Artículo de Revisión

Producción de semilla gámica de Tithonia diversifolia Hemsl.) A. Gray. siembra y establecimiento

0000-0002-6794-8694C. Padilla Corrales^{*  2}  , 0000-0001-5897-5431Idalmis Rodríguez García² 

²Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas. Mayabeque, Cuba

Resumen

La presente reseña tiene como objetivo divulgar los avances en la producción de semilla gámica de Tithonia diversifolia Hemsl.) A. Gray. y el establecimiento por esta vía. Se informa sobre la germinación de esta especie, así como, las vías para incrementar la misma a través de la detección de dormancia, conservación de la semilla, tipos de sustratos y su comportamiento en condiciones de laboratorio y vivero, así como las variables relacionadas con la morfoestructura de las plántulas hasta el trasplante. Se demuestra que se pueden alcanzar porcentajes de germinación entre 50 y 90 % cuando las semillas se cosechan en el momento óptimo y se aplican tratamientos que favorecen la viabilidad y germinación. El manejo agronómico integral permitió definir el mejor momento de cosecha y los efectos de diferentes prácticas que permiten la aparición de flujos uniformes de floración y obtener rendimientos del orden de 20-30 kg de semilla pura germinable (SPG). Se discuten e informan resultados sobre la posibilidad real de lograr establecimientos satisfactorios y producción de biomasa aceptable cuando se emplean diferentes prácticas de protección de la semilla gámica con residuos vegetales y orgánicos (arropes). Se demuestra por primera vez, las ventajas de las siembras por semilla gámica en relación con las plantaciones por estacas y en bolsa para el rendimiento de forraje (11.68 vs 9.48 y 9.92 t MS.ha^-1) y para las poblaciones (10.55 vs 5.88 y 10.88 plantas.m^-2) respectivamente, en el corte de establecimiento. Los avances logrados permiten potenciar la producción de semillas y alcanzar mayor introducción y generalización de esta especie, que a su vez puede contribuir al incremento de la producción de alimentos.

Palabras-clave: Germinación; Tithonia diversifolia; semilla pura germinable (SPG); establecimiento; producción y reproducción gámica

INTRODUCCIÓN

Tithonia diversifolia Hemsl.) A. Gray se destaca por su alta plasticidad ecológica y productiva, lo cual contribuye a que se considere la planta proteica más aceptada por los ganaderos en Cuba y otras regiones del mundo (^{Paniagua-Hernández et al. 2020}). Nuevas investigaciones, relacionadas con el impacto del cambio climático sobre la presencia y distribución potencial de Tithonia, revelan que para todos los escenarios evaluados el efecto sería beneficioso, por lo que no se preveen afectaciones para este cultivo y pueden continuar desempeñando el rol que representa en la alimentación animal (^{Durant et al. 2020}).

Una de las limitaciones fundamentales para la extensión de esta especie es que la propagación se realiza casi en un 100 % mediante el uso de estacas, que son fáciles de adquirir de otros cultivos, pero cabe resaltar que este tipo de propagación presenta algunas dificultades como es el costo en la transportación y el almacenamiento que sólo se puede realizar durante periodos cortos, sin afectar la calidad de las estacas (^{Sánchez et al. 2014}). Resolver la problemática anterior constituyó un reto para la comunidad científica en los últimos 10 años, que implicaba desarrollar investigaciones integrales que optimizaran los procesos de germinación y conservación de la semilla gámica. Así como, establecer las bases científicas y técnicas para la producción de semillas y el establecimiento de esta planta por esta vía en Cuba y otras regiones del mundo.

Ante la problemática y el reto planteado, el propósito de esta reseña es poner a disposición de productores, directivos, investigadores, profesores y estudiantes del sector ganadero, un documento donde se recogen y analizan integralmente los avances en la producción de semilla gámica y en el establecimiento por esta vía.

ANTECEDENTES

El género Tithonia pertenece a la familia Asteraceae, Tithonia diversifolia Hemsl.) A. Gray. es una de las doce especies que comprenden este género que son originarias de Centro América. Sin embargo, existen evidencias de altos niveles de diversidad genética en todas las poblaciones de otros continentes tales como China (^{Jing et al. 2012}) y África, donde la mayoría de las investigaciones realizadas así lo demuestran (^{Etejere y Oleyinka 2014} y ^{Obiakara y Forcade 2018}). Por lo general, el enfoque de estas investigaciones, en ambas regiones, está dirigido fundamentalmente a evaluar aspectos ecológicos y de dispersión.

De igual forma, en el continente americano se evalúa la diversidad genética de T. diversifolia, y su gran capacidad de adaptación y sobrevivencia (^{Rivera 2020}). No obstante, la mayor parte de las investigaciones se ha centrado principalmente en la capacidad de la misma de producir biomasa, evaluar su calidad y fundamentalmente su empleo en la alimentación animal.

Existe muy poca información sobre la caracterización de diferentes especímenes, materiales o cultivares de esta especie. En Cuba, desde el año 2006 (^{Ruíz et al. 2017}) se determinaron las características contrastantes, en cuanto a los rasgos morfológicos y al porcentaje de germinación, de un grupo de materiales de Tithonia colectados en diferentes regiones edafoclimáticas del país (29 materiales de la zona centro-occidental, 2006 y 52 materiales de la zona centro-oriental, 2015).

^{Inayat (2009)} hace referencia a la presencia de cinco materiales en el herbario nacional de Quito (procedencias del noroccidente de Pichincha y en la provincia de Napo) y en México ^{Del Val et al. (2014)} realizaron un estudio de diversidad genética con marcadores moleculares tipo SSR (Simple Sequence Repeats) y caracterizaron plantas de T. diversifolia de diferentes zonas de Michoacán y Ciudad México y otras que se encuentran en el banco de germoplasma de plantas de Fundación Produce Michoacán A.C., estos autores obtuvieron 11 muestras de ADN que se conservan en el Laboratorio de Biología Molecular del Instituto Tecnológico de Tlajomulco, Jalisco.

^{Holguín et al. (2015)} en Colombia, evaluaron la respuesta en la producción de forrajes de 44 introducciones de T. diversifolia, provenientes de varias localidades del centro occidente del país, las cuales están establecidas en una colección en el Centro Experimental Universidad Nacional sede Palmira (CEUNP) Candelaria.

Recientemente, ^{Rivera (2020)} reporta la diversidad genética de esta arbustiva en materiales colectados en Colombia y México, estos autores evaluaron 31 poblaciones y determinó diferencias en la evaluación de los aspectos reproductivos entre los genotipos a excepción del tiempo de secado de aquenios y del porcentaje de semillas rudimentarias.

EXPERIENCIAS DE PROPAGACIÓN DE TITHONIA DIVERSIFOLIA POR SEMILLA GÁMICA

Las primeras experiencias de propagación de Tithonia diversifolia (botón de oro) por semilla gámica se obtuvieron, en Colombia, esparciendo las ramas con flores o pedúnculos que han perdido sus pétalos, sobre un sustrato orgánico bajo una polisombra como protección contra la radiación solar y las gotas de lluvia. Las plántulas logradas se entresacan con mucha delicadeza, bien sea para trasplantarlas en bolsas de vivero o para sembrarlas directamente en suelos bien preparados (^{Galindo et al. 2011} y ^{Romero et al. 2014}).

Posteriormente, se realizaron diferentes investigaciones relacionadas con la caracterización de la semilla gámica y estudios realizados en Brasil (^{Saavedra, 2016}) destacaron la importancia de conocer cómo influye la fenología y la fisiología en la formación de semillas y su calidad. Sin embargo, los resultados obtenidos hasta el momento en este sentido no contemplaron los estudios de forma integral para determinar cómo inciden los cambios fenológicos de las estructuras florales en el tiempo y en la formación y maduración fisiológica de las semillas y definir una tecnología para la obtención de semilla de calidad que propicie su comercialización.

Lo anterior puso un gran reto a la comunidad científica para alcanzar una tecnología eficiente en la producción de semilla de T. diversifolia por vía gámica. En este sentido, diferentes investigaciones (^{Santos-Gally et al. 2017}, ^{Padilla et al. 2018}, ^{Mattar et al. 2019} y ^{Santos-Gally et al. 2019}) contribuyen al conocimiento de la biología y los factores que influyen en el porcentaje de germinación de la semilla gámica y constituyen una fuente de información importante de los aspectos tratados en esta reseña.

CARACTERIZACIÓN BOTÁNICA DE LA ESTRUCTURA REPRODUCTIVA DE TITHONIA

Las investigaciones dirigidas a propiciar la adecuada producción de semilla comercial de esta planta obligan a ampliar el conocimiento biológico de la inflorescencia y la formación del aquenio. La caracterización botánica de las inflorescencias de T. diversifolia constituye un tema ampliamente abordado por diferentes autores (^{Wang et al. 2008}, ^{Pérez et al. 2009}, ^{González-Castillo et al. 2014} y ^{Saveedra 2016}). Sin embargo, existe poco conocimiento científico del comportamiento fisiológico y reproductivo de Tithonia, que limita el avance en su domesticación como especie multipropósito.

Estudios sobre la citogenética y la caracterización de la estrategia reproductiva de esta especie (^{Alcorcés et al. 2007}) señalan que en los aquenios se produce entre 15 y 26 % de fruto vano y 50 y 62 % de semilla no viable; tan solo el 18 y 22 % de la semilla producida tiene la capacidad de germinar. El bajo porcentaje de germinación (20 %) de los aquenios, se asocia al alto porcentaje de polen estéril (65 %) carente de núcleos espermáticos, lo que se atribuye a la baja reproducción sexual que presenta. Otras razones de la esterilidad del polen están relacionadas con los problemas que se presentan en la división meiótica, donde se observan cromosomas rezagados en el anafase I, evitando así el arrastre de los cromosomas hacia los polos, lo que puede desalinear un cromosoma, generando señales negativas que identifican la célula (^{Guerra et al. 2007}).

Según ^{Santos-Gally et al. (2020)} el heteromorfismo presente en las cabezuelas de T. diversifolia, se caracteriza principalmente por diferencias entre aquenios centrales y periféricos, lo cual pudiera representar una estrategia de esta especie para adaptarse a las condiciones ambientales adversas. Estos autores señalan que los aquenios centrales presentan aristas (potencialmente asociadas con dispersión zoocoria), latencia débil y mayor tasa y éxito de germinación, sin embargo, los aquenios periféricos carecen de estructuras asociadas con la dispersión y tienen menor tasa de germinación y éxito.

Según ^{La Duke (1980)} las cabezuelas de T. diversifolia presentan alrededor de 80 a 120 flores tubulares, que en este caso son las que forman las semillas o aquenios. Algunos de los valores informados en la literatura se encuentran en estos rangos, tal es el caso de los trabajos de ^{Silva et al. (1990)} que informan 89.9 semillas.cabezuelas^-1 en Brasil. ^{Etejere y Olayinka (2014} y ²⁰¹⁵⁾ en Nigeria encontraron valores inferiores de 32-62 semillas cabezuelas^-1 y en Cuba ^{Rodríguez et al. (2021}) determinaron, en tres materiales evaluados (10, 23 y 25), valores de 63.52, 56.63 y 75.87 semillas.cabezuelas^-1, respectivamente.

Sin embargo, en otras regiones se reportan valores superiores. En China, ^{Wang et al. (2004)} determinaron entre 164.20 y 231.00 semillas.cabezuelas^-1 y en Nigeria, ^{Muoghalu y Chuba (2005}) y ^{Muoghalu (2008)} señalan valores de 179.70 y entre 136 - 144 semillas.cabezuelas^-1, respectivamente. Por otra parte, ^{Mattar et al. (2019)} en Brasil indican valores superiores a 189.80 semillas.

Lo anterior demuestra la complejidad de la producción de semilla gámica de esta especie. De igual forma los indicadores informados sobre el peso de 1000 semillas y cantidad de plántulas por kg de semilla (tabla 1) presentan gran variabilidad en la literatura.

Table 1 Results of the weight of 1000 seeds and number of seeds per kilogram of seeds found by different authors 

Country	Weight of 1000 seeds, g	Estimated number of seeds per kg of seed	Authors
Colombia	-	17000.00	Romero et al. (2014)
	7.35	136054.00	Gallego- Castro (2016)
	-	100000.00	Cortez et al. (2019)
Costa de Marfil	2.40	409836.06	Tiebre et al. (2012)
Nigeria	6.42 7.50	155763.00 133333.00	Etejere y Olayinka (2014)
México	1.00	1000000.00	del Val et al. (2014)
Cuba	6.20	166000.00	Padilla et al. (2020)

En este sentido, los valores informados estan en el rango desde 1 a 7.6 g. En este caso, la comparación es muy dificíl de realizar pues es necesario conocer, si se realizó sobre la base de semillas llenas (formadas) o se cuantificó basado en semillas totales de la muestra (llenas + vacías), resulta importante además precisar el porcentaje de pureza de la muestra o lote, para optimizar los procesos de germinación y garantizar la siembra y establecimiento de la especie por esta vía.

Los estimados de la cantidad de plántulas por kg de semillas informados muestran una variabilidad aún mayor con valores mínimos de 17 000 plántulas determinados en Colombia hasta un millón de plántulas por kg de semilla obtenido en México.

GERMINACIÓN DE SEMILLAS

Si bien es cierto que existen avances en los estudios de la germinación de esta especie aún todo no está resuelto. Precisamente, no existe coincidencia en cuanto a si las semillas de T. diversifolia presentan algún tipo de latencia, ya que, algunos autores (^{Agboola et al. 2006}, ^{Wen 2015} y ^{Santo Gally et al. 2020}) indican que las semillas de esta especie presentan dormancia y otros (^{Mattar et al. 2019} y ^{Rodríguez et al. 2021}) señalan que esta especie no presenta latencia.

A ello se agrega la falta de coincidencia en relación con la germinación, pues algunos investigadores reportan que esta especie tiene baja germinación informando valores entre 25-35 % (^{Peters et al. 2002}, ^{Inayat, 2009}, ^{Angelovici et al. 2010} y ^{Saavedra, 2016}), sin embargo, existen otros resultados que indican que es posible rebasar este indicador de calidad de la semilla alcanzando germinaciones aceptables entre el 60 y 90 % (^{Etejere y Oleyinka 2014}) y ^{Santo Gally et al. 2020}).

En Cuba en el periodo 2017^-2021 se desarrollaron varias investigaciones donde se evaluó el porcentaje de germinación de diferentes materiales genéticos colectados en la región centro y occidente del país. La capacidad de germinación (tabla 2), osciló desde 5 hasta 92 %, en dependencia del material vegetal. Sin embargo, estos mismos materiales evaluados posteriormente mostraron porcentajes superiores al 40 %, esta variabilidad puede estar relacionada con la calidad de la semilla y los criterios que se utilizarón para definir el mejor momento de cosecha.

Table 2 Germination percentage of different T. diversifolia materials evaluated in Cuba 

Plant material									Authors
3	5	10	13	16	17	23	24	25
19.00	19.00	4.00	89.00	49.00	92.00	19.00	22.00	89.00	Ruíz et al. (2018)
-	-	43.70	-	-	-	-	-	-	Rodríguez et al. (2019)
58.25	-	54.75	-	53.25	-	52.00	-	-	Padilla et al. (2021)
-	-	44.22	-	-	-	53.61	-	60.90	Rodríguez et al. (2021)

Según ^{Etejere y Oleyinka (2014)}, la profundidad de siembra es un factor que afecta de forma significativa el porcentaje de germinación. Estos autores determinaron en macetas, la germinación a diferentes profundidades (0, 0.5, 1.5, 2.5 y 3.5 cm) respecto a la superficie del suelo, el mayor porcentaje de germinación se presentó en la profundidad 0 cm (85 %), y disminuyó en la medida que aumentaba la profundidad. En las profundidades de 0 a 2.5 cm la emergencia ocurrió alrededor de los 5 días, y en la profundidad de 3.5 cm la emergencia inició a partir del sexto día.

Las diferencias en los porcentajes de germinación, tanto en las investigaciones en laboratorio como en siembras en campo de semilla gámica, pueden estar dadas porque las semillas no fueron recolectadas en el mejor momento de cosecha cuando las simientes estuvieran formadas y hayan completado su maduración, pues cuando esto ocurre, se cosechan semillas que no están completamente formadas lo que induce un menor peso de 1000 semillas, porcentaje de germinación y producción de semilla pura germinable (SPG).

^{Akinola et al. (2000)} en Nigeria estudiaron seis métodos para la ruptura de la dormancia de semillas conservadas de T. diversifolia durante 11 meses (bajo condiciones ambientales). Los métodos de agua caliente a 80 y 100 ºC y aire seco a 80 y a 100 ºC, ácido sulfúrico concentrado (H₂SO₄) y peróxido de hidrogeno 10 %. Estos autores evaluaron diferentes tiempos de exposición a los tratamientos (0, 2.5, 5, 10, 15 y 20 minutos) y alcanzaron porcentajes de germinación superiores al 65 % con el tratamiento de agua caliente a 80 y 100 ºC (10 y 15 minutos).

Trabajos recientes de ^{Padilla et al. (2021)} al estudiar el efecto de temperaturas fijas, alternas y humedecimiento con agua corriente en la germinación de Tithonia, indicaron que cuando se evaluó el comportamiento por un periodo de 30 días (a intervalos de 10 días) no hubo diferencias entre tratamientos. No obstante, resulta interesante el alto porcentaje de germinación total de las semillas (76 y 84 %), destacándose que en los primeros 10 días logró germinar el 67-75 % de las mismas. Además, se precisó una menor germinación para el intervalo de 20- 30 días, por lo que no se justifica alargar las pruebas de germinación por más de 21 días.

^{Rodríguez et al. (2019)} evaluaron el porcentaje de germinación, en condiciones de laboratorio, en placas de Petri y en bolsas en vivero de Tithonia diversifolia (Hemsl.) material 10 donde se alcanzó una germinación total de 43.7 % en las bolsas y 54.9 % en condiciones de laboratorio. El comportamiento de algunas variables relacionadas con la morfoestructura de las plántulas durante los 45 días que duró su etapa de vivero demostró que la Tithonia tuvo una tasa de crecimiento lineal en altura y número de hojas. Ello indicó que el comportamiento de esta especie en condiciones de vivero es adecuado y permite obtener plántulas vigorosas listas para su trasplante directo al campo con alturas de 28.9 cm a los 45 días de sembradas. Se considera, que es en este momento en que se debe realizar el trasplante al campo ya que, por las características de flexibilidad que poseen los tallos de esta especie no es recomendable esperar más tiempo para evitar pérdidas por fraccionamiento de los mismos.

Otros resultados obtenidos en investigaciones realizadas en Colombia demuestran la eficiencia del uso de viveros para obtener posturas, siempre y cuando se cumplan las más estrictas medidas de protección de las plántulas germinadas hasta su trasplante (^{Solarte et al. 2013} y ^{Summ 2015}). ^{Sanabria y Ávila (2015)} determinaron alturas de las plántulas de 13.3 cm a los 14 días después de sembradas y 69.7 cm a los 60 días.

Muchas especies exigen de sustratos específicos para expresar su verdadero potencial de germinación. En este sentido, ^{Padilla et al. (2021)} evaluaron el porcentaje de germinación de Tithonia diversifolia material 16 utilizando cuatro sustratos: placas de Petri empleando tierra, algodón; envases de cartón de transportar huevos empleando tierra y en saco de yute humedecido. El menor porcentaje de germinación (7.75 %) se produjo en el sustrato de sacos de yute humedecidos. Este resultado negativo resulta importante, pues esta práctica es común en muchos productores que realizan las pruebas de germinación empleando este método y se puede subestimar el poder germinativo del lote de semilla que se evalúa fundamentalmente en semillas pequeñas. En el resto de los tratamientos la germinación tuvo un comportamiento similar que osciló entre 55-60 %. Fue significativo en este sentido el hecho de que cuando se emplearon envases de cartón reciclados con tierra, se logró buena germinación (60 %) al igual que cuando se emplearon placas de Petri con algodón y tierra, que es la práctica más utilizada a nivel de los laboratorios de semilla. Ello permite disponer de varias opciones para evaluar el porciento de germinación de esta especie.

^{Etejere y Olayinka (2015)} también confirman la selectividad de esta especie, indican que las plántulas que emergieron del suelo mostraron mayor eficiencia de crecimiento y vigor (81 %) en comparación con las plántulas obtenidas de semillas sembradas en placas de Petri (19 %).

Los resultados reportados en Cuba y otras regiones de mundo en cuanto al porcentaje de germinación demuestran la posibilidad del empleo de semilla gámica para la propagación de esta especie por lo que el siguiente paso en la cadena tecnológica lo constituye la conservación de la semilla.

CONSERVACIÓN DE LA SEMILLA

Experiencias de investigaciones realizadas en Brasil (^{Mattar 2018}) muestran resultados de conservación de las semillas en función de dos condiciones de almacenamiento (ambiente refrigerado y no refrigerado) y dos tiempos de almacenamiento (6 y 12 meses). El ambiente refrigerado proporcionó los porcentajes más altos de germinación de semillas, además, la velocidad de germinación aumentó a lo largo del tiempo de almacenamiento. Las semillas mostraron alto porcentaje de germinación después de 12 meses de almacenamiento, tanto en condiciones refrigeradas como no refrigeradas.

En este sentido, ^{Rodríguez et al. (2021)} al evaluar tres tipos de envases (frascos plásticos con tapa de rosca, bolsas de papel y bolsas de nailon), y dos condiciones de almacenamiento (cámara fría y condiciones ambientales), para la conservación de semilla botánica de T. diversifolia material 10 inició un estudio con semillas que tenían 30 días de cosechadas y germinaciones superiores al 60 %. El porcentaje de germinación de las semillas almacenadas en la cámara fría osciló entre 52.33 y 44.14 % para 60 y 540 días. Un comportamiento completamente diferente, para ese mismo periodo, se observó en las almacenadas al ambiente, que las simientes experimentaron una caída progresiva de la germinación hasta llegar a 12.67 % a los 540 días. Las diferencias entre ambos métodos de almacenamiento indican el deterioro que sufren las semillas cuando se almacenan a temperatura ambiente. A partir de los 365 días las semillas almacenadas al ambiente perdieron la germinación. Es así que, para los 660 y 720 días posteriores al inicio del almacenaje sólo se evalúo el efecto del tipo de envase con semillas que permanecieron en la cámara fría.

Las semillas de Tithonia en la etapa de postcosecha, previo al inicio del almacenamiento, no se deterioran perceptiblemente; mientras que al aumentar el tiempo de almacenaje en condiciones no controladas las mismas envejecen a un ritmo progresivo y pierden la germinación después de un año. Se recomienda el almacenamiento en cámara fría para la conservación de las semillas de T. diversifolia por largos períodos de tiempo, así como la utilización de los envases evaluados (frascos plásticos, bolsas de papel y de nailon).

Como se puede apreciar los resultados analizados demuestran la posibilidad de obtener y utilizar la semilla gámica de esta especie para su propagación, así como se logra conservar satisfactoriamente por períodos de tiempo de hasta dos años. Sin embargo, garantizar la calidad de la semilla por sí sola no permite alcanzar los niveles de generalización y utilización de esta especie. La producción de semilla por vía gámica necesita de precisar los rendimientos de semilla llena y SPG ha^-1 a nivel del productor primario. Ello constituyó un reto para la comunidad científica y es lo que se propone analizar a continuación.

AVANCES DEL PROCESO TECNOLÓGICO PARA PRODUCIR SEMILLA GÁMICA DE BOTÓN DE ORO

En Colombia diversos autores (^{Mahecha et al. 2015}, ^{Gallego-Castro, 2016} y ^{Mahecha et al. 2017}) realizaron una primera aproximación a la producción de semilla sexual de botón de oro donde caracterizaron el número de tallos y flores, peso de flores frescas y secas y cantidad de semillas por plantas e indicaron la posibilidad de una producción de semilla a partir de los botones florales y calcularon que 1 kg de semilla contiene 100 000 semillas. Estos resultados novedosos para ese momento, indicaron la necesidad de realizar nuevas investigaciones a nivel de campo que propiciara disponer de una tecnología para la producción de semilla llenas y SPG ha^-1 y crear las bases científicas para la producción de semilla gámica comercial.

La producción de semilla gámica de esta especie se define en gran medida por el mejor momento de cosecha. En general, los criterios utilizados para determinar el mejor momento de cosecha para diferentes especies y variedades son las fechas fijas después de la aparición de la antesis, color de las inflorescencias, contenido de humedad, desgrane de las semillas, peso de las semillas y fijar el momento de cosecha a partir del inicio de la floración masiva (^{Padilla et al. 2018}, ^{Saavedra 2016}, ^{Suárez et al. 2018}, ^{Mattar et al. 2019}, ^{Santos-Gally et al. 2019}, ^{Padilla et al. 2020} y ^{Santos-Gally et al. 2020}).

Sin embargo, independiente del método empleado en cada investigación, la recomendación práctica debe ir acompañada de los cambios fenológicos y morfológicos, así como una información cuantitativa y cualitativa que permita definir en el campo el momento preciso que se debe realizar la cosecha por los técnicos y productores primario.

En el Instituto de Ciencia Animal de Cuba ^{Padilla et al. (2018)} demostraron por primera vez en los tres estados fenológicos de desarrollo de la inflorescencia que hay presencia de semillas formadas capaces de germinar (cabezuelas con brácteas verdes y pétalos marchitos, cabezuelas con brácteas verdes sin pétalos y cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos de color marrón).

Se puntualizó que cuando se cosecha en el estado de brácteas verdes sin pétalos existe el menor peso de semillas llenas y el mayor de las vacías por cabezuelas. Con ello se definió que en este estado fenológico de las cabezuelas, las semillas vacías aún no han desgranado y las llenas no han completado su formación y maduración fisiológica. Por otra parte, el porcentaje de germinación fue mayor (48.25 %) cuando las cabezuelas se cosecharon con brácteas y pedúnculos secos color marrón en comparación con las que se cosecharon con las brácteas verdes y sin pétalos (34.50 %), sin embargo, la producción de semilla llenas fue inversa (192 y 156 mg.cabezuela^-1, respectivamente). De ahí, que para precisar el mejor momento de cosecha hay que tener en cuenta la producción de SPG.cabezuela^-1, la que fue similar en ambos tratamientos, este es el indicador más trascendental para la salida tecnológica de la producción de semilla gámica de botón de oro.

Por otra parte, al analizar el peso de 1000 semillas se observó que cuando se cosechan las cabezuelas en estado fenológico de brácteas verdes y pétalos marchitos, todavía no hay una formación completa de la semilla, lo que permite concluir que el mejor momento de cosecha de la semilla, se logra cuando las panículas se cosechan en el estado de cabezuelas verdes sin pétalos y cabezuela con brácteas y pedúnculos secos color marrón donde hay una mayor formación y maduración de las semillas, este es el periodo donde se alcanzó compensar la producción de semillas llenas y el porcentaje de germinación.

Los resultados anteriores permitieron avanzar en otros estudios (^{Padilla et al. 2021}) para definir el mejor momento de cosecha que incluyera un rango mayor de caracterización de los momentos de cosecha de acuerdo a los cambios fenológicos y morfológicos que se producen en las cabezuelas en el tiempo y evaluando los rendimientos de semilla llenas y SPG.

En la foto 1 y 2 aparecen los cambios fenológicos que se presentan en la cabezuela en el proceso de maduración y formación de los aquenios y se definen los estados fenológicos que producen semillas de acuerdo a la morfología de la cabezuela, así como los cambios de color que se producen a partir del inicio de la floración masiva. Este momento ocurre cuando del total de tallos con presencia de inflorescencias presentes en el campo, la mitad presenta flores y botones, mientras que la otra mitad está en la fase semillas (cabezuelas con brácteas verdes y pétalos marchitos, cabezuelas con brácteas verdes y corolas amarillas, cabezuelas con brácteas verdes y corolas de color marrón y cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos, color marrón).

Photo 1 Inflorescences that do not produce seeds. A- Closed bud, B- Open bud, C- Flower 

Photo 2 Inflorescences that produce seeds. D- Seed heads with green bracts and withered petals, E- Seed heads with green bracts and yellows corollas, F- Seed heads with green bracts and brown corollas, G- Seed heads with dry bracts and peduncles (brown) 

Los resultados demuestran que la cosecha se debe realizar cuando en el campo predomine entre 80-93 % del total de inflorescencias que producen semillas y la presencia de cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos color marrón oscile entre 20-60 %, esto puede lograrse entre los 12 y 20 días de iniciada la floración masiva (figura 1).

Figure 1 Performance of seed production during the harvest period 

Avala este comportamiento el hecho de que en este preciso momento es cuando se logran los mayores pesos de semillas llenas de los tallos con flores y semillas llenas.cabezuelas^-1. Este criterio también lo validan el peso de las plántulas germinadas y el peso de 1000 semillas que también fueron los indicadores con mejor comportamiento para ese mismo momento de cosecha y confirma la necesidad de que las semillas completen su formación y maduración fisiológica antes de ser cosechadas. Estos resultados son novedosos, pues por primera vez se logra definir cuantitativa y cualitativamente el mejor momento de cosecha para el botón de oro a nivel de campo, donde se alcanzaron rendimientos del orden de los 33 kgha^-1 de semillas llenas y 24 kg de SPG ha^-1 cuando se realiza la cosecha entre 12 y 20 días de iniciada la floración masiva. Estos rendimientos se consideran buenos, si se tiene en cuenta que un kilogramo de semilla contiene alrededor de 166 000 semillas llenas según los materiales vegetales de Tithonia estudiados (^{Padilla et al. 2020}).

Posteriormente a la definición del mejor momento de cosecha, ^{Padilla et al. (2021)} evaluaron tres momentos de corte (mayo-julio-septiembre) en cuatro materiales destacados (3,10, 16 y 23) por un periodo de tres años. Los resultados de esta investigación permitieron definir el papel preponderante del momento de aplicación de cortes predeterminados para propiciar flujos masivos de floración en los tallos fértiles de esta especie. Con ello se garantizó una mayor uniformidad del desarrollo fenológico de las cabezuelas en el tiempo, incidiendo en la formación y maduración más uniforme de las semillas que facilita definir y precisar con más exactitud el mejor momento de cosecha.

El manejo agronómico con el empleo de diferentes momentos de aplicar cortes, permitió definir, en primer lugar, que los cuatros materiales empleados no tuvieron una respuesta uniforme, así el material 16 fue el único que logró producir semilla a partir del segundo año de estudio cuando se aplicó el corte en el mes de julio, los demás materiales evaluados no lo lograron. Además, al cortar en septiembre ninguno de los materiales vegetales produjo semilla a partir del segundo año. Ello definió la necesidad de la planta de un periodo de 4-6 meses para alcanzar la formación de tallos fértiles y el desarrollo y formación de las semillas, lo que constituye un novedoso resultado científico para la especie. Este periodo coincide con el inicio del periodo lluvioso, después de estabilizadas las precipitaciones en Cuba, donde acontecen las condiciones climáticas de horas luz y temperatura que propician la floración masiva y la formación y desarrollo fisiológico de la semilla con aceptables porcentajes de germinación y mayores rendimientos de semilla pura germinable.

Independiente de las interacciones que se produjeron entre el momento de aplicar el corte y los materiales estudiados para el primer año; cuando se evaluaron integralmente los cuatro materiales se destacó el 16 por los mayores rendimientos de semillas llenas, SPG, y peso de 1000 semillas, fundamentalmente cuando se aplicó el corte en los meses de julio para provocar flujos masivos y uniformes de tallos fértiles.

La producción de semilla gámica alcanzada por el material 16 en este estudio es del orden de 49.45 -98.89 kg.ha^-1 de semilla llena y 26.63- 53.26 kg.ha^-1 SPG para el segundo y tercer año. Este excelente rendimiento se favoreció en gran medida porque la cosecha se realizó en el momento óptimo según ^{Padilla et al. (2020)} y ello confirma la hipótesis de que es posible la producción de semilla gámica de Tithonia diversifolia. Además, aporta al conocimiento científico que existen diferencias marcadas en la producción de semillas entre los materiales vegetales estudiados. Lo anterior avala las diferencias genéticas de estos materiales que fueron informadas por ^{Ruíz et al. (2018)} en la producción de biomasa para su empleo en corte y pastoreo.

Si bien es cierto que el material 16 se destaca, también los materiales 3, 10 y 23 alcanzaron aceptables rendimientos de SPG, teniendo en cuenta que un kg de semillas llenas puede tener alrededor de 166 600 semillas con más de 95 % de pureza y porcentajes de germinación entre 50-80 %, se debe entonces considerar que estos materiales también deben ser empleados en los programas de producción de semillas gámica de esta especie.

SIEMBRA Y ESTABLECIMIENTO POR SEMILLA GÁMICA

Como se señala anteriormente, hasta el periodo 2010^-2017 no se disponía de información que indicara la posibilidad de hacer siembra de esta especie directamente en el campo de semilla gámica. En este sentido, existe una deficiencia en registros literarios sobre la propagación mediante esta vía.

La propagación de esta planta se realiza casi en un 100 % mediante el uso de estacas, que son fáciles de adquirir de otros cultivos. Varias son las investigaciones relacionadas con la plantación del botón de oro por semilla agámica (^{Almeida et al. 2009}, ^{González et al. 2013}, ^{Zapata y Vargas 2014}, ^{Lourenco et al. 2015} y ^{Gallego- Castro et al. 2017}) donde se definen diferentes aspectos tales como: sección del tallo, forma de plantación e incluso se evaluó la aplicación de auxinas sintéticas para estimular el enraizamiento (^{dos Santos Silva et al. 2018}). No obstante, cabe resaltar que este tipo de propagación presenta algunas dificultades como el transporte y almacenamiento que sólo se puede realizar durante periodos cortos, sin afectar la calidad de las estacas (^{Sánchez et al. 2014}), además del incremento de los costos de plantación.

La experiencia en Colombia de las siembras por semilla gámica de botón de oro se manifiesta en varias investigaciones tales como: ^{Mahecha et al. (2015)}, ^{Gallego- Castro (2016)} y ^{Mahecha et al. (2017)} pero en estos casos se obtienen las plántulas logradas en germinadores y se entresacan con mucha delicadeza, ya sea para trasplantarlas en bolsas de vivero o para sembrarlas directamente en suelos bien preparados.

Otras experiencias más recientes en México (^{Cortez et al. 2019} y ^{Uu-Espens et al. 2019}) también utilizan el trasplante de plántulas al igual que ^{Gallego-Castro et al. (2015)} en Colombia.

Las primeras experiencias en Cuba (^{Padilla et al. 2021}) al evaluar en condiciones de campo el establecimiento de T. diversifolia sembrando por semilla gámica y el trasplante en bolsa en comparación con el método tradicional de plantación por estacas, mostró que dos años después de la siembra, la población de tallos y macollas.m2, hojas, tallos y el porcentaje de hojas, así como la altura y el diámetro del tallo resultó similar en todos los tratamientos. Tampoco hubo diferencias significativas para el rendimiento que fue del orden de 3.64- 4.42 tMS ha^-1corte^-1 a los 90 días.

En otros experimentos aún en desarrollo, donde se garantizó igual cantidad de semillas y yemas de los tallos por parcelas se hacen más evidentes las posibilidades de las siembras por semilla gámica en relación con las plantaciones agámica y el trasplante en bolsas. Así, en condiciones de campo a los 7 días la siembra por semilla había logrado germinar con una población de 2.63 plantas.m^-2 mientras las plantaciones por estacas aún no habían iniciado la germinación y a los 41 días alcanzó 3.76 plantas m^-2, valor superior a la plantación por tallos que sólo alcanzó 2.60 plantas m^-2.

Los resultados en el primer corte de establecimiento a los 180 días reafirman la superioridad de las siembras por semilla gámica wn relación con las plantaciones por estacas. Así, el mayor rendimiento (11.68 tMS.ha^-1) se logró en las siembras por semilla gámica que difiere de las plantaciones por tallo (9,92 tMS.ha^-1) y en bolsas (9.48 tMS.ha^-1). Así, las poblaciones en las siembras por semilla gámica directas al suelo o trasplantada en bolsa (10.55 y 10.88 tallos.m2, respectivamente) fueron superiores a las plantadas por estacas (5.80 tallos.m^-2).

En otras investigaciones ^{Padilla et al. (2020a)} lograron avances sobre la posibilidad real de obtener establecimientos satisfactorios cuando se emplearon diferentes prácticas de protección de la semilla gámica de T. diversifolia vc material 16 en un suelo Ferralítico Rojo Eútrico. Los resultados indicaron que, en el comportamiento de la población, en los muestreos realizados a los 30 y 60 días después de la siembra, se pudo apreciar menor población en el control (3 plantas m^-2) sin arropar y no se determinó diferencias entre el empleo de materia orgánica o residuos vegetales con una población de 8 y 13 plantas m^-2, respectivamente.

El estado de desarrollo de las plántulas a los 60 días después de la siembra, se favoreció al cubrir las semillas con materia orgánica (MO) donde la altura, diámetro del tallo y número de hojas.tallo^-1 tuvieron mejor comportamiento para esta etapa temprana del establecimiento de Tithonia por semilla gámica. Los rendimientos de 4.00 tMS.ha^-1.corte^-1 alcanzados en siembras directas en campo por semilla gámica durante la fase de establecimiento de Tithonia, resultan aceptables y novedosos, pues no se conoce reportes anteriores de producción de biomasa, cuando se utiliza esta vía de propagación.

Si bien es cierto, que aplicar arropes con estiércol vacuno en los estadios tempranos del desarrollo de la planta, resultó ventajoso para algunos componentes del rendimiento a partir del primer y segundo corte, se pudo comprobar que al final del estudio los resultados son similares para todos los tratamientos evaluados. Es por eso que ambos tratamientos deben ser recomendados como arropes (Mulch) para mejorar la germinación, sobrevivencia de las plántulas jóvenes y la producción de biomasa de diferentes materiales de T. diversifolia cuando se efectúan siembras en condiciones de campo con semilla botánica. Por otra parte, poner en manos del productor primario las dos opciones, resulta práctico, pues da la posibilidad de escoger la que le resulte más factible de acuerdo a la disponibilidad y costo a nivel de la región.

Al evaluar diferentes niveles de arropes (0, 250, 338 y 500 g.m^-2) con rastrojos vegetales, en la germinación, sobrevivencia y establecimiento por semilla gámica de T. diversifolia material 10 en condiciones de campo, ^{Padilla et al. (2021)} indicaron que el porcentaje de germinación fue menor a los 12 y 30 días después de la siembra en el control, que a la vez fue similar al tratamiento de 250 g.m^-2 de arrope. En general, hubo un incremento lineal de porcentaje de germinación en el campo con el aumento de los niveles de arrope. El hecho de que con el empleo del mayor nivel de arrope (500 g.m^-2), las semillas logran 28.8 % de germinación a los 12 días y 29,84% a los 30 días con el nivel medio (338 g m^-2) después de la siembra, avala los beneficios de esta práctica para el establecimiento de Tithonia. El hecho de que las semillas sembradas en campo en solo 12 días lograron germinar el 58 % con respecto al potencial de estas en el laboratorio, es un buen indicador que potencia la hipótesis de establecer el botón de oro por semilla gámica. Los resultados anteriores se fortalecen con los rendimientos de biomasa alcanzados en el primer corte de establecimiento a los 120 días de la siembra del orden de 6 - 11 tMS.ha^-1.corte ^-1 y en el segundo y tercer cortes realizados a los 90 días se obtuvieron rendimientos de 2.02 tMS.ha^-1.corte ^-1 en el periodo poco lluvioso y hasta 6.00 tMS ha^-1.corte^-1 cuando coincidió con el periodo lluvioso para los mejores resultados con la aplicación de niveles de arropes de residuos vegetales entre 338-500 g.m^-2 (^{Padilla et al. 2021}).

En los tres cortes realizados en la fase de establecimiento, el comportamiento de los indicadores: población, altura, diámetro del tallo y el número de hojas e hijos.planta^-1 también evidenciaron el efecto beneficioso de la aplicación de arropes, perdurando las mejoras producidas en los primeros estadios de desarrollo antes de someterse al corte. Estos resultados reafirman los beneficios del empleo de arropes vegetales en el establecimiento de esta planta reportado por ^{Padilla et al. (2020a)} en condiciones de suelo y clima similares al del estudio, cuando las semillas son sembradas directamente en el suelo en condiciones de campo.

Establecer una técnica de siembra directa de semilla gámica en el campo constituye tarea de primer orden, lo cual permitiría el establecimiento exitoso de esta especie. Estos resultados permiten eliminar la fase de vivero y trasplante que constituye un proceso engorroso sobre todo cuando el resultado tecnológico está dirigido a la mediana y gran escala para la siembra y establecimiento de botón de oro.

CONSIDERACIONES GENERALES

Por su respuesta productiva y persistencia en los sistemas ganaderos como planta para forraje o pastoreo hoy día Tithonia diversifolia constituye la especie preferida por los productores en Cuba dentro del grupo de las plantas proteicas. No obstante, su implantación acelerada se ha visto limitada por no contar con una tecnología para la producción de semilla y establecimiento por vía gámica y eliminar las dificultades que representa su propagación vegetativa por estacas. Los resultados obtenidos en Cuba aportan una tecnología que integra la producción de semilla y el establecimiento por vía gámica, lo cual constituye un novedoso aporte científico que posibilitará una mayor producción y comercialización de semilla.

La alternativa de propagación por vía gámica pone en manos de productores, técnicos y directivos una opción biológica, práctica y económica más factible para la propagación de esta especie.

La experiencia lograda en los últimos años en Cuba, con la introducción y explotación de esta planta, indican la necesidad de priorizar la disponibilidad de semilla en cantidad y calidad al inicio del periodo lluvioso, por lo que disponer de semilla gámica en ese momento resulta la opción más segura, si se tiene en cuenta que la ganadería no dispone de riego para garantizar los volúmenes de semilla vegetativa necesarios en el momento apropiado que deben realizase las plantaciones.

Enfrentar el reto de acelerar la producción de semilla y su establecimiento por vía gámica constituye hoy día una necesidad impostergable para la implantación de los sistemas de producción de forraje y su uso en pastoreo. Tampoco existe duda por los científicos, productores y directivos que esta es la mejor opción para la propagación acelerada de la especie para la mediana y gran escala productiva por las limitaciones biológicas, prácticas y económicas que implican las plantaciones vegetativas, que es el método que se emplea en la actualidad.

Para garantizar la introducción de estos resultados se recomienda la capacitación y asesoría a productores, técnicos y directivos en la tecnología lograda y que se garanticen los aseguramientos de equipos e implementos para la cosecha y postcosecha de las semillas por las empresas especializadas.

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Recibido: 27 de Junio de 2021; Aprobado: 01 de Agosto de 2021

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