aumento de vigor en semila pinus pàtula

Crónica Forestal y del Medio Ambiente Universidad Nacional de Colombia

Centro de Publicaciones [email protected]

ISSN 0122-0152 COLOMBIA

1998

Édgar Piedrahita Cardona. AUMENTO DEL VIGOR EN SEMILLAS DE PINUS PATULA

(SCHLECHT. & CHAM.) POR EFECTO DEL OSMOACONDICIONAMIENTO

Crónica Forestal y del Medio Ambiente, diciembre, vol. 13, número 1 Universidad Nacional de Colombia

Colombia

Red de Revistas Científicas de América Latina y El Caribe

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AUMENTO DEL VIGOR EN SEMILLAS DE Pinuspatula (Schlecht. & Cham.) POR EFECTO DEL

OSMOACONDICIONAMIENTO

EDGAR PIEDRAHITA CARDONA

Resumen

Los dos principales objetivos del osmoacondicionamiento de semillas (también denominadoimprimación osmótica) son el aumento de la velocidad y la sincronía de la germinación. Así mismo loes el aumento del vigor con lotes envejecidos. El siguiente trabajo tiene por objetivo presentar laevaluación del efecto del osmoacondicionamiento sobre el vigor de semillas de Pinus patula. En el sepresentan los resultados obtenidos al osmoacondicionar un lote de semillas procedente de Rhodesia(ahora Zimbabwe) que había permanecido almacenado por 10 años. El osmoacondicionamiento serealizó con KNO3, manitol, NaCl y PEG 6000, con tres potenciales osmóticos (-0,6, -1,0 y -1,6 MPa) ycon 6 y 12 días de imprimación. El mejor tratamiento fue KAY (imprimación con KNO3, a -0,6 MPa,durante 12 días), pues mejoró en 20% la potencia germinativa con respecto al testigo, el parámetroG50(germinación media) presentó una superioridad de 166%, y en cuanto al valor máximo y el índicede Czabator, la proporción de superioridad con respecto al testigo fue de 94% y 76%,respectivamente.

Palabras clave: Pinus patula, osmoacondicionamiento, vigor, semillas.

Abstract

The two principal objectives of seed osmoconditioning (also known as osmotic priming) are theincrease in the speed and synchrony of germination, as well as the increase in vigor of aged seed lots.The objective of this study is to present an evaluation of the effect of osmoconditioning on the vigor ofseeds of Pinus patula. Results are presented on the osmoconditioning of seeds obtained from Rhodesia(now Zimbabwe) which had been stored for ten years. Osmoconditioning was acheived with KNO3,manitol, NaCl and PEG 6000, with three osmotic potentials (-0.6, -1.0, and -1.6 MPa) and six or 12days of priming. The superior treatment was KAY (priming with KNO3, at -0.6 MPa for 12 days),which improved by 20% the germinative potential with respect to the control. The parameter G50(mean germination) exhibited a 166% superiority and the percentage improvements in the maximumvalue and the Czabator index relative to the control were 94% and 76%, respectively.

Keywords: Pinus patula, osmoconditioning, vigor, seeds.

Introducción

El osmoacondicionamiento o imprimación osmótica es una técnica novedosa que se clasifica dentro delos pretratamientos que se le aplican a las semillas para mejorar diferentes propiedades germinativas yde emergencia de las plántulas. De acuerdo con Bradford, citado por Wang y Downie (1995), estatécnica se basa en el principio de control de la imbibición de la semilla a un nivel tal que le permitaavanzar en el metabolismo pregerminativo pero que evite la emergencia de la radícula. Cuando estassemillas se siembran en un medio apropiado para la germinación, ellas se imbiben de nuevo en forma

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http://www.colforest.com.co/revista/vol13/Articulo%201-EPiedrahita.html (1 de 20) [8/10/2001 16.12.04]

acelerada y sus radículas emergen rápida y casi simultáneamente (Hallgren 1989, Gray et al. 1990,Khan, citado por Oluoch & Welbaum 1996).

Entre los efectos principales del osmoacondicionamiento se encuentra el aumento en vigor de lassemillas. Ells (1963) lo denominó revigorización por cuanto algunos agentes osmóticos, entre ellos lassales de potasio, tienen efectos nutricionales. También se mencionan beneficios delosmoacondicionamiento que sin aportar nutrientes a las semillas aumentan su vigor; así por ejemplo,Rodríguez-Maribona (1987) encontró que el osmoacondicionamiento mejora la capacidad germinativade las semillas en condiciones de temperatura sub-óptima. Dearman et al., citados por Oluoch &Welbaum (1996), indican que uno de los beneficios del osmoacondicionamiento es la de reparar losdaños subcelulares ocurridos durante el almacenamiento de las semillas, lo cual puede también mejorarel vigor de semillas envejecidas.

Heydecker (1975) reporta que el osmoacondicionamiento tiene efectos benéficos sobre la germinaciónde las semillas y el desarrollo de las plántulas como resultado de los mecanismos de reparación naturalque operan durante la imbibición osmótica de las semillas. Bino et al., citados por Wang & Downie1995, indican que los efectos benéficos del osmoacondicionamiento no están sólo asociados con losmecanismos de reparación del DNA, el incremento de la síntesis de proteínas y la reducción de ladegradación del RNA de los ribosomas, sino que está asociado también con la actividad de los procesosde síntesis del DNA replicativo. En lechuga, por ejemplo, el osmoacondicionamiento de las semillasmejoró la capacidad de síntesis de RNA, proteínas y enzimas, incrementó la movilización de reservas ycontribuyó a la remoción de inhibidores tales como el ácido abscísico (Khan et al., citados por Knypl &Khan 1981). Una situación similar acompañada de un aumento en la tasa de respiración se presentó ensemillas de soja (Glycine max(L.) Merril cv. "Traverse"), en las cuales se dio una reparación en laintegridad de la membrana, perdida durante el secado de la semilla madura y restaurada comoconsecuencia de los distintos eventos metabólicos estimulados por el osmoacondicionamiento y laparcial hidratación (Knypl & Khan 1981).

Una de las primeras diferencias que se encuentra entre la semilla osmoacondicionada y la que no loestá es la referente a la absorción de agua. Burgueois & Malek (1991) hallaron que el contenido dehumedad de semillas de Pinus banksiana Lamb., imbibidas durante el osmoacondicionamiento, alcanzócerca de 28% (en base húmeda) al segundo día y permaneció constante hasta el sexto día (Tabla 1); lassemillas en el tratamiento de imbibición en agua pura alcanzaron un mayor contenido de humedad(34% en base húmeda) al cabo del primer día. También encontraron cambios en el contenido deproteínas y de aminoácidos. La hidrólisis de las proteínas en las semillas osmoacondicionadas (véaseTabla 1) se observa en la paulatina reducción del contenido de proteínas al cabo de seis días detratamiento. El contenido de aminoácidos no se incrementó significativamente hasta el sexto día deosmoacondicionamiento, probablemente, sugiere el autor, porque los aminoácidos liberados por lahidrólisis de las proteínas fueron consumidos en la respiración durante los primeros estados delosmoacondicionamiento.

Tabla 1. Cambios en el contenido de humedad de proteínas y de aminoácidos durante elosmoacondicionamiento de semillas de Pinus banksiana con PEG 8000. Fuente: Bourgeois & Malek1991.

Período de osmoacondicionamiento

(días)

Contenido de humedad1

(%)

Contenido de proteínas

(mg/semilla)

Contenido de aminoácidos (mg/semilla)

0 4 34,9 ± 9,0 9,3 ± 2,52 28 31,4 ± 4,2 10,7 ± 2,54 27 27,7 ± 1,7 8,3 ± 4,0

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6 28 12,7 ± 2,1 15,9 ± 2,1

1. Contenido de humedad de las semillas embebidas en agua pura: 34%.

El contenido de ATP también se incrementó rápidamente durante el osmoacondicionamiento desemillas de Pinus banksiana y fue mayor que en las semillas no osmoacondicionadas, comparadas enigualdad de estado fisiológico (Tabla 2). Sugieren los autores (Bourgeois & Malek 1991) que losefectos positivos del osmoacondicionamiento están relacionados con un incremento en ladisponibilidad de ATP en la semilla. La disponibilidad de ATP es un requisito fundamental paranumerosas reacciones anabólicas implicadas en el desarrollo del megagametofito y del eje hipocótilo -radicular, para activar el potencial proteínico, proporcionar energía en las secuencias hidrolíticas(Ciechanover & Schwartz, y Monia et al., citados por Bourgeois & Malek 1991) y en la traslocación deproteínas para estimular los organelos que incluyen vacuolas de almacenamiento (Bradshaw & Lewin,citados por Bourgeois & Malek 1991).

En términos relativos los trabajos de osmoacondicionamiento con semillas de especies forestales sonescasos y en conjunto bastante recientes. Como indica Hallgren, 1989, esta técnica solo ha sido probadaocasionalmente con semillas de especies arbóreas. Probablemente los primeros trabajos fueronrealizados en Suecia en 1976 con semillas de las coníferas pino escocés - Pinus sylvestris L. - y abetonoruego - Picea abies L. - (Simak, citado por Paci 1987). Posteriormente Hardi en 1985 (Hallgren1989) estudió el efecto del osmoacondicionamiento con polietilenglicol sobre la germinación desemillas de Pinus elliottii. Recientemente se han efectuado investigaciones conosmoacondicionamiento de semillas de Euphorbia lathyris (Rodríguez - Maribona et al. 1987), Pinusnigra Arn., Larix decidua Mill., y Pseudotsuga menziesii F. (Paci 1987), Pinus sylvestris var.mongolica y Larix gmelinii (Huang & Zou 1989), Pinus tadea, P. elliottii, y P. echinata (Hallgren1989), Pinus banksiana (Bourgeois & Malek 1991), Pinus strobus(Downie & Bergsten 1991), Prosopisjuliflora (Simabukuro & Gualtieri 1992), Picea mariana (Malek 1992), Acacia senegal (Black &El-Hadi 1992), Pinus kesiya (Boonarutee et al.1995), Esenbeckia leiocarpa, Eucalyptus citriodora, yEucalyptus grandis (Torres 1995), Juglans neotropica (López & Piedrahita 1998).

Tabla 2. Contenido de ATP en semillas de Pinus banksiana en diferentes estados fisiológicos. EstadoI: semilla seca; estado II: <5% de germinación; estado III: >95% de germinación. Fuente: Bourgeois &Malek 1991.

Tiempo de germinación

(días)

Estado inicial de la semilla

Contenido de ATP (pmol/semilla)

Estado fisiológico1

0 Control seco (testigo) 5,4 ± 1,9 I0 Imprimada 4 días 23,9 ± 7,2 I2 Control seco (testigo) 17,2 ± 2,9 II1 Imprimada 4 días 24,9 ± 3,7 II5 Control seco (testigo) 41,8 ± 7,7 III3 Imprimada 4 días 53,5 ± 7,2 III

1. Definido subjetivamente por los autores.

Materiales y métodos

Este trabajo se llevó a cabo en el Laboratorio de Semillas Forestales de la Facultad de CienciasAgropecuarias de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, el cual presentó durante elperíodo del ensayo una temperatura media de 24,2 oC y una humedad relativa media de 67,4%. Elexperimento se realizó con semillas de Pinus patula pertenecientes a un lote procedente de Rhodesia -

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ahora Zimbabwe (África del Sur) - que había permanecido almacenado durante 10 años en un cuartofrío a 5 oC de temperatura y en empaque de polietileno herméticamente sellado.

Diseño experimental. El ensayo se dispuso en un diseño completamente al azar con arreglo factorial.Los tres factores considerados fueron:

Factor 1: Agente Osmótico con cuatro niveles: PEG 6000 (P), Manitol (M), KNO3 (K), NaCl (N).

Factor 2: Potencial Osmótico con tres niveles: -0,6 MPa (A), -1,0 (MPa (B), -1,6 MPa (C)

Factor 3: Tiempo de osmoacondicionamiento con dos niveles: 6 días (X) y 12 días (Y).

La combinación de estos tres factores en sus distintos niveles (4x3x2) origina los 24 tratamientosaplicados en este trabajo. De cada tratamiento se tuvieron cuatro replicaciones de 50 semillas cada una(tomadas al azar), es decir que se trabajó con 96 unidades experimentales (24x4). Los tratamientos secodificaron como se muestra a continuación:

PAX PBX PCX PAY PBY PCYMAX MBX MCX MAY MBY MCYKAX KBX KCX KAY KBY KCYNAX NBX NCX NAY NBY NCY

donde,P, M, K, N representan los agentes osmóticos.A, B, C, los potenciales osmóticos y,X, Y los tiempos de imprimación.

Procedimiento. Para llevar a cabo el osmoacondicionamiento las semillas fueron colocadas en platospetri con papel filtro esterilizado. A cada plato se le adicionó 5 ml de la solución preparada con elagente y el potencial osmótico previamente determinado de acuerdo con el tratamiento. Los platos secolocaron dentro de una incubadora durante 6 ó 12 días, según el caso, a 15 oC y con luz blancapermanente (800 lux). La solución se cambiaba cada tres días para evitar modificaciones en el potencialosmótico inicial debido a la evaporación del agua de la solución. Una vez cumplido el tiempo deosmoacondicionamiento las semillas se retiraron de los platos petri y se lavaron durante un minuto conagua corriente para remover la acción del agente osmótico. Posteriormente se secaron al aire durantetres horas, tiempo después del cual se sembraron en bandejas germinadoras con el empleo de cuarzoesterilizado como sustrato. Se mantuvieron a una temperatura ambiente media de 24,2 oC; durante eldía estaban expuestas a luz natural indirecta complementada con luz blanca artificial desde las 8 hastalas 18 horas; durante la noche permanecieron en la oscuridad.

Con el fin de mantener el equilibrio en el diseño experimental el testigo no se incluyó comotratamiento; en lugar de éste se utilizó un estimador T de los parámetros germinativos del lote sinpretratamiento alguno. El estimador se obtuvo a partir de una muestra de 1600 semillas tomadas al azary divididas en 16 repeticiones de 100 semillas. Con el alto número de repeticiones se buscó unestimador T, para cada parámetro, de elevada precisión y sensibilidad. Las determinaciones para eltestigo se hicieron mediante una prueba de germinación en la cual también se empleó cuarzoesterilizado como sustrato y se conservaron las mismas condiciones de temperatura y luz que seaplicaron en los tratamientos de osmoacondicionamiento. Para referir los tratamientos al testigo seintrodujo un operador de la forma:

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donde,Xijkl corresponde a cada una de las observaciones por unidad experimental y T es el estimador de losparámetros germinativos del lote sin pretratamiento alguno.

La introducción de este operador no modifica los principios del diseño experimental ni la inferenciaestadística.

Evaluación. Se evaluaron los parámetros:

Potencia Germinativa (PG): porcentaje de germinación total al finalizar el ensayo.

Valor Máximo (VM): cociente máximo que se obtiene al dividir cada una de las germinaciones diariasacumuladas por el correspondiente número de días para alcanzarla.

Germinación Media (G50): número de días que transcurre desde el inicio de la prueba hasta el día enque se alcanza el 50% de la germinación para cada unidad experimental.

Indice de Czabator (IC): también denominado Valor de Germinación -VG (Czabator 1962).

Este último es un valor compuesto que está dado por

donde,VM: Valor Máximo (previamente definido).GDM: Germinación Diaria Media, que relaciona el porcentaje de germinación total de la prueba (PG) yel tiempo (en días) que tarda para alcanzar ese valor.

Estos parámetros se evaluaron mediante análisis de varianza. De ellos el VM, la G50 y el IC sonconsiderados como indicadores del vigor en las semillas. La PG es un parámetro de capacidadgerminativa básico para el cálculo del índice de Czabator.

Resultados y discusión

En la Tabla 3 y la Figura 1 se presentan los resultados obtenidos tanto en potencia germinativa (PG)como en los tres parámetros indicadores del vigor en las semillas para cada uno de los 24 tratamientosy el testigo. Cada resultado se presenta en un arreglo dividido de la forma V/Z donde V es el valorobtenido para cada parámetro y tratamiento, y Z es la relación entre V y el respectivo parámetroobtenido para el testigo (este se presenta en la última fila). Los valores de Z > 1 para los parámetrosPG, VM e IC indican superioridad del tratamiento con relación al testigo. Opuestamente, para elparámetro G50 la superioridad con relación al testigo está indicada por los valores de Z < 1.

Tabla 3. Parámetros germinativos de las plántulas de P. patula para todos los tratamientos y el testigoa los 20 días del inicio del ensayo de osmoacondicionamiento.

Tratamiento PG (%)

**G50 (días)

VM IC

KAY 75,0/1,20 5,0/0,38 6,0/1,92 22,5/1,76

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PAY *68,5/1,10 6,5/0,49 4,5/1,43 15,6/1,21NAY *67,5/1,08 6,2/0,47 4,7/1,49 15,8/1,23MAY 57,5/0,92 13,5/1,02 3,4/1,08 10,1/0,78KBY *61,5/0,99 6,5/0,49 4,3/1,37 13,4/1,05PBY 61,0/0,98 11,8/0,89 3,1/0,98 9,8/0,76NBY *61,5/0,99 6,8/0,51 4,0/1,26 12,3/0,96MBY 58,5/0,94 10,3/0,77 3,3/1,07 10,8/0,84KCY *62,0/0,99 7,0/0,53 4,0/1,29 12,6/0,98PCY *65,5/1,05 9,0/0,68 3,1/0,99 10,1/0,79NCY 59,5/0,95 9,0/0,68 3,5/1,11 10,4/0,81MCY 56,5/0,90 13,5/1,02 2,9/0,93 8,5/0,66KAX *67,0/1,07 6,8/0,51 4,1/1,31 13,8/1,08PAX *74,5/1,19 7,5/0,57 3,6/1,16 13,5/1,05NAX *62,5/1,00 7,8/0,58 3,5/1,11 10,8/0,85MAX *63,5/1,02 10,8/0,81 3,4/1,10 11,1/0,87KBX *69,0/1,11 6,8/0,51 4,1/1,30 14,3/1,11PBX *72,5/1,16 7,5/0,57 4,0/1,27 14,6/1,14NBX *65,0/1,04 26,5/2,00 4,1/1,31 13,3/1,04MBX 55,0/0,88 13,3/1,00 3,0/0,95 8,2/0,64KCX *67,0/1,07 7,8/0,58 3,7/1,17 12,5/0,97PCX *66,0/1,06 9,3/0,70 3,1/1,00 10,3/0,80NCX 60,5/0,97 11,0/0,83 2,9/0,93 9,0/0,70MCX 61,5/0,99 10,5/0,79 2,7/0,85 8,2/0,64

T 62,4/1,00 13,3/1,00 3,1/1,00 12,8/1,00

* No hay diferencias significativas con el mejor tratamiento. ** No hay diferencias significativas entre tratamientos.

Los valores del denominador en cada columna corresponden a la relación tratamiento / testigo (sinunidades).Los subrayados corresponden al mejor valor para cada parámetro.

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Figura 1. Esquema comparativo de las medias por tratamiento de osmoacondicionamiento de semillasde P. patula para los parámetros relacionados con el vigor.

Análisis estadístico e individual de la germinación media. En la Tabla 4 se presenta el ANAVA de lostratamientos, los efectos principales de los factores y sus interacciones para el parámetro germinaciónmedia (G50). La G50 ha sido empleada como medida de vigor ligada a la velocidad de la germinación.Se refiere al tiempo para alcanzar el 50% de la germinación y por tanto debe entenderse que a menortiempo se da una mejor respuesta. Por tanto un valor < 1 indica superioridad con relación al testigo y alcontrario, valores > 1 indican inferioridad respecto al testigo.

Los resultados muestran que no hay diferencias significativas en los efectos que sobre la germinaciónmedia tienen los tratamientos, los efectos principales de los tres factores y las interacciones.

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Tabla 4. Análisis de varianza para el parámetro germinación media de las semillas de P. patulaenelensayo de osmoacondicionamiento.

Fuentes de variación

Sumas de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrados medios

F

Tratamientos 9,969302 23 0,433448 < 1Efectos principalesO: Agente 2,465101 3 0,821700 1,74P: Potencial 0,906888 2 0,453444 < 1T: Tiempo 0,389309 1 0,389309 < 1InteraccionesOP 1,532496 6 0,255416 < 1OT 1,755276 3 0,585092 1,24PT 0,618644 2 0,309322 < 1OPT 2,301587 6 0,383598 < 1Residual 34,015320 72 0,472435Total corregido 43,984620 95

* diferencias significativas al 5%.

El análisis de rangos múltiples mediante la prueba de Duncan corroboró que el efecto que tienen losfactores agentes osmóticos, potencial osmótico y tiempo de imprimación sobre la germinación mediano difiere significativamente.

Como se desprende del ANAVA (Tabla 4) el efecto de las interacciones sobre la G50 no presentadiferencias significativas y como cabe esperar tampoco difieren significativamente entre sí los efectossimples, lo cual se corroboró mediante la prueba de Scheffé. Similarmente con la prueba de Scheffé seencontró que el efecto del contraste PK vs MN sobre la G50 tampoco difiere significativamente.

En síntesis, ni los efectos de los tratamientos, ni los efectos principales, ni las interacciones, ni losefectos simples, ni los contrastes difieren en sus efectos sobre la germinación media (G50) al nivel del5%. Cabe preguntarse, ¿por qué valores de G50 con fluctuaciones que van desde 5 hasta 26,5 días, estoes de 430%, no difieren significativamente y así mismo por qué índices más exigentes como el deCzabator, si difieren significativamente entre algunas de las fuentes de variación?. Dixon & Massey(1969) demuestran que la mediana (G50 es el valor intermedio del conjunto de observaciones) es unestimador que tiene menor eficiencia que otras medidas representativas de tendencia central. Alrespecto el fisiólogo Labouriau (1983), quien ha investigado acerca de los problemas ligados a lamedida de la velocidad de la germinación, dice que la G50 tiene una baja eficiencia estadística. Comoconsecuencia de lo anterior, el efecto de los tratamientos no se refleja probabilísticamente sobre la G50como una medida del vigor.

El análisis de tendencias de los efectos, que tienen los factores sobre la G50, en los diferentes niveles delos otros factores, se desprende de la Figura 2. En la sección "a" de esta figura se muestra que el efectodel KNO3 (K) sobre G50 es proporcional al potencial osmótico tal que el vigor disminuye con ladisminución de aquel. Con PEG 6000 y NaCl los efectos sobre G50 son desfavorables en el nivel depotencial osmótico de -1,0 MPa y con manitol los efectos tienden a ser similares bajo cualquiera de lostres niveles de potencial osmótico. En la sección "b" se presentan tendencias marcadamente contrarias.El vigor disminuye con el mayor tiempo de imprimación para los agentes PEG 6000 y manitol yaumenta con el mayor tiempo de imprimación para los agentes KNO3 y NaCl. El aumento con este

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último agente es notablemente amplio. En la sección "c" de la misma figura se observa que el efecto delnivel de potencial osmótico sobre la G50 aumenta notablemente para el potencial osmótico de -1,0MPa, ligeramente para -0,6 MPa y es indiferente para el nivel de -1,6 MPa, cuando se pasa del tiempode 6 días (X) al tiempo de 12 días (Y).

Figura 2. Interacciones de los tres factores del ensayo de osmoacondicionamiento sobre la germinaciónmedia (G50) de las semillas de P. patula.

Finalmente, la curva de respuesta (Figura 3) muestra que el efecto del potencial osmótico sobre lagerminación media no presenta una variación de tipo clinal. La mejor respuesta se obtiene para el nivelA (-0,6 MPa) seguido del nivel C (-1,6 MPa) y finalmente el nivel B (-1,0 MPa).

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Figura 3. Curva de respuesta de la germinación media de las semillas de P. patula en función delpotencial osmótico.

Análisis estadístico e individual del valor máximo. En la Tabla 5 se presenta el ANAVA de lostratamientos, los efectos principales de los factores y sus interacciones para el parámetro valor máximo(VM).

Tabla 5. Análisis de varianza para el parámetro valor máximo de las semillas de P. patula en el ensayode osmoacondicionamiento.

Fuentes devariación

Sumas de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrados medios

F

Tratamientos 5,035656 23 0,218942 4,15 *Efectos principalesO: Agente 1,974479 3 0,658160 12,48 *P: Potencial 1,374644 2 0,687322 13,03 *T: Tiempo 0,350006 1 0,350006 6,64 *InteraccionesOP 0,205806 6 0,034301 < 1OT 0,262020 3 0,087340 1,66PT 0,491353 2 0,245676 4,66 *OPT 0,377348 6 0,062891 1,19Residual 3,797345 72 0,052741Total corregido 8,833001 95

* diferencias significativas al 5%

Los resultados muestran que hay diferencias significativas en los efectos que sobre el VM tienen lostratamientos dentro de los tres factores en consideración (efectos principales) y en la interacciónpotencial osmótico - tiempo de imprimación.

El análisis de las diferencias entre tratamientos y dentro de factores se realizó mediante la prueba deDuncan a un nivel de significancia del 5%. Los resultados se presentan en la Tabla 6.

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Tabla 6. Rangos múltiples para el valor máximo de las semillas dentro de los factores agente osmótico(K, M, N, P), potencial osmótico (A, B, C) y tiempo de imprimación (X, Y).

Nivel de los factores Media Grupos homogéneosM 0,996946 aP 1,139187 bN 1,204156 bK 1,395808 cC 1,0338889 a B 1,1914334 bA 1,3267513 cX 1,1236248 aY 1,2444243 b

Estos resultados muestran que los tratamientos con el KNO3 (K) exhiben un valor máximo (VM)superior a los tratamientos con los demás agentes. El efecto que sobre el VM tiene el KNO3difieresignificativamente del que tienen los demás agentes. No difieren significativamente entre sí los efectosde NaCl y PEG 6000, pero ambos difieren significativamente del que tiene el manitol. Este últimopresenta el efecto menos favorable sobre el vigor de las semillas de P. patula cuando este se evalúamediante el VM.

Los efectos que sobre el VM tienen los tres niveles de potencial osmótico difieren significativamenteentre sí. El nivel A (- 0,6 MPa) difiere de B (- 1,0 MPa) y este difiere de C (- 1,6 MPa), tal que el efectomás favorable sobre el VM se obtiene con el potencial osmótico de -0,6 MPa y el más desfavorable con-1,6 MPa.

En el parámetro previamente analizado, esto es germinación media, el efecto que sobre ella tiene eltiempo de imprimación no había exhibido diferencias significativas entre los dos niveles de tiempo. Sinembargo, el efecto que este tiene sobre el VM difiere al nivel del 5% tal que el osmoacondicionamientodurante 12 días (Y) presenta un efecto más favorable que el osmoacondicionamiento durante 6 días(X).

Los valores medios de VM por tratamiento con relación al testigo (tomados de la Tabla 3), seanalizaron mediante la prueba de Duncan la cual arrojó los siguientes resultados:

Los tratamientos unidos por la línea continua no difieren al nivel del 5%.

Los resultados muestran que el efecto que sobre el vigor de las semillas de P. patula tiene eltratamiento KAY (osmoacondicionamiento con KNO3, a un potencial osmótico de - 0,6 MPa y durante12 días), cuando el vigor se evalúa con el valor máximo (VM), difiere significativamente de todos losdemás tratamientos.

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En la Figura 4 se presentan las tendencias de las interacciones, esto es el efecto que los factores tienensobre el valor máximo en el nivel de los otros factores. En la sección "a" de esta figura se observa queel efecto de los agentes osmóticos sobre el VM presenta una tendencia de disminución generalizadasobre el parámetro a medida que el potencial osmótico se hace más negativo. Los efectos másfavorables sobre el VM en cualquier rango del potencial osmótico se presentan con el KNO3 y en suorden con NaCl, PEG 6000 y manitol. En la sección "b" se observa que el efecto de los agentesosmóticos sobre el VM aumenta positivamente con el tiempo de imprimación; se exceptúa el efecto dePEG 6000 el cual decrece mínimamente. Nuevamente el efecto más favorable de los agentes osmóticossobre el valor máximo, con relación al tiempo de imprimación, corresponde a KNO3. En la sección "c"se observa que el efecto del potencial osmótico sobre el valor máximo con el incremento en el tiempode imprimación aumenta favorablemente para los potenciales -0,6 y -1,6 MPa. El efecto que sobre elVM tiene el potencial de -1,0 MPa decrece ligeramente con el tiempo de imprimación.

Figura 4. Interacciones de los tres factores del ensayo de osmoacondicionamiento sobre el valormáximo para las semillas de P. patula.

El análisis de los contrastes PK vs MN mediante la prueba de Scheffé arrojó que el grupo detratamientos con los agentes KNO3 (K) y PEG 6000 (P) tienen efectos sobre el VM más favorables quelos efectos de los agentes manitol (M) y NaCl (N), y que difieren significativamente entre sí.

La curva de respuesta (Figura 5) muestra que el VM decrece casi linealmente con el decrecimiento delpotencial osmótico, tal que el efecto más favorable sobre el VM lo tiene el potencial de -0,6 MPa y elmenos favorable el potencial de -1,6 Mpa.

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Figura 5. Curva de respuesta del valor máximo de las semillas de P. patula en función del potencialosmótico.

Tabla 7. Análisis de varianza para el parámetro índice de Czabator de las semillas de P. patula en elensayo de osmoacondicionamiento.

Fuentes devariación

Sumas de cuadrados

Grados de libertad

Cuadrados medios

F

Tratamientos 5,630348 23 0,244798 3,37 *Efectos principalesO: Agente 2,125618 3 0,708539 9,75 *P: Potencial 1,531772 2 0,765886 10,54 *T: Tiempo 0,146195 1 0,146195 2,01InteraccionesOP 0,271277 6 0,045213 < 1OT 0,270892 3 0,090297 1,24PT 0,567024 2 0,283512 3,90 *OPT 0,717571 6 0,119595 1,65Residual 5,231363 72 0,072658Total corregido 10,861711 95

* diferencias significativas al 5%

Análisis estadístico e individual del índice de Czabator. En la Tabla 7 se presenta el ANAVA de lostratamientos, los efectos principales de los factores y sus interacciones para el parámetro vigorevaluado mediante el índice de Czabator (IC).

Los resultados muestran que hay diferencias significativas en los efectos que sobre el índice deCzabator tienen los tratamientos, los factores agente osmótico y potencial osmótico (efectosprincipales) y en la interacción potencial osmótico - tiempo de imprimación.

El análisis de las diferencias entre tratamientos y dentro de factores se realizó mediante la prueba deDuncan a un nivel de significancia del 5%. Los resultados se presentan en las Tabla 8.

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Tabla 8. Rangos múltiples para el índice de Czabator de las semillas de P. patula dentro de los factoresagente osmótico (K, M, N, P) y potencial osmótico (A, B, C).

Nivel de los factores Media Grupos homogéneosM 0,738059 aN 0,931279 bP 0,960364 bK 1,158012 cC 0,794512 aB 0,942619 bA 1,103654 c

Nuevamente los resultados indican que el tratamiento KAY tiene un efecto sobre el vigor de lassemillas de Pinus patula que difiere significativamente de todos los demás tratamientos cuando el vigorse evalúa con el índice de Czabator. Evidentemente el tratamiento KAY imprime un efecto de notablevigor el cual se manifiesta bajo los tres parámetros de vigor considerados en este trabajo deinvestigación.

El análisis del peso relativo de los factores que componen el índice de Czabator denota que el valormáximo (VM) tiene mayor peso que la Germinación Diaria Media (GDM). Ambos factores se calculancomo la razón entre el porcentaje de germinación acumulado y el número de días para alcanzar dichoporcentaje. De todas las posibles razones que se pueden calcular para cada día, por definición, seseleccionan dos: la que corresponde al último día de conteo (esta es la GDM que equivale a la razónentre la potencia germinativa y el tiempo total de la prueba) y aquella que arroja el valor más alto (estees el VM). Es obvio, por tanto, que la GDM solo podrá igualar el VM, circunstancia queocasionalmente se podría presentar con tratamientos o lotes de muy lenta germinación. Puesto que laGDM nunca puede ser mayor que el VM y rara vez lo iguala, se puede concluir que el VM tiene mayorpeso relativo que la GDM. Es ésta la razón de la similitud en los resultados de vigor entre el VM y elIC, los cuales muestran, en ambos casos, al tratamiento KAYcon una superioridad estadísticamentecomprobada sobre los demás tratamientos.

En la Figura 6 se observan las tendencias de las interacciones, esto es el efecto que los factores tienensobre el vigor en el nivel de los otros factores. En la sección "a" de esta figura se observa que el efectode los agentes osmóticos presenta una disminución generalizada sobre el IC a medida que disminuye elpotencial osmótico. Similar al caso del valor máximo, el efecto más favorable sobre el IC en cualquierrango de potencial osmótico se presenta con el KNO3 (K). Manitol (M) es el menos favorable encualquier rango de potencial osmótico y PEG 6000 (P) favorece más el IC que NaCl (N) excepto en elpotencial osmótico de -1,0 MPa (B). En la sección "b" se observa que el efecto de los agentesosmóticos sobre el IC con el tiempo de osmoacondicionamiento es similar al efecto que tienen sobre elvalor máximo. Es decir, con excepción de PEG 6000 cuyos efectos sobre el IC ocasionan sudecrecimiento con el tiempo de imprimación, los demás agentes lo aumentan con el período de 12 díasde osmoacondicionamiento. De nuevo el efecto más favorable sobre el IC con relación al tiempo deosmoacondicionamiento corresponde a KNO3 y el más desfavorable al manitol. En la sección "c" seobserva que el efecto del potencial osmótico sobre el IC con el aumento del período deosmoacondicionamiento también es similar al efecto que tienen sobre el valor máximo. Esto es, quecon excepción del potencial de -1,0 MPa, el efecto aumenta con el tiempo de imprimación. Así mismoel efecto del potencial de -0,6 MPa es notablemente favorable en el mayor tiempo de imprimación yligeramente inferior al de -1,0 MPa cuando el período de osmoacondicionamiento es de 6 días.

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Figura 6. Interacciones de los tres factores del ensayo de osmoacondicionamiento sobre el índice deCzabator para las semillas de P. patula.

La curva de respuesta (Figura 7) muestra que el índice de Czabator decrece con la reducción delpotencial osmótico. Por tanto el efecto más favorable sobre el IC, similarmente a los resultados con elvalor máximo, lo tiene el potencial de -0,6 MPa y el menos favorable con el potencial de -1,6 MPa.Una vez más se denota que el nivel de hidratación de las semillas de P. patula incide notablemente ensu vigor.

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Figura 7. Curva de respuesta del Índice de Czabator de las semillas de P. patula en función delpotencial osmótico.

En el análisis global de los resultados se le da un mayor peso al Indice de Czabator como indicador devigor debido a que las producciones forestales que emplean semilla como material reproductivo, tantoen el vivero como en la plantación, son de largo período vegetativo. Esto es importante para elsilvicultor porque la velocidad de germinación (que en muchas especies está asociada con velocidad decrecimiento) y una elevada potencia germinativa son de notable interés, y el IC incluye estos dosfactores.

En la Tabla 3 y Figura 1b se observa que los efectos de los tratamientos sobre el parámetro G50(germinación media) no difieren significativamente, no obstante que el 79% de los tratamientospresenta superioridad con respecto al testigo. Además el mejor tratamiento KAY presenta unasuperioridad con relación al testigo de 166% y hasta de 430% comparada con el tratamiento de másbajo resultado que fue NBX. Es decir, este tratamiento tardó 26,5 días en alcanzar el 50% degerminación cuando el tratamiento KAY lo hizo en 5 días. No parece razonable que frente a ladiferencia biológica no se refleje la misma en términos estadísticos pero como ya se indicó la G50es unestimador que tiene baja eficiencia estadística.

Empero que para el valor máximo (Figura 1c), y el índice de Czabator (Figura 1d) la proporción desuperioridad de los tratamientos de osmoacondicionamiento con relación al testigo es de 71 y 38%,respectivamente (proporciones inferiores que el 79% de la G50), sí se presentan diferenciassignificativas entre tratamientos. De estos el KAY es el mejor y difiere significativamente de todos losdemás con una superioridad sobre el testigo de 92% para el valor máximo (VM) y de 76% para elíndice de Czabator. Ambos inferiores al 166% de superioridad con la G50. En la Figura 1d se presentaun diagrama comparativo que muestra el vigor (IC) de los diferentes tratamientos. Por tanto el índicede Czabator es una medida más exigente que la germinación media (G50) y que el valor máximo (VM).

A pesar de estas fluctuaciones entre las medidas de vigor, los resultados denotan que una proporciónsignificativa de los tratamientos (38% en el caso más exigente) aumenta el vigor por efecto delosmoacondicionamiento, y que dicho aumento puede alcanzar con el mejor tratamiento unavigorización superior en 76%, aún con el índice más exigente.

Al observar de manera general los resultados de la Tabla 3 es de resaltar que, justamente, los valores de

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los tratamientos notablemente superiores al testigo corresponden a los agentes osmóticos KNO3 (K) yPEG 6000 (P). En la dispersa literatura sobre la materia hay evidencias de que estos agentes osmóticosno sólo controlan el proceso de hidratación e influyen para bien o para mal en otros complejos procesosbioquímicos y fisiológicos, sino que pueden propiciar la revigorización y la restauración celular. Comouna consecuencia de ello la potencia germinativa puede mejorar. Bradford (1983), en un extensoreporte de los resultados del osmoacondicionamiento de semillas de numerosas especies agrícolas,reseña la mejora de la capacidad germinativa, principalmente con PEG. Específicamente, Knypl &Khan 1981, encontraron que el osmoacondicionamiento con PEG propició la reparación de laintegridad de la membrana celular en semillas de soja (Glicine max). Woodstock & Taylorson, citadospor Krizek (1985), mostraron que el tratamiento con PEG permitió reponer los daños que el remojohabía ocasionado en semillas de soja. Así mismo, Woodstock & Tao, citados por Krizek (1985),encontraron que mediante el control osmótico de la absorción de agua con soluciones de PEG esposible prevenir los daños que la imbibición causa en el eje embrionario de las semillas de soja queposeen bajo vigor. Parera & Cantliffe (1994) consideran que algunas sales podrían tener un efectonutricional sobre la semilla durante el osmoacondicionamiento.

En este trabajo no hay evidencias que permitan concluir que la mejor potencia germinativa (PG) de lostratamientos con los agentes osmóticos KNO3 y PEG 6000 se deban a procesos de restauración orevigorización. Sin embargo es factible plantear hipotéticamente dicha posibilidad por asociación delos resultados. El conjunto de tratamientos con KNO3 (K) y PEG 6000 (P) presentan una superioridadrelativa en la capacidad germinativa con relación al testigo (T) de 7,1 y 8,9% respectivamente y concoeficientes de variación entre tratamientos de 7,4 y 7,3%, también en forma respectiva. La suma de lostratamientos con estos dos agentes arroja una superioridad relativa con relación al testigo de 8,4% y uncoeficiente de variación de 7%.

Los otros dos agentes tienen comportamiento diferente. Los tratamientos con cloruro de sodio (N)presentan una potencia germinativa (PG) equivalente al testigo puesto que sólo es ligeramente superioren 0,5% con un coeficiente de variación entre tratamientos de 4,8%. Opuestamente, los tratamientoscon manitol (M) presentan una inferioridad relativa en el potencial de germinación con relación altestigo de 5,9% y con un coeficiente de variación entre tratamientos de 5,4%. Muchas plántulascorrespondientes a los tratamientos con manitol presentaron anormalidades. Es factible que fenómenoscomo la toxicidad hubiesen sido la causa tanto de las anormalidades como de la menor capacidadgerminativa exhibida en el conjunto de los tratamientos con este agente.

Conclusiones

El osmoacondicionamiento es un pretratamiento efectivo que aumenta el vigor de las semillas de Pinuspatula.

Entre los diferentes agentes osmóticos empleados el nitrato de potasio (KNO3) presenta los efectos másfavorables sobre la potencia germinativa y los diferentes indicadores de vigor. Este compuesto que sedisocia para liberar iones de K+ y NO3

-, pareciera tener efectos nutritivos que contribuyen a lare-vigorización de las semillas.

El nivel de potencial osmótico de -0,6 MPa es adecuado para lograr los beneficios delosmoacondicionamiento. Los resultados indican que los efectos más elevados sobre los diferentesindicadores de vigor se consiguen con una solución acuosa con este potencial. Con pocos tratamientoscomo excepción, esta aseveración es válida para los diferentes agentes osmóticos y tiempos deosmoacondicionamiento.

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Los efectos del tiempo de osmoacondicionamiento sobre los indicadores de vigor están másdeterminados por la interacción con los agentes y los potenciales osmóticos que por la acciónindependiente de este factor. No obstante, los tratamientos de osmoacondicionamiento durante 12 díastienden a presentar efectos más favorables que los tratamientos de osmoacondicionamiento durante 6días.

El mejor tratamiento en conjunto es el KAY (osmoacondicionamiento con nitrato de potasio a unpotencial osmótico de -0,6 MPa durante 12 días), cuyos efectos muestran superioridad sobre los efectosde los demás tratamientos en la potencia germinativa y en los diferentes indicadores de vigorempleados en este trabajo.

Agradecimientos

El autor agradece a la colega Martha Ligia Gómez Restrepo su colaboración en la revisión, digitación yedición del presente trabajo.

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http://www.colforest.com.co/revista/vol13/Conten98.html

Profesor Asociado, Facultad de Ciencias Agropecuarias. Universidad Nacional de Colombia, SedeMedellín. A.A. 568, Medellín, Colombia, Suramérica. e-mail: [email protected]

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