Material vegetal

Los propágulos comerciales para praderas de temporal con gramíneas (Poaceae) en condiciones de temporal semiárido incluyeron: 1) involucro de ramas modificada constreñidas (flósculo; pasto Buffel); 2) ramas con una o más espiguillas (pasto Banderita); 3) espiguillas con glumas, lema y palea encerrando las cariópsides, además de lema estéril adherida (pastos Banderita, Gigante, Punta Blanca y Tempranero), como se muestra en el Cuadro 1.

La semilla experimental se cosechó como propágulo (flósculo, ramas primarias, espiguillas), según correspondiera a la especie bajo estudio (Cuadro 1) en Matehuala, San Luis Pototsí; Valle del Mezquital, Hidalgo y Tecámac, Estado de México, entre 2016 y 2020 y se conservó en laboratorio (obscuridad, 12 °C y 40% HR) en recipientes plásticos sellados, sin la presencia de macroplagas.

Acondicionamiento de semilla y evaluación

Al inicio de la evaluación en laboratorio (Octubre de 2020) y utilizando tapete corrugado, almohadilla de caucho corrugado y fricción manual, se eliminaron brácteas accesorias a las cariópsides. El análisis de laboratorio, que incluyó propágulo comercial y cariópside, se llevó a cabo para evaluar morfología, viabilidad, germinación, pureza física y peso de mil semillas en cuatro especies nativas de zonas áridas de México y una exótica naturalizada, como testigo (Cuadro 1).

Variables evaluadas

Calidad fisiológica

Todas las cariópsides y recipientes plásticos se desinfectaron con hipoclorito de sodio comercial 0.6 % por 3 min, se enjuagaron con agua destilada y secaron a la sombra con flujo ligero de aire durante 24 h, dispuestas sobre papel en laboratorio. Se determinó el vigor, para lo cual se evaluaron cuatro repeticiones de 50 propágulos comerciales y 50 cariópsides por especie y año de cosecha sobre toallas de papel en cajas Petri humedecidas con 20 mL de agua destilada, se incubaron en estufa de aire forzado (Modelo AR-290, Felisa, Zapopan, Jalisco, México) a 25 ± 5 °C por ١٠ d. Se determinó la longitud de radícula y plúmula por especie y cosecha ^{(Marcos-Filho, 2015)}. La viabilidad se determinó en cuatro repeticiones de 50 cariópsides, con base en la tinción mostrada en el embrión, como reacción a sal de cloruro de 2,3,5-trifeniltretazolio (tetrazolio 0.5 %); se estandarizó la prueba por especie, se definió el tiempo necesario de imbibición para que las cariópsides alcanzaran turgencia para disectar al embrión; se embebieron en agua destilada durante 3.5 h, y 12 h después, con el apoyo de microscopio estereoscópico se expusieron las estructuras embrionarias a solución de tetrazolio ^{(ISTA, 2009)}; la reacción se catalogó como: rojo intenso a rosa fuerte, viable; rosa pálido a blanco, no viable. Para la germinación se evaluaron propágulos comerciales y cariópsides mediante la prueba de germinación estándar; cuatro repeticiones de 50 semillas por especie y fecha se colocaron sobre toallas de papel con 20 mL de agua destilada y se incubaron en estufa de aire forzado (Modelo AR-290, Felisa, Zapopan, Jalisco, México) a 25 ± 5 °C bajo un diseño completamente al azar; se realizaron conteos diariamente durante 10 días, se determinó la velocidad de germinación con evaluaciones durante 10 días; se consideró germinación total (GT) al porcentaje de plántulas con raíz y plúmula bien desarrolladas, sanas y sin malformaciones.

Análisis estadístico

Todos los datos se analizaron con SAS V.9.3. ^{(SAS Institute, 2011)}. Se verificó la normalidad y homogeneidad de varianza de los datos de cada variable, las variables que no cumplieron con los supuestos se transformaron mediante raíz cuadrada (√(x + 0.5) y se sometieron a análisis de varianza mediante el procedimiento GLM de SAS y pruebas de Tukey (P ≤ 0.05) para separar las medias; aquellas persistentes no normales se analizaron con estadística no paramétrica Kruskall-Wallis y chi-cuadrada.

Vigor de semilla

Se observaron diferencias (P ≤ 0.0001) entre especies y años de cosecha para vigor, tanto en longitud de radícula como de plúmula (Cuadro 2). Comparando cariópside con propágulo comercial, se observaron diferencias (P ≤ 0.0001) en longitud de radícula (49.0 vs. 31.1 mm) y de plúmula (48.4 vs. 31.8 mm), respectivamente. La cariópside mostró mayores valores; por tanto, las brácteas accesorias en propágulo comercial limitan el desarrollo de la plúmula y radícula ^{(Grafi y Singiri, 2022}; ^{Wang et al., 2016)} por mayor energía requerida para desarrollar estructuras de absorción y fotosíntesis, lo cual tiene efecto directo en el establecimiento de plántulas. Las causas más comunes de latencia en semilla de pastos incluyen inmadurez del embrión y presencia de inhibidores que regulan la germinación, por lo que sus efectos sobre ésta son variables y se observan como específicos de especie, ecotipo, sitio y año de cosecha ^{(Pausas y Lamont, 2022)}, como sugieren los resultados del presente estudio. El vigor de semilla fue mayor para cariópside debido a la ausencia de brácteas accesorias (barrera física o fuente de inhibidores). Se observó efecto de especies para semillas viables y viabilidad (P = 0.0046; Cuadro 3); al respecto, los mayores valores se encontraron en Gigante 2018, Banderita 2019 y Buffel 2020, respectivamente.

La germinación y vigor son atributos importantes que expresan el potencial fisiológico de la semilla para consolidar una planta funcional ^{(Pausas y Lamont, 2022)}. Tanto la temperatura como la humedad disponible, oxígeno y luz influyen la germinación; por tanto, atributos bioquímicos y fisiológicos de la semilla son fundamentales por su reacción ante condiciones externas y su eficiencia para utilizar reservas ^{(Gorim y Asch, 2015)}. El vigor y tipo de propágulo influyen en la germinación y emergencia, por lo que representan una ruta importante para desarrollar alternativas de mejora del propágulo comercial a utilizar en la siembra ^{(Hernández-Guzmán et al., 2015)}. El propágulo comercial de Buffel muestra latencia por inhibidores, tanto en embrión como brácteas accesorias a cariópside. El tiempo post-cosecha modifica la germinación, y algunas especies muestran mejor germinación cuando la semilla supera de cuatro a seis meses el periodo de maduración en almacenamiento ^{(Quero et al., 2017)}; sin embargo, ésto no ocurre en todas las especies, tal como se observó para los pastos Tempranero, Punta Blanca, Gigante y Banderita en este estudio. A mayor tiempo de almacenamiento se observó menor germinación para menor tamaño de cariópside, lo cual se relaciona con bajo vigor, por su menor oportunidad de desarrollo en la planta madre.

Se observó efecto de especie para semillas no viables (P = 0.0025), los valores mayores se observaron en Tempranero-2019 y Tempranero-2020. Hubo diferencias significativas (P ≤ 0.0001) para viabilidad entre especies y años de cosecha para cariópside, así como para germinación en carópside y propágulo comercial normales (Cuadro 3).

Las especies consideradas siguen el patrón de viabilidad en el que la semilla de cosecha más reciente presentó mayor viabilidad, excepto para pasto Gigante, lo cual está influenciado por diferencias climáticas de crecimiento y maduración de semilla ^{(Hernández-Guzmán et al., 2015)}, indicando que la viabilidad de semilla de especies nativas difiere entre fechas de muestreo y entre especies y tamaño de cariópside. La calidad de semilla está en función de las condiciones de su desarrollo; por tanto, responde a un buen manejo productivo (agronómico), al igual que el rendimiento.

Un problema en la determinación de viabilidad por cloruro de tetrazolio en pastos es obtener cariópsides adecuadas, ya que en gramíneas de temporal éstas son muy pequeñas y están contenidas en brácteas protectoras. Para P. ciliare la evaluación de semilla se describe en reglas de la ISTA; sin embargo, para la valoración de calidad, es necesario determinar el porcentaje de cariópsides contenidas en el propágulo. En Chloris gayana y Megathyrsus maximus las reglas ^{ISTA (2016)} establecen que las espiguillas vanas se deben considerar no viables.

La ISTA no ha publicado protocolos para evaluar pastos nativos de zonas áridas de Norteamérica. En la prueba de viabilidad es importante observar en el patrón de tinción del embrión la intensidad de coloración y turgencia de tejidos, lo que permite la identificación, localización y definición de la naturaleza de daños presentes en los tejidos embrionarios ^{(França-Neto y Krzyzanowski, 2019)}. Las reglas ^{ISTA (2009)} recomiendan corte en semillas de Urochloa spp., C. gayana, Dactylis glomerata y Megathyrsus spp., a pesar de su tamaño diminuto. El método para Pennisetum ^{(ISTA, 2009)} es el de corte longitudinal en la mitad distal del endospermo.

Para Punta Blanca el corte del embrión mostró no ser necesario; la necesidad de corte puede ser indicador de vigor en Punta Blanca. La calidad física incluye contenido de humedad, peso por unidad de volumen y pureza (al propágulo pretendido: espiguilla, cariópside, flósculo, etc., según especie) de semilla; adicionalmente, puede considerarse tamaño y forma de semilla, peso de mil semillas, color y daño por insectos y hongos ^{(Singh et al., 2021)}. Se observó efecto de especies y fechas de cosecha (P ≤ 0.05). El mayor rendimiento en cariópside y pureza física se encontró en Gigante 2018; respecto a peso de mil espiguillas (PME), se observaron mayores valores en Buffel-2019 y 2020, Banderita-2016, Banderita-2019, Gigante-2020 y Punta Blanca Octubre-2020. Para espiguillas por kg, los mayores valores se observaron en Tempranero 2019 y 2020 y en Gigante 2018. Respecto a cariópsides por kg de espiguillas, los mayores valores se observaron en Tempranero-2020 y Buffel-2020 (Cuadro 4).

En pasto Buffel, ^{Rivas-Jacobo et al. (2018)} encontraron pureza física de 65 %, lo que difiere de los resultados del presente estudio, debido a que estos autores la estimaron con respecto a propágulo (flósculo). Estas diferencias resultan de la forma de evaluar pureza física e informan de la eficiencia de cosecha y beneficio de la semilla ^{(Singh et al., 2021)}, i.e. la calidad física en propágulos comerciales es altamente variable. Este valor es de suma importancia al momento de seleccionar materiales que serán comercializados, pues un menor rendimiento en cariópside indica mayor cantidad de impurezas, lo cual disminuye la calidad física de propágulos comerciales. En estudios realizados en M. maximus se ha propuesto no examinar la presencia de cariópsides a causa de la dificultad en la evaluación y la consecuente disparidad entre resultados obtenidos por diferentes laboratorios ^{(De Melo et al., 2016)}. Diversos índices para describir aspectos relacionados con producción de semilla han sido reportados, tales como fertilidad de panoja y flósculos fértiles por panoja ^{(Ou et al., 2021)}. Los resultados de pureza, incluyendo flósculos conteniendo cariópsides, pueden ajustarse por porcentaje de germinación y, de esta manera, obtener semilla pura germinable ^{(Wright et al., 2020)}.

La utilidad del peso de 1000 semillas es calcular la densidad de siembra, y se determina sobre semilla (tipo de propágulo) pura. Cuando se realiza siguiendo reglas de la ISTA, al no discriminar en ésta, el porcentaje de flósculos que contienen cariópside en su interior no representa el porcentaje real de cariópsides y, por tanto, se incluye en dicho peso aquel de flósculos vanos. A mayor peso de cariópsides en cereales se observó mayor tasa de germinación ^{(Grafi y Singiri, 2022)}; para este estudio, el mayor peso se presentó en los pastos Tempranero y Banderita (Cuadro 4); además, se observaron diferencias entre especies (P ≤ 0.0001) para dimensiones de semilla (Cuadro 5).

La forma del cariópside puede tener influencia sobre el potencial de su manejo post-cosecha (beneficio), lo que no ocurre con el propágulo comercial, y resultaría en mayor apoyo con siembras mecanizadas en surcos al establecer praderas, las cuales, a la fecha se siembran mediante dispersión y no en surcos ^{(Quero-Carrillo et al., 2014)}. Las cariópsides con magnitudes (largo, ancho, grueso) proporcionales fueron Tempranero, Buffel, seguidos de Gigante y Punta Blanca. Banderita mostró elevada discrepancia entre magnitudes, éste posee cariópside alargada y, potencialmente, con mayor dificultad para beneficio mecanizado, mientras que las otras especies pueden ser beneficiadas sin mucho riesgo de romper la cariópside para eliminar brácteas accesorias y aristas, aumentando la densidad específica del propágulo (Figura 1).

Figura 1  Proporción (% largo, ancho, grosor) morfológica en cariópsides de pastos nativos y Buffel, como especie naturalizada en México semiárido. La sumatoria de magnitudes es 100 % dentro de cada especie. 

Lo anterior es importante para mejorar la pureza física del propágulo comercial mediante siembras con el propágulo conveniente; por ejemplo, en pasto Buffel se utiliza únicamente flósculo (siembras no en surcos); sin embargo, con potencial en siembras en surco con flósculo desaristado, espiguilla, cariópside o combinación. Con respecto a peso de mil cariópsides (P1000Cs), se observaron diferencias significativas entre genotipos (P = 0.0016); los mayores valores se encontraron en Tempranero y Banderita, mientras que el menor valor se encontró en Punta Blanca. El peso de semilla es vital para calcular densidad de siembra, mejorar el manejo del propágulo comercial y sus propiedades fisiológicas, dada la correlación positiva de peso de semilla dentro y entre especies con la capacidad de germinación y supervivencia de plántulas en respuesta al vigor de su desarrollo en la planta madre y peso de plántula producida ^{(Costa et al., 2021)}. Por otro lado, el P1000Cs es indicador de calidad, ya que en un cultivo sujeto a falta de nutrientes, agua, daños por heladas o granizo, cosecha precipitada, etc., se ve reflejado en el peso volumétrico ^{(Ou et al., 2021)}. ^{Quero et al. (2017)} señalaron que un mayor tamaño de cariópside se relacionó con mayor germinación y enfatizaron que el peso de semilla varía no solamente entre poblaciones, sino también entre plantas madre de una misma población.

Para velocidad de germinación, las cariópsides de pasto Banderita germinaron en 80 % a cuatro días después de siembra; Gigante-2018 y Punta Blanca Marzo-2020 alcanzaron este porcentaje al día seis; la menor germinación se observó en Tempranero-2019 y 2020, que no superaron 10 % de germinación durante toda la prueba. Respecto a velocidad de germinación del propágulo comercial, Punta Blanca-2020 y Buffel tuvieron la mejor respuesta, alcanzando 70 y 60 % de germinación al día ocho de prueba. En la mayoría de los casos, la semilla de pastos forrajeros tiene un periodo de latencia post-cosecha de tres a siete meses, dependiendo de la especie, sitio y calidad de almacenamiento, por lo que requieren reposo para romper la latencia y alcanzar valores altos de germinación, el almacenamiento previo a la siembra es, por tanto, necesario; sin embargo, se debe considerar el descenso en su poder germinativo ^{(Morales-Nieto, 2012)}. Por otra parte, y de acuerdo con los resultados, sería importante romper la latencia en pasto Tempranero, como especie con menor respuesta de germinación tanto en cariópside como en espiguilla y aplicar técnicas como escarificación de cariópsides, remoción de estructuras externas, exposición a diferentes temperaturas, aplicación de ácido sulfúrico, nitrato de potasio y ácido giberélico, entre otros (Villanueva; Com. Pers.)¹. Otros estudios sugieren realizar punción de la cubierta seminal, cercana al embrión, así como del pericarpio y testa, ya que con ésto se promueve la germinación en semillas latentes ^{(Huang et al., 2019)}; además, tratamientos de escarificado químico en pasto Buffel con solución concentrada de ácido sulfúrico (H₂SO₄) durante 4 min, mejoraron de forma significativa la germinación ^{(Bhattari et al., 2008)}.