http://dx.doi.org/10.15446/acag.v65n1.45377
Calidad fisiológica de semillas de variedades de Ocimum producidas bajo condiciones del Valle del Cauca, Colombia
Physiological seed quality of varieties of Ocimum produced under conditions of Valle del Cauca, Colombia
Leila Aceneth Durán Gaviria1, Diego Fernando Castro Vargas1, Manuel Salvador Sánchez Orozco1 y Carmen Rosa Bonilla Correa2
1 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, Colombia. 2 Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, Colombia. Autor para Correspondencia: dfcastrov@unal.edu.co
Rec.: 02.09.2014 Acep.: 14.01.2015
Resumen
El género Ocimum con más de 150 especies se caracteriza por la alta variabilidad morfológica y quimiotípica y el gran valor en las industrias de perfumería, cosmética, alimentaria y farmacéutica. Con el objetivo de evaluar la calidad fisiológica de las semillas de este género, en el Centro Experimental y el Laboratorio de Fisiología Vegetal de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, se realizaron pruebas de germinación y viabilidad con 2,3,5– trifenil tetrazolio, TTZ. En un diseño factorial con semillas de cinco variedades, tres tratamientos y tres repeticiones, se evaluaron los efectos de embeber las semillas durante 5 minutos en nitrato de potasio KNO3 al 0.2% y ácido giberélico AG3 a 250 ppm y 500 ppm como primer riego y un testigo (solo agua). Los resultados mostraron que las semillas de la especie O. selloi presentaron los mayores porcentajes (90%) de viabilidad en TTZ y germinación (46.2 %). Las semillas embebidas en KNO3 al 0.2 % presentaron los mayores valores de germinación en tres de las cinco variedades evaluadas. Las mejores respuestas de germinación se obtuvieron con las semillas de las especies O. selloi (70%) y O. micranthum (58%), seguido de Ocimum sp. (26%). Los resultados mostraron la presencia de niveles variables de latencia, que fue superada parcialmente con la aplicación de nitrato de potasio (KNO 3) al 0.2 %.
Palabras clave: Albahaca, quimiotipos, germinación, tetrazolio, viabilidad, latencia, nitrato de potasio, ácido giberélico.
The genus Ocimum with over 150 species is characterized by high morphological variability and Chemotypes of great value in the industries of perfumery, cosmetics, food and pharmaceutical features. In order to evaluate the physiological quality of the seeds, in the Experimental Center and the Laboratory of Plant Physiology at the National University of Colombia at Palmira, germination and viability tests were performed with 2,3,5 triphenyl tetrazolium, TTZ. In trials, using a factorial design with five varieties of seeds, three treatments and three replications, the effect of imbibing the seeds for five minutes in Potassium nitrate 0.2% KNO3 and gibberellic acid GA3 250 ppm and 500 ppm respectively as first irrigation and a control (water) was evaluated. The results showed that the seeds from the species O. selloi had the highest percentage (90%) of viability in TTZ and germination (46.2%). The seeds soaked in 0.2% KNO3 showed the highest values of seed germination in three of the five varieties tested. The best responses were obtained with germination seeds O.selloi species (70%) and O. micranthum (58%), followed by Ocimum sp. (26%). The results showed the presence of varying levels of latency, which was partially overcome by the application of potassium nitrate (KNO3) 0.2%.
Keywords: Basil, Chemotypes, germination, tetrazolium viability, dormancy, potassium nitrate, gibberellic acid.
Introducción
El interés por la medicina tradicional complementaria es cada vez mayor, por diversos motivos entre los que se encuentran la creciente presión social por lo natural y por ser la única alternativa de muchas personas para atender sus problemas de salud. Los tratamientos tradicionales y sus prácticas son culturalmente aceptados ya que es una forma de atención disponible a bajo costo para los hogares. La mayor parte de las medicinas tradicionales complementarias son atractivas debido al vertiginoso encarecimiento de la atención en salud (Akerele, 1985).
Las encuestas en mercados nacionales e internacionales de plantas medicinales, aromáticas y condimentarías comprueban el interés creciente por éstas y señalan, además del crecimiento, un mercado importante y altamente competitivo en el que la calidad y consistencia de ésta, deberán estar apoyados con esfuerzos fuertes en investigación y desarrollo para proveer innovación y variedad (Agronet, 2008; CBI Market survey, 2010).
La albahaca, una planta del género Ocimum, ocupa un lugar importante entre las especies aromáticas, medicinales y condimentarías cultivadas en Colombia y en el Valle del Cauca, en particular, debido a su gran adaptabilidad a las condiciones edafoclimáticas de la región. De acuerdo con el Plan Hortícola Nacional 2006 – 2010, el Valle del Cauca aparece como uno de los departamentos con mayor participación en la producción nacional de esta planta (19% del área cosechada) y uno de los de mayor potencial debido a sus altos rendimientos (79.8 t/ha) (MADR –CCI, 2007). El género Ocimum perteneciente a la familia Labiatae, se caracteriza por la alta variabilidad morfológica y quimiotípica (Marotti et al., 1996; Muñoz et al., 2007; Simon et al., 1999). Algunas especies son ricas en aceites aromáticos y reconocidas por sus actividades antihelmíntica, antipirética, diaforética, expectorante y carminativa; mediante la administración oral del extracto acuoso a roedores diabéticos se ha comprobado también su actividad hipoglucémica (Dode et al., 2003; Tene et al., 2007, citados por Tan, Mezui, Enow, Nijkam, Dimo y Bitolog, 2008). Varios estudios han reportado efectos fisiológicos beneficiosos de semillas de O. canum en la disminución del colesterol y la glucosa en la sangre y efecto laxante (Kangsadalampai, Meksawan, y Buranaprapruk, 2007). En semillas de O. sanctum se reportan propiedades antiinflamatorias, antipiréticas, analgésicas y antiartríticas. También se ha estudiado el efecto de su aceite esencial sobre parámetros inmunológicos en animales (Mediratta, Sharma, y Singh, 2002). Igualmente se reporta potencial en la utilización del mucilago de las semillas como ingrediente espesante y estabilizador ya que los polisacáridos presentes en el mucilago se utilizan generalmente como agentes gelificantes y estabilizadores, y para mejorar las características de textura de muchos productos alimenticios como jaleas, aliños de ensaladas y postres (Hosseini, Matia, Goh, Razavi, y Mortazavi, 2010)
Presenta amplia variación en características de crecimiento, tamaño de hoja, color de flor, aspecto físico y aroma (Lawrence, 1992) entre sus más de 150 especies (Pushpangadan, Bradu, Basil, Chadha, y Gupta, 1995). Es un grupo importante de plantas aromáticas que contienen aceites esenciales ricos en diferentes constituyentes como linalol, geraniol, citral, alcanfor, eugenol, timol, entre otros (Lee, Umano, Shibamoto, y Lee, 2005). Este género tiene amplia variabilidad entre genotipos, lo que se utiliza para identificar materiales con altos contenidos de linalol (Labra, Miele, Ledda, Grassi, Mazzei, y Sala, 2004). Sin embargo, la composición del aceite esencial y los caracteres morfológicos no son siempre suficientes para delimitar exactamente cada variedad o cultivar (Grayer et al., 1996, citados por Grayer, Vieira, Price, Kite, Simon, y Paton, 2004).
En el ciclo vegetativo, la germinación constituye una de las fases más importantes y limitantes del desarrollo, caracterizado por procesos de naturaleza compleja, dependiente de factores como temperatura, luz, agua y reguladores de crecimiento (Mayer et al., 1989, citados por Factor, Purquerio, Lima, Araujo, Curi, y Tivelli, 2008), eportan el fenómeno de latencia en semillas de O. basilicum, y Estrelles, Guemes, Riera, Boscaiu, Ibars, y Costa (2010) el efecto de la temperatura en la germinación.
En semillas pequeñas, la ocurrencia de germinación en presencia de luz puede ser considerada como una característica adaptativa. Las semillas pequeñas son generalmente fotoblásticas positivas y su falta de capacidad para germinar en ausencia de luz, exige que se siembren en la superficie del suelo, donde la luz puede estimular la germinación. Las temperaturas reconocidas como óptimas para germinación de semillas de O. basilicum varían entre 20 y 30°C (Sousa, Sousa, Oliveira, y Barros, 2007; ISTA, 2010), por el contrario, Putievsky (1983) reconoce que la germinación de O. basilicum no es sensible a la temperatura.
]]> La germinación de semillas de O. gratissimum presenta un comportamiento un poco errático, típico de especies no completamente domesticadas. Los tratamientos de inmersión en agua, o de agua corriente durante 24 h no resultaron efectivos, pero es posible mejorar la germinación con aplicaciones exógenas de ácido giberélico a partir de concentraciones de 250 ppm (Fuentes et al., 1996). Existen en los vegetales las giberélinas, las kinetinas y las auxinas, que actúan en ese orden respectivamente en el crecimiento de las células, en su división y en el desarrollo y crecimiento de las nuevas células. Estas sustancias se utilizan en la multiplicación y desarrollo de las plantas, bien para romper la latencia de semillas, o para estimular el enraizamiento de los esquejes y el desarrollo de plantas (Muñoz, 1993, citado por López, Burgos, y Cenóz, 2004).Muchos de los resultados exitosos de investigación con plantas medicinales fracasan o no se pueden aplicar por la escasa disponibilidad de materiales de propagación (semillas o esquejes) o la falta de conocimiento para producirlas y/o conservarlas. Invariablemente, las respuestas a la creciente demanda de los productos naturales requieren nuevos cultivos para la producción de biomasa y deberán incluir el suministro, métodos de acondicionamiento, conservación y calidad de semillas o plántulas para garantizar una respuesta responsable y coherente con la demanda creciente de estos productos.
Debido a que la mayoría de las semillas de las variedades de albahaca son importadas a un alto costo, con deficiencias en la identidad genética de los materiales y alta variabilidad de la calidad física y fisiológica, el proyecto relacionado con este trabajo tuvo como objetivo evaluar la calidad fisiológica de las semillas de cinco variedades de albahaca con el fin de contribuir y facilitar el desarrollo de sistemas de suministro de semilla.
Materiales y métodos
Los experimentos se realizaron en el Centro Experimental y en el Laboratorio de Fisiología Vegetal de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, a 03° 31’ 48” N y 76° 8’ 13”, a 1050 m.s.n.m., temperatura promedio de 23.5°C, humedad relativa de 77% y evaporación de 1604.4mm.
Se utilizaron semillas de variedades de Ocimum disponibles y producidas en la Colección de trabajo de Plantas Medicinales, Aromáticas y Condimentarías del Centro Experimental de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira (CEUNP) y semillas comerciales. Inicialmente las semillas se sembraron en bandejas germinadoras y 20 días después de la emergencia se trasladaron a macetas de 10 kg de capacidad bajo condiciones de invernadero, donde se mantuvieron hasta la cosecha; con esto se garantizó la disponibilidad de semillas de la misma edad para siembra en campo. Las variedades utilizadas, el origen y el tiempo hasta la producción de semillas aparecen en la Tabla 1.
Calidad fisiológica de semillas
Las semillas de las variedades fueron cosechadas manualmente entre 68 y 127 días después de la siembra (Tabla 1), fueron secadas a la sombra hasta alcanzar 10% de humedad antes de proceder separar y eliminar por ventilación las semillas vanas y el material vegetal liviano. Las pruebas de germinación se hicieron siguiendo el protocolo de ISTA (2010). Los tratamientos de germinación evaluados se incluyen en la Tabla 2.
Los tratamientos de germinación se hicieron en cajas Petri con papel de germinación (anchor), con tres repeticiones de 50 semillas cada una y lecturas de germinación los días 4 y 14, que incluyeron germinación total de plántulas normales y anormales, semillas frescas y semillas muertas afectadas por patógenos (ISTA, 2010).
]]> Prueba de viabilidadEsta prueba se hizo con sal de trifenil tetrazolio (TTZ) de acuerdo con la norma para semillas de O. basilicum (ISTA, 2010). Para esta prueba, las semillas de tres repeticiones de 50 plantas por cada variedad fueron humedecidas en agua durante 18 h, antes de cortarlas longitudinalmente para extraer el embrión, que fue colocado en solución (1%) de tetrazolio durante 24 h para proceder a realizar la lectura y evaluación con estereoscopio binocular digital marca Physis.
Antes de la prueba final, se realizaron pruebas morfoanatómicas preliminares con el objetivo de adquirir destreza en la identificación de las estructuras esenciales del embrión (radícula y cotiledones) donde las partes que aparecen teñidas corresponden a tejidos vivos.
Análisis de datos
Para uniformizar y facilitar el análisis e interpretación de los datos, se calculó la germinación relativa como la relación entre la germinación total (plántulas normales+ anormales) y la viabilidad en TTZ, y la latencia como la diferencia entre la viabilidad y la germinación relativa. La información se procesó con el software Statistical Analysis System (SAS versión 9.3 de 2013) utilizando la prueba de rango múltiple de Duncan para establecer comparaciones entre tratamientos.
Resultados y discusión
Calidad fisiológica de semillas
Las semillas de O. selloi presentaron la mayor viabilidad en TTZ (90%), seguido de O. micranthum y O. basilicum. Ocinum selloi y O. micranthum presentaron semillas con los mayores valores promedios de germinación total y relativa. Ocinum basilicum (alemana), O. basilicum (blanca) y Ocinum sp. presentaron las semillas con mayor grado de latencia (Tabla 3).
Los valores bajos de germinación en todas las variedades contrastan con los resultados obtenidos con semillas de O. basilicum por Mijani, Eskandari, Zarghani, Ghias (2013) quienes reportaron porcentajes de germinación superiores a 70%. Los valores altos de viabilidad y la baja germinación en las semillas evaluadas fueron debidos, aparentemente, a la latencia de las semillas y a los residuos de mucilago presente en ellas, excepto en O. selloi que no presenta muscilago.
]]> En promedio, las semillas tratadas con KNO3 presentaron los mayores valores de germinación total (33.9%) y relativa (40.6%). En los tratamientos con ácido giberélico en las concentraciones evaluadas no se observaron diferencias (P > 0.05). Los valores de germinación relativa, aunque fueron más altos, presentaron un comportamiento similar al de la germinación total. El menor porcentaje de semilla muerta se presentó en el tratamiento con KNO3 (8.3%); mientras que el mayor porcentaje de semillas muertas por infestación de patógenos (17.9%) se presentó en el tratamiento AG3–250 ppm, aunque no fue diferente estadísticamente con los demás tratamientos. En el tratamiento con KNO3 las semillas, igualmente, presentaron el menor porcentaje de latencia (38.6 %) lo que comprueba la efectividad parcial de este tratamiento contra la latencia de estas semillas (Tabla 4).
En las semillas de O. selloi, O. micranthum y Ocimum sp. los mayores valores de las germinaciones total y relativa y los menores valores de latencia se obtuvieron con el tratamiento con KNO3, mientras que para O. basilicum (alemana) y O. basilicum (blanca) no se presentaron respuestas a los tratamientos evaluados y las germinaciones fueron bajas y con relativos porcentajes altos de latencia (Tablas 5 y 6). Estos resultados coinciden parcialmente con los resultados obtenidos por Amaro, Assis, David, Silveira, Silva Neta y Mota (2012) quienes para semillas de O. basilicum encontraron efectos contra la latencia con tratamientos de preenfriamiento a 10 °C durante 4 días y exposición a KNO3 durante 5 min.
Conclusiones
Los autores agradecen a Colciencias Convocatoria Jóvenes Investigadores año 2009 Virginia Gutiérrez de Pineda, a la División de Investigaciones – DIPAL, al Programa de Plantas Medicinales de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira, al Profesor Luis Alejandro Vidal y al Laboratorio de Botánica con Luis Hernando Lotero por el apoyo y la financiación del presente trabajo de investigación.
Referencias
Agronet. 2008. Cadena productiva de plantas aromáticas, medicinales, condimentarias, aceites esenciales y afines. Articulacion de la cadena e instalación de mesa de trabajo para la competitividad. Documento de gestión. Disponible en: www.agronet.go.co. Consultado: mayo de 2011. [ Links ]
Akerele, O. 1985. The WHO traditional medicine program: policy and implementation. Int. Trad. Med. Newslett. 1:1 – 3. [ Links ]
Amaro, H. T. R.; Assis, M. O.; David, A. M. S.; Silveira, J. R.; Silva Neta, I. C.; e Mota, W. F. 2012. Superação de dormência em sementes de manjericão (Ocimum basilicum L.). Rev. Bras. Pl. Med. 14:218 – 223. [ Links ]
CBI Market Survey. 2010. The spices and herbs market in the EU. 49 p. Disponible en : http://www.cbi.eu/disclaimer. Consultado Febrero de 2011. [ Links ]
Estrelles, E.; Guemes, J.; Riera, J.; Boscaiu, M.; Ibars, A.M.; y Costa, M. 2010. Seed germination behaviour in Sideritis from different Iberian habitats. Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj. 38(1):9 – 13. [ Links ]
Factor, T. L.; Purquerio, L. F.; Lima, J. S.; Araujo, J. A.; Curi, E. L.; y Tivelli, S. W. 2008. Efeito da temperatura, da luz e do ácido giberelico na germinacao em sementes de Ocimum gratissimum L. Hortic. Bras. 26(2):S5314 – S5318. [ Links ]
Fuentes, F. V.; Rodríguez, M. N.; y Rodríguez, F. C.1996. Acerca de la propagación de Ocimum gratissimum L. Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical Alejandro Humboldt. Rev. Cub. Plant Med. 1(1):3 – 7. [ Links ]
Grayer, R. J.; Vieira, R. F.; Price, A. M.; Kite, G. C.; Simon, J. C. y Paton, A. J. 2004. Characterization of cultivars within species of Ocimum by exudate flavonoid profiles. Bioch. Syst. Ecol. 32(10):901 – 913. [ Links ]
Guimarães, R. M.; Oliveira, J. A.; y Vieira, A. R. 2006. Aspectos fisiológicos de sementes. Informe Agrop. 27(232):40 – 50. [ Links ]
Hosseini, P. S.; Matia, M. L.; Goh, K. K. T.; Razavi, S. M. A. y Mortazavi, S. A. 2010. Steady shear flow behavior of gum extracted from Ocimum basilicum L. seed: effect of concentration and temperature. J. Food Eng.. 101(3):236 – 243. [ Links ]
ISTA. 2010. Rules proposals for the International Rules for Seed Testing 2010 Edition, OM Rules Proposals for the International Rules for Seed Testing 2010 Edition. doc. Approved by ECOM Decision. No.498. 51p. [ Links ]
Kangsadalampai, O.; Meksawan, K.; y Buranaprapruk, N. 2007. Ocimum canum seed supplementation did not influence serum lipid levels in hypercholesterolemic patients. Nutr. Res. 27(4):206 – 221. [ Links ]
Labra, M.; Miele, M.; Ledda, B.; Grassi, F.; Mazzei, M. y Sala, F. 2004. Morphological characterization, essential oil composition and DNA genotyping of Ocimum basilicum L. cultivars. Plant Sci. 167(4):725 – 731. [ Links ]
Lawrence, B. M. 1992. Advances in labiate science. Royal Botanic Garden, Kew, Reino Unido. 399 – 436. [ Links ]
Lee, S. J.;Umano, K.; Shibamoto, T.; y Lee, K. G. 2005. Identification of volatile components in basil (Ocimum basilicum L.) and thyme leaves (Thymus vulgaris L.) and their antioxidant properties. Food Chem. 91:131 – 137. [ Links ]
López, A. E.; Burgos, A. M. y Cenóz, P. J. 2004. Evaluación de un regulador de crecimiento en el prendimiento de estacas de anís de campo (Ocimum selloi). Universidad Nacional del Nordeste. Comunicaciones Científicas y Tecnológicas. 4 p.Argentina. [ Links ]
Marotti, M.; Piccaglia, R.; y Giovannelli, E. 1996. Differences in essential oil composition of Basil (Ocimum basilicum L.) italian cultivar related to morphological characteristics. J. Agric. Food Chem. 44:3926 – 3929. [ Links ]
Mediratta, P. K.; Sharma, K. K.; y Singh, S. 2002. Evaluation of immunomodulatory potentail of Ocimum sanctum seed oil and its posible mechanism of action. J. Ethnophar. 80(1):15 – 20. [ Links ]
Mijani, S.; Eskandari ,N. S.; Zarghani, H.; Ghias, A. M.2013 Seed germination and early growth responses of hyssop,sweet basil and oregano to temperature levels Not. Sci. Biol. 5(4):462 – 467 [ Links ]
MADR–CCI (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural–Corporación Colombia Internacional). Encuesta Nacional Agropecuaria 2007. Disponible en: http://www.agronet.gov.co/www/htm3b/public/ENA/ENA_2007 Consultado: febrero de 2011. [ Links ]
Muñoz, A.; Patiño, J. G.; Cárdenas, C. Y.; Reyes, J. A.; Martínez, J. R.; y Stashenko, E. E. 2007. Composición química de extractos obtenidos por destilación extracción simultánea con solvente de hojas e inflorescencias de nueve especies y/o variedades de albahacas. Colombia. Scientia et Technica 23(033):197 – 199. [ Links ]
PHN (Plan Hortícola Nacional). 2007. Corporación Colombia Internacional. p. 223 – 232. [ Links ]
Pushpangadan, P.; Bradu, B.L.; Basil, I. K.; Chadha, R.; y Gupta (eds.). 1995. Advances in horticulture, medicinal and aromatic plants. Malhotra Publ. House. Nueva Delhi. 11:627 – 657.
Putievsky, E.1983. Temperature and day length influence on the growth and germination of sweet basil and oregano. J. Hort. Sci. 58:583 – 587. [ Links ]
SAS Institute Inc.2013.SAS OnlineDoc®9.3.Cary,NC:–SAS Institute Inc.SAS OnlineDoc®9.3. [ Links ]
Simon, J. E.; Quinn, J.; y Murray, R. G.; 1999. Basil: a source of essential oils. In: Janick, J. y Simon, J. E. (eds.). Advanced in New Crops. Timber Press, Portland, OR. P. 484 – 489. [ Links ]
Sousa, L. M.; Sousa, B. S.; Oliveira, A. M.; y Barros, T. S. 2007. Efeito da temperature e da luz na germinacao de sementes de alfavaca (Ocimum basilicum). Universidade Federal Rural do Semi–Árido Mossoró, Brasil. Rev. Caatinga 20(4):31 – 33. [ Links ]
Tan, P. V.; Mezui, C.; Enow O. G.; Nijkam, N.; Dimo, T.; y Bitolog, P. 2008. Teratogenic effects, acute and sub chronic toxicity of the leaf aqueous extracts of Ocimum suave Wild. (Lamiaceae) in rats. J. Ethnopharm. 115(2, 17):232 – 237. [ Links ]
]]>