Biotecnología Vegetal

Potential of Trichoderma species as biofertilizer and biological control on Oryza sativa L. cultivation

ABSTRACT Rice (Oryza sativa L.) is one of the main staples around the world, especially in Asia, the most consuming region. Rice cultivation currently faces many environmental problems caused by the contribution of chemical fertilizers and pesticides. This review is carried out to document the principal findings of Trichoderma species application on rice plants. The analysis revealed that different species of Trichoderma have been applied in different fields of research on rice plants to increase the absorption of nutrients, soil fertility, tolerance to salinity, plant growth promotion and development with increased yields. Mechanisms include decomposition, mycoparasitism, cellulose degradation, and phosphate solubilizing activity. The potential for antagonistic activity against disease-causing fungi and inhibition of growth of harmful root microflora is demonstrated. This work also suggested that Trichoderma can be applied alone or together with other microorganisms to significantly promote the growth and performance of rice plants. Among the species, T. harzianum was studied mainly to determine its different roles in rice, followed by T. asperellum, T. viride, T. virens and T. atroviride. Therefore, the findings revealed the potential of the Trichoderma species as a possible biofertilizer and biological control for rice cultivation worldwide.

RESUMEN El arroz (Oryza sativa L.) es uno de los principales alimentos básicos en todo el mundo, especialmente en Asia, la región más consumidora. El cultivo de arroz en la actualidad enfrenta muchos problemas ambientales causados por el aporte de fertilizantes químicos y plaguicidas. El objetivo de este trabajo de revisión fue documentar los principales hallazgos sobre el empleo de especies de Trichoderma en el cultivo de arroz. Este análisis reveló que diferentes especies de Trichoderma se han aplicado en diferentes campos de investigación sobre plantas de arroz para aumentar la absorción de nutrientes, la fertilidad del suelo, la tolerancia a la salinidad, promoción del crecimiento y desarrollo de las plantas con incremento en los rendimientos. Entre los mecanismos se menciona la descomposición, el micoparasitismo, la degradación de celulosa y la actividad solubilizadora de fosfatos. Se demuestra el potencial de actividad antagonista contra hongos causantes de enfermedades y la inhibición del crecimiento de la microflora perjudicial de la raíz. Este trabajo también sugirió que Trichoderma puede aplicarse solo o junto con otros microorganismos para promover significativamente el crecimiento y el rendimiento de las plantas de arroz. Entre las especies, T. harzianum se estudió principalmente para determinar sus diferentes roles en el arroz, seguido de T. asperellum, T. viride, T. virens y T. atroviride. Por lo tanto, los hallazgos revelaron el potencial de las especies de Trichoderma como un posible biofertilizante y control biológico para el cultivo de arroz en todo el mundo.

Black grain lines of Phaseolus vulgaris L. promising for response to water stress conditions

RESUMEN El estrés causado por la sequía afecta el rendimiento de cultivos de importancia alimentaria como el frijol común (Phaseolus vulgaris L.). El presente trabajo tuvo como objetivo determinar la respuesta de líneas de frijol común de grano negro en casa de cultivo con estrés hídrico hasta la prefloración. Se evaluaron cuatro líneas posibles mutantes de grano negro bajo dos tratamientos: aplicación de riego considerando los requerimientos hídricos del cultivo y aplicación de riego solo hasta la prefloración. La siembra y las atenciones al cultivo se realizaron en correspondencia con las indicaciones establecidas en el instructivo técnico. Se seleccionaron diez plantas al azar en cada tratamiento y se midió longitud de las raíces por planta (cm), se cuantificó el número de legumbres por planta y el número de granos por legumbre. Además, se determinó el peso de 100 semillas (g). Como resultados las líneas mostraron los mayores valores de longitud de las raíces en las condiciones de aplicación de riego hasta prefloración. El resto de las variables evaluadas fueron similares en ambos tratamientos, lo que indicó que poseen cierta tolerancia a estas condiciones de estrés hídrico.

ABSTRACT Stress caused by drought affects food crops, such as common bean (Phaseolus vulgaris L.). The objective of this work was to determine the response in the greenhouse of black grain common beans lines in stress conditions for irrigation to pre-flowering. Four possible black grain mutant lines were evaluated supporting two treatments: application of irrigation considering the water requirements of the crop and the second, application of irrigation to pre-flowering. The sowing and the attention to the crop were carried out, with the indications established in the technical instructions. Ten plants were randomly selected in each treatment and evaluated: length of the roots/plants (cm), number of legumes/plant, number of grains/legumes and weight of 100 seeds (g). As a result, the lines showed the highest values of root length in the conditions of irrigation application to pre-flowering. In the rest of the variables evaluated, the lines showed a similar response in two treatments. This response indicated they have a certain tolerance to stress conditions.

Effect in greenhouse of commercial biostimulant on sugarcane seedlings growth

ABSTRACT Plant growth regulators promote growth and development in sugarcane (Saccharum officinarum L.) seedling in field. Therefore, it is essential to evaluate the effect on different cultivars avoiding unnecessary expenses. The aims of this work was to determine the effect of a commercial biostimulant on the growth of seedlings of two sugarcane cultivars in greenhouse. The experiment was a randomized complete block design, in factorial scheme (2 x 6), with 12 treatments, two commercial cultivars (CTC 04 and CTC 9002) and six biostimulant concentrations, distributed in four randomized blocks. After 30 days of planting, the biostimulant was applied directed to the two open leaves of the plant. The commercial biostimulant Stimulate® (cytokinin, auxin, and gibberellin) was used. The treatments were control (without application), 0.5 ml l-1, 1ml l-1, 2 ml l-1, 4 ml l-1, 8 ml l-1 of commercial product. The variables evaluated were plant height (cm), number of internodes, stem diameter, fresh and dry mass of shoot and root (g). The results demonstrated that at this level is possible to early detect some effect of the biostimulant Stimulate® on sugarcane plant growth. The variables as number of internodes, plant height and stem diameter decreased with high biostimulant concentration tested. It demonstrated the inhibitory effect or growth retardation of the vegetative part. However, biostimulant promoted the root growth with increment on fresh and dry root mass. The results in greenhouse point up the bases for doses adjustment, cost reduction and technical assistant to the farmers. It is recommended that further studies to ensure positive recommendation results in field.

RESUMEN Los reguladores del crecimiento de las plantas promueven el crecimiento y el desarrollo de las plántulas de caña de azúcar (Saccharum officinarum L.) en el campo. Por lo tanto, es esencial evaluar el efecto en diferentes cultivares y evitar gastos innecesarios. El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de un bioestimulante comercial en el crecimiento de plántulas de dos cultivares de caña de azúcar en invernadero. El experimento tuvo un diseño de bloques completos al azar, en esquema factorial (2 x 6), con 12 tratamientos, dos cultivares comerciales (CTC 04 y CTC 9002) y seis concentraciones de bioestimulantes, distribuidas en cuatro bloques aleatorios. Después de 30 días de plantación, se aplicó el bioestimulante dirigido a las dos hojas abiertas de la planta. Se usó el bioestimulante comercial Stimulate® (citoquinina, auxina y giberelina). Los tratamientos fueron control (sin aplicación), 0,5 ml l-1, 1 ml l-1, 2 ml l-1, 4 ml l-1, 8 ml l-1 de producto comercial. Las variables evaluadas fueron altura de la planta (cm), número de entrenudos, diámetro del tallo, masa fresca y seca del brote y raíz (g). Los resultados demostraron que a este nivel es posible detectar temprano algún efecto del bioestimulante Stimulate® sobre el crecimiento de las plantas de caña de azúcar. Las variables como el número de entrenudos, la altura de la planta y el diámetro del tallo disminuyeron con el incremento de las concentraciones de bioestimulante probadas. Ello demuestra el efecto inhibidor, o el retardo del crecimiento de la parte vegetativa. Sin embargo, el bioestimulante promovió el crecimiento de la raíz con un incremento en la masa fresca y seca de la raíz. Los resultados en invernadero sientan las bases para el ajuste de dosis, la reducción de costos y la asistencia técnica al agricultor. Se recomienda realizar más estudios para garantizar resultados de recomendación positivos en el campo.

Foliar fungal diseases control and productivity depending on the phosphite and fungicide application in two corn hybrids

ABSTRACT Foliar diseases are among the main factors of losses in productivity and grain quality in all corn (Zea mays L.) producing regions. The objective of this work was to evaluate the control of corn foliar fungal diseases and yield as a function of phosphite and fungicide application. Two experiments were generated in the agricultural years 2014/2015 and 2015/2016, under “cerrado” area, in the municipality of Gurupi, Tocantins, Brazil. It was used a randomized block design in a factorial scheme of 4 (foliar treatment with fungicide, phosphite, fungicide mixture plus phosphite and water), x 2 (corn hybrids, AG7088 PROX and 30F53YH), with three replications. The products were applied in the stages with leaves and tasseling. For evaluating the disease severity, it was used a scale of visual grades. With severity, the Area Under Disease Progress Curve (AUDPC) was calculated. Besides, were determined the mass of thousand grains (kg ha-1) and the productivity (kg ha-1). The hybrid AG7088 PROX showed low severity of the diseases found: Bipolaris maydis, polysorbital rust and Curvularia spot. In the genotype 30F53YH, it was verified a higher AUDPC of the polysor rust, being its control more effective with an application of the fungicide and in mixture with the phosphite. The application of phosphite did little to reduce the AUDPC of the diseases when compared to the fungicide, alone or in mixture with the phosphite, but high productivity was obtained with the use of phosphite alone or in mixture with the fungicide.

RESUMEN Las enfermedades foliares se encuentran entre los factores principales de pérdidas en productividad y calidad del grano en las regiones productoras de maíz (Zea mays L.). El objetivo de este trabajo fue verificar el control de enfermedades foliares fúngicas del maíz y el rendimiento en función de la aplicación de fosfito y fungicida. Se generaron dos experimentos en los años agrícolas 2014/2015 y 2015/2016, en el área "cerrado", en el municipio de Gurupi, Tocantins, Brasil. Se empleó un diseño de bloques al azar en un esquema factorial de 4 (tratamiento foliar con fungicida, fosfito, mezcla de fungicida más fosfito y agua), x 2 (híbridos de maíz, AG7088 PROX y 30F53YH), con tres repeticiones. Los productos se aplicaron en etapas con hojas y borla. Para la evaluación de la severidad de la enfermedad se utilizó una escala de grados visuales. La severidad se empleó para calcular el Área bajo la curva de progreso de la enfermedad (AUDPC) para las enfermedades encontradas. Además, se determinó la masa de mil granos (kg ha-1) y la productividad (kg ha-1). El híbrido AG7088 PROX mostró una severidad baja de las enfermedades encontradas: mancha Bipolaris (Bipolaris maydis), roya (Puccinia polysora) y mancha por Curvularia (Curvularia sp.). En el híbrido 30F53YH, se verificó una mayor AUDPC de roya, siendo su control más efectivo con una aplicación del fungicida y en mezcla con el fosfito. Una aplicación de fosfito hizo poco para reducir el AUDPC de las enfermedades en comparación con el fungicida, solo o en mezcla con el fosfito, pero se obtuvo más productividad con el uso de fosfito solo o en mezcla con el fungicida.

Morpho-agronomic and organoleptic response of five banana cultivars (Musa spp.) under field conditions

RESUMEN En Cuba, la producción de banano (Musa spp.) se destina al mercado nacional como fruta fresca y desempeña una función esencial en la seguridad alimentaria. El objetivo de este trabajo fue evaluar en condiciones de campo las características morfo-agronómicas y organolépticas de cinco cultivares de bananos: ‘Williams’ (Musa AAA), ‘Parecido al Rey’ (Musa AAA), ‘Formosana’ (Musa AAA), ‘FHIA-17’ (Musa AAAA) y ‘Grande naine’ (Musa AAA) en Quemado de Güines. Para este estudio se plantaron 300 plantas de cada cultivar a una distancia de 3 x 2 x 2 m en un suelo ferralítico rojo típico. Las evaluaciones se efectuaron en el momento de la floración y a la cosecha, durante el primer ciclo de cultivo. Los resultados mostraron que la altura de la planta y la circunferencia del pseudotallo presentaron los menores valores promedio en el cultivar ‘Grande naine’. La mayor cantidad de hojas funcionales en el momento de la floración se presentó en los cultivares ‘Parecido al Rey’ y ‘Williams’, con valores para de 9.6 y 10, respectivamente. El cultivar ‘FHIA-17’ mostró los valores superiores en los componentes del rendimiento. El contenido de sólidos solubles totales en la madurez organoléptica, fue de 15.60% para el ‘Grande naine’ y ‘Parecido al Rey’. La pulpa de banano se caracterizó por presentar un pH ácido en todos los cultivares. Los resultados de este trabajo brindan información importante para el diseño de estrategias para el uso de estos cultivares en la producción de banano para el mercado nacional y el turismo.

ABSTRACT In Cuba, banana production is destined for the national market as fresh fruit and plays an essential role in food security. The objective of this work was to evaluate in field conditions the morpho-agronomic and organoleptic characteristics of five banana cultivars Williams (Musa AAA), ‘Parecido al Rey’ (Musa AAA), ‘Formosana’ (Musa AAA), ‘FHIA-17’ (Musa AAAA) and 'Grande naine' (Musa AAA) in Quemado de Güines. For this study, 300 plants of each cultivar were planted at a distance of 3 x 2 x 2 m in a red ferralitic soil. The evaluations were carried out at the time of flowering and at harvest, during the first growing cycle. The results showed that the height of the plant and the circumference of the pseudostem had the lowest average values in the cultivar 'Grande naine'. The greatest number of functional leaves at the time of flowering occurred in the cultivars ‘Parecido al Rey’ and ‘Williams’, with values of 9.6 and 10, respectively. The ‘FHIA-17’ cultivar showed the highest values in the yield components. The total soluble solids content in the organoleptic maturity was 15.60% for the ‘Grande naine’ and ‘Parecido al Rey’. The banana pulp was characterized by presenting an acid pH in all cultivars. The results of this work provide important information for the design of varietal strategies, for the use of these cultivars in banana production for the national market and tourism.

Callus extracts of Oroxylum indicum (L.) Vent containing baicalein have in vitro antioxidant and antibacterial activities

ABSTRACT Oroxylum indicum (L.) Vent is used as a traditional medicine to cure many diseases. The flavonoids baicalein has been detected and extracted from in vitro culture. The aim of this research was to determine the in vitro antioxidant and antibacterial activities of O. indicum callus extracts. Murashige and Skoog medium supplemented with BAP 1 mg l-1 and AgNO3 2 mg l-1 was used to induce the formation of callus. Different explants were excised from 15 days old seedlings developed on MS medium. Metabolites were extracted from two-month-old callus. Ethanolic and aqueous extracts were prepared in cold and hot conditions. They were used for phenolic and flavonoid content determination. Extracts of callus were subjected to thin layer chromatography (TLC), UV -Vis spectrophotometry (range 200-600nm) to check the presence of flavonoid (baicalein) and FTIR. The free radical scavenging activity of the callus extracts were investigated using 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging method. The antibacterial activity was determined by well diffusion method and MTT assay viability test against Micrococcus luteus and Staphylococcus aureus. Dark brown and friable callus of O. indicum was developed. Presence of baicalein was detected by using UV-Visible Spectrophotometer, in purified elute, isolated from TLC of callus extracts. Baicalein was confirmed in extracts of callus on UV-Vis Spectrophotometer against the peak of standard baicalein. Functional groups of baicalein were confirmed by FTIR analysis in the oven dried callus in the range of 400-4000 cm-1. DPPH assay of ethanolic cold extract of callus revealed the best antioxidant property (6.2 ± 0.1 µg ml-1) as compared with the standard (ascorbic acid). Ethanolic extract of callus of O. indicum reveal inhibitory activity against the bacterial strains assayed.

RESUMEN Oroxylum indicum (L.) Vent se usa como medicina tradicional para curar muchas enfermedades. Los flavonoides baicaleína se han detectado y extraído del cultivo in vitro. El objetivo de este trabajo fue determinar las actividades antioxidantes y antibacterianas in vitro de los extractos de callos de O. indicum. Se usó medio de cultivo Murashige y Skoog con BAP 1 mg l-1 y AgNO3 2 mg l-1 para inducir la formación de callos. Se extrajeron diferentes explantes de plántulas de 15 días desarrolladas en medio de cultivo MS. Los metabolitos se extrajeron de callos de dos meses. Se prepararon extractos etanólicos y acuosos en condiciones frías y calientes. Estos se utilizaron para la determinación del contenido de fenoles y flavonoides. Los extractos de callos se sometieron a cromatografía en capa fina (TLC), espectrofotometría UV-Vis (rango 200-600 nm) para verificar la presencia de flavonoides (baicaleína) y FTIR. La actividad de eliminación de radicales libres de los extractos de callos se investigó usando el método de eliminación de radicales 1, 1-difenil-2-picrilhidracilo (DPPH). La actividad antibacteriana se determinó mediante el método de difusión de pozos y la prueba de viabilidad del ensayo MTT contra Micrococcus luteus y Staphylococcus aureus. Se desarrolló un callo marrón oscuro y friable de O. indicum. La presencia de baicaleína se detectó utilizando un espectrofotómetro visible a UV, en eluido purificado, aislado de TLC a partir de extractos de callo. La presencia de baicaleína se confirmó en extractos de callos en un espectrofotómetro UV-Vis contra el pico de baicaleína estándar. Los grupos funcionales de baicaleína se confirmaron mediante análisis FTIR en el callo secado al horno en el rango de 400-4000 cm-1. El ensayo DPPH de extracto etanólico frío de callo reveló la mejor propiedad antioxidante (6.2 ± 0.1 µg ml-1) en comparación con el estándar (ácido ascórbico). El extracto etanólico de callos de O. indicum mostró actividad inhibitoria contra las cepas bacterianas analizadas.

Total polyphenol content in callus of Theobroma cacao L. ‘UF-650’ clone

RESUMEN El cacao (Theobroma cacao L.) es de gran interés como fuente de compuestos de origen natural, y son los polifenoles los de mayor bioactividad. Este trabajo tuvo como objetivo determinar el contenido de polifenoles totales en callos de Theobroma cacao clon ‘UF-650’. Se obtuvieron callos desarrollados a partir de tres tipos de explantes: pétalos, estaminoides y hojas jóvenes. A estos, se les realizó la identificación cualitativa y cuantificación de polifenoles totales por espectrofotometría UV-visible según el ensayo de Folin-Ciocalteu. Los resultados mostraron la presencia de polifenoles totales en los callos obtenidos de los tres tipos de explantes. El mayor contenido de polifenoles totales (11.208 µg g-1) expresado como µg de pirocatecol por gramo de muestra fue encontrado en extracto de callos obtenidos a partir de estaminoides. Los resultados son promisorios para la producción de compuestos fenólicos por cultivo in vitro de T. cacao clon ‘UF-650’.

ABSTRACT Cocoa (Theobroma cacao L.) is of great interest as a source of compounds of natural origin, and polyphenols are those with the highest bioactivity. The objective of this work was to determine the total polyphenol content in callus of Theobroma cacao, ‘UF-650’ clone. Calluses developed from three types of explants were obtained: petals, staminoids, and young leaves. To these, the qualitative identification and quantification of total polyphenols was performed by UV-visible spectrophotometry according to the Folin-Ciocalteu assay. The results showed the presence of total polyphenols in the calluses obtained from the three types of explants. The highest content of total polyphenols (11.208 µg g-1) expressed as µg of pyrocatechol per gram of sample was found in callus extract obtained from staminoids. The results are promising for the production of phenolic compounds by in vitro culture of T. cacao 'UF-650' clone.