¹ División de Estudios de Posgrado e Investigación. Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca, Ex-Hacienda Nazareno. C. P. 71230, Santa Cruz Xoxocotlán, Oaxaca, México. (jesus_1ms@hotmail.com; jenriquezdelvalle@yahoo.com; jcarrillo_rodriguez@hotmail.com; marcoantonio@yahoo.com). § Autor para correspondencia: yurivil37@yahoo.com.mx.

* Recibido: abril de 2013.
Aceptado: julio de 2013.

Resumen

El objetivo de eliminar la latencia y mejorar la germinación de las semillas Cenchrus ciliaris L. y Brachiaria brizantha cv. Marandu, se determinó el efecto de tratamientos: a) físicos: inmersión de las semillas durante tiempos diferentes 12, 24 y 48 h en agua con circulación constante; b) químicos: inmersión durante tiempos diferentes 2 y 4 min en H₂SO₄ diluido al 50% y durante 2 h en KNO₃ al 0.5%; c) mecánicos: eliminación de glumas; y d) un testigo sin tratamiento. El experimento se estableció, bajo condiciones de laboratorio de acuerdo a un diseño completamente al azar con un arreglo factorial incompleto 2 x 8, donde los factores fueron las dos especies y los ocho tratamientos a la semilla. En el caso de las semillas de Brachiaria brizantha cv. Marandu no se tuvo el tratamiento con estructuras accesorias. La unidad experimental consistió de 50 semillas y se tuvieron cuatro repeticiones, en las que se evaluó el porcentaje y velocidad de germinación. En las semillas de Brachiaria brizantha cv. Marandu sometidas a la inmersión durante cuatro minutos en H₂SO₄ diluido al 50%; 34% de éstas germinó con una velocidad de germinación de 2.71 plantas día^-1 valores significativamente mayores, respecto al resto de los tratamientos. Las semillas de Cenchrus ciliaris L. sometidas al tratamiento de eliminación de glumas fueron el único grupo de semillas de esta especie donde ocurrió germinación (12.5%).

Palabras clave: ácido sulfúrico, germinación, glumas, pastos.

Abstract

In order to eliminate dormancy and improve seed germination of Cenchrus ciliaris L. and Brachiaria brizantha cv. Marandu, was determined the effect of treatments: a) physical: seed immersion during different times 12, 24 and 48 h in water with constant circulation; b) Chemicals: immersion during different times 2 and 4 min in H₂SO₄ diluted at 50% and for 2 h in KNO₃ 0.5%; c) mechanical: removal of glumes; and d) a control without treatment. The experiment was established under laboratory conditions according to a completely randomized design with an incomplete factorial array 2 x 8, where the factors were the two species and the eight seed treatments. In the case of Brachiaria brizantha cv. Marandu seeds did not had treatment with accessory structures. The experimental unit consisted of 50 seeds and had four replicates, in which were evaluated the percentage and speed of germination. In seed s of Brachiaria brizantha cv.Marandu subjected to immersion during four minutes immersion in H₂SO₄ diluted at 50%; 34% of these germinated at a germination speed of 2.71 plants day^-1 values significantly higher compared to other treatments. The seeds of Cenchrus ciliaris L. subject to the treatment of glumes removal were the only group of seeds of this species where germination occurred (12.5%).

Key words: sulfuric acid, germination, glumes, pastures.

Introducción

La latencia es el estado en el cual una semilla viable no germina, aunque se coloque en condiciones de humedad, temperatura, luz y concentración de oxigeno idóneas para hacerlo (Doria, 2010). Esta es una de las propiedades adaptativas más importantes que poseen los pastos (Herrera, 1994). Gracias a ello se logra incrementar el número de sitios seguros para la sobrevivencia en el espacio y tiempo (Koornneef et al., 2002). Pero a la vez limita el establecimiento de gramíneas forrajeras para la alimentación del ganado, en los períodos en los cuales existe fuerte demanda de alimento y cobertura vegetal (Robles, 1990).

Entre las razones de que se presente el reposo en semillas, las más comunes son: 1) presencia de un embrión inmaduro; 2) que la cubierta seminal sea impermeable al agua o al oxigeno; 3) la presencia de sustancias que actúen como inhibidores de la germinación (Bewley, 1997); y 4) la resistencia mecánica que representan las cubiertas (glumas) que cubren a la cariópside, al sellarla en forma hermética e inhibir la germinación (Finch-Savage y Leubner-Metzger, 2006; Ma et al., 2010).

Las semillas de los pastos Cenchrus ciliaris L. y Brachiaria brizantha cv. Marandu presentan su máxima germinación entre seis y 18 meses después de cosechadas (Giarudo, 2003; Roig, 2004); sin embargo, los porcentajes son muy bajos (Sharif-Zadeh y Murdoch, 2000; Sallum et al., 2010), por lo tanto, es posible probar algunos procedimientos físicos, químicos y mecánicos a la semilla con la finalidad de superar este estado de reposo. En este sentido, Enríquez et al. (1999), mencionan que la inmersión de las semillas de pastos en agua durante períodos de 12 a 24 h permite el lavado de las sustancias que inhiben la germinación y se reinicie este proceso, constituyéndose este procedimiento como uno de los más prácticos y económicos para superar este fenómeno.

La inmersión de las semillas de Brachiaria decumbens y Brachiaria brizhantha cv. Marandu en ácido sulfúrico, incrementan significativamente su germinación (Herrera, 1994, Sallum et al., 2010). Pues según Bewley y Black (1982), el ácido desgasta la cubierta de las semillas, ocurriendo un aumento considerable en la permeabilidad y la entrada de agua, o favoreciendo la difusión de inhibidores de la germinación, en caso de que se encuentren presentes en la semilla.

En diversas investigaciones se reporta que en las semillas de pastos a las que se eliminan las glumas que cubren a la cariópside, presentan incrementos significativos en la germinación, respecto a las semillas que no se les retiran dichas estructuras (Cordero y Oliveros, 1983; González et al., 1994; Suarez y Zdravko, 1994). Sin embargo, es necesario identificar aquel o aquellos tratamientos que puedan incidir en la germinación de estas especies, dado que los resultados obtenidos aún no son concluyentes (Parroquín y Joaquín, 2011).

Bajo este contexto, el objetivo fue determinar el efecto de procedimientos físicos, químicos y mecánicos sobre el porcentaje y velocidad de germinación de las semillas de Cenchrus ciliaris L. y Brachiaria brizantha cv. Marandu, bajo condiciones de laboratorio.

Materiales y métodos

Localización

El estudio se llevó a cabo en el laboratorio de agroecosistemas del Instituto Tecnológico del Valle de Oaxaca (ITVO), ubicado en Xoxocotlán, Oaxaca, que se ubica en las coordenadas 17° 01' 16'' latitud norte y 96° 45' 51'' longitud oeste a 1 545 msnm (INEGI, 1993).

Procedimiento

El material vegetal fueron semillas de Cenchrus ciliaris L. proporcionadas por el Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, que tenían un año de almacenamiento a temperatura ambiente y semillas de Brachiaria brizatha cv. Marandu que se adquirieron en una empresa comercializadora de semillas. Las principales características de ambas especies se resumen en el Cuadro 1.

De Cenchrus ciliaris L. un total de 1 600 se separaron en ocho grupos de 200 semillas, para someterlas a procedimientos físicos, químicos y mecánicos para evaluar su efecto sobre la germinación, además se contó con un grupo testigo. En Brachiaria brizantha cv. Marandu se usaron un total de 1 400 semillas que se separaron en siete grupos de 200 semillas, ya que debido a que las semillas que se consiguieron en comercio ya no tenían estructuras accesorias (glumas), sólo se aplicaron siete procedimientos; es decir, no se contó con semillas completas (espiguillas) los procedimientos que se probaron se describen en el Cuadro 2.

Período de germinación

Se determinó el porcentaje de germinación de 200 semillas de cada especie (50 por repetición) y en cada condición a la que se sometieron. El ensayo se mantuvo durante 20 días siguiendo los lineamientos de la International Seed Testing Association (ISTA, 1993), al colocar cada grupo de 50 semillas en una caja petri de vidrio, con una base de papel bond húmedo y colocadas a 22 °C y en condiciones de oscuridad en una cámara de germinación (Marca: RIOS ROCHA, Modelo: S-41). También, se cuantificó el número de semillas que germinaron diariamente.

Diseño experimental

El experimento se estableció de acuerdo a un diseño completamente al azar (DCA) con un arreglo factorial incompleto (2 x 8)-1, con el factor especie en dos niveles (Cenchrus ciliaris L. y Brachiaria brizantha cv. Marandu) y el factor procedimiento aplicado a las semillas, con ocho niveles, descritos en el Cuadro 2. Debido a que en la especie Brachiaria brizantha cv. Marandu no se tuvo la condición testigo (Semillas completas) en total se tuvieron 15 tratamientos. La unidad experimental consistió de 50 semillas y se tuvieron cuatro repeticiones por tratamiento.

Variables de estudio

Se consideró el porcentaje de semillas que germinaron y la velocidad de germinación que se obtuvo mediante la fórmula propuesta por Maguirre (Copeland y McDonald, 1995):

Donde: VG= velocidad de germinación; Xi= número de semillas germinadas por día; n= Número de días después de la siembra.

Se consideró que una semilla había germinado cuando presentaba una raíz de 0.5 cm y un hipocótilo de 1 cm (Gómez y González, 2004).

Análisis de la información

Los datos obtenidos se transformaron en logaritmo para evitar heterocedasticidad (Hair et al., 1999) se analizaron estadísticamente, utilizando el paquete SAS versión 9.1 para un arreglo factorial en un diseño completamente al azar (Vicente et al., 2005). Se hicieron análisis de varianza y la prueba de Scheffe al 5% para comparación de medias.

Resultados y discusión

En los análisis de varianza se detectaron diferencias altamente significativas (p< 0.01) en los efectos de los factores estudiados (especie y procedimiento aplicado a la semilla) para todas las variables de estudio, además, la interacción especie por tratamiento a la semilla, también fue altamente significativa (p< 0.01) (Cuadro 3). Lo que indica que el efecto de los tratamientos que se probaron estuvo en función de las características de las semillas.

El porcentaje (17.42%) de las semillas que germinaron y su velocidad de germinación (1.17 plantas día^-1) de Brachiaria brizantha cv. Marandu fueron mayores y significativamente diferentes a los de Cenchrus ciliaris L. (Cuadro 4), probablemente debido a que la primer especie citada ha sido sometida durante más tiempo a mejoramiento y selección de las semillas, debido a su alto potencial productivo y aceptación por el ganado (Sosa et al., 2006; Cabrera et al., 2009).

El efecto de los procedimientos pregerminativos fue estadísticamente diferente en ambas variables de estudio, siendo los grupos de semillas sometidas a la inmersión durante 4 minutos en H₂SO₄ diluido al 50% donde mayor porcentaje de semillas germinó (17%) y velocidad de la misma (1.35 Plantas día^-1) (Cuadro 4). El efecto del H₂SO₄ (ácido sulfúrico) para que las semillas de gramíneas superen la latencia se atribuye a su capacidad de mejorar la permeabilidad de las testas (entrada de agua), ya que desgasta la cubierta de semillas duras, mejorando la entrada de agua para la imbibición, además del intercambio gaseoso, ambas condiciones necesarias para iniciar el proceso de germinación (Bewley y Black, 1982; Chikumba et al., 2006).

La entrada de agua favorece la difusión fuera de la semilla de sustancias que actúan como inhibidores de este proceso, generalmente compuestos hidrofóbicos tales como lignina, polisacáridos y pectinas fenólicas que contribuyen a determinar el carácter impermeable de la cubierta seminal (Castillo y Guenni, 2001); sin embargo, se tiene que identificar el tiempo óptimo de inmersión de la semilla en H₂SO₄; ya que, ésta sustancia por su naturaleza, según la especie a tratar puede tener efectos negativos provocando la muerte de las cariópsides (Rodrígues et al., 1986; Chikumba et al., 2006) .

En la interacción especie por tratamiento pregerminativo, en el Cuadro 5 se observan diferencias en los porcentajes y velocidad de germinación de las semillas de ambas especies sometidas a los diferentes procedimientos. El mayor porcentaje (34%) de semillas que germinaron y la velocidad de germinación (2.71 plantas día^-1) ocurrió en los grupos de semillas de Brachiaria brizantha cv. Marandu que fueron inmersas durante 4 min en ácido sulfúrico concentrado al 50%, superando estadísticamente al resto de los tratamientos evaluados.

Martins y Silva (2006) y Sallum et al. (2010), mencionan que la inmersión de las semillas de Brachiaria brizantha cv. Marandu en H₂SO₄ durante 10 min, promueve la superación de la latencia en las semillas de testa dura como es el caso de esta especie, alcanzando porcentajes de hasta 59% de semillas que germinaron, resultados superiores a los de este estudio, sin embargo, Parroquín y Joaquín (2011) reportaron en semillas de la misma especie sometidas a los mismos tiempos de inmersión que en los estudios anteriores, un máximo de 18.8% de semillas que germinaron, resultados inferiores a los de este estudio, en primer lugar esto indica que el ácido sulfúrico mejora la permeabilidad de las semillas de esta especie como una condición previa para su germinación. Pero los resultados aún no son concluyentes, pues aun existen variaciones importantes en su efecto sobre la germinación de las semillas.

El efecto del ácido sulfúrico es desgastar la cubierta (Bewley y Black, 1982), lo que permitió que la imbibición de la semilla ocurriera en un tiempo menor, reactivando los procesos de la germinación, por lo que la velocidad de germinación (semillas germinadas por día entre el número de días después de la siembra) fue significativamente diferente, respecto al resto de los tratamientos.

En un estudio donde se evaluó la germinación de semillas de Brachiaria decumbens sometida a algunos tratamientos químicos: 1) H₂SO₄ por 4, 8 y 12 min; 2) en soluciones de KNO₃ (0,4 y 0,8%) por 2 h y, 3) la combinación de los tratamientos anteriores, los resultados mostraron valores significativos más altos en germinación (cercanos al 50%) al incrementar los tiempos de inmersión en H₂SO₄ o KNO₃; sin embargo, los valores más altos (60%) se obtuvieron en los grupos de semillas sometidas a inmersión en soluciones que tuvieron combinación de ambas sustancias, lo que indica que en las semillas de ésta especie existe más de un mecanismo involucrado en la latencia (Herrera, 1994), por lo tanto, particularmente en las semillas Brachiaria brizantha cv. Marandu según los resultados de este estudio, el reposo se encuentra asociado principalmente a la impermeabilidad de la cubierta de la semilla, lo que explica el efecto positivo del ácido sulfúrico sobre el porcentaje de germinación de esta especie.

En Cenchru sciliaris L. sólo hubo respuesta en el porcentaje y velocidad de germinación con el tratamiento mecánico de eliminación de glumas con 12.5% de semillas germinadas y 1.65 plantas día^-1, respectivamente (Cuadro 5). Resultados similares se han reportado en otros estudios donde se encontraron efectos significativos en la germinación de semillas de pastos a las que se eliminaron las glumas (Cordero y Oliveros, 1983; Suárez y Zdravko, 1994).

En estas especies las cariópsides se encuentran cubiertas por estructuras accesorias como son las glumas (lemas y paleas) (Palma et al., 2000) en las cuales se encuentran sustancias químicas de tipo fenólicos, particularmente antocianinas, que se han asociado con la inhibición de la germinación (Jiménez et al., 2005), y a ésta causa se le ha atribuido, sin demostrarlo, la no germinación de Cenchrus ciliaris L. (Venter y Rethman, 1992; Gómez y González, 2004; Parihar y Pathak, 2006), sin embargo, en un estudio reciente Ma et al. (2010), encontraron que las glumas afectan la germinación de las semillas debido a un efecto de resistencia mecánica y no a la presencia de inhibidores, pues al observar con microscopio la unión cariópside-glumas, encontraron que existen muchas microestructuras innecesarias las cuales están en capas y muy compactas unidas a la cariópside de manera hermética, lo que impide una adecuada germinación. Esto explica por qué la inmersión de las semillas en agua y en solución de nitrato de potasio (KNO₃), pues éstos tratamientos tienen como objetivo el lavado y difusión fuera de la semilla de los inhibidores de la germinación, respectivamente (Camacho, 1994).

Aunque en ambas especies se logró aumentar significativamente el porcentaje y velocidad de germinación y se identificó el mejor tratamiento de escarificación para cada especie, los porcentajes aún son bajos, por lo que es necesario hacer trabajos referentes al mejoramiento de la semilla, y en este sentido, las posibilidades son amplias, pero habrá que buscar aquellas que sean pertinentes para cada especie y considerar las características agroecológicas de los sitios en donde se pretenden establecer (Febles et al., 2009; Conde-Lozano et al., 2011).

Conclusiones

El porcentaje y velocidad de germinación de las semillas de las especies evaluadas fue afectada diferencialmente por los procedimientos a que se sometieron. Las semillas de Brachiaria brizantha cv. Marandu que fueron sometidas a inmersión durante 4 min en H₂SO₄ diluido al 50% mostraron el mayor porcentaje (34%) y velocidad de germinación (2.71 plantas día^-1), respecto al resto de los tratamientos.

Las semillas de Cenchrus ciliarisL. sometidas al tratamiento mecánico de eliminación de glumas fueron el único grupo de semillas de ésta especie en las que ocurrió germinación (12.5%).

En general, se observó un mejor comportamiento de las semillas de Brachiaria brizantha cv. Marandu y el efecto del ácido sulfúrico fue mayor al presentar valores más altos en el porcentaje y velocidad de germinación.

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