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Problemas de la germinación en semillas
LA COMPOSICIÓN
1.-
INTRODUCCION
La forma común en que se cultivan la mayoría de las plantas, es por medio de semillas, que
generalmente requieren de agua a una temperatura adecuada.
No todas las especies de semillas germinan fácilmente; algunas presentan ciertos
mecanismos que les impiden hacerlo. Estas semillas se conocen como durmientes o latentes,
y para germinar requieren de un manejo especial que muchas veces incluye un tratamiento.
Hay plantas en las que ya se ha conseguido que germinen sus semillas durmientes, pero hay
muchas otras en las que se desconoce la manera de lograrlo, incluso frecuentemente se
ignoran los mecanismos que convierten en durmientes a las semillas de una especie dada.
Desde un punto de vista agronómico resulta lógico, que la elección del tratamiento
para que germinen las semillas durmientes de una determinada especie deba hacerse con base
en el mecanismo inhibidor presente, considerando factores prácticos y económicos.
Los productos alimenticios que el hombre debe conservar para nutrirse son de origen
animal o vegetal. Los primeros, lácteos, carnes, pescados, etc., requieren instalaciones
costosas de congelación y esterilización. Los segundos comprenden «productos perecederos»,
raíces, tubérculos, frutas y vegetales que no son pasibles de un almacenamiento de larga
duración, y «productos duraderos», cereales y leguminosas que el hombre conserva durante
varios meses e incluso a veces, durante años.
No es fácil el almacenamiento de larga duración, de cantidades variables, a veces
considerables y en diferentes condiciones, a menudo precarias, de: arroz, maíz, mijo, sorgo,
trigo, maní, porotos, etc., ya que numerosos factores de alteración son los responsables de
pérdidas que convienen reducir al máximo.
2.-
GERMINACION DE SEMILLAS
Generalmente durante la maduración, el crecimiento del embrión se suspende y
continúa, detenido después de la dispersión, ya sea por falta de condiciones ambientales
adecuadas para su reanudación o por un mecanismo fisiológico que lo impide. La
germinación es el proceso mediante el que un embrión adquiere el metabolismo necesario
para reiniciar el crecimiento y transcribir las porciones del programa genético que lo
convertirán en una planta adulta.
Para que la germinación se realice, se necesita que: a)la semilla sea viable, o sea, que
tenga un embrión vivo capaz de crecer; b) se tengan las temperaturas, aereación y humedad
adecuada para el proceso y c) se eliminen los bloqueos fisiológicos presentes en las semillas,
que impiden la germinación.
Los sucesos comunes que se realizan en la germinación:
1.
Inhibición de la semilla.
2.
Desaminación de los aminoácidos del eje embrionario.
3.
Utilización, en la glicólisis, de los monómeros obtenidos a partir de los aminoácidos.
4.
Reducción de los nucleótidos de la piridina mediante las pentosas fosfatadas y la
glicólisis.
5.
Oxidación de los nucleótidos de la piridina mediante el sistema nitrato-reductasa con
formación de ATP.
6.
Asimilación de los monómetros para la elongación celular, (este paso es inducido por
las auxinas).
7.
Hidrólisis de los polímeros de los tejidos nutritivos, (este paso es inducido por las
giberelinas).
8.
Translocación de los monómetros de los tejidos nutritivos al eje embrionario, en este
punto, el metabolismo de la semilla pasa de una fase predominantemente anaeróbica a
una predominantemente aeróbica.
9.
Aumento de la actividad del ciclo de Krebs.
10.
Incremento de la transcripción del ADN en el embrión.
11.
Síntesis de nuevas proteínas en el embrión.
12.
Replicación del ADN y división celular en el embrión, lo que es inducido por las
citocininas.
13.
Incremento de la respiración y síntesis de nuevas proteínas en el embrión, para que
por último se inicie un crecimiento visible con la emisión de la radícula.
Aunque se sabe que la germinación termina cuando la plántula no depende ya, para su
existencia, de los tejidos nutritivos, pues es capaz de producir sus propios alimentos: en
términos prácticos se dice que la semilla ha germinado cuando en siembras de laboratorio
emite la radícula, o cuando emerge del suelo en siembras realizadas en tierra (100 y180). No
todas las semillas que emiten la radícula, o otro órgano, a través de las cubiertas son capaces
de producir una planta con posibilidades de llegar a ser adulta; por ello, en el laboratorio no
se consideran como semillas gernadas aquellas que originan plántulas anormales, es decir,
que presentan defectos que les impedirán su desarrollo posterior.
3.-
CONCEPTO DE DORMICION
Dormanción, dormición, latencia, letargo, reposo y vida latente se refiere a la ausencia
o inhibición del crecimiento vegetal y en particular, de la germinación.
Algunos autores emplean el término dormición, para referirse a la falta de germinación
debida a un medio desfavorable o a mecanismos inhibidores residentes en las semillas,
mientras que otros autores nada más la usan para la última causa, y utilizan la palabra
aquiescencia para referirse a la falta de germinación debida a un medio desfavorable.
Dormición es el estado en que se encuentra una semilla viable sin que germine,
aunque disponga la suficiente humedad para embeberse, una aereación similar a la de las
primeras capas de un suelo bien ventilado, y una temperatura que se encuentre entre 10° y
30°C. Por lo tanto, quiescencia se entenderá como la inhibición por no tener las condiciones
ambientales adecuadas para la germinación. Dormición será sinónimo de dormancia, letargo,
latencia, reposo y vida latente.
4.-
CAUSAS Y CLAFICACION DE LOS TIPOS DE DORMICION
a.
Impermeabilidad al agua.
b.
Baja permeabilidad a los gases.
c.
Resistencia mecánica al crecimiento del embrión.
d.
Permeabilidad selectiva a los reguladores del crecimiento.
e.
Bloqueos metabólicos
f.
Presencia de inhibidores.
g.
Embriones rudimentarios
h.
Adquisición de mecanismos inhibidores.
5.-
TIPOS DE DORMICION
La dormición física se manifiesta cuando, al final de las pruebas de germinación,
queda una cantidad de semillas cuyo volumen y dureza no se modifican y que se conocen
como semillas duras o impermeables.
En ciertas especies, el pericarpio puede ser la cubierta que impide la germinación de
las semillas; hay datos que indican que este tejido no es responsable de la dormición física.
La dormición física se debe a la presencia de una testa impermeable.
La anatomía de la testa impermeable es similar en las especies cuyas semillas
presentan dormición física y consisten en las siguientes partes:
Capa externa que en las leguminosas puede estar formada por una o dos cutículas.
6.-
SELECCION DE TRATAMIENTOS PARA ELIMINAR LA DORMICION
El principal problema agronómico que se tiene con las semillas durmientes es la
elección del mejor tratamiento par estimular la germinación con el fin de:
1.- Aprovechar el máximo la capacidad de un lote para obtener plantas productivas.
2.- Lograr una germinación rápida, completa y uniforme que facilite las labores y
ayude al establecimiento del cultivo.
3.- Disminuir la magnitud de la contaminación en suelos agrícolas con semillas de
malezas y plantas parásitas, al inducir su germinación para poder destruir las plántulas
resultantes por medios emcánicos, químicos o por la ausencia de hospedantes.
Para entender a qué se pretende llegar cuando se intenta establecer un tratamiento para
estimular la germinación de semillas durmientes, es necesario decir que éste consta de:
a) Un método o tipo de tratamiento, definido por el material requerido para aplicarlo,
las condiciones ambientales proporcionadas o el efecto que éste tiene sobre las semillas.
b) Una variante. La mayoría de los tipos de tratamiento pueden aplicarse en más de
una forma y su efectividad, en muchos casos, puede depender de ésta.
c) Una intensidad que es la magnitud con la que actúan los factores que determinan el
efecto del tratamiento, sobre la viabilidad y la dormición de las semillas. Por ejemplo, al
someterlas a calentamiento en seco, la temperatura y la duración del tratamiento son los
factores que determinan primordialmente su intensidad, pues conforme se incrementan,
primer aumenta la germinación y, posteriormente, la proporción de semillas muertas.
Se cuenta con los siguientes métodos para establecer el tratamiento requerido para
eliminar la dormición de semillas de una especie:
a) Evaluación del efecto de varios tipos de tratamiento sin conocer el tipo de
dormición presente. Estos trabajos se fundamentan en el hecho de que al probar varios
métodos de tratamientos, es posible que alguno de ellos elimine el mecanismo inhibidor
presente.
b) Evaluación de varias intensidades de pocos tipos de tratamiento, que se sabe
eliminar o pueden eliminar el tipo de dormición presente.
La elección del tratamiento representa un problema experimental en el que se
determina la efectividad para eliminar la dormición.
La identificación de los tipos de dormición se ha llevado a cabo ayudándose de la
anatomía y morfología de las semillas del grupo taxonómico al que pertenece la especie, del
clima que tiene el hábitat y de la aplicación de diversos tratamientos. Todo ello no siempre
permite identificar con seguridad el tipo de dormición presente.
La identificación de la función de las partes de la semilla en la germinación es el
camino más recomendable para tratar el problema planteado. El método fue expuesto por
Nikolaeva. En resumen, éste consiste en hacer siembras en cajas de Petri con papel o arena,
de semillas intactas y de semillas con cubiertas dañadas, hasta llegar a el embrión extraído.
Los experimentos se hacen tanto a temperaturas óptimas para la germinación (oscilantes entre
10 y 20°C) como para el enfriamiento en húmedo (oscilante entre 0 y 10°C).
Paralelamente se obtienen datos acerca de la inhibición y respiración de las semillas
sin cada una de sus cubiertas, también se evalúa el efecto inhibidor de los extractos acuosos
de cada una de las cubiertas sobre los embriones extraídos, o bien, sobre semillas de otra
especie; finalmente, se observa el desarrollo de los embriones extraídos germinados después
de transplantarse al suelo.
Se destaca que este método permite tanto la identificación de la parte de la semilla que
inhibe la germinación, como de la propiedad por la que lo hace. El único inconveniente es el
hecho de no incluir la evaluación de la resistencia mecánica de las cubiertas al crecimiento
del embrión, ni de su función como barreras semipermeables al paso de reguladores del
crecimiento.
Este método presenta el inconveniente de requerir evaluaciones complicadas. Otro
método es la identificación de mecanismos que inhiben la germinación mediante el efecto
que se logra al dañar la cubierta de diversas maneras. Se ha propuesto que pinchar una
cubierta solamente elimina su impermeabilidad; debilitar la cubierta mediante cortes en
donde emerge la radícula o bien abrirla por presión, elimina la impermeabilidad, la
resistencia mecánica y el obstáculo a la lixiviación de inhibidores contenidos en el interior,
pero no elimina el efecto de los inhibidores presentes en la cubierta, para ello es necesario
quitarla por completo. Así se considera que una semilla es impermeable, si al pincharla se
estimula la germinación, tanto como si se hubiera quitado la cubierta. Si una semilla es
impermeable al agua, se tendrán semillas duras. Cuando pinchar la semilla no estimula la
germinación, y debilitarla elimine la dormición igual que quitarla, la propiedad inhibidora
presente será la resistencia mecánica al crecimiento del embrión, la impermeabilidad al paso
de reguladores del crecimiento o ambas cosas; si lo único que estimula la germinación es la
eliminación de la cubierta, esto sólo será resultado de la presencia de inhibidores.
7.-
CALIDAD DE LAS SEMILLAS
La formación de la semilla se inicia con la fecundación del óvulo y a partir de ese
momento, la semilla comienza a acumular los distintos factores que determinarán su calidad
cuando alcance la madurez; sin embargo, la fecundación del óvulo se produce en un
individuo completamente desarrollado del cual la semilla recibirá una herencia genética y
fisiológica que si no es la deseada, puede desvirtuar totalmente el trabajo que se haga con el
nuevo individuo. Es necesario pues, preservar la calidad de semilla desde la elección de la
semilla madre y luego a través de todo el proceso productivo en campo.
La calidad de la semilla lega a su punto más alto cuando la semilla alcanza la madurez
fisiológica en la planta; de allí en adelante la calidad de clima inexorablemente. En la misma
medida que el proceso de deterioración aumenta. La velocidad con que cada uno de estos
procesos avance dependerá del manejo que se le dé la semilla en las etapas posteriores.
La semilla como todo ente viviente, es perecible, siendo por lo tanto la viabilidad
condición indispensable para que la semilla sea considerada como tal; pero, la viabilidad así
como los demás factores de calidad a excepción de la identidad genética, son influenciados
por factores ajenos a la propia semilla durante etapas como la cosecha, el procesamiento, el
tratamiento, el envasado y el almacenamiento; por ello también deben tomarse precauciones
en estas etapas para aprovechar los efectos favorables y evitar o minimizar los efectos
desfavorables.
8.-
FACTORES DE LA CALIDAD
Siendo uno de los propósitos de la semilla la propagación de la especie vegetal,
muchos de los atributos de calidad tienen que ver con su capacidad para permitir esta
supervivencia y/o multiplicación.
La calidad de la semilla está dada por un conjunto de factores tales como: viabilidad,
vigor, madurez, contenido de humedad, daños mecánicos, ataque de hongos e insectos,
tamaño, apariencia y comportamiento, cuando se hace referencia a una semilla como
individuo, pero cuando se refiere a un conjunto de individuos (lote de semillas), a los
anteriores se agregan la presencia de semillas de malas hierbas, semillas de otras plantas
cultivadas, materias extrañas y uniformidad de características genéticas y morfológicas a
través de todo el lote.
9.-
CONTROL DE CALIDAD: OBJETIVOS Y AREAS DE INFLUENCIA
El desarrollo de métodos que permiten evaluar la calidad de las semillas, así como
identificar los problemas que las puedan afectar, han hecho posible el empleo de sistemas de
control tanto en la fase de campo como en la fase de planta.
El control de calidad es esencialmente un proceso de problemas y soluciones que tiene
como objetivos los siguientes:
1.
Solucionar los problemas que afecten la calidad de la semilla.
2.
Alcanzar determinados standards de calidad.
3.
Mantener esa calidad alcanzada.
La solución de los problemas que afectan la calidad de la semilla comprende
necesariamente 4 etapas o pasos:
a.
Detectar e identificar el problema que afecta la calidad de la semilla.
b.
Determinar la causa que lo origina.
c.
Estudiar y aplicar alternativas de solución.
d.
Evaluar y controlar la eficacia de las soluciones dadas.
La semilla está expuesta, a lo largo de todo el proceso productivo a un sinnúmero de
condiciones y operaciones que puedan afectar su calidad. Ello puede ocurrir durante su
formación y desarrollo en campo, durante la cosecha y secado y también durante su
permanencia en planta; en esta, la semilla es sometida a operaciones de limpieza,
clasificación, tratamiento, envasado y almacenamiento.
10.-
SECADAO
Los principales problemas de la calidad de la semilla están relacionados con la
germinación y el vigor. El contenido elevado de humedad es la causa más importante de la
pérdida de estos atributos.
La semilla posee su máxima capacidad de germinación y vigor cuando alcanza la
madurez fisiológica y éste es el punto en que el máximo peso seco es obtenido, aunque
también el contenido de humedad es alto. Es por esto que cuanto más pronto se coseche,
después de haber alcanzado la madurez fisiológica, mayor será la calidad de la semilla.
Un retardamiento innecesario de la cosecha, después de haberse alcanzado la madurez
fisiológica, contribuye considerablemente a la deterioración de la semilla. En casos extremos,
el contenido de humedad de la semilla es tal alto, mientras está en la planta, que si no se
cosecha, germina en ella.
Durante el almacenamiento, después de la cosecha, la aireación es impedida en gran
parte por la masa de semilla y el intercambio de humedad de la semilla con el aire que la
rodea es prácticamente nulo. Bajo estas condiciones el calor y el vapor de agua, productos de
la respiración de la semilla, así como de los microorganismos, son factores que actuarán en
contra de la semilla y su calidad.
Si la humedad en la semilla es mayor que 45-60%, entonces ocurre la germinación.
Así mismo entre 18-20% y 46-60% de humedad, la respiración es sumamente alta, tanto la de
la semilla como la de los microorganismos, y puede ocurrir el «calentamiento de la semilla»
cuando hay poca aireación y la semilla puede morir.
Entre los 12-14% y los 18-20% de humedad aún puede existir desarrollo de hongos,
infectando la semilla. Además, la semilla respira activamente, lo cual causa rápida pérdida de
vigor y a veces pérdida de germinación. Esto se debería aparentemente a que hay suficiente
humedad que activa la respiración, la cual consume energía producida en base a sustancias de
reserva presentes en las células (embrión), pero no hay suficiente humedad para transportar
alimentos de los tejidos de reserva (endosperma y otros) hacia esas células que están
respirando. En consecuencia estas células mueren una a una, de tal forma que el vigor de la
semilla va decayendo, pudiendo finalmente perder también la viabilidad.
11.-
SECADO DE SEMILLAS
En todo proceso de secado, hay una transferencia de humedad de material que está
siendo secado para otro que es capaz de absorber esta pérdida. En el secado de semillas, el
aire es el transporte comúnmente usado, por la capacidad que tiene de absorber agua en forma
gaseosa. La transferencia de la humedad de la semilla hacia el aire que la rodea se realiza en
dos procesos diferentes:
1.-
Evaporación del agua de la superficie de la semilla, y
2.-
Migración del agua desde el interior de la semilla hacia
la superficie de la misma.
12.-
PROBLEMAS ORIGINADOS POR EL TRANPORTE
En su largo viaje desde el campo en que se produce, hasta el sitio o lugar de siembra,
la semilla se encuentra expuesta a varios procesos mecánicos, físicos y químicos; algunos de
ellos pueden causar daños, los que se traducen en semillas rajadas, despuntadas, lastimadas,
cortadas, rotos o interiormente estropeadas; esto daños afectan no sólo la apariencia física de
la semilla, sino que originan problemas posteriores durante las fases de acondicionamiento y
almacenamiento tales como:
1.
Disminución en la germinación.
2.
Reducción del vigor.
3.
Mayor susceptibilidad a daños por tratamiento químico.
4.
Mayor susceptibilidad al ataque de patógenos del suelo.
5.
Merma de potencia al almacenaje.
6.
Dificultades al limpiar
7.
Pérdidas por limpieza.
13.-
DAÑOS MECANICOS Y CONTAMINACIONES O MEZCLAS
El efecto del daño mecánico en la viabilidad y el vigor de la semilla puede ser
inmediato; las semillas quedan inmediatamente impedidas de germinar o latentemente
impedidas de hacerlo en forma normal.
La semilla puede ser seriamente dañada sin que muestre evidencias visibles como,
rotura de la cubierta de la semilla, rajaduras, lastimaduras, etc.
Las heridas internas constituyen un gravísimo problema.
El daño mecánico puede producirse por las siguientes acciones:
1.
Impacto.- La semilla en movimiento se golpea contra un objeto estacionario, o un
objeto en movimiento golpea a una semilla; impactan estando ambas en movimiento.
2.
Fricciones.- Acciones de fricción o frotamiento pueden causar daño a la semilla como
es el caso de un transportador sinfín con abolladura.
3.
Cortes.- La cubierta de la semilla es cortada o perforada por un objeto agudo, como
en una desmotadora de algodón o una desgranadora de maíz.
14.-
VALOR AGRONOMICO
1.
Contenido de Humedad.
La determinación del contenido de humedad de las semillas se hace con el fin de ver si es
necesario o no someterla a un proceso de secado y estimar las condiciones de
almacenamiento. Niveles altos de contenido de humedad están correlacionados con tasas de
deterioro acelerado.
2.
Pureza Física.
Cuando la semilla llega del campo, lo hace acompañada de otra semilla y cuperos no
deseados que desmerecen su calidad, siendo necesario determinar en qué proporción se
encuentra cada componente del lote de semillas, para aceptarlo o no y disponer las
operaciones posteriores.
3.
Capacidad de Germinación.
Mediante la germinación, la semilla cumple su rol biológico y ella determina en alto
grado de calidad de semilla. Los lotes de semilla con baja germinación, además de afectar
cuantitativamente la población de plantas, motivan también desuniformidad en la emergencia
de las plántulas, y dificultan labores posteriores como la aplicación de hierbicidas, aporques,
etc.; una población rala favorece el desarrollo de malezas y el desperdicio tanto de abonos
como de pesticidas.
4.
Pureza Varietal.
Los ensayos de pureza varietal tratan de determinar la genuidad de la semilla con respecto
a la especie o cultivar de que se trate. Los cultivadores se diferencian entre sí por una serie de
características, que permiten identificarlos; mediante distintas pruebas de laboratorio y
aprovechando estas características diferenciales, se pueden identificar cultivares en sus
primeros estados sin necesidad de esperar a que completen su ciclo vegetativo.
5.
Vigor.
La semilla para germinar y dar origen a una nueva planta, además de estar viva, desde
también estar vigorosa ya que en el campo no siempre encuentra condiciones ideales para
hacerlo. El primer escollo que debe vencer es el poder emerger a través de una capa de tierra,
que no siempre es suelta ni suave. La semilla en la tierra está expuesta a distintos
contratiempos, condiciones de suelo, condiciones ambientales, ataque de insectos, etc. que
pondrán a prueba su capacidad para vencerlos; solamente las semillas bien conformadas y
vigorosas lo logran.
6.
Presencia de Patógenos en la Semilla.
Mediante ensayos se trata de identificar la presencia de microorganismos en la
semilla. Los patógenos suelen acompañar a la semilla en distintas formas:
Como parte del patógeno o formaciones originadas por él; esclerotios de hongos,
esporas, agallas de nemátodos, etc.
El patógeno se ubica en la superficie de la semilla.
El patógeno se ubica en el interior de la semilla.
De acuerdo al resultado del ensayo, será el tratamiento que se dé a la semilla.
15.-
NATURALEZA DE LAS PERDIDAS
Granos rotos y dañados
Este tipo de daños se constaba durante la trilla, el secado, manipulaciones y distintas
fases de los procesos de transformación. Los granos averiados, son relativamente fáciles de
separar, pesar y contar. La importancia de esas perdidas depende de la naturaleza y del
destino del grano. Las resquebrajaduras son graves sin el grano debe permanecer entero
después de su elaboración, como es el caso del arroz.
Alteraciones debidas a la microflora
El desarrollo de los microorganismos que se produce a expensas de la materia seca,
tiene como consecuencia la pérdida de ésta. La pérdida ponderal consecutiva a la respiración
del grano permanece insignificante mientras la humedad no produzca la proliferación de los
microorganismos. Por lo tanto hay dos tipos de perdidas: las debidas a la producción por los
microorganismos de agua y de gas carbónico a partir del grano, y las debidas a la
imposibilidad de consumir el grano, ya sea en razón de la decoloración y el olor, o después de
la existencia de sustancias tóxicas (micotoxinas). Se considera el grano impropio para el
consumo, cuando la pérdida de peso por el moho alcanza el 2%.
Descenso de la facultad germinativa
Ese tipo de pérdida afecta a los granos de semillas y a los destinados a la maltería.
Infestación por los insectos
Siempre es posible identificar a las especies responsables de los daños y de enumerar
la cantidad de granos atacados, pero más delicada es la interpretación de esos daños en
término de perdidas.
Ataque de roedores y pájaros
El consumo del germen es característico de los ataques de los roedores, pero es difícil
evaluar la cantidad de granos que esos animales o los pájaros (en las eras de la trilla y del
secado) pudieron llevarse.
Disminución de las calidades nutricionales
Esas pérdidas deben ser diferenciadas de las pérdidas de nutrición, que son pérdidas
cuantitativas de alimento; son difíciles de cuantificar.
16.-
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