EFECTO DEL ESTRÉS HÍDRICO Y SALINO SOBRE LA GERMINACIÓN DE Atriplex nummularia (CHENOPODIACEAE)
Effect of Water and Saline Stress on Germination of Atriplex nummularia (Chenopodiaceae)
MÓNICA B. RUIZ1, M.Sc.; CARLOS A. PARERA1, Ph. D.
1 Estación Experimental Agropecuaria San Juan INTA, calle 11 y Vidart, Pocito, San Juan. CP 5427. Argentina. Autor de correspondencia: moruiz@sanjuan.inta.gov.arPresentado el 8 de septiembre de 2012, aceptado el 14 de enero de 2013, correcciones el 8 de febrero de 2013.
RESUMEN
Los suelos salinos, característicos de zonas áridas, pueden afectar la germinación de las especies por presentar bajos potenciales hídricos o por toxicidad iónica. En este trabajo se determinó el efecto del estrés hídrico y salino sobre la germinación de Atriplex nummularia, una alternativa forrajera para zonas áridas. Las semillas fueron escarificadas para minimizar el efecto inhibidor de las brácteas y germinadas a 23 ºC sobre papel de germinación en soluciones con diferente potencial hídrico (-0,5, -1,0 y -1,5 MPa) de cloruro de sodio (NaCl) y polietilenglicol (PEG), utilizando agua destilada como control. El porcentaje de germinación y la velocidad de germinación fueron significativamente afectados por la concentración de la solución y el soluto utilizado. A valores de potencial osmótico más negativos el porcentaje de germinación y velocidad de germinación fueron significativamente menores. En los tres potenciales hídricos ensayados la velocidad y el porcentaje de semillas germinadas en NaCl fue significativamente menor que en PEG, siendo especialmente notoria esta diferencia a -1,0 MPa. Los datos sugieren que las semillas de A. nummularia presentan sensibilidad a la presencia de los iones Na+ y Cl- que afectan el proceso de germinación.
Palabras clave: Atriplex spp., germinación, estrés, salinidad.
ABSTRACT
Saline soils, characteristic of arid zones, can affect the germination of the species due to low water potential or ion toxicity. The effect of water and saline stress on germination was evaluated in Atriplex nummularia a potential source of forage for arid zones. The seeds were scarified to reduce the inhibitory effect on germination and incubated in at 23 ºC on germination paper imbibed with solutions of sodium chloride (NaCl) and polyethylen glycol (PEG) at three water potentials: -0,5; -1,0 and -1,5 MPa. The percentage germination and germination speed were significantly affected by the concentration of the solution and the solute used. While more negative osmotic potentials, the percentage of germination and germination speed were significantly lower. The seeds germinated in PEG solution have higher germination and germination speed than the seeds germinated in NaCl, specially in -1,0 MPa. The data suggest that the seeds of A. nummularia show sensitivity to the presence of Na+ and Cl- ions affecting the germination process.
]]> Keywords: Atriplex spp., germination, stress, salinity.INTRODUCCIÓN
El género Atriplex (Chenopodiaceae), se encuentra distribuido por todo el mundo e incluye más de 400 especies, predominando en los suelos áridos y salinos (Osmond et al., 1980; Múlgura, 1981). Muchas de estas especies están adaptadas a condiciones de suelo y clima extremos, tolerando altos niveles de salinidad, alcalinidad y baja precipitación. Además pueden ser utilizadas para la revegetación de áreas degradadas con el objeto de proveer forraje y como medio de lucha contra la desertificación y la erosión (Contreras et al., 1983; Noller et al., 1983; Saucedo et al., 1989; Vickerman et al., 2002). Las especies del género Atriplex han sido clasificadas como plantas halófitas, estimándose que más del 50 % se encuentran en suelos con niveles de salinidad que van desde moderada a alta (Osmond et al., 1980). Entre ellas se encuentra Atriplex nummularia, una especie arbustiva originaria de Australia con un gran potencial de uso forrajero complementario y como fuente de combustible para zonas áridas (Correal et al., 1986; Guevara et al., 2003). Tiene gran resistencia a condiciones de sequía y salinidad del suelo y puede ser pastoreada durante todo el año (Dalmasso et al., 1988). La germinación es una etapa clave en el ciclo de los vegetales, de ella depende el número final de plantas y su rendimiento o supervivencia (Hadas, 1976; Zhu, 2001). Las especies de regiones áridas deben germinar generalmente en condiciones de baja disponibilidad de agua y alta concentración de sales en el suelo. Lo que genera la interacción de dos procesos: por un lado un efecto osmótico debido a la disminución del potencial hídrico del medio y por otro lado, un efecto iónico por la entrada y/o acumulación de iones en la semilla (Dodd y Donovan, 1999). En general el incremento de la salinidad genera reducción de la germinación en las glicófitas y afecta en menor grado a las halófitas (Khan y Ungar, 1997; Flowers y Colmer, 2008). Sin embargo, muchas especies halófitas son sensibles a altas condiciones de salinidad durante el proceso de germinación (Ungar, 1987), presentando una considerable variabilidad en su germinación y crecimiento, al ser tratadas con diferentes concentraciones de NaCl (Wallace et al., 1982; Redondo-Gomez et al., 2007; Chachar et al., 2008).
El recurso clave para iniciar los cambios fisiológicos que conducen a la germinación, es el agua, que resulta indispensable para activar el metabolismo y el crecimiento de las células vivas de los tejidos de las semillas (Bradford, 1995; Bewley, 2001). Tanto la ocurrencia o no de la germinación como la velocidad a la que ésta se produce están determinadas principalmente por los gradientes de potenciales hídricos entre la semilla y el medio (Welbaum y Bradford, 1988; Welbaum et al., 1990; Bewley y Black, 1994). La salinidad del suelo es uno de los factores que puede inducir la dormancia de las semillas, ya que si la cantidad de sal en el entorno es muy elevada el ingreso de agua a la semillas es restringido y el embrión no alcanza la turgencia necesaria para superar la restricción impuesta por las cubiertas seminales por tanto, la germinación no ocurre (Bewley y Black, 1994; Bradford, 1995; Gorai y Neffati, 2007). En experimentos comparativos donde las especies son incubadas con soluciones de NaCl y PEG (Katembe et al., 1998; Fenner y Thompson, 2005), se ha observado que las soluciones de NaCl ejercen un efecto combinado, por un lado el efecto osmótico debido a la disminución del potencial hídrico del medio, que crea estrés en la semilla o plántula (Bradford, 1995), y por otro lado, un efecto iónico por la entrada y/o acumulación de iones en la semilla que causa toxicidad (Dodd y Donovan, 1999; Gorai y Neffati, 2007). Así, las principales causas de la inhibición del crecimiento bajo estas condiciones son el estrés osmótico y el efecto específico de los iones que incluye la toxicidad y el desbalance de los mismos (Özturk et al., 2006). La tendencia general de la germinación a deprimirse con el aumento de la concentración de la solución de riego, es una respuesta frecuentemente observada en varias especies. El objetivo del presente trabajo fue evaluar la germinación de Atriplex nummularia bajo condiciones de salinidad y estrés hídrico.
MATERIALES Y MÉTODOS
Las semillas de A. nummularia fueron cosechadas de plantas cultivadas en la Estación Experimetal Agropecuaria San Juan INTA, provincia de San Juan, Argentina y se conservaron a 20 ºC y 20 % de humedad relativa. Las semillas de un año de edad, fueron extraídas manualmente para eliminar las brácteas fructíferas que rodean a cada semilla y reducir así el efecto inhibidor de las mismas sobre la germinación (Peluc y Parera, 2000). Se conservaron durante una semana en envases herméticos con humedad relativa del 20 % a 4 ºC previo a su uso. Se sembraron 25 semillas en cajas de Petri sobre papel de germinación (Whatman 500, Schleicher y Schuell) y se colocaron en cámara de germinación a 23 ºC en oscuridad, constituyendo cada caja una repetición con un total de cuatro repeticiones. El papel de germinación fue humedecido con soluciones de polietilenglicol 6.000 (PEG Merck, Schuchardt 85662, Hohenbrunn, Germany) y cloruro de sodio (NaCl) ajustadas a tres potenciales hídricos: - 0,5; - 1 y -1,5 MPa y agua destilada como control. Las soluciones se prepararon siguiendo la relación empírica de Vant’Hoff (Salisbury y Ross, 1994) según la siguiente fórmula:
El ajuste del potencial hídrico de las soluciones se realizó con un osmómetro (Wescor, HR33T, 459 South Main Street, Utha 84321, USA). Los recuentos se realizaron cada 24 horas durante diez días bajo escasas condiciones de luminosidad, se consideró como semilla germinada aquella que presentaba una radícula de más de 2 mm de longitud. Con los datos obtenidos se calculó el porcentaje de germinación e índice de velocidad de germinación (ERI) (Shmuelli y Goldberg, 1971). Todos los ensayos fueron conducidos con un diseño de bloques al azar con cuatro repeticiones. Los datos se analizaron mediante ANOVA, para la comparación de medias se utilizó el test de Tukey. En aquellos casos en que las variables se modificaron por efecto de los tratamientos, se realizó un análisis de tendencia lineal. Se comprobó en todos los casos que los datos cumplieran los supuestos de normalidad, homogeneidad de varianzas e independencia.
RESULTADOS
El porcentaje de germinación y la velocidad de germinación, calculada como ERI, fueron significativamente modificados por el tipo de solución utilizada y el potencial hídrico de las mismas (Tabla 1). La disminución del potencial de agua (aumento de la concentración de PEG o NaCl) de las soluciones generó una disminución del porcentaje de semillas germinadas (Fig. 1) cayendo del 60 % en el control a un 20 % en el potencial hídrico más negativo (-1,5 MPa). La velocidad de germinación expresada como ERI también cayó a medida que se incrementó la concentración de la solución (Fig. 2). En los potenciales osmóticos intermedios (-0,5 y -1 MPa) las semillas que fueron incubadas en las soluciones de PEG presentaron valores de germinación y velocidad de germinación superiores a las semillas germinadas en soluciones de NaCl (Figs. 1 y 2 ). En el potencial hídrico de -0,5 MPa se observaron diferencias cercanas al 10% en la germinación y ERI entre las dos soluciones evaluadas. Cuando el potencial hídrico se redujo a -1 MPa se encontró una marcada disminución en ambas variables de las semillas germinadas en NaCl. A valores de -1,5 MPa la diferencia entre las soluciones no fue importante, posiblemente por la baja disponibilidad de agua para iniciar los procesos metabólicos necesarios para la germinación (Figs. 1 y 2).
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DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos en este trabajo, donde las semillas de A. nummularia incubadas en soluciones isosmóticas son más afectadas cuando el soluto utilizado es NaCl, coinciden con lo informado por varios autores (Cristi y Gastó, 1971; Khan y Ungar, 1984; Keifer y Ungar, 1997; Orlovsky et al., 2011; Zhang et al., 2012). También en halófitas incluyendo especies del género Atriplex los resultados obtenidos fueron similares (Khan y Rizvi, 1994; Khan y Ungar, 1997; Katembe et al., 1998; Maldonado et al., 2002). Esta respuesta diferencial entre los solutos puede deberse a que la acumulación del NaCl en el citoplasma modifica el metabolismo celular disminuyendo los niveles de germinación (Dell’Aquila y Spada, 1993). Además, podría actuar inhibiendo la actividad de enzimas que tienen un rol fundamental en la germinación (Katembe et al., 1998). El porcentaje de emergencia y la elongación radicular en A. prostrata, fueron menores en soluciones de NaCl que en soluciones de PEG con el mismo potencial hídrico (Katembe et al., 1998). Estudios realizados por Katembe et al. (1998) en semillas de A. prostata (syn A. triangularis) y A. patula, demostraron que la inhibición de la germinación en NaCl fue mayor que la que se produjo en soluciones isosmóticas de PEG; por lo que sugieren que la influencia del NaCl es una combinación de un efecto osmótico y un efecto de ion específico.
Sin embargo, otros autores como Ungar (1978) informaron que los iones inorgánicos no presentaron un efecto tóxico sobre la germinación de varias halófitas, registrando iguales niveles de germinación en soluciones salinas que en soluciones de manitol y PEG, indicando que las semillas están principalmente afectadas por el estrés osmótico más que por la toxicidad de iones específicos. La recuperación de semillas en agua destilada, que anteriormente habían sido pretratadas con distintas sales inorgánicas y compuestos orgánicos, dio por resultado que el NaCl no produjo toxicidad (Ungar, 1995). Los porcentajes de germinación observados en la especie A. prostrata luego de haber sido regadas con soluciones de NaCl, KCl, Na2SO4 y K2SO4 indicaron que la inhibición de la germinación y del crecimiento es principalmente efecto de la disminución del potencial osmótico de la solución y no efecto tóxico de los iones. La única evidencia de efecto iónico específico es la reducción de la germinación a -1,5 MPa de las semillas regadas con sales de sodio respecto de las regadas con sales de potasio (Egan et al., 1997).
Los datos obtenidos en este trabajo sugieren que las semillas de A. nummularia presentan sensibilidad a la presencia de los iones Na+ y Cl- lo que impediría lograr niveles aceptables de emergencia en suelos salinos a pesar de que las plantas adultas de esta especie pueden sobrevivir en suelos con altos niveles de salinidad (Zhao y Harris, 1992).
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