Determinaciones realizadas

Las evaluaciones se realizaron a los 60 días después de la emergencia de las plantas. En hojas, tallos y raíces se determinaron los porcentajes de N, P, K y Na, en todos los casos por digestión húmeda (H₂SO₄ + Se), evaluando el N por el método de Nessler, el P por formación de azul de molibdeno, el K por fotometría de llama y el Na por extracción de cationes cambiables con acetato de amonio (88. Paneque V. Manual de técnicas analíticas para análisis de suelo, foliar, abonos orgánicos y fertilizantes químicos. La Habana: Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas.; 2002. Disponible en: http://ediciones.inca.edu.cu/index.php/ediciones ).

Sodio

En la Figura 1 se muestran los contenidos de Na, por órganos y total, en plantas de tomate sometidas a estrés salino. Resultan notables los reducidos valores que exhiben las hojas, tallos y el total de las plantas inoculadas con el conglomerado de cepas y con Glomus cubense, en comparación con el testigo no inoculado.

Sin embargo, se puede observar que en las raíces no ocurre el mismo efecto, siendo significativos los incrementos del contenido de Na en el sistema radical de las plantas inoculadas con el conglomerado, a concentraciones de NaCl de 100 mM, en relación al resto de los tratamientos. De igual forma, para concentraciones de 50 mM de NaCl, tanto las plantas inoculadas con el conglomerado como con la cepa Glomus cubense mostraron mayores contenidos de Na que los tratamientos salinizados y no en la variante sin inocular (testigo).

Existen evidencias de que, aparentemente, elementos tóxicos para las plantas a grandes concentraciones (Na, Cd, Pb, Ni, Ba, As) son secuestrados en gránulos de polifosfato en el interior de las hifas de los HMA, no siendo transferidos a otros órganos de la planta (99. Yao Q, Yang R, Long L, Zhu H. Phosphate application enhances the resistance of arbuscular mycorrhizae in clover plants to cadmium via polyphosphate accumulation in fungal hyphae. Environmental and Experimental Botany. 2013. doi 10.1016/j.envexpbot.2013.11.007., 1010. Abdelhameed RE, Metwally RA. Alleviation of cadmium stress by arbuscular mycorrhizal symbiosis. International Journal of Phytoremediation. 2019;21(7):663-71. doi 10.1080/15226514.2018.1556584.), y a esto podrían deberse las altas concentraciones de Na que se encontraron en las raíces colonizadas.

En base a lo anterior, pudiera plantearse un posible mecanismo para explicar el papel de los HMA en la disminución del estrés salino en las plantas, a partir de la disminución de la absorción del Na y su translocación a los tejidos de la planta, por acumulación del elemento en las hifas. Como se puede observar en la Figura 1 las plantas micorrizadas presentan menos Na en sus órganos aéreos que las no micorrizadas.

Nitrógeno

En la Figura 2 se presentan los contenidos de nitrógeno, por órganos y total, en las plantas de tomate bajo diferentes niveles de salinidad y se puede observar una notable y significativa disminución de los contenidos de nitrógeno en todos los órganos, excepto la raíz de las plantas, tanto micorrizadas como no, al aumentar las concentraciones de sales. Este efecto resulta de interés, dado que puede apreciarse también que los contenidos del nutriente fueron significativamente superiores en los tratamientos micorrizados, indicativo de una mayor absorción del elemento, sobre todo en la variante inoculada con el conglomerado de cepas.

En el caso de la adquisición de N también se ha reportado un incremento de este elemento en plantas micorrizadas, aunque en valores más discretos que en el caso de otros nutrientes. En un experimento en Chrysanthemum morifolium (Ramat.) en condiciones de salinidad moderada, la concentración de N en la raíz fue más alta en las plantas micorrizadas que en las no micorrizadas, siendo la mejora de la absorción de N por la raíz el principal mecanismo subyacente en el aumento de la tolerancia a la sal (1111. Wang Y, Wang M, Li Y, Wu A, Huang J. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on growth and nitrogen uptake of Chrysanthemum morifolium under salt stress. PLoS ONE. 2018;13(4):1-14. doi 10.1371/journal.pone.0196408.). Se ha determinado que este mecanismo puede ayudar a reducir los efectos tóxicos de los iones Na⁺, regulando su absorción y ayudando indirectamente a mantener el contenido de clorofila de la planta (1212. Chandrasekaran M, Boughattas S, Hu S, Oh S-H, Sa T. A meta-analysis of arbuscular mycorrhizal effects on plants grown under salt stress. Mycorrhiza. 2014;24(8):611-25. doi 10.1007/s00572-014-0582-7.).

Fósforo

Los contenidos de este nutriente en las plantas sometidas a estrés salino tuvieron un comportamiento similar al descrito anteriormente para el nitrógeno. En la Figura 3 se presentan los valores de los contenidos del elemento, por órganos y total, en plantas de tomate inoculadas y no, a diferentes niveles de salinización.

Así, aunque los contenidos de fósforo en las hojas, tallo, raíces y total de las plantas inoculadas con el conglomerado fueron significativamente mayores, al aplicarse los tratamientos con NaCl, los contenidos del elemento disminuyeron de forma similar, tanto en las plantas inoculadas con el conglomerado como en las inoculadas con G. cubense y las no inoculadas.

El incremento de la absorción de P por las plantas micorrizadas es una realidad que se encuentra ampliamente documentada. Determinadas modificaciones en la rizosfera pueden aumentar la transferencia de P a las raíces de las plantas y la eficiencia con que los cultivos utilizan este elemento (1313. Plassard C, Becquer A, Garcia K. Phosphorus Transport in Mycorrhiza: How Far Are We? Trends Plant Sci. 2019;24(9):794-801. doi 10.1016/j.tplants.2019.06.004.). Romero-Munar y col (1414. Romero-Munar A, Baraza E, Gulías J, Cabot C. Arbuscular Mycorrhizal Fungi Confer Salt Tolerance in Giant Reed (Arundo donax L.) Plants Grown Under Low Phosphorus by Reducing Leaf Na+ Concentration and Improving Phosphorus Use Efficiency. Frontiers in Plant Science. 2019;10. doi 10.3389/fpls.2019.00843.) encontraron resultados que indican que la simbiosis AM podría ser una buena herramienta para mejorar los rasgos fisiológicos y la producción de biomasa al aumentar la toma de P en condiciones de estrés por salinidad durante las primeras etapas de desarrollo de las plantas. Los efectos tóxicos específicos del sodio se han asociado con la acumulación de altas concentraciones de NaCl en las hojas, Plaut y Grieve encontraron que el incremento del P trae como resultado una disminución del Na, lo que puede estar indirectamente relacionado con la toma del Ca y el Mg (1515. Plaut Z, Grieve CM, Maas EV. Salinity effects on CO₂ assimilation and diffusive conductance of cowpea leaves. Physiologia Plantarum. 1990;79(1):31-8. doi 10.1111/j.1399-3054.1990.tb05862.x.).

Otros autores sugieren que los HMA inducen el aumento de los niveles de fósforo en plantas bajo estrés salino y reducen los efectos negativos del Na, manteniendo la integridad de la membrana vacuolar, lo que impide que estos iones puedan intervenir en las rutas metabólicas y facilita la compartimentación en el interior de las vacuolas y la admisión selectiva de iones (1616. Iqbal S, Hussain S, Qayyaum MA, Ashraf M. The response of maize physiology under salinity stress and its coping strategies. Plant Stress Physiology. 2020:1-25. doi 10.5772/intechopen.88761.).

Por otra parte, es conocido que la salinidad del suelo reduce significativamente la absorción de nutrientes minerales, especialmente fósforo, ya que los iones fosfato se precipitan con los cationes presentes en suelos salinos, tornándose no disponibles para las plantas (1717. Nawaz F, Shehzad MA, Majeed S, Ahmad KS, Aqib M, Usmani MM, et al. Role of mineral nutrition in improving drought and salinity tolerance in field crops. In: Hasanuzzaman M, editor. Agronomic Crops. 3. Singapore: Springer; 2020. p. 129-47. doi 10.1007/978-981-15-0025-1_8.). Por lo tanto, la mejora en la nutrición fosfórica que se observa en las plantas micorrizadas, tanto por el conglomerado como por la cepa G. cubense, es beneficiosa para el crecimiento de la planta y puede ayudar a mitigar el estrés salino, al superar la capacidad de retención del fósforo en el suelo.

Potasio

Como se observa en la Figura 4, el comportamiento del contenido de potasio en las plantas ante las diferentes variantes evaluadas, también fue semejante al ya analizado para N y P, de forma que la inoculación con el conglomerado de cepas permitió obtener valores del nutriente superiores en todos los órganos, así como para el conjunto de la planta. Asimismo, los contenidos de K disminuyeron en todas las variantes de inoculación con el aumento del nivel de salinización.

Cuando el agua en el suelo es limitada, bajo condiciones de salinidad, las plantas sufren una pérdida de turgencia y comienzan a marchitarse, síntomas típicos de deficiencia de K (1818. Ahanger MA, Tomar NS, Tittal M, Argal S, Agarwal R. Plant growth under water/salt stress: ROS production; antioxidants and significance of added potassium under such conditions. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2017;23(4):731-44. doi 10.1007/s12298-017-0462-7.). Como soluto en las vacuolas, el K juega un importante rol en el control de las relaciones hídricas ayudando a mantener alto el nivel de agua en los tejidos, incluso bajo condiciones osmóticas desiguales, Así, la mayor acumulación de K en los tejidos de las plantas micorrizadas puede constituir una importante contribución hacia el mantenimiento del potencial osmótico de las células y los tejidos de las plantas sometidas a estrés salino (1919. Hassan MU, Aamer M, Chattha MU, Ullah MA, Sulaman S, Nawaz M, et al. The role of potassium in plants under drought stress: Mini review. Journal of Basic and Applied Sciences. 2017;13:268-71. doi 10.6000/1927-5129.2017.13.44.).

En las plantas micorrizadas, la absorción efectiva de K ayuda a reducir las fugas de iones, la compartimentación de iones tóxicos en vacuolas y la captación selectiva de iones, reduciendo en consecuencia los efectos adversos de la salinidad (55. Evelin H, Devi TS, Gupta S, Kapoor R. Mitigation of Salinity Stress in Plants by Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis: Current Understanding and New Challenges. Frontiers in Plant Science. 2019;10. doi 10.3389/fpls.2019.00470.).

El mejor estado nutricional observado en las plantas micorrizadas puede estar relacionado con numerosos factores sobre los cuales influyen los HMA y que contribuyen al mantenimiento de la homeostasia, a proteger la integridad de la membrana celular y a la mejora en la adquisición del agua y nutrientes bajo condiciones de estrés (2020. Dastogeer K, Zahan M, Tahjib-Ul-Arif M, Akter M, Okazaki S. Plant Salinity Tolerance Conferred by Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Associated Mechanisms: A Meta-Analysis. Front Plant Sci. 2020;11:588550. doi 10.3389/fpls.2020.588550. ).

Determinations performed

The evaluations were carried out 60 days after plant emergence. In leaves, stems and roots, the percentages of N, P, K and Na were determined, in all cases by wet digestion (H₂SO₄ + Se), evaluating N by Nessler's method, P by molybdenum blue formation, K by flame photometry and Na by extraction of exchangeable cations with ammonium acetate (88. Paneque V. Manual de técnicas analíticas para análisis de suelo, foliar, abonos orgánicos y fertilizantes químicos. La Habana: Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas.; 2002. Disponible en: http://ediciones.inca.edu.cu/index.php/ediciones ).

Sodium

Figure 1 shows the Na contents, by organs and total, in tomato plants subjected to salt stress. The reduced values exhibited by leaves, stems and total of plants inoculated with the strain conglomerate and Glomus cubense, compared to the non-inoculated control, are remarkable.

However, it can be observed that the same effect does not occur in the roots, with significant increases in Na content in the root system of plants inoculated with the conglomerate, at NaCl concentrations of 100 mM, in relation to the rest of the treatments. Similarly, for 50 mM NaCl concentrations, both plants inoculated with the conglomerate and with the Glomus cubense strain showed higher Na contents than the salinized treatments and not in the uninoculated variant (control).

There is evidence that, apparently, elements toxic to plants at high concentrations (Na, Cd, Pb, Ni, Ba, As) are sequestered in polyphosphate granules inside the hyphae of AMF, not being transferred to other plant organs (99. Yao Q, Yang R, Long L, Zhu H. Phosphate application enhances the resistance of arbuscular mycorrhizae in clover plants to cadmium via polyphosphate accumulation in fungal hyphae. Environmental and Experimental Botany. 2013. doi 10.1016/j.envexpbot.2013.11.007., 1010. Abdelhameed RE, Metwally RA. Alleviation of cadmium stress by arbuscular mycorrhizal symbiosis. International Journal of Phytoremediation. 2019;21(7):663-71. doi 10.1080/15226514.2018.1556584.), and this could be the reason for the high Na concentrations found in the colonized roots.

Based on the above, a possible mechanism could be proposed to explain the role of AMF in the reduction of salt stress in plants, based on the reduction of Na absorption and its translocation to plant tissues, by accumulation of the element in the hyphae. As can be seen in Figure 1, mycorrhizal plants show less Na in their aerial organs than non-mycorrhizal plants.

Nitrogen

Figure 2 shows the nitrogen contents, by organs and total, in tomato plants under different levels of salinity and shows a notable and significant decrease in nitrogen contents in all organs, except the root of the plants, both mycorrhizal and non-mycorrhizal, as salt concentrations increased. This effect is of interest, since it can also be seen that the nutrient contents were significantly higher in the mycorrhizal treatments, indicative of a greater absorption of the element, especially in the variant inoculated with the conglomerate of strains.

In the case of N acquisition, an increase of this element has also been reported in mycorrhizal plants, although in more discrete values than in the case of other nutrients. In an experiment on Chrysanthemum morifolium (Ramat.) under moderate salinity conditions, root N concentration was higher in mycorrhizal plants than in non-mycorrhizal plants, with enhanced root N uptake being the main mechanism underlying the increase in salt tolerance (1111. Wang Y, Wang M, Li Y, Wu A, Huang J. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on growth and nitrogen uptake of Chrysanthemum morifolium under salt stress. PLoS ONE. 2018;13(4):1-14. doi 10.1371/journal.pone.0196408.). It has been determined that this mechanism may help reduce the toxic effects of Na+ ions by regulating their uptake and indirectly helping to maintain plant chlorophyll content (1212. Chandrasekaran M, Boughattas S, Hu S, Oh S-H, Sa T. A meta-analysis of arbuscular mycorrhizal effects on plants grown under salt stress. Mycorrhiza. 2014;24(8):611-25. doi 10.1007/s00572-014-0582-7.).

Phosphorus

The contents of this nutrient in plants subjected to salt stress had a behavior similar to that described above for nitrogen. Figure 3 shows the values of the contents of this element, by organs and total, in inoculated and non-inoculated tomato plants, at different levels of salinization.

Thus, although the phosphorus contents in the leaves, stem, roots and total of the plants inoculated with the cluster were significantly higher, when the NaCl treatments were applied, the contents of the element decreased in a similar way, both in the plants inoculated with the cluster and in those inoculated with G. cubense and those not inoculated.

The increase in P uptake by mycorrhizal plants is a reality that has been widely documented. Certain modifications in the rhizosphere can increase the transfer of P to plant roots and the efficiency with which crops use this element (1313. Plassard C, Becquer A, Garcia K. Phosphorus Transport in Mycorrhiza: How Far Are We? Trends Plant Sci. 2019;24(9):794-801. doi 10.1016/j.tplants.2019.06.004.). Some authors found results indicating that AM symbiosis could be a good tool to improve physiological traits and biomass production by increasing P uptake under salinity stress conditions during the early stages of plant development (1414. Romero-Munar A, Baraza E, Gulías J, Cabot C. Arbuscular Mycorrhizal Fungi Confer Salt Tolerance in Giant Reed (Arundo donax L.) Plants Grown Under Low Phosphorus by Reducing Leaf Na+ Concentration and Improving Phosphorus Use Efficiency. Frontiers in Plant Science. 2019;10. doi 10.3389/fpls.2019.00843.). Specific toxic effects of sodium have been associated with the accumulation of high NaCl concentrations in leaves, Plaut and Grieve found that increased P results in decreased Na, which may be indirectly related to Ca and Mg uptake (1515. Plaut Z, Grieve CM, Maas EV. Salinity effects on CO₂ assimilation and diffusive conductance of cowpea leaves. Physiologia Plantarum. 1990;79(1):31-8. doi 10.1111/j.1399-3054.1990.tb05862.x.).

Other authors suggest that AMF induce increased phosphorus levels in plants under salt stress and reduce the negative effects of Na by maintaining the integrity of the vacuolar membrane, which prevents these ions from intervening in metabolic pathways and facilitates compartmentalization within the vacuoles and selective ion uptake (1616. Iqbal S, Hussain S, Qayyaum MA, Ashraf M. The response of maize physiology under salinity stress and its coping strategies. Plant Stress Physiology. 2020:1-25. doi 10.5772/intechopen.88761.).

On the other hand, it is known that soil salinity significantly reduces the absorption of mineral nutrients, especially phosphorus, since phosphate ions precipitate with the cations present in saline soils, making them unavailable to plants (1717. Nawaz F, Shehzad MA, Majeed S, Ahmad KS, Aqib M, Usmani MM, et al. Role of mineral nutrition in improving drought and salinity tolerance in field crops. In: Hasanuzzaman M, editor. Agronomic Crops. 3. Singapore: Springer; 2020. p. 129-47. doi 10.1007/978-981-15-0025-1_8.). Therefore, the improvement in phosphorus nutrition observed in mycorrhizal plants, both by the conglomerate and by the G. cubense strain, is beneficial for plant growth and can help mitigate salt stress by overcoming the phosphorus retention capacity of the soil.

Potassium

As shown in Figure 4, the behavior of potassium content in plants in the different variants evaluated was also similar to that already analyzed for N and P, so that inoculation with the conglomerate of strains allowed obtaining higher values of the nutrient in all organs, as well as for the plant as a whole. Likewise, K contents decreased in all inoculation variants with increasing salinization level.

When water in the soil is limited, under salinity conditions, plants suffer a loss of turgor and begin to wilt, typical symptoms of K deficiency (1818. Ahanger MA, Tomar NS, Tittal M, Argal S, Agarwal R. Plant growth under water/salt stress: ROS production; antioxidants and significance of added potassium under such conditions. Physiology and Molecular Biology of Plants. 2017;23(4):731-44. doi 10.1007/s12298-017-0462-7.). As a solute in the vacuoles, K plays an important role in the control of water relations by helping to keep the water level in the tissues high, even under unequal osmotic conditions. Thus, the increased accumulation of K in the tissues of mycorrhized plants may constitute an important contribution to the maintenance of the osmotic potential of the cells and tissues of plants subjected to salt stress (1919. Hassan MU, Aamer M, Chattha MU, Ullah MA, Sulaman S, Nawaz M, et al. The role of potassium in plants under drought stress: Mini review. Journal of Basic and Applied Sciences. 2017;13:268-71. doi 10.6000/1927-5129.2017.13.44.).

In mycorrhizal plants, effective K uptake helps to reduce ion leakage, compartmentalization of toxic ions in vacuoles, and selective ion uptake, thereby reducing the adverse effects of salinity (55. Evelin H, Devi TS, Gupta S, Kapoor R. Mitigation of Salinity Stress in Plants by Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis: Current Understanding and New Challenges. Frontiers in Plant Science. 2019;10. doi 10.3389/fpls.2019.00470.).

The best nutritional status observed in mycorrhizal plants may be related to numerous factors influenced by AMF that contribute to the maintenance of homeostasis, protection of cell membrane integrity, and improved water and nutrient acquisition under stress conditions (2020. Dastogeer K, Zahan M, Tahjib-Ul-Arif M, Akter M, Okazaki S. Plant Salinity Tolerance Conferred by Arbuscular Mycorrhizal Fungi and Associated Mechanisms: A Meta-Analysis. Front Plant Sci. 2020;11:588550. doi 10.3389/fpls.2020.588550. ).