INTRODUCCIÓN

El creciente número de malas hierbas resistentes a herbicidas supone una importante amenaza para la producción de cultivos, causando más del 34% de las pérdidas económicas en los agroecosistemas (^{Jabran et al., 2015}). El 47,5% del total de insumos químicos utilizados en los campos a nivel mundial son herbicidas debido a su eficacia para combatir las malas hierbas (^{Sharma et al., 2019}), sin embargo, el uso masivo y continuado ha reportado daños en los ecosistemas y salud humana (^{Ustuner et al., 2020}). Actualmente, es imperativo actuar en la transformación de los sistemas agrícolas con el fin de lograr la resiliencia ecológica y la sostenibilidad, reduciendo el uso masivo de herbicidas sintéticos. La agroecología se basa en el aprovechamiento de las características intrínsecas de los cultivos, como la alelopatía o el rápido desarrollo para manejar de forma sostenible de malas hierbas sin necesidad de químicos.

Figura 1 Método de co-cultivo. 

El trigo sarraceno (TS) es un pseudocereal dicotiledóneo de la familia Polygonaceae conocido por su alto valor nutritivo y sus componentes bioactivos. Las dos especies de trigo sarraceno más cultivadas mundialmente son el trigo sarraceno común (Fagopyrum esculentum Moench.) y el trigo sarraceno tártaro (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.) Este pseudocereal se cultiva principalmente para producir alimentos y productos farmacéuticos debido a su equilibrada composición de aminoácidos, compuestos fenólicos, flavonoides y propiedades antioxidantes. Se considera un cultivo idóneo para la agricultura ecológica ya que su rápido crecimiento foliar lo convierten en un cultivo de cobertura que puede privar de luz y espacio a las malas hierbas inhibiendo su desarrollo. A su vez, su alto contenido en compuestos fenólicos, reportados con gran potencial alelopático, podría relacionarse con la inhibición del crecimiento de las malas hierbas circundantes. El cribado, selección y desarrollo de cultivares de TS con una fuerte competitividad inherente frente a malas hierbas y con gran potencial alelopático es una estrategia de gestión de especial interés para los sistemas agroecológicos. Este conocimiento será de gran beneficio para los agricultores orgánicos, ya que pueden utilizar accesiones alelopáticas y competitivas de TS para reducir la presión de las malas hierbas en sus cultivos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se evaluaron diecinueve cultivares de trigo sarraceno común (Fagopyrum esculentum Gaertn) y diez cultivares de trigo sarraceno tártaro (Fagopyrum tataricum Moench.) para determinar su potencial alelopático frente a la verdolaga común (Portulaca oleracea L., PO) y el raigrás anual (Lolium rigidum Gaud., LR) utilizando 500 g de perlita como sustrato inerte (Figura 1). Se sembraron diez plántulas pre-germinadas de trigo sarraceno (0,5 cm de radícula) en la mitad de una bandeja de plástico con perlita y se dejaron crecer solas durante 10 días. Pasado este periodo, se sembraron diez semillas de las malas hierbas (P. oleracea o L. rigidum) en la otra mitad de la bandeja y se co-cultivaron durante una semana. Para los controles, se sembraron las semillas de cada mala hierba sola y se dejaron crecer durante el mismo tiempo que el tratamiento. Durante el crecimiento, el trigo sarraceno puede liberar sustancias químicas que difunden a través del medio inerte por lo que el co-cultivo se utilizó para evaluar los efectos inducidos por los cultivares de trigo sarraceno en el crecimiento y desarrollo de las malas hierbas. Como se observa en la Figura 1, se colocó una pieza de plástico en la mitad de la bandeja para permitir la difusión de los aleloquímicos pero evitar cualquier posible contacto entre especies. Los experimentos se llevaron a cabo en una cámara de crecimiento con condiciones controladas con un fotoperiodo de 12 h luz / 12 h oscuridad y una temperatura constante de 20 ºC. Tras este periodo, se midieron la tasa de germinación, el peso total, la longitud de brotes y raíces y la altura de las plantas de las dos malas hierbas diana para calcular los índices de capacidad invasora de la parte aérea (CIPA) y de capacidad invasora de raíces (CIR) (que dan una medida de la capacidad de las especies de malas hierbas para colonizar y ocupar el espacio mediante la germinación y la capacidad de desarrollo), el índice de vigor de las plántulas (IVP) y la longitud específica de la planta (LEP), que dan información sobre la viabilidad de las semillas para la siguiente temporada y la capacidad de la planta para responder al estrés ambiental, respectivamente.

Las ecuaciones utilizadas para el cálculo de estos dos índices fueron:

CIR= Σ longitud de raíces de todas las semillas tratadas / número total de semillas tratadas (la longitud de las raíces de las semillas no germinadas después de 7 días de tratamiento se asumió como cero y se incluyó en el cálculo).

SIPA = Σ longitud de brotes de todas las semillas tratadas / número total de semillas tratadas (la longitud del brote de las semillas no germinadas después de 7 días de tratamiento se asumió como cero y se incluyó en el cálculo).

IVP = % de germinación x (Longitud media de brote + Longitud media de raíz) (cm) (^{Abdul-Baki y Anderson, 1973})

LEP = longitud de la planta (cm) x peso seco (mg^-1). (^{Abideen et al., 2018}).

También se midió la longitud y el peso de la parte aérea y las raíces de cada cultivar de TS. Los aleloquímicos de la parte aérea, raíces y medio de cultivo se extrajeron y cuantificaron mediante LC-MS.

Se utilizó el software IBM SPSS (SPSS Inc., Chicago, Illinois, versión 25.0) para analizar los datos. Se realizó un análisis exploratorio de datos para detectar valores atípicos. Se utilizó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para verificar la desviación de la normalidad, y la prueba de Levene se utilizó para verificar la homogeneidad. Dependiendo de la homocedasticidad de las muestras, se realizaron pruebas de ANOVA de una vía o de Kruskal-Wallis para establecer el efecto significativo (p ≤ 0.05) de los tratamientos (diferentes cultivares).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos en este estudio sugieren que los cultivares de trigo sarraceno pueden manejar de forma sostenible las malezas a través de la interferencia entre plantas, ya sea a través de la competencia o de la alelopatía y que los cultivares difieren en su potencial para el manejo sostenible de ambas malas hierbas. Generalmente, el trigo sarraceno común afectó más al desarrollo de L. rigidum ya que 10 de los 19 cultivares testados (Figura 2), indujeron una disminución significativa de todos los índices medidos, siendo el más efectivo Iwate zairai seguido de Luba, Monori, La Harpe, Čebelica y Pulawska II. Tres cultivares (Aelita, CD7272 y Sweden-1) indujeron valores de CIPA, IVP y LEP significativamente menores. Solo Ballada y Česká krajová no tuvieron ningún efecto significativo sobre el raigrás anual. Respecto al efecto sobre P. oleracea, 7 de los 19 cultivares indujeron la reducción significativa de los 4 índices, siendo más efectivos CD7272, Arihira zairai, Luba, Chernigovskaya 17, y Prego. Sin embargo, 8 cultivares no produjeron ningún efecto significativo sobre el desarrollo de la verdolaga común.

Figura 2 CIPA, CIR, IVP y LEP de L. rigidum y P. oleracea tras el co-cultivo con diferentes variedades de trigo sarraceno común. Los datos están representados como % respecto al control (mala hierba creciendo sola). Señaladas en caja las accesiones más inhibitorias. 

Los cultivares de trigo sarraceno tártaro (Figura 3) indujeron generalmente una reducción más débil que la inducida por los cultivares de TS común, e incluso dos cultivares tártaros (KIS Doris y Sarasin a Ployes) produjeron un aumento significativo en algunos de los índices registrados para P. oleracea. Respecto al efecto sobre L. rigidum se observaron cultivares que afectaron a todos los índices calculados (290, Jianzui, Osrednje Goričko, PI451723, Sevnica y Sveti Miklavž nad Litijo) y otros que no indujeron ningún efecto significativo (01Z55100012, KIS Doris, Sarasin a Ployes y Slovenj Gradec). Los más eficaces fueron Sveti Miklavž nad Litijo, PI451723 y Osrednje Goričko. En el caso de P. oleracea los resultados obtenidos señalan a 01Z5100012, PI451723, Slovenj Gradec y Sveti Miklavž nad Litijo como los únicos cultivares de TS tártaro capaces de inhibir los cuatro índices.

Figura 3 CIPA, CIR, IVP y LEP de L. rigidum y P. oleracea tras el co-cultivo con diferentes variedades de trigo sarraceno tártaro. Los datos están representados como % respecto al control (mala hierba creciendo sola). Señaladas en caja las accesiones más inhibitorias. 

Se evaluó el perfil químico de los cultivares de trigo sarraceno para conocer el contenido de polifenoles en los cultivares de TS común y tártaro resultando también en grandes diferencias entre especies. La figura 4 muestra el perfil químico de tres cultivares de F. esculentum (Pulawska II, CD7272 y Luba) y tres de F. tataricum (Osrednje Goričko, Slovenj Gradec y Sveti Miklavž nad Litijo) con capacidad para inhibir los cuatro índices medidos de L. rigidum (Pulawska II y Osrednje Goričko), P. oleracea (CD7272 y Slovenj Gradec), o ambas malas hierbas (Luba y Sveti Miklavž nad Litijo), mientras que los cultivares de TS común mostraron más orientina, vitexina e hiperósido, los cultivares de TS tártaro presentaron mayores cantidades de rutina, quercetina y kaempferol.

Figura 4 Perfil químico de tres accesiones de TS común (Pulawska II, CD7272 y Luba) y tres accesiones de TS tártaro (Osrednje Goričko, Slovenj Gradec y Sveti Miklavž nad Litijo) comparando los compuestos fenólicos (A) orientina, (B) vitexina, (C) hiperósido, (D) rutina, (E) quercetina y (F) kaempferol. 

El estudio del efecto de 29 cultivares de trigo sarraceno sobre las malas hierbas resistentes a herbicidas sintéticos y el perfil químico de las mismas sugiere que en algunos cultivares existe una correlación entre estos compuestos y la reducción del crecimiento de las malas hierbas asociadas. Los efectos causados por el TS común podrían estar relacionados con el potencial fitotóxico de los compuestos más predominantes como la orientina (Ghmire et al., 2020; ^{Zhang et al., 2022}) y la vitexina (Kato-Nogutchi & Kurniadie, 2021; ^{Dhaou et al., 2022}). En nuestro estudio, la mayor concentración de estos compuestos se encontró en La Harpe y Pulawska II, cultivares que inhibieron fuertemente todos los índices de L. rigidum. Sin embargo, tras el co-cultivo de estos cultivares con P. oleracea, no se observó ningún efecto, lo que sugiere que L. rigidum es más sensible a estos compuestos. El hiperósido se encontró en altas concentraciones en todos los cultivares, tanto los que afectaron sólo a L. rigidum, los que afectaron sólo a P. oleracea y los que afectaron a ambas malas hierbas, lo que podría sugerir su papel en el potencial inhibidor de estos cultivares, lo cual concuerda con lo encontrado en el estudio de ^{Puig et al. (2018}).

Por otro lado, los compuestos más abundantes del TS tártarotambién son conocidos por su alto potencial alelopático cuando están en el medio, con capacidad para inhibir el desarrollo radicular, el crecimiento del hipocótilo, la germinación, y la elongación de las raíces, entre otras (^{Golisz et al., 2007}; ^{Ghimire et al., 2019}), lo que podría explicar los efectos observados sobre las malas hierbas diana. De hecho, Slovenj Gradec, el cultivar con más cantidad de quercetina y kaempferol, indujo la reducción significativa de los cuatro índices de P. oleracea, mientras que Osrednje Goričko, el cultivar con mayor cantidad de rutina, indujo la reducción significativa de todos los índices de L. rigidum, volviendo a confirmar que ambas malas hierbas son sensibles a diferentes compuestos.

Sin embargo, algunos cultivares optan por un crecimiento estimulado como estrategia para de gestión de las malas hierbas circundantes. Cuatro de los cinco cultivares que más afectaron a L. rigidum (Monori, Čebelica, Iwate zairai y La Harpe) y los cinco cultivares que más afectaron al desarrollo de P. oleracea (Arihira zairai, Chernigovskaya 17, Dozhdik, CD7272 y Prego) fueron F. esculentum. Los datos de crecimiento de estos cultivares revelaron que las raíces y la parte aérea de las plantas de TS común eran significativamente más largas en presencia de L. rigidum y P. oleracea después del periodo experimental, que cuando crecían en solitario. Esto sugiere que la selección de cultivares de rápido crecimiento y establecimiento en el medio podría ser una estrategia útil para hacer frente a las malas hierbas, como ha sido previamente descrito por ^{Kunstler et al. (2016}) y ^{Khalaf (2019}).

CONCLUSIONES

La selección de cultivares de trigo sarraceno para la agricultura ecológica depende de su capacidad para controlar las malas hierbas sin herbicidas sintéticos, de su buen crecimiento y de su alto contenido en flavonoides. Los cultivares de TS La Harpe y Pulawska II tienen un efecto inhibidor sobre el crecimiento de la población estudiadas de la mala hierba monocotiledónea L. rigidum, mientras que estos cultivares fueron CD7272 y Prego en el caso de la población de la mala hierba dicotiledónea P. oleracea. Sveti Miklavž nad Litijo, Luba y Chernigovskaya 17 fueron los cultivares con mayor efecto sobre ambas malas hierbas.