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Revista de Ciencias Agrícolas

Print version ISSN 0120-0135

Rev. Cienc. Agr. vol.35 no.1 San Juan de Pasto Jan./June 2018

http://dx.doi.org/10.22267/rcia.183501.83 

Artículo de Investigación e Innovación Científica y Tecnológica.

Efecto de tratamientos pregerminativos en semillas de Dianthus barbatus L. cv. ‘Purple’ bajo condiciones controladas

Effect of pre-germination treatments in Dianthus barbatus L. seeds cv. 'Purple' under controlled conditions

Leidy Julieth González-Amaya 1   , Bayron Eduardo Pita 2   , Elberth Hernando Pinzón-Sandoval 3   , German Eduardo Cely 4   , Pablo Antonio Serrano 5  

1Ingeniero Agrónomo, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (Boyacá, Colombia).

2Ingeniero Agrónomo, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (Boyacá, Colombia).

3M.Sc. Fisiología Vegetal, Grupo de Investigaciones Agrícolas (GIA), Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia ,Boyacá, Colombia, e-mail: elberth02@gmail.com.

4 M.Sc. Ciencias Agrarias. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Boyacá, Colombia.

5 M.Sc. Docente Asociado. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Boyacá, Colombia.

RESUMEN

La producción de flores en Colombia, ocupa un lugar fundamental en los productos agrícolas de exportación, dentro de los cuales se encuentran los claveles que son muy apetecidos por sus excelentes características de duración y belleza. Sin embargo, la especie Dianthus barbatus L. cv. ‘Purple’, presenta problemas en la germinación de sus semillas. Por lo tanto, el objetivo de la investigación fue evaluar diferentes tratamientos pregerminativos sobre la germinación de semillas de Dianthus barbatus L. cv ‘Purple’. Para esto, se estableció un Diseño Completamente al Azar con diez tratamientos correspondientes a la combinación de tres dosis de KNO3 (150, 200, 250mg L-1) y tres tiempos de imbibición (6, 12, 24 horas) y un tratamiento testigo. Las variables evaluadas fueron: porcentaje de germinación (PG), agua absorbida, velocidad media de germinación (VMG), tiempo medio de germinación (TMG), porcentaje de adaptabilidad (PA). La aplicación de los tratamientos pregerminativos basados en la aplicación de KNO3 combinado con el tiempo de imbibición, mostraron un efecto positivo sobre el porcentaje de germinación, VMG, TMG, tasa de imbibición y adaptación en semillas de Dianthus barbatus L. cv. ‘Purple’ bajo condiciones controladas. El tratamiento que mejor respuesta generó fue la aplicación de KNO3 en una concentración de 250mg L-1 y seis horas de imbibición, presentando diferencias significativas (P≤0,05) frente al tratamiento testigo en la mayoría de las variables evaluadas, esto lo convierte en una alternativa importante en la reducción de costos de producción dentro del proceso de propagación sexual de D. barbatus L. cv ‘Purple’ bajo condiciones controladas.

Palabras-clave: Osmoacondicionamiento; Nitrato de potasio; Germinación; Latencia; Propagación sexual

ABSTRACT

Carnations are the most desired flowers because their excellent characteristics of endurance and beauty. However, the species Dianthus barbatus L. cv. 'Purple', face problems in the germination stage, which leads to increased production costs. Therefore, the objective of the research was to test different pre-germination treatments on the seed germination of Dianthus barbatus L. cv 'Purple'. A Completely Randomized Design was established with ten treatments corresponding to the combination of three doses of KNO3 (150, 200, 250 mg L-1) and three imbibition periods (6, 12, 24 hours) including the control treatment. The evaluated variables were: percentage of germination (PG), water absorbed, germination speed average (ASG), germination time average (ATG), percentage of adaptability (PA). The application of pre-germination treatments based on the application of KNO3 combined with the imbibition showed a positive effect on the percentage of, ASG, ATG, imbibition rate and adaptation in seeds of Dianthus barbatus L. cv. 'Purple' under controlled conditions. The treatment that generated the best response was the application of KNO3 at a concentration of 250 mg L-1 and six hours of imbibition, which presented significant differences (P≤0.05) compared to the control treatment in most of the evaluated variables. It becomes an important alternative in the reduction of production costs within the process of sexual propagation of D. barbatus L. cv 'Purple' under controlled conditions.

Key words: Osmopriming; Potassium nitrate; Germination; Latency; Sexual propagation

INTRODUCCIÓN

A nivel mundial, la floricultura se ha convertido en una de las alternativas más importantes de negocio en países ubicados en las zonas tropicales del mundo. Esta se ha consolidado como el primer renglón de exportaciones agrícolas no tradicionales de Colombia. En 2014, las exportaciones de flores le representaron al país USD1.374 millones de dólares, de los cuales, el clavel estándar y el miniclavel representaron el 16,4% (ASOCOLFLORES, 2015). Colombia es el primer proveedor de flores de corte a Estados Unidos y el segundo exportador a nivel mundial (López et al., 2010).

A nivel internacional, los claveles representan aproximadamente el 6% de la producción de flores. Es una de las flores más cotizadas debido a su belleza, duración, disponibilidad durante el año y resistencia al embalaje y transporte. Dentro del género Dianthus, en Colombia, se destacan las especies D. caryophyllus como la de mayor importancia, propagada a partir de esquejes (Castilla y Gonzáles, 2014) y D. barbatus conocido Sweet William o flor de poeta, el cual se propaga mediante semillas que son importadas; sin embargo, ésta presenta una germinación desuniforme inferior al 80%, que incrementa los costos de producción por mayor uso de semillas y mano de obra.

La baja germinación de las especies se relaciona con fenómenos fisiológicos como la latencia, que es la condición que impide la germinación de semillas viables, aunque estas se encuentren en condiciones de humedad, temperatura y concentración de oxígeno idóneas para hacerlo (Rodríguez et al., 2014). La latencia genera una desuniformidad en la emergencia, que causa pérdidas e incrementa los costos de producción debido a la necesidad de hacer más de un trasplante y además de retardar el proceso productivo (Andrade y Laurentin, 2015); sin embargo se indica que existen algunos procesos que pueden reducir esta condición (Cardosoet al., 2014). Dentro de éstos, se encuentra la pre-germinación u osmoacondicionamiento, la cual es una alternativa para disminuir el monto de las pérdidas ocasionadas por germinación y emergencia desuniforme, la cual varía de acuerdo con la especie, el vigor de la semilla, su manejo, el medio ambiente o la combinación de ellas (Cortez et al., 2011).

El osmoacondicionamiento es un método efectivo que mejora la uniformidad y porcentaje de germinación (Sánchez et al., 2007). Este método consiste en la hidratación de semillas bajo condiciones controladas (Sampaio et al., 1993). Las semillas son sumergidas en una solución con una concentración determinada y un tiempo establecido, buscando promover la hidratación y acondicionamiento de las semillas, retardando su deterioro fisiológico propiciado por la producción de radicales libres (Moreno y Jiménez, 2013). Lo anterior, limita la pérdida de integridad de las membranas celulares por medio de la hidratación de la semilla en la segunda fase de imbibición, en la que varios procesos metabólicos son activados, antes de la emergencia de la radícula (Black y Bewley, 2000). La hidratación de las semillas es controlada por el equilibrio osmótico que se presenta entre el potencial hídrico de la solución y el interior de las mismas (McDonald, 2000). El resultado final es un aumento de la germinación de aquellas semillas que presentan una germinación lenta, logrando una uniformidad del proceso que se verá reflejado al momento del trasplante a campo (Sánchez et al., 2007).

Uno de los compuestos que ha sido estudiado en los procesos de osmorregulación es el nitrato de potasio (KNO3), promotor de la geminación recomendado ampliamente en las reglas Internacionales de Ensayos de Semillas (ISTA, 2008), con el fin de romper la latencia en semillas de diversas especies, en etapas tempranas de crecimiento. La composición química y la concentración de las soluciones nutritivas determinan la nutrición de las plántulas. El nitrógeno y el potasio son los nutrimentos requeridos en mayor cantidad es este primer ciclo.

Agentes inorgánicos como KNO3 son osmóticamente activos, reduciendo el potencial hídrico de la solución. Esto permite un control del nivel de imbibición de las semillas, contribuyendo a la mejora de la germinación y al vigor de la semilla (Dias et al., 2012). El potasio es un nutrimento esencial para las plantas, involucrado en la estabilización del pH celular, la osmoregulación, la activación de enzimas, la tasa de asimilación de CO2, la translocación de fotosintatos y el transporte en las membranas (Hernández et al., 2009). Por su parte, Batak et al. (2007) afirman que la relación entre la aplicación exógena de nitrato de potasio y la germinación, es explicada por la acción de los nitratos sobre la ruta metabólica relacionada con el fitocromo, mientras que Alboresi et al. (2005) señalan que la aplicación exógena de nitrato, actúa como moléculas de señal en las vías metabólicas del ácido abscísico o del ácido giberélico.

Por lo anterior, la presente investigación tiene como objetivo evaluar el efecto de tratamientos pregerminativos sobre semillas de Sweet William (Dianthus barbatus L.) cv. ‘Purple’ bajo condiciones de invernadero.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el municipio de Chía-Cundinamarca (Colombia), a 4°43LN y 74° 100’LO, una altura de 2.558msnm. Las condiciones ambientales que se presentaron durante la investigación fueron: temperatura promedio día de 18,8°C y 10,7°C noche y humedad relativa de 77%.

El material vegetal utilizado fueron semillas de D. barbatus cv. ‘Purple’. Como sustrato se utilizó turba Germination Unix®, la cual cuenta con buenas características de aireación, porosidad y retención de agua. La siembra se realizó en bandejas de 200 alveolos, como sustancia osmoacondicionadora se utilizó un producto comercial a base de nitrato de potasio (KNO3) con una composición garantizada de 13% N y 43% K. La siembra se realizó de forma manual luego del proceso de osmoacondicionamiento. Luego de la siembra, las bandejas fueron llevadas a cuarto de germinación con temperatura de 22°C y humedad de 85 a 90% durante un periodo de tres días, luego se llevaron a fase de crecimiento en invernadero con una temperatura mínima promedio de 12,5ºC y máxima de 23ºC durante un periodo de 30 días, aproximadamente.

Se utilizó un Diseño Completamente al Azar (DCA) con 10 tratamientos, los cuales correspondieron a la combinación de dosis de nitrato de potasio y tiempos de imbibición (Tabla 1), con cinco replicaciones, para un total de 50 unidades experimentales. Cada unidad experimental estuvo compuesta por 200 semillas.

Tabla 1 Tratamientos pre-germinativos en semillas de D. barbatus L. cv. ‘Purple’ en condiciones de invernadero. 

Tratamiento Dosis KNO 3 (mg L -1 ) Tiempo imbibición (horas)
T1 (convencional) 0 24
T2 150 6
T3 150 12
T4 150 24
T5 200 6
T6 200 12
T7 200 24
T8 250 6
T9 250 12
T10 250 24

Antes de la aplicación de los tratamientos, se verifico la viabilidad de las semillas mediante la metodología descrita por Suarez y Melgarejo (2010). Para ello, se emplearon 100 semillas que se dejaron en imbibición durante 24 horas en agua destilada en caja de Petri, posteriormente se retiró el exceso de agua y se procedió a aplicar una solución de 1,0% de cloruro de 2, 3, 5-trifenil-tetrazolio. Estas fueron incubadas durante una hora en oscuridad a una temperatura de 35°C, luego se hizo la evaluación de la tinción del embrión mediante estereoscopio. Para definir patrones de tinción relacionados con viabilidad, se expusieron las semillas a una temperatura de 75°C durante 10 min con el fin de dar muerte al embrión y así tener un patrón de comparación frente a las semillas de los tratamientos. La metodología utilizada para la extracción del embrión fue la descrita por Hernández et al. (2009). Se separó una pequeña porción de la testa de la parte apical o basal de la semilla, para retirar el embrión y proceder a su observación.

Las variables evaluadas fueron: Porcentaje de Germinación (%G), Velocidad Media de Germinación (VMG) y Tiempo medio de germinación (TMG) siguiendo la metodología descrita por Ranal y Santana (2006) (Tabla 2) tomando mediciones cada ocho horas hasta que no se observó cambio en el número de semillas germinadas; agua absorbida: para ello, se tomaron cinco semillas por tratamiento. Estas fueron colocadas en vasos desechables de una onza los cuales contenían las diferentes soluciones. Se realizó la medición de peso inicial y final en función de los diferentes tiempos de imbibición y Porcentaje de Adaptación (PA), calculando la diferencia entre el número de semillas germinadas en cuarto de germinación y las plántulas que luego de la fase de acondicionamiento en invernadero salieron para trasplante a campo.

Tabla 2 Formulas empleadas para el cálculo de variables de germinación (Ranal y Santana, 2006). 

VMG=Velocidad media de germinación; TMG=Tiempo medio de germinación; ni=número de semillas germinadas en la iésima toma de datos; ti=tiempo (en horas) de la iésima toma de datos; K=tiempo (en horas) de duración de la prueba de germinación; N= número de semillas germinadas; Ns = número de semillas totales.

Los datos obtenidos a partir de los tratamientos aplicados fueron sometidos a análisis de supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza aplicando las pruebas de Shapiro-Wilk y Levene, respectivamente. Comprobados dichos supuestos, se procedieron a realizar Análisis de Varianza (ANOVA). Las variables que presentaron diferencias según el ANOVA, se sometieron a análisis múltiple de medias mediante la prueba de Tukey (P≤0,05), para los procedimientos estadísticos se utilizó el programa estadístico SAS® v. 9.2.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Verificación de Viabilidad. La calidad de la semilla se compone de varios elementos. Uno de ellos es la calidad fisiológica que se evalúa mediante pruebas de germinación y viabilidad (Cortez et al., 2011). Las semillas de D. barbatus cv ‘Purple’ presentaron una viabilidad del 85%. Las semillas prehumedecidas, sometidas a estufa de secado durante 10 min, perdieron completamente la viabilidad, con tinción nula (Figura 1A). Esto permitió caracterizar los patrones de tinción con la aplicación de tetrazolio al 1%. Se pudo apreciar una coloración rosa fuerte en las semillas prehumedecidas que no fueron sometidas a estufa de secado indicando viabilidad de las semillas (Figura 1B), mientras que las que fueron sometidas presentaron una coloración transparente con coloración nula. Estos resultados permitieron descartar problemas relacionados con la viabilidad de las semillas y asociar la germinación desuniforme con la latencia de las mismas.

Figura 1 Semillas de D. barbatus L. cv ‘Purple’ sometidas a prueba de tetrazolio al 1% (Suarez y Melgarejo, 2010).  

Agua absorbida. Se presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos (P≤0,05). Las semillas sometidas al tratamiento de 150mg L-1 +12 horas de imbibición mostraron una mayor ganancia de peso relacionada con la absorción de agua con un valor de 0,96±0,008g/semilla presentando diferencias significativas frente a los demás tratamientos. El menor valor se presentó con el tratamiento testigo con un valor de 0,22±0,005g/semilla (Figura 2).

Se observó que todos los tratamientos absorbieron diferente cantidad de agua o solución en función al cambio de peso observado. Lo anterior indica que las semillas son permeables, por lo tanto se puede descartar la presencia de latencia física generada por la formación de testas muy gruesas (Baskin y Baskin, 2001). El tratamiento testigo absorbió la menor cantidad de agua, esto indica que el KNO3 favorece la absorción de agua por las semillas como efecto del cambio en el gradiente osmótico.

Möller y Smith (2001) muestran que el período de acondicionamiento osmótico debe ser corto. Con períodos prolongados, existe el riesgo que los iones de los agentes osmóticos penetren la semilla y dañen el embrión. Es importante tener en cuenta en la aplicación de tratamientos pregerminativos o de osmoacondicionamiento de semillas, que la disponibilidad de agua y concentración de iones, se debe mantener en niveles adecuados, con el fin de controlar los procesos de hidratación y que la solución osmótica active el metabolismo, puesto que si el potencial osmótico es demasiado bajo, la germinación se detiene, y por lo tanto, la protrusión de la radícula no ocurre (Mora et al., 2004).

Figura 2 Agua absorbida por semillas de D. barbatus L. cv. ‘Purple’ sometidas a diferentes tratamientos pregerminativos. 

Porcentaje de germinación. Se presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos (P≤0,05). La germinación inicio a las 32 horas después de entrada a cuarto de germinación y se extendió hasta las 72 horas (tres días). El tratamiento de 250mg L-1 de KNO3 y un tiempo de imbibición de seis horas mostró un valor de 82,6±0,24%, seguido del tratamiento de 200mg L-1 de KNO3 con un valor de 77,2±1,06%, siendo los valores más altos para esta variable. Estos presentaron diferencias significativas frente al tratamiento testigo, el cual presentó un valor de 70,6±0,81% (Figura 3).

El efecto del nitrato de potasio en diferentes concentraciones como tratamiento pregerminativo de semillas se ha evaluado en especies como agraz (Magnitskiy y Ligarreto, 2007), tomate (Moreno y Jiménez, 2013), chile ancho (Cortez et al, 2011) y especies silvestres (Freire de Brito et al., 2016). También se han encontrado resultados positivos al realizar tratamiento pregerminativo de los bulbos de Gladiolus alatus, una especie floral cultivada a nivel mundial, al aplicar con una solución de 1% de KNO3 con la que se obtuvo un 80% de germinación (Ramzan et al., 2010). Si bien no hay reportes específicos para D. barbatus, McDonald (2000), menciona que el osmoacondicionamiento ha sido exitoso en especies de semilla pequeña como zanahoria, pimienta, apio, tomate, cebolla y lechuga, condición que se asocia a la semilla de D. barbatus, la cual presenta un tamaño inferior a 1mm.

Según Filho (2005), el mecanismo de acción KNO3 puede estar vinculado con la recepción de electrones, provenientes del NADPH que utiliza para reducirse a nitrito. De esta forma, el NADPH se oxida dentro de la semilla, aumentando la disponibilidad de NADP que se reduce mediante acción sobre las deshidrogenasas del ciclo de las pentosas fosfato, ayudando a superar la latencia de la semilla.

Figura 3 Porcentaje de germinación de semillas de D. barbatus L. cv. ‘Purple’ sometidas a diferentes tratamientos pregerminativos. 

Velocidad media de germinación (VMG) y tiempo medio de germinación (TMG). No se presentaron diferencias estadísticas en las variables VMG y TMG. Sin embargo, se evidencia un efecto positivo entre la aplicación y la no aplicación de KNO3. El tratamiento de 250mg L-1 de KNO3 + 12 horas de imbibición presentó el menor TMG de 55,88±0,77 horas, superando al testigo, el cual presentó un valor de 62,53±0,37 horas (Tabla 3). Esto indica una ganancia de aproximadamente siete horas, que desde el punto de vista comercial y de labores, disminuye el tiempo en cámara de germinación en un día. Por su parte la VMG aumento con la aplicación de KNO3. Los tratamientos de 250mg L-1 de KNO3 + 6 horas de imbibición y 250mg L-1 de KNO3 + 12 horas de imbibición, mostraron los mejores resultados con 2,76±0,09 y 2,68±0,11 semillas/hora, respectivamente, en relación al tratamiento sin aplicación (2,33±0,09 semillas/hora).

Los resultados observados en el presente estudio, correlacionan con lo reportado por Cortez et al. (2011) quienes observaron menor TMG y mayor VMG al aplicar una dosis de 750ppm de polietilenglicol + 200ppm de KNO3 en semillas de chile ancho. Por su parte, Moreno y Jiménez (2013) observaron resultados similares en semillas de tomate cv. ‘Santa Clara’ al aplicar una dosis de 200mg L-1 de KNO3. Según Campos et al. (2002), al acelerar la germinación también se acelera la emergencia de plántulas y por ende, el cultivo progresa con rapidez y se reduce el riesgo de plagas y enfermedades antes de la emergencia de las plántulas. El osmoacondicionamiento confiere mayor precocidad a las semillas, esto reduce la pérdida de plántulas y propicia cultivos con mayor producción, observando una germinación rápida y uniforme. La temperatura que se manejó durante la investigación fue de 22ºC y HR 90% lo cual coincide con Pereira et al. (2010), quienes reportaron que la temperatura tiene una marcada influencia en el proceso germinativo, no solo respecto a los porcentajes de germinación, sino también, sobre la velocidad de germinación.

Tabla 3 Velocidad media de germinación y tiempo medio de germinación en D. barbatus L. cv. ‘Purple’ bajo condiciones controladas y tratamientos pregerminativos. 

± =error estándar (n=5)

Adaptabilidad. Se presentaron diferencias estadísticas entre los tratamientos evaluados (P≤0,05). El tratamiento 250mg L-1 de KNO3 + 6 horas de imbibición presentó el mayor número de plántulas adaptadas en la fase de adaptación y crecimiento con un valor de 81,2±0,37%, y una pérdida por bandeja de 40,6 plántulas respecto al testigo, que presentó un porcentaje de adaptación del 69±0,83% y una pérdida 62 plantas por bandeja. En este sentido, el tratamiento 250mg L-1 de KNO3 + 6h superó al testigo en 21,4 plantas (Figura 4).

Figura 4 Porcentaje de adaptabilidad de plántulas de D. barbatus L. cv. ‘Purple’ sometidas a tratamientos pregerminativos. 

El porcentaje de germinación de las semillas está relacionado con la adaptación de las plántulas a condiciones de campo. Bajas tasas de germinación o embriones, que tienen mayor predisposición a sufrir problemas bajo condiciones ambientales adversas que las plántulas provenientes de semillas vigorosas (Moreno y Jiménez, 2013). De tal forma, que al comparar las semillas sin tratamiento de osmoacondicionamiento y las que fueron tratadas con las diferentes concentraciones de KNO3, se concluye que aquellas que fueron imbibidas en una solución de 250mg L-1 de KNO3 + 6h presentaron las mejores condiciones de germinación y calidad fisiológica, teniendo una mejor adaptación a las condiciones de invernadero, en comparación con aquellas que no fueron tratadas.

CONCLUSIONES

La aplicación de tratamientos pregerminativos en los que se empleó nitrato de postasio (KNO3) combinado con el tiempo de imbibición, mostraron un efecto positivo sobre el Porcentaje de Germinación, Velocidad Media de Germinación, Tiempo Medio de Germinación, Tasa de Imbibición y Adaptación en semillas de Dianthus barbatus L. cv. ‘Purple’ bajo condiciones de invernadero. El tratamiento que mejor respuesta generó, fue la aplicación de KNO3 en una concentración de 250mg L-1 y seis horas de imbibición, siendo una alternativa importante en la reducción de costos de producción dentro del proceso de propagación sexual de D. barbatus L. bajo condiciones controladas.

AGRADECIMIENTOS

Este proyecto se realizó gracias al apoyo financiero de la empresa MG Consultores S.A.S área de propagación.

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Recibido: 25 de Enero de 2017; Aprobado: 06 de Septiembre de 2017

Conflicto de intereses:

Los autores declaran que no hay conflicto de interés.

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