Revista Forestal Venezolana. Año XXII-No 32: 39-54 1988

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UN ESTUDIO SOBRE LA GERMINACION DE LAS
SEMILLAS DE
Alnus acuminata H.B.K.

Rubén Hernández Gil·

RESUMEN


Se estudió la germinación isotérmica de las semillas de Alnus acuminata H.B.K., encontrándose que está bajo el control de un sistema de fitocromos, presentando una buena germinación bajo luz fluorescente contínua de una energía a nivel de las semillas de 3,3 x 104 erg x cm-2 x s-1.

La aplicación de ácido giberélico a una concentración de 5 ppm en la oscuridad puede sustituir el requerimiento luminoso. Se encontró mediante el análisis de la velocidad de germinación, el método de los mínimos cuadros, la entalpia termodinámica y el índice de entropía (), que la temperatura óptima está entre 30-31°C, con una temperatura mínima de 1,5°C y una máxima de 38,5°C.

La germinación isotérmica, bajo luz fluorescente no está perfectamente sincronizada como lo demuestran las frecuencias germinativas.

SUMMARY


The present work deals with the isothermal seed germination of Alnus acuminata H.B.K., that is controlled by a phytochrome system.

The germination was high under continuous fluorescent light of 3,3 x 104 erg x cm-2 x s-1 at seed level. An application of 5 ppm gibberellic acid in the dark can substitute for the light requirement of the seeds.

It was found that the optimal temperature for seed germination was 30-31°C, with a minimal of 1,5°C and a maximal of 38,5°C, after studying the germination rates, the least square method of analysis, the average values of the thermodynamic enthalpy (DH) and the entropy index (). The isothermal germination under fluorescent light is not perfectly synchronized as shown by the relative frequencies of seed germination.


INTRODUCCION

 

Alnus acuminata H.B.K., es una especie arbórea distribuida en la cordillera andina venezolana y el norte de Colombia, extendiéndose hacia el sur a lo largo de Los Andes, hasta el norte de Argentina (Furlow, 1979), habita en bancos a orillas de rios y sobre pendientes húmedas a elevaciones que oscilan entre 1500-3400 msnm. Esta especie es de gran importancia silvicultural por presentar crecimiento rápido (Sicco Smit, 1971) y por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico (Rodríguez Barrueco, 1966) .

El establecimiento y la permanencia de algunas especies en un área geográfica determinada, depende de sus adaptaciones a la temperatura, luz y humedaq. Se conoce bien que algunas especies requieren luz para germinar (Wulff y Medina, 1971; Wulff y Briceño, 1976; Bevington, 1981).

Un estudio preliminar de la acción de la luz y de hormonas de crecimiento sobre la germinación de Alnus acuminata fue realizado por Hernández-Gil (1985), encontrándose que la respuesta germinativa parece estar controlada por el sistema de fitocromos. Así mismo, se sabe que la temperatura tiene un efecto sobre la capacidad germinativa, la velocidad de germinación y la distribución de las frecuencias relativas de germinación durante el tiempo de incubación (Labouriau, 1978); Hernández-Gil (1985), en una comunicación del efecto de la temperatura sobre la germinación de semillas de aliso, encontró que ésta era homogénea entre 12° y 31°C.

El propósito de este trabajo fue el de investigar primeramente el efecto de la calidad de la luz y del ácido gilberélico en el control de la latencia de las semillas de aliso. Por otra parte estudiar los requerimientos térmicos de la germinación de esta especie bajo iluminación contínua.

 

MATERIALES Y METODOS

 

Los aquenios se obtuvieron a partir de estrobilos de Alnus acuminata H.B.K. recolectados el 1O de agosto de 1982, en el Distrito Rangel, Municipio Mucuchies (8°46' N, 70034' W), del Estado Mérida - Venezuela a 2980 msnm. Se trasladaron al laboratorio, donde se pusieron a secar al aire sobre papel de periódico, a temperatura ambiente (18 a 22°C), lo cual provocó su dehiscencia, liberando aquenios de color marrón oscuro, dispersables fácilmente por el viento o por el agua. Los que se almacenaron en botellas de vidrio, cerradas a 4°C hasta que fueron usados para realizar los ensayos. En este trabajo utilizaremos el término semilla al referirnos a la germinación de los aquenios.

Los estudios del efecto de la temperatura sobre la germinación se llevaron a cabo en una cámara de crecimiento Sherer, modelo Cel-511-38, bajo luz contínua suministrada por tubos fluorescentes Philips TL 14 W/54, con una energía a nivel de las semillas de 3,3 x 104 erg x cm-2 x s-1. Las muestras se incubaron en placas de Petri (9 x 2 cm), sobre papel de filtro Whatman N° 1 humedecidas con 5 ml de agua destilada. Las placas de Petri con las semillas se introdujeron en bolsas de polietileno, para reducir la evaporación excesiva y mantener una atmósfera saturada de humedad. Los registros de germinación se realizaron diariamente, en un cuarto oscuro bajo la fuente de luz incandescente de un microscopio estereoscópico Zeiss, cubierta con cuatro capas de papel celofán verde. La emergencia de la radícula se tomó como un indicador de la germinación. En los experimentos sobre el efecto de la calidad de la luz sobre la germinación, la luz roja lejana (IR) se obtuvo a partir de un reflector (Floodlamp) de 150 W filtrado a través de 10 cm de agua y dos capas de papel de celofán azul más dos capas de papel de celofán rojo (Toole et al, 1955) con una energía aproximada de 0,55 x 104 erg x cm-2 x s-1 , así mismo la luz fluorescente tuvo la misma energía. Para los experimentos en la oscuridad, las placas de Petri se colocaron en el interior de cajas de cartón negro, e incubadas en la camara de crecimiento.

Las semillas utilizadas para estudiar el efecto de la calidad de la luz y del ácido giberélico sobre la germinación en la oscuridad correspondieron a la cosecha efectuada el 11 de junio de 1983, en el sitio ya mencionado. Los experimentos isotérmicos, así como los de la acción del ácido giberélico sobre la germinación se hicieron por cuadruplicado, de 200 semillas por replicación mientras que los efectos de la calidad de la luz se efectuaron en duplicados de 200 semillas cada uno. Los resultados de la germinación se basaron en semillas viables, llenas, con embriones presentes, a esta germinación se le denominó real.

La velocidad de germinación isotérmica se calculó por la expresión :

donde:
: es el tiempo promedio de germinación isotérmica.
ni : es el número de semillas germinadas dentro del intervalo de tiempo ti-1 (Labouriau, 1970).

La sincronización de la germinación de las semillas individuales se midió con el índice de entropía (Labouriau, 1976), en el cual

donde:
fi: la frecuencia de las semillas germinadas entre el intervalo li-1
ti :viene dada por fi=ni/N

N: es el numero total de semillas germinadas.

es una medida de la comunicación entre el medio ambiente y el efecto de crecimiento en la semilla, que procede por colisión molecular en todas las isotermas de la germinación (Labouriau, 1978). Mientras más pequeño sea el valor de , mayor será la sincronización de los eventos germinativos.

Los requerimientos térmicos que actúan activando la germinación se evaluaron a través de los valores promedios de entalpia (ΔH) (Labouriau, 1976) según la ecuación:

donde:
R: constatnte universal de los gases,
:son las velocidades de germinación promedio a las temperaturas absolutas T2 y T1

Se consideró conveniente determinar la frecuencia de germinación, ya que se sabe, que la germinación isotérmica nunca está perfectamente sincronizada, mostrando la frecuencia de la germinación: fi = ni/N, una cierta distribución a lo largo del tiempo de incubación isotérmico,fi =φt(ti) . En cada tratamiento isotérmico, la distribución φt(ti) expresa una correlación entre la temperatura externa, T y el crecimiento del embrión (Labouriau, 1978).

 

RESULTADOS

 

1. Viabilidad de las semillas.

Con el propósito de estudiar la presencia de embriones por semilla se contaron 8 muestras de cien semillas, como se observa en el Cuadro N° 1, encontrándose que el 48,7% de las semillas eran vacias, al no tener embriones presentes y que solamente el 51,3 ± 7,5% mostraban embriones, por lo que una expresión de los resultados de germinación basados en el número total de embriones se ajusta más a la realidad.

CUADRO N° 1
NUMERO DE EMBRIONES PRESENTES EN 8 MUESTRAS DE 100
SEMILLAS DE Alnus acuminata H.B.K.
RECOLECTADAS EN MUCUCHIES
N° MUESTRA
N° EMBRIONES
1
42
2
46
3
47
4
47
5
50
6
54
7
60
8
64
Media
51,3
Mediana
48,5
Desviación standart
7,5
Coeficiente de variación
14,6%


. En la Fig. 1 se representa como varía la germinación en el transcurso del tiempo, bajo luz fluorescente contínua, se pueden observar las diferencias bien marcadas cuando se expresan los resultados en base al número total de semillas (germinación aparente), que en base al número total de embriones presentes (germinación real). Al realizar los conteos al final del experimento apreciamos una diferencia de 17% entre la germinación aparente y la real.

Fig. 1. Germinación de semillas de Alnus acuminata H.B.K a 31°C irradiados con luz fluorescente contínua de 3,3 x 104 erg x cm-2 x s-1

 

2. Respuestas de las semillas a la oscuridad y a la luz.

Las semillas puestas a germinar en la oscuridad a las temperaturas de 12°, 21 0, 25° 31 ° Y 40°C, mostraron una germinación muy pobre como se muestra en el Cuadro N° 2, aunque a 2°C y 31°C se obtuvo todavía una germinación de 16,5% y de 15,2%. En los datos mostrados en los Cuadros N° 3 y 4 se observa que las semillas de Alnus acuminata H.B.K., tienen un requerimiento luminoso mediado por un fitocromo, ya que cuando la radiación final fue IR se produjo una inhibición de la germinación. La inhibición de la germinación por IR fue mayor a 20°C que a 30°C. Cuando la radiación fluorescente (F) se suministró de última, se produjo una reversión de la inhibición provocada por la radiación infraroja (IR).

CUADRO N° 2
GERMINACION EN LA OSCURIDAD A DIFERENTES TEMPERATURAS
TEMPERATURA °C
G(real)%
12
0,6 ± 0
21
1,4 ± 0,9
25
16,5 ± 2,0
31
15,2 ± 2,7
35
0,2 ± 0,3
40
0
Las medidas se obtuvieron a partir de 4 replicaicones de 200 semillas cada una.
 
CUADRO N° 3
GERMINACION RELATIVA A 20 °C
TRATAMIENTO
Oscuridad
0,0
IR (15 min)
0,8
F(6 h)
100,0
F(6h)+IR(15min)+F(10min)
77,8
F(6h)+IR(15min)+F(10min)IR(15min)
3,45
F(6h)+IR(15min)
0,8
CUADRO N° 4
GERMINACION RELATIVA A 20 °C
TRATAMIENTO
Oscuridad
0,6
IR (30 min)
4,2
F(24 h)
100,0
F(24h)+IR(30min)
32,9
F(24h)+IR(30min)+F(30min)
79,3
F(24h)+IR(30min)+F(30min)IR(30min)
38,0
Las semillas fueron hidratadas por 48 horas en la oscuridad a 20°C, irradiadas en la secuencia mostrada y mantenida en la oscuridad por 15 días. Las semillas fueron hidratadas por 48 horas en la oscuridad a 30°C, irradiadas en la secuencia mostrada y mantenida en la oscuridad por 15 días.

 

3. Efecto de diferentes concentraciones de ácido giberélico sobre la germinación de semillas de Alnus acuminata.

El ácido giberélico elimina el requerimiento luminoso de las semillas de Alnus acuninata, como se puede observar en el Cuadro N° 5, las concentraciones de 5 ppm, 10 ppm y 100 ppm estimulan la germinaci6n de estas semillas mantenidas en oscuridad continua a 29,5°C. La concentraci6n de 500 ppm estimula la germinación en la oscuridad también, pero cuando, se compara con la de 5 ppm, presenta una inhibici6n de 34,5%.

CUADRO N° 5
EFECTO DE DIFERENTES COCENTRACIONES DE ACIDO GIBERELICO, SOBRE LA GERMINACION DE SEMILLAS EN LA OSCURIDD A 29,5°c
TRATAMIENTO
Agua
0
Acido giberélico- 5 PPM
100,0
Acido giberélico - 10 PPM
97,6
Acido giberélico - 100 PPM
89,9
Acido giberélico - 500 PPM
65,5
Los resultados son el promedio de 4 replicaciones de 200 semillas cada una

 

Efecto de la temperatura sobre la germinación.

En la Figura 2 se muestra la germinaci6n de las semillas bajo luz constante, a diferentes termperaturas, los valores máximos de la germinaci6n no sobrepasan el 90%, ya que entre 10-25% de las semillas permanecen latentes (Fig.3)., En la oscuridad la germinación es nula a 12°, 15°, 35°, 40°C, variando entre 2% y 18% entre las temperaturas de 21°C y 30°C (Fig. 3). A 40°C no ocurre germinación en luz, ni en oscuridad.

 

Figura 2 Germinación de semillas de Alnus acuminata H.B.K a diferentes temperaturas, bajo luz constante de 3,3 x 104 erg x cm-2 x s-1

 

Figura 3 Efecto de la luz y oscuridad sobre la germinabilidad a diferentes temperaturas



De la figura 4. se puede deducir la dependencia de la velocidad de germinación de la temperatura. La regresión lineal (método de los mínimos cuadrados) para = a + bt dá a1= - 0,0153 Y b1 = 0,0093, de tal forma que:
V1 = - 0,0153 + 0,0093T para 12°C <v ≤ 3PC, con un coeficiente de correlación r = 0,994; por la otra parte a2 = 0,1712 Y b2= - 0,0013, de tal manera que 2= 0,1712 - 0,0013T, para 31°C <V ≤ 35°C, con un coeficiente de correlación r =-0,17.

Figura 4. Efecto de la temperatura sobre la velocidad media de germinación

Si el óptimo de temperatura se define como la temperatura que divide el rango de velocidad en dos intervalos de temperatura contiguos con dv/dt > 0 para t<topt y con dv/dt<o para t > topt, entonces: topt = 31°C = 304°K. La temperatura óptima de las semillas de Alnus acuminata, debe ser el punto de intercepción de las dos líneas de regresión y es igual a 31°C. Se obsetva claramente que topt = 31°C, divide asimétricamente el rango óptimo entre 12°C - 35°C Y establece una discriminación entre un rango infra-óptimo 12° ≤ t < 31°C  dv/dt=0,0093 y un rango sufra-óptimo 31°C < t ≤ 35°C dv/dt = - 0,0013. para las semillas fotoblásticas de Alnus acuminata la temperatura óptima es 31°C = 304°K (Cuadro N° 6), observándose claramente que la velocidad dependiente de la temperatura no es linear. Si se realiza una extrapolación hacia la izquierda de V1 = - 0,0153 + O,0093t se obtiene una temperatura mínima tmin. = 1,5 °C; mientras que la extrapolación hacia derecha de v2 = 0,1712 - O,0013t da una temperatura máxima tmax = 38,5°C.

Las series de entropia (), muestran un mínimo de 30°C (Cuadro N° 6). Los valores promedio de ΔH, estimados para los intervalos de temperatura experimentales, muestran que la activación de la germinación es fuertemente endotérmica hasta 30°C, con una inversión del signo a 31°C (Cuadro N° 6).

En el Cuadro N°6, podemos apreciar que existe simetría alrededor de 31°C para las series de tiempo medio de germinación (t), velocidad media de germinación (), entalpia (DH), pero no para las series. El mínimo estocástico de las series localiza la temperatura óptima para la sincronización de la germinación a 30°C.

CUADRO N° VI. Valores de tiempo promedio de germinación isotérmica, velocidad promedio de germinación isotérmica. entropia y calor de activación en semillas de Alnus acuminata H.B.K

 


5. Frecuencia de la germinación isotérmica.

En la Figura 5, se muestra la distribución de las frecuencias-de germinación de las semillas de Alnus acuminata, para datos isotérmicos promedios de 7 temperaturas diferentes. Se puede apreciar que hay una diferencia cronológica en cuanto a la distribución de las frecuencias de germinación.


FIGURA 5. Frecuencia relativa de la germinación en función del tiempo de la incubación isotérmica, bajo luz continua en semillas de Alnus acuminata H.B.K.

 

DISCUSION

 

En el presente trabajo se encontró que Alnus acuminata H. B.K., tiene un alto porcentaje de semillas vacías, probablemente producidas por un desarrollo ovárico sin previa fecundación, como ocurre en Alnus glutinosa (Mc Vean, 1955).

Esto podría deberse a una falta de sincronía en la maduración de los amentos masculinos y femeninos, presentándose el fenómeno de proterandria. La germinación de las semillas está bajo el control de un sistema de fitocromo que parece inducir la síntesis de hormonas tipo giberelinas, ya que el requerimiento lumínico puede ser sustituido, por una fuente exógena de ácido giberélico. La iluminación puede actuar, ya sea disminuyendo la concentración de inhibidores o aumentando la concentración de las hormonas promotoras, o mediante la combinación de estos dos efectos (Black, 1980/81).

La germinación isotérmica de Alnus acuminata H.B.K. tiene un rango óptimo entre 12-35°C, dándole una gran homogeneidad, lo que asegura la germinación potencial de una gran fracción de las semillas producidas.

La temperatura óptima es de 30°C, con una mínima de 1,5°C y una temperatura máxima de 39,5°C. Estas temperaturas cardinales halladas en Alnus acuminata, están dentro del rango encontrado en muchas especies tropicales (Labouriau, 1983). La temperatura mínima baja encontrada en esta especie podría estar asociada a su hábitat en la cordillera andina, en la que se registran temperaturas por debajo de 0°C.

Las características termodinámicas de la germinación de las semillas de Alnus acuminata pueden indicar la participación de fenómenos de desnaturalización térmica cerca de la temperatura óptima de germinación, lo que ha sido confirmado experimentalmente usando óxido de deuterio (Labouriau, 1977).

Se encontró que todas las distribuciones de frecuencias son unimodales, a excepción de las isotermas de 25° y 35°C, que son polimodales. Hallándose una falta de regularidad aparente en cuanto a la posición de la moda, cuando se comparan diferentes distribuciones isotérmicas. Lo que indica que la germinación de las semillas de Alnus acuminata H.B.K., no está perfectamente sincronizada y que hay una gran sensibilidad a la temperatura de los embriones en estas semillas.

El tiempo de germinación promedio , se encuentra desplazado hacia la derecha del tiempo modal principal: > mo, debido a que las curvas son asimétricas hacia la derecha. estando los valores concentrados hacia la izquierda; resultados similares han sido reportados en semillas de Dolichos biflorus L. (Labouriau, 1978).

BIBLIOGRAFIA

 

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Este es un Material didáctico elaborado por:
Profesor de Fisiología Vegetal, Departamento de
Botánica, Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales.
Universidad de Los Andes - Mérida - Venezuela
e-mail: rubenhg@ula.ve
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Revisado: 16 de Abril de 2008 .