ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

Determinación de compuestos hidrocarbonados en la pared celular de P. maximum y L. leucocephala en silvopastoreo

Determination of hydrocarbonated compounds in the cell wall from P. maximum and L. leucocephala under silvopastoral system conditions

Tania Sánchez1, R. Pedraza2, B. Mayes3 y B. Øskorv3 1Estación Experimental de Pastos y Forrajes "Indio Hatuey". Central España Republicana CP 44280, Matanzas, Cuba

2CEDEPA, Universidad de Camagüey, Cuba

3Instituto de Investigación de Macaulay, Escocia

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RESUMEN

Con el objetivo de determinar la concentración de n-alcanos y alcoholes de cadena larga en la pared celular de Panicum maximum cv. Likoni y Leucaena leucocephala cv. Cunningham, se realizó un estudio en una asociación de gramíneas mejoradas y leucaena de 10 años de establecida, la cual ocupa un área de 1,6 ha. Se seleccionaron dichas especies por ser las más representativas en la composición florística. Las muestras se colectaron de enero a diciembre del 2005 y se secaron. La concentración de n-alcanos de cadena impar fue de 167,97 y 222,96 mg/kg de MS y 134,11 y 137,27 mg/kg de MS para guinea y leucaena, en el período poco lluvioso y en el lluvioso, respectivamente. A su vez la concentración de alcoholes de cadena par para la leucaena presentó un valor mayor(2 754,60 y 3 830,18 mg/kg de MS para el período poco lluvioso y lluvioso, respectivamente), que en la guinea (2 571,73-3 679,65 mg/kg de MS para cada período, respectivamente). Se concluye que la concentración de n-alcanos de cadena larga impar fue baja para P. maximum y L. leucocephala en ambos períodos del año; sin embargo, presentaron concentraciones elevadas de alcoholes de cadena larga par, que pudieran ser utilizados como marcadores naturales en las dos especies.

Palabras clave: Alcoholes, L. leucocephala, n-alcanos, P. maximum, pared celular

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ABSTRACT

With the objective of determining the concentration of n-alkanes and long-chain alcohols in the cell wall of Panicum maximum cv. Likoni and Leucaena leucocephala cv. Cunningham, a study was conducted in an association of improved grasses and leucaena ten years after being established, which occupies an area of 1,6 ha. Such species were selected for being the most representative ones in the floristic composition. The samples were collected from January to December, 2005 and were dried. The concentration of odd-chain n-alkanes was 167,97 and 222,96 mg/kg DM and 134,11 and 137,27 mg/kg DM for Guinea grass and leucaena in the dry and rainy season, respectively. In turn, the concentration of even-chain alcohols for leucaena showed a higher value (2 754,60 and 3 830,18 mg/kg DM for the dry and rainy season, respectively), than in Guinea grass (2 571,73-3 679,65 mg/kg DM for each season, respectively). The concentration of long odd chain n-alkanes was concluded to be low for P. maximum and L. leucocephala in both seasons; however, they showed high concentrations of long even chain alcohols, which could be used as natural markers in both species.

Key words: Alcohols, L. leucocephala, n-alkanes, P. maximum, cell wall

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INTRODUCCIÓN

En las asociaciones de gramíneas y leucaena, la medición de la composición botánica de la dieta y el consumo de los rumiantes en pastoreo, con exactitud, sin provocar daños físicos a los animales, es una tarea difícil. Se hace necesario promover métodos que empleen las heces, las cuales se recolectan sin afectar la integridad de estos.

Según Mayes (2001) las heces de los herbívoros están constituidas por residuos de material indigestible de las plantas, el cual contiene un grupo de compuestos hidrocarbonados que se pueden emplear como marcadores naturales y estimar la composición botánica de la dieta, el consumo y su digestibilidad. Estos compuestos se miden con exactitud por cromatografía gaseosa; no obstante, para emplearse con este fin es preciso realizar una caracterización inicial de su concentración en las plantas.

La mayoría de las plantas contienen en su pared celular, hidrocarbonos saturados de cadena larga, que tienen entre 21 y 35 carbonos, dentro de los que se encuentran los n-alcanos de cadena. En la literatura internacional aparece reportado la concentración de n-alcanos de un grupo de gramíneas y leguminosas, entre las que se pueden señalar Chloris gayana, Cenchrus ciliaris, Stylosanthes guianensis, Agrostis capillaris, Betula pendula y Vaccinium myrtillus (Dawson et al., 2000; Mayes, 2001; Ali et al., 2005).

Uno de los primeros estudios que se reportó en Cuba fue el de Delgado et al. (2000), quienes evaluaron 17 especies de plantas forrajeras tropicales: seis gramíneas, ocho leguminosas y tres arbóreas pertenecientes a otras familias, para caracterizar la composición de n-alcanos de cadena larga presentes en la pared celular.

Por otra parte, en las plantas existen otros compuestos que se están investigando como marcadores, entre los que se hallan los alcoholes y ácidos grasos de cadena larga, que resultan de particular importancia para aquellas que tienen bajos contenidos de n-alcanos y es una alternativa en dietas con más de dos especies (Kelman et al., 2003; Ali et al., 2004). De ahí que el objetivo del trabajo fuera determinar la concentración de n-alcanos y alcoholes de cadena larga en la pared celular de Panicum maximum y Leucaena leucocephala, en un sistema asociado.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización. Las muestras se recogieron de una asociación de gramíneas mejoradas y L. leucocephala cv. Cunningham de 10 años de establecida en la EEPF "Indio Hatuey", la cual se encuentra situada a los 22°48'7'' de latitud norte y los 81°1' de longitud oeste, a 19,01 m sobre el nivel del mar.

Clima. La temperatura media anual fue de 23oC, con una media de 21oC y 27oC en invierno y en verano, respectivamente. La precipitación anual fue de 1 300 mm, con una variación de 1 000-1 200 mm en el período lluvioso (PLL) y de 200-400 mm en el período poco lluvioso (PPLL).

Suelo. El experimento se desarrolló en un suelo Ferralítico Rojo lixiviado del subtipo nodular ferruginoso (Hernández et al., 1999). Este se caracteriza por poseer un pH moderadamente ácido (5,6), medianamente abastecido de nitrógeno (0,18%) y materia orgánica (3,20%), niveles bajos de fósforo asimilable (2,43 mg/100 g), el calcio como elemento predominante entre los cationes cambiables (Ca++ 11,84 meq/100 g) y una capacidad de intercambio catiónico considerada de moderada a baja (19,21 meq/100 g).

Composición florística del pastizal. A pesar de que se detectaron otras especies (Brachiaria decumbens cv. Basilisk, Teramnus labialis, S. guianensis y Centrosema molle), la gramínea P. maximum cv. Likoni y la leguminosa arbórea L. leucocephala cv. Cunningham, aprobadas como variedades comerciales (Machado y Seguí, 1997), se encontraron en mayor porcentaje en los potreros muestreados (superior al 80% en ambos casos).

Manejo del pastizal. La asociación comprendía un área de 1,6 ha y se empleó una carga global de 1,5 UGM/ha, con 33 y 66 días de reposo y un tiempo de estancia de 1,5 y 3 días por cuartón, para el período lluvioso y el poco lluvioso, respectivamente.

Cuantificación de n-alcanos y alcoholes. Se colectaron muestras de las especies más representativas dentro del pastizal: P. maximum cv. Likoni y L. leucocephala cv. Cunningham, en el período comprendido entre enero y diciembre del 2005, con una muestra representativa por cada mes, las cuales fueron secadas en una estufa a 60ºC, durante tres días. Para analizar el efecto de la época, se agruparon las muestras en función de las dos estaciones del año definidas en Cuba: período lluvioso de mayo-octubre (PLL) y el poco lluvioso de noviembre-abril (PPLL). Después con el material seco de ambas especies se prepararon cinco proporciones de guinea y leucaena (100-guinea; 70-guinea y 30-leucaena; 60-guinea y 40-leucaena; 50-guinea y 50-leucaena; 100-leucaena), tomando en consideración los resultados de Hernández et al. (2001). En las muestras secas para n-alcanos y los alcoholes se empleó el procedimiento propuesto por Ali et al. (2004), el cual tiene como base el método de Mayes et al. (1986). La cuantificación de la concentración de n-alcanos y alcoholes de cadena larga se realizó por cromatografía gaseosa. Las determinaciones se hicieron en el laboratorio de la IFRU, Instituto de Macaulay, Escocia.

Análisis matemático. Las proporciones de cada especie en la mezcla se calcularon utilizando un procedimiento de optimización de mínimos cuadrados (Hameleers y Mayes, 1998), donde la suma del cuadrado de las diferencias entre las proporciones reales del marcador y las predichas en la mezcla fue minimizada utilizando la función Solver en Microsoft Excel Windows XP®.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la tabla 1 se muestran los patrones de concentración de n-alcanos de cadena impar de las especies evaluadas. Estas fueron de 167,97 y 222,96 mg/kg de MS para P. maximum y 134,11 y 137,27 mg/kg de MS para L. leucocephala, en el período poco lluvioso y el lluvioso, respectivamente.

Los valores son bajos si se comparan con los de otras gramíneas y leguminosas evaluadas por Ali et al. (2005), al caracterizar la concentración de n-alcanos de 25 especies de plantas usadas en el pastoreo de herbívoros en Sudán. En este sentido, se alcanzaron concentraciones de 478, 571 y 406 mg/kg de MS para C. gayana, C. ciliaris (florecido) y S. guianensis, respectivamente.

Los resultados de la presente investigación también son inferiores a los alcanzados en Cuba por Delgado et al. (2000), al caracterizar la composición de n-alcanos de cadena larga presentes en la pared celular de guinea y de leucaena.

Las mayores diferencias interespecies se encontraron en el C31 (69-83 y 31-33 mg/kg de MS para la gramínea y la leguminosa, respectivamente) y el C33 (48 y 16 mg/kg de MS para la guinea y la leucaena, respectivamente).

Por otra parte, los mayores valores de n-alcanos de cadena impar se obtuvieron para la gramínea en el C31 y C33, y para la leguminosa en el C29 y C31. Este comportamiento fue similar al informado por Delgado et al. (2000) al cuantificar los n-alcanos de P. maximum y L. leucocephala.

Al analizar el efecto de la época del año no se hallaron diferencias entre las especies, lo cual difiere de lo reportado por Corte et al. (2005), quien evalúo la técnica de n-alcanos para estimar la composición de las mezclas de Lolium perenne y Festuca arundinacea durante dos momentos del año. Estos autores encontraron concentraciones más altas de n-alcanos, especialmente de C29 y de C31, en el período I (mayo) que en el período II (julio) para ambas plantas; dichas diferencias pueden deberse a las condiciones propias de las investigaciones, aspecto que se debe tomar en consideración en estudios futuros.

En la figura 1 se muestra la concentración de n-alcanos de las cinco mezclas evaluadas. En general, hubo bajas concentraciones de n-alcanos para todas las proporciones en estudio y no se apreciaron diferencias marcadas entre tratamientos.

La determinación del consumo a través de la técnica de n-alcanos es válida en dietas formadas por dos plantas; en este sentido, la veracidad del método declina a medida que aumenta el número de especies en la dieta (Mayes, 1998). De ahí la importancia de estudiar otros compuestos naturales como posibles marcadores; se han identificado con este fin los alcoholes y los ácidos grasos de cadena larga.

Por otra parte, la determinación de estos compuestos también se considera necesaria para aquellas plantas que tienen una baja concentración de n-alcanos, como en el caso de la presente investigación.

En la tabla 2 se muestra el contenido de alcoholes de cadena par para la especie L. leucocephala, la cual presentó una mayor concentración (2 754,60 y 3 830,18 mg/kg de MS para el período poco lluvioso y el lluvioso, respectivamente) que P. maximum (2 571,73 y 3 679,65 mg/kg de MS para cada período, respectivamente).

Las mayores diferencias se encontraron en el C26, con valores de 173,74-188,86 y 298,92-406,36 mg/kg de MS, y en el C28 con concentraciones de 322,11-410,99 y 1 012,11-1 401,83 mg/kg de MS para la gramínea y leguminosa, respectivamente.

Se hallaron altas concentraciones de alcoholes, con diferencias entre especies, lo cual corrobora lo planteado por Ali et al. (2005), quienes llegaron a la conclusión que los patrones de alcoholes de la pared celular de las plantas se pueden emplear como marcadores para estimar la composición de la dieta de herbívoros cuando existen diferencias marcadas interespecies.

Por otra parte, L. leucocephala presentó una mayor concentración de alcoholes de cadena par en el 1-C28-ol y 1-C30-ol; mientras que P. maximum tuvo los mayores valores en el 1-C30-ol y 1-C32-ol.

Al determinar los alcoholes de cadena par de las cinco mezclas (fig. 2), se encontraron altas concentraciones para todas las proporciones evaluadas. Los valores más altos se hallaron en el 1-C28-ol en todos los tratamientos (1 405,58-1 654 mg/kg de MS). A su vez las concentraciones más bajas fueron en 1-C24-ol (77,38-93,87 mg/kg de MS).

Por otra parte, hubo diferencias intratratamientos. De ahí que se pueda emplear los alcoholes de cadena larga (par) en el futuro como un marcador natural para estimar el consumo y la composición botánica de la dieta en raciones que contengan diferentes proporciones de estas dos especies (guinea y leucaena).

Se concluye que las concentraciones de n-alcanos de cadena larga fueron bajas para P. maximum y L. leucocephala en ambos períodos del año. Sin embargo, presentaron concentraciones elevadas de alcoholes de cadena larga (par), que pudieran ser utilizados como marcadores naturales en las dos especies.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Ali, H.A.M. et al. The potential of long-chain fatty alcohols and long-chain fatty as diet composition markers: development of methods for quantitative analysis and faecal recoveries of these compounds in sheep fed mixed diets. Journal of Agricultural Science. 142:71. 2004

2. Ali, H.A.M. et al. Assessment of n-alkanes, long-chain fatty and long-chain fatty acids as diet composition markers: The concentrations of these compounds in rangeland species from Sudan. Animal Feed Science and Technology. 12:257. 2005

3. Corte, C. et al. Species composition of ryegrass (Lolium perenne) and tall fescue (Festuca arundinacea) mixtures using various combinations of n-alkanes. Grass and Forage Science. 60:254. 2005

4. Dawson, L.A. et al. Root hydrocarbons as potential markers for determining species composition. Plant, Cell and Environment. 23:743. 2000

5. Delgado, Denia C. et al. Composición de n-alcanos cuticulares en plantas tropicales. Su potencialidad como marcadores para estimar consumo y selección de rumiantes en pastizales. Rev. cubana Cienc. agríc. 34 (2):151. 2000

6. Hameleers, A. & Mayes, R.W. The use of n-alkanes to estimate herbage intake and diet composition by dairy cows offered a perennial ryegrass/white clover mixture. Grass and Forage Science. 53:164. 1998

7. Hernández, A. et al. Nueva versión de la clasificación genética de los suelos de Cuba. Ministerio de la Agricultura. La Habana. p. 26. 1999

8. Hernández, D. et al. Composición botánica de gramíneas y leguminosas seleccionadas por vacas que pastorearon en un sistema silvopastoril multiasociado. Rev. cubana Cienc. agríc. 35 (3):221. 2001

9. Kelman, W.M. et al. Cuticular wax alkanes and alcohols used as markers to estimate diet composition of sheep (Ovis aries). Biochemical Systematics and Ecology. 31:919. 2003

10. Machado, R. & Seguí, Esperanza. Introducción, mejoramiento y selección de variedades comerciales de pastos y forrajes. Pastos y Forrajes. 20:1. 1997

11. Mayes, R.W. New potential markers for determining diet composition. Proc. of the IXth European Intake Workshop held at the Institute of Grassland and Environmental Research. North Wyke, UK. p. 63. 1998

12. Mayes, R.W. The application of biological markers: a Macaulay Institute success story. Research Advances. p.14. 2001

13. Mayes, R.W. et al. The use of dosed and herbage n-alkanes as markers for the determination of herbage intake. J. of Agric. Sci. Cambridge 107:161 . 1986

Recibido el 28 de abril del 2009

Aceptado el 23 de junio del 2009