Ing. José Luis Aragón Gastélum INSTITUTO POTOSINO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA, A.C. POSGRADO EN CIENCIAS APLICADAS Viviparidad en Echinocactus“Título de la tesis” platyacanthus en el Altiplano(Tratar de hacerlo Potosino comprensible y su para posible el público general, beneficio sin abreviaturas) para las etapas iniciales de desarrollo Tesis que presenta José Luis Aragón Gastélum Para obtener el grado de Maestro en Ciencias Aplicadas En la opción de Ciencias Ambientales Director de la Tesis: Dr. Joel David Flores Rivas Asesores: Dra. Laura Yáñez Espinosa Dr. Álvaro Reyes Olivas San Luis Potosí, S.L.P., Septiembre del 2011 Ing. José Luis Aragón Gastélum Créditos Institucionales Esta tesis fue elaborada en el Laboratorio de Ecología y Cambio Ambiental Global de la División de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C., bajo la dirección del Dr. Joel David Flores Rivas y con apoyo financiero del proyecto SEMARNAT 2006-23818. Los análisis de suelo se realizaron en el Laboratorio Nacional de Biotecnología, Agrícola, Médica y Ambiental (LANBAMA) del IPICyT. Durante la realización del trabajo, el autor recibió una beca académica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (090381). II Ing. José Luis Aragón Gastélum Dedicatoria A mis padres: Luis Ramiro Aragón Millanes y Elsa Esther Gastélum Jaramillo. Por todo su apoyo incondicional, porque siempre me recuerdan lo importante que es la preparación en todos los aspectos de la vida, y que con esfuerzo todo se puede lograr. A mis hermanos: Guadalupe y Ramiro Osvaldo, por el apoyo, tolerancia y lo que muchas veces es más difícil: comprensión. IV Ing. José Luis Aragón Gastélum Agradecimientos Quiero agradecerle a quien siempre me recuerda que nunca estoy solo y que siempre me acompaña en mis tristezas, alegrías y a donde quiera que vaya. Porque la vida es hermosa y hay que vivirla siempre al máximo. Gracias: Dios. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), por la beca otorgada para la realización de este proyecto. Al proyecto: GERMINACIÓN VIVÍPARA EN CACTÁCEAS MEXICANAS (PROFAPI 2010 Universidad Autónoma de Sinaloa y el proyecto SEMARNAT 2006-23818). Al Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT), en especial a la División de Ciencias Ambientales por permitirme ser parte del posgrado. Al Dr. Joel Flores por sus enseñanzas, asesorías, bromas, por el apoyo brindado en todo momento desde mi primer día en S.L.P. y principalmente porque además de ser un excelente tutor es una gran persona y un gran amigo. A la Dra. Laura Yáñez por todo el aprendizaje, enseñanzas y su confianza Al Dr. Álvaro Reyes Olivas, un gran amigo, por su apoyo incondicional, porque siempre me hace tener los pies sobre la tierra y por ser como mi segundo padre. Gracias por todo PATRÓN!!!!!!! Quiero agradecer el apoyo técnico para la realización de este proyecto, principalmente al M. en C. Juan Pablo Rodas Ortiz del Laboratorio de Ecología y Cambio Ambiental Global del IPICyT, así como a la Dra. Claudia González Salvatierra, ya que sin su apoyo hubiera sido muy difícil la culminación de este trabajo. También quisiera agradecer al Laboratorio Nacional de Biotecnología, Agrícola, Médica y Ambiental (LANBAMA) por la realización de parte de la fase experimental de este proyecto. V Ing. José Luis Aragón Gastélum A mis amigos Erika Robles, María de la Cruz Rivera, Alma Vitela, Jorge Arreola, Javier Arcibar, Mariana Hinojosa, Guillermo Andrade, Josué Delgado, Pablo Delgado, Paulina Rodríguez, Amaranta Arellano, Liliana Sánchez, Litza Velázquez, Claudia Martínez, Julián Carrillo, Mayra Rodríguez, Gabriela García, Renato Ramos, Luis Álvarez, Mónica Ribeiro, Ángeles Martínez, Leila Yahana Hernández, Fred Corona, Oyuki Chang y Rodrigo García, por la amistad, confianza y apoyo, y en especial a una gran amiga que siempre ha estado conmigo en todo momento, Ana Laura Gritti. En general a todos los compañeros del IPICyT que de alguna manera u otra me brindaron su amistad y apoyo. A todos muchas gracias. VI Ing. José Luis Aragón Gastélum ÍNDICE Pág. 1. INTRODUCCIÓN 1 2. ANTECEDENTES 2 2.1 Aspectos generales de la familia Cactaceae 2 2.2 Aspectos generales sobre la viviparidad en plantas 3 2.3 Ecología de las plantas vivíparas 6 2.4 Fisiología de las plantas vivíparas 6 2.5 Germinación y establecimiento de plantas vivíparas 7 2.6 Tamaño de semillas y viviparidad 9 3. CARACTERÍSTICAS DE LA ESPECIE DE ESTUDIO 10 3.1 Aprovechamiento de la especie 13 3.1.1 Lana de biznaga 13 3.1.2 Dulce de biznaga 14 3.1.3 Queso de conserva 14 3.1.4 Forraje y fuente de agua 15 3.1.5 Ornamental 15 4. JUSTIFICACIÓN 16 5. HIPÓTESIS 18 6. OBJETIVO GENERAL 19 6.1 Objetivos Específicos 19 7. MATERIALES Y MÉTODOS 20 7.1 Área de estudio 20 VII Ing. José Luis Aragón Gastélum 7.2 Métodos de campo y laboratorio 21 7.2.1 Determinación de la incidencia de viviparidad de E. platyacanthus 21 en campo 7.2.2 Evaluación de la viabilidad y peso de las semillas 22 7.2.3 Determinación del comportamiento germinativo de semillas no 23 vivíparas (N-V), no vivíparas de plantas vivíparas (N-V-V) y vivíparas (V-V) con diferentes potenciales osmóticos del suelo (Ψo) 7.2.4 Determinación de las propiedades físico-químicas del suelo 24 7.2.5 Determinación de niveles de ácido giberélico (AG3) y ácido 26 abscísico (ABA) en semillas no vivíparas (N-V), no vivíparas de plantas vivíparas (N-V-V) y vivíparas (V-V), mediante Espectroscopía Raman 7.2.6 Determinación de la eficiencia fotosintética de plántulas no 27 vivíparas (N-V), no vivíparas de plantas vivíparas (N-V-V) y vivípara (V-V) mediante el método de fluorescencia modulada de la clorofila 7.2.7 Análisis de datos 28 8. RESULTADOS 29 8.1 Incidencia de viviparidad de E. platyacanthus en campo 29 8.2 Propiedades físico-químicas del suelo 31 8.3 Viabilidad de semillas no vivíparas (N-V), no vivíparas de planta 33 vivípara (N-V-V) y vivíparas (V-V) 8.4 Comportamiento germinativo de semillas no vivíparas (N-V), no 34 vivíparas de plantas vivíparas (N-V-V) y vivíparas (V-V) con diferentes potenciales osmóticos del suelo (Ψo) 8.5 Peso de semillas no vivíparas (N-V), no vivíparas de planta 36 vivíparas (N-V-V) y vivíparas (V-V) 8.6 Niveles de ácido giberélico (AG3) y ácido abscícico (ABA) en 37 semillas no vivíparas (N-V), no vivíparas de plantas vivíparas (N-V- VIII Ing. José Luis Aragón Gastélum V) y vivíparas (V-V) 8.7 Eficiencia fotosintética de plántulas vivíparas (V-V), no vivíparas de 38 plantas vivíparas (N-V-V) y no vivíparas (N-V) 9. DISCUSIÓN 41 10. CONCLUSIONES 46 11. LITERATURA CITADA 47 IX Ing. José Luis Aragón Gastélum LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Concentraciones (g/L) de PEG-6000 en agua destilada para 24 obtener los potenciales hídricos de prueba (Ψh) en MPa Tabla 2. Variables del suelo evaluadas en poblaciones de E. 25 platyacanthus de Vanegas y Guadalcázar S.L.P., y el método utilizado en cada una de estas Tabla 3. Incidencia de viviparidad en poblaciones de E. platyacanthus del 30 Altiplano Potosino Tabla 4. Promedio de las variables físico-químicas del suelo evaluadas en 32 plantas vivíparas (V-V) y no vivíparas (N-V) en poblaciones de E. platyacanthus en Vanegas (V) y Guadalcázar (G) S.L.P. MO: materia orgánica. CE: conductividad eléctrica. ND: no detectado; P = Planicie, L = Ladera X Ing. José Luis Aragón Gastélum LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Planta de Echinocactus platyacanthus Link & Otto., en floración 11 y fructificación en el municipio de Vanegas, S.L.P. Figura 2. Mapa de la distribución geográfica de E. platyacanthus, en 12 México, según Bravo-Hollis & Sánchez-Mejorada (1991) Figura 3. Porcentaje de viabilidad de semillas vivíparas no vivíparas (N- 33 V), no vivíparas de planta vivípara (N-V-V) y vivíparas (V-V) de E. platyacanthus en los municipios de Vanegas y Guadalcázar, S.L.P. Figura 4. Germinación de E. platyacanthus con diferentes niveles de 34 viviparidad entre las poblaciones de Guadalcázar y Vanegas S.L.P., así como entre las categorías reproductivas Figura 5. Comportamiento germinativo (medias marginales) de semillas 35 de E. platyacanthus con tres categorías de viviparidad bajo cuatro tratamientos de potencial osmótico. Las semillas proceden de dos poblaciones: Guadalcázar y Vanegas, S.L.P. Figura 6. Peso en mg de semillas no vivíparas (N-V), no vivípara 36 proveniente de planta vivípara (N-V-V) y vivípara (V-V) de E. platyacanthus. Las semillas proceden de dos poblaciones: Guadalcázar y Vanegas, S.L.P. XI Ing. José Luis Aragón Gastélum Figura 7. Niveles de ácido giberélico (AG3) y ácido abscícico (ABA) en 37 semillas no vivíparas (N-V), no vivíparas de plantas vivíparas (N-V-V) y vivíparas (V-V), de E. platyacanthus en los municipios de Guadalcázar y Vanegas, S.L.P. Figura 8. Eficiencia fotosintética de plántulas de E. platyacanthus, donde 40 se observan diferencias estadísticas en la interacción de los potenciales osmóticos y el efecto de los pulsos de luz XII Ing. José Luis Aragón Gastélum ABREVIATURAS ABA: Ácido abscísico AG3: Ácido giberélico bar: Bar BS0: Clima seco BS1 Clima semiseco oC: Grados centígrados Ca: Calcio CCD: Charge-Coupled Device CE: Conductividad Eléctrica Cl-: Cloruros ClK: Cloruro de potasio cm: Centímetros CO3: Carbonatos CONACyT: Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONAFOR: Comisión Nacional Forestal ETR: Transporte de electrones g: Gramos g/kg: Gramo por kilogramo g/L: Gramos por Litro XIII Ing. José Luis Aragón Gastélum HCO3: Bicarbonatos i.e: Ejemplo INEGI: Instituto Nacional de Estadística y Geografía IPICyT: Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.