. (2009) y Soliman et al. (2018), quienes reportaron la misma tendencia de comportamiento en Solanum bulbocastanum y Phaseolus vulgaris cuando se suministró esta misma concentración.

Respecto a la acumulación de macroelementos, en la biomasa seca aérea (Tabla 1) 1 μM de ASA mosteó los mejores resultados con incrementos de 48.6, 42.5 y 19 %, respectivamente, para N, P y K, sin embargo, para las concentraciones de potasio no se observó diferencia estadística. En el grano (Tabla 1), se puede apreciar que, para todos los elementos evaluados, los valores de los tratamientos estuvieron por encima del control. Sin embargo, se observó mayor impacto significativo con las concentraciones 0.01 y 1 μM con incrementos de 42.3 y 40.7 % para N, 33.3 y 53.3 % para P y 17.5 y 32.5 % para K respectivamente. La demostración de la capacidad de ASA para intervenir en la acumulación de elementos nutrimentales, apoyan los resultados de Daneshmand et al. (2009) quienes reportaron un aumento significativo (9.2 % en condiciones normales y 44.2 % bajo estrés por salinidad) del K en la biomasa seca de Solanum bulbocastanum con 1.0 μM de ASA.

Tabla 1.

Contenido promedio de N, P y K en la biomasa seca aérea y grano, en el cultivo de maíz, tratadas con ácido acetilsalicílico en etapa de plántulas.


Treatment FN FP FK NG PG KG
----------mg plant-1---------- ----------g plant-1----------
control 900.0±49.4c 61.2±3.3b 1774.3±96.5a 2.53±0.14b 0.30±0.016c 0.40±0.021c
0.0001 μM 1282.8±109.3ab 84.1±7.1a 2082.3±177.5a 2.70±0.12b 0.38±0.016b 0.42±0.019 bc
0.01 μM 1041.0±93.3bc 80.2±7.1a 2055.6±184.3a 3.60±0.16a 0.40±0.017b 0.47±0.022 ab
1 μM 1337.5±110.9a 87.2±7.2a 2127.6±176.4a 3.56±0.14a 0.46±0.018a 0.53±0.021a
100 μM 968.2±44.5c 61.5±2.8b 1865.4±85.7a 3.26±0.15a 0.36±0.017b 0.47±0.021b

TFN1NF: nitrógeno foliar; PF: fósforo foliar; KF: potasio foliar; NG: nitrógeno en grano; PG: fósforo en grano y KG: potasio en grano. Letras iguales en una columna a continuación de medias ± error estándar indican ausencia de diferencia significativa (Tukey, α ≤ 0.05).


En la Figura 2 se muestra el comportamiento del rendimiento respecto a las concentraciones de ASA, en la cual se observa que todos los tratamientos superaron al control con 35.7 % (con dosis 0.0001 y 1.0 μM de ASA) y 32.4 % (con 0.01 y 100 μM de ASA). Para el peso de la mazorca, solo la concentración de 0.01 μM de ASA no fue significativo respecto al control, con 19 g equivalente a 12.9 %; mientras que para el resto de los tratamientos las diferencias fueron de 14.5, 16.1 y 15.3 % respectivamente para 0.0001, 1.0 y 100 μM. Por otra parte, para el rendimiento por hectárea, solo el tratamiento con 1 μM presentó diferencias estadísticamente significativas con una diferencia de 957 kg ha-1; el resto de los tratamientos, aunque no fueron significativos, sus valores estuvieron por encima del control con una diferencia de 821.0, 73.4 y 439.9 kg ha-1, para 0.0001, 0.01, y 100 μM, respectivamente. Este comportamiento permite corroborar la acción del ASA, en el rendimiento y calidad de granos y frutos reportados para Pisum sativum (El-Shraiy & Hegazi, 2009), Prunus cerasu (Giménez et al., 2014) y Hordeum vulgare (Kabiry & Naghisadeh, 2015).


[Figure ID: f2] Figura 2.

Efecto de la aspersión de diferentes concentraciones de ácido acetilsalicílico en el rendimiento del grano en el cultivo de maíz (a. Peso de 100 granos, b. gramos por mazorca y c. kilogramos por ha), asperjadas en etapa de plántula. Se muestran medias ± error estándar; n = 5. Letras idénticas sobre las barras indican ausencia de diferencia significativa (Tukey, α ≤ 0.05).


Los datos reportados en el presente estudio permiten señalar la sensibilidad de los tejidos del cultivo de maíz tanto al ASA como al SA a bajas concentraciones, lo cual puede ser corroborado con los resultados reportados por Tucuch-Haas et al. (2017b) quienes señalaron un comportamientos similar en la altura, el diámetro y la biomasa seca de la plantas; en acumulación de N, P, K, tanto en la biomasa como en el grano; y en el peso de la mazorca, número de granos por mazorca y rendimiento del grano de dos periodos de cosecha, con una aspersión foliar de 1.0 μM, en etapa de plántula (Tucuch-Haas et al., 2016). Esto se atribuye a la rápida transformación de ASA, por la célula vegetal, en SA (Raskin, 1992), desencadenando una serie de respuestas fisiológicas como la regulación de la actividad enzimática de la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa (Rubisco) (Wang et al., 2010) y control del transporte de electrones del fotosistema II, que favorecen la fotosíntesis (Janda et al., 2012; Wang et al., 2010); intervención sobre el control de los potenciales osmótico y de agua (Khan et al., 2013), regulando la transpiración y la conductancia estomática (Fahad & Bano, 2012); e incremento de la masa radicular, permitiendo una mayor área de exploración en el suelo (Tucuch et al., 2015; Tucuch-Haas et al., 2016), favoreciendo la absorción de iones tales como: NO3, H2PO4, Ca, Mg, K, principalmente (Fahad & Bano, 2012; Tucuch-Haas et al., 2019).

Así mismo, se observan que respuestas bioquímicas controlando la actividad de enzimas oxidativas como la catalasa (CAT), Guayacol peroxidasa (POD), superoxido disminutasa (SOD) y prolina oxidasa (PO) (Wang et al., 2010; Fahad & Bano, 2012; Ghasemzade & Jaafar, 2013) interviniendo en procesos de óxido-reducción (Mateo et al., 2006); y participando en la acumulación de azúcares, proteínas, ácidos abscisico (ABA) e indolacético (IAA) y prolina (Shakirova et al., 2003; Fahad & Bano, 2012); además favorece la producción de metabolitos secundarios como flavonoides (Pacheco et al., 2013) y fenoles totales (Tucuch-Haas et al., 2017a) que participan en la protección de los cultivos contra patógenos.

Conclusión

Las plantas de maíz presentan una respuesta positiva a la aplicación de 1 μM de ácido acetilsalicílico provenientes de pastillas comercialmente conocidas como Aspirina® (efervescente), cuando se asperja al dosel en etapa de plántula, promoviendo un mayor desarrollo vegetativo (12 %), rendimiento del grano (35.7 %), y contenido de N, P y K, tanto en el grano (40.7, 53.3 y 32.5 %, respectivamente) como en el resto de sus tejidos (48.6, 42.5 y 19.9 %, respectivamente).


fn1Como citar este artículo: Tucuch-Haas, C. J.; Angulo-Castro A., Tucuch-Haas, J. I., Mejia-Delgadillo, M. A., López-Orona, C. A. (2021). Use of Aspirine® (Acetylsalicilico acid) in the yield of grain of corn crop. Revista Bio Ciencias 8, e1035. doi: https://doi.org/10.15741/revbio.08.e1035

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Revista Bio Ciencias, Año 12, vol. 8,  Enero 2021. Sistema de Publicación Continua editada por la Universidad Autónoma de Nayarit. Ciudad de la Cultura “Amado Nervo”,  Col. Centro,  C.P.: 63000, Tepic, Nayarit, México. Teléfono: (01) 311 211 8800, ext. 8922. E-mail: revistabiociencias@gmail.com, revistabiociencias@yahoo.com.mx, http://revistabiociencias.uan.mx. Editor responsable: Dr. Manuel Iván Girón Pérez. No. de Reserva de derechos al uso exclusivo 04-2010-101509412600-203, ISSN 2007-3380, ambos otorgados por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. Responsable de la última actualización de este número Dr. Manuel Iván Girón Pérez. Secretaria de Investigación y Posgrado, edificio Centro Multidisciplinario de Investigación Científica (CEMIC) 03 de la Universidad Autónoma de Nayarit. La opinión expresada en los artículos firmados es responsabilidad del autor. Se autoriza la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes, siempre y cuando se cite la fuente y no sea con fines de lucro.

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