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INTRODUCCIÓN
Glycine max L. (soya) es la oleaginosa de mayor importancia en el mundo, y es uno de los diez cultivos más potenciados por su gran diversidad de usos. Este valor es consecuencia también de inversiones en la investigación, especialmente para obtener información que aumente la productividad (Santos, 2016). Para un mayor rendimiento por área, es esencial, además de adecuadas técnicas culturales, el uso de semillas de alta calidad, lo que se expresa en los atributos genéticos, físicos, fisiológicos y sanitarios, que son capaces de influir en la capacidad de originar plantas de alta productividad (Medeiros et al., 2019). Varios factores son responsables de la pérdida de la calidad de la semilla, principalmente factores bióticos y fisiológicos (Fernández-Mayer, 2018). En la actualidad, más del 25 % de los granos producidos en el mundo, se encuentran contaminados, por uno o varios hongos, o necesitan aumentar sus estímulos en el proceso germinativo (FAUBA, 2016).
Los investigadores de la Facultad de Agronomía, de la Universidad de Buenos Aires, desarrollaron una tecnología innovadora en conjunto con la Facultad Regional Venado Tuerto, de la Universidad Tecnológica Nacional. A partir de un método físico, esta tecnología permitiría mejorar el poder germinativo y el vigor de semillas de soja y otros cultivos. Los expertos destacaron que esta herramienta es amigable con el medio ambiente, y adelantaron que se podría comenzar a implementar. Plantearon además, que a partir de un método físico se puede mejorar el poder germinativo y el vigor de las semillas de soja y otros cultivos (Schneider et al., 2015).
La eliminación o reducción de microorganismos se ha logrado de manera eficiente mediante tratamientos químicos. Sin embargo, la búsqueda de métodos alternativos para estimular el desarrollo de semillas ha llamado la atención en el mundo, ya que causan menos daños al medio ambiente y a la salud humana, principalmente aquellos tratamientos basados en extractos de plantas, aceites esenciales, control biológico y tratamiento físico (Cóbar-Carranza et al., 2015).
Se ha comprobado que la termoterapia es un método eficaz, libre de químicos y de fácil aplicación para lograr una estimulación en la germinación y desarrollo de la plántula. Teniendo en cuenta lo antes planteado, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la estimulación de diversos tratamientos termoterapéuticos, basados en calor seco, en semillas de nueve cultivares de G. max, a tres temperaturas diferentes, en tres tiempos de exposición.
MATERIALES Y MÉTODOS
Localización. Los ensayos experimentales se realizaron en los laboratorios del Departamento de Genética y Mejoramiento de Plantas en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), entre marzo-abril de 2020.
Material vegetal. Se utilizaron semillas originales, certificadas, de nueve cultivares comerciales obtenidos y conservados en el INCA: INCASoy-1, INCASoy-2, INCASoy-24, INCASoy-27, INCASoy-35 y INCASoy-36. También se usaron semillas originales y certificadas de tres cultivares transgénicos, provenientes del Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología (variedades SCIGB L-1, Carolina RP-5 y CEB-2) y allí conservados.
Se utilizaron semillas que presentaron valores de 10 a 11 % de humedad, con una satisfactoria sanidad, relacionada con su categoría de original. Se analizaron previamente los granos, que expresaron una germinación satisfactoria y un desarrollo de plántulas normales, libres de hongos patógenos.
Diseño experimental y tratamientos. Se utilizó un diseño experimental completamente aleatorizado. Se tomaron al azar muestras de 50 granos/tratamiento, con dos réplicas (100 granos/cultivar), para un total de 90 tratamientos (9 cultivares x 3 tiempos de exposición x 3 rangos de temperatura y el control con semillas no tratadas). Los tiempos de exposición fueron: 1, 5 y 10 h y temperaturas de 45, 47 y 50 °C (límite máximo permisible para la germinación de la semilla por desnaturalización de las proteínas).
Procedimiento experimental. Las semillas se colocaron en sobres de papel, identificados por el cultivar, el tiempo, la temperatura y la réplica, para exponer las semillas al calor en la estufa Boxun (diseño de nuevo tipo de horno de serie bgz II, fabricado y comercializado por Co.LTD, Shanghai). Con respecto a la estufa, la fuente de alimentación CA fue de 220 V ± 10 % / 50 Hz ± 2 %, el rango de temperatura + 5 ～ 250 °C, la circulación forzada y alta precisión en el control de la temperatura ± 0,5 ºC, con poder de 1100W y cámara de trabajo 450 × 400 × 450 mm (L × D × H): .
Después de cada tratamiento térmico, se dejaron reposar las semillas 24 h, a temperatura ambiente. Se colocaron a germinar en bandejas de aluminio. Además del control no tratado, se cubrieron con hojas de papel de filtro y se mantuvo la humedad durante 72 h, con agua destilada.
Variables evaluadas. Se analizaron variables relacionadas con la germinación, como criterio principal para la evaluación del efecto de los tratamientos en las cualidades de la semilla y el vigor desarrollado inicialmente por las plántulas. Esto es: germinación de las semillas (%) a las 48, 72 y 96 h, rapidez germinativa en horas (relación entre germinación y tiempo), longitud de la radícula (mm) a las 48, 72 y 96 h de colocadas las semillas a germinar. A las 120 h, se determinó el efecto en la masa seca de 100 radículas/tratamiento (secadas 24 h a 80 °C), medida en balanza analítica calibrada en mg.
Análisis estadístico. Las variables relacionadas con la germinación y la longitud de la radícula se sometieron a análisis factorial. Para el vigor expresado en rapidez germinativa, porcentaje de germinación y masa de 100 radículas, se realizó análisis ANOVA simple. Las medias de los tratamientos y el control se compararon por la prueba de Duncan (p ≤ 0,05) con el empleo del paquete estadístico IBM SPSS, Versión 22.
Antes de proceder con el análisis estadístico, se realizó el test de normalidad a todas las variables evaluadas con la ecuación (j-0,5)/n ═ Zj, así como el de homogeneidad de la varianza mediante la prueba de Bartlett. Se demostró la normalidad de los datos, por lo que se realizaron los análisis sin transformar los valores.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La tabla 1 muestra el efecto interactivo de los factores para la variable porcentaje de germinación a las 96 h. Los factores cultivar, temperatura y tiempo de exposición mostraron niveles altamente significativos y altas proporciones de la media cuadrática total corregida. Hubo interacción significativa entre ellos, pero con bajas proporciones de la media cuadrática total corregida.
Tabla 1 Análisis trifactorial para la variable porcentaje de germinación a las 96 h de puestas a germinar las semillas.
R2 = 0,923 y R2 corregida = 0,847
En la figura 1 se muestran satisfactorios porcentajes de germinación en todos los cultivares. Los genotipos INCAsoy-35 e INCAsoy-1 mostraron los mayores porcentajes de germinación, con 91,4 y 88,4 %, respectivamente. La temperatura de 50 °C fue la más adecuada para estimular la germinación, mejorando en más del 11 % la germinación respecto al control. Altas temperaturas pueden influir positivamente en la germinación en algunas especies. Varés-Megino et al. (2009) encontraron que las altas temperaturas no presentaron efectos negativos en la germinación de Pinus contorta Douglas, pero sí en Araucaria araucana (Molina) K. Koch.
Barras con letras iguales en cada tratamiento no difieren significativamente, según prueba de Duncan para p=0,05.Figura 1 Efecto del cultivar, temperatura y tiempo de exposición en el porcentaje de germinación.
En cuanto al tiempo de exposición, a las 5 h de exposición se presentó la mejor respuesta, con diferencias altamente significativas.
En la tabla 2 se presenta la germinación de las semillas de los cultivares de G. max a las 48, 72 y 96 h de colocadas a germinar, después que se sometieron a 50 °C y a tres tiempos de exposición.
Tabla 2 Germinación de las semillas (%) a las 48, 72 y 96 h de colocadas a germinar, después de someterlas a 50 °C y tres tiempos de exposición
Letras iguales en una misma fila no difieren significativamente, según prueba de Duncan para p = 0,05.
Es evidente que el tratamiento de cinco h de exposición a 50 °C fue el más efectivo, a las 48, 72 y 96 h. A las 48 h, logró sobrepasar al control en 19,1 %, a las 72 h en 15,7 % y a las 96 h en 11,3 %. El tratamiento de 5 h a 50 °C presentó los valores medios de germinación de los nueve genotipos, superiores a los controles, en todos los momentos de evaluación.
Para cierto rango de temperaturas elevadas, la velocidad de absorción de agua y de las reacciones químicas es mayor, y las semillas germinan más rápido y sin dificultad (Roca, 2018). Estos resultados podrían responder también a las características propias de las semillas. Estudios similares, realizados en judías, con calor seco, a altas temperaturas, revelaron que dichos tratamientos tuvieron un efecto positivo en la germinación (Françoso y Barbedo, 2014).
El aumento de los tiempos de exposición a 10 h disminuyó el porcentaje de germinación. Resultados similares se obtuvieron en la especie Vicia faba L. Aquí, los mayores tiempos de exposición a 55 0C tuvieron un efecto negativo en la germinación. Esto se debió a la inhibición de la actividad enzimática, el metabolismo respiratorio, el crecimiento y la división celular (Carvajal, 2012; Françoso y Barbedo, 2014).
El tratamiento de 5 h de exposición a 50 °C fue el de mejor promedio de germinación acumulada (figura 2) y superó al control y a los demás tratamientos en todos los momentos de evaluación. Estos resultados son semejantes a los informados por Ramos-Rodríguez (2021), quien indicó mayor promedio acumulado de germinación de las semillas en la especie Prosopis pallida, sometidas a 60° C.
En la figura 3 se muestra que el tratamiento de 5 h de exposición a 50 °C en las primeras 48 h casi duplicó la rapidez germinativa en comparación con el testigo, sin tratamiento. Este comportamiento, con menos magnitud, se mantuvo hasta las 96 h. Esto es: hubo influencia positiva en la rapidez germinativa, lo que significa mayor potencial para la adaptación a las condiciones del terreno. Resultados semejantes informaron Jurado y Westoby (1992) y Maguire (2020), quienes plantearon que la alta germinabilidad estuvo asociada a la rápida velocidad de germinación, mientras que la baja tuvo velocidades de germinación medias y bajas.
Barras con letras iguales en cada tratamiento no difieren significativamente, según prueba de Duncan para p=0,05Figura 3 Efecto de los tratamientos en la rapidez germinativa de la semilla.
Los resultados relacionados con la longitud de la radícula fueron similares al análisis factorial realizado para el porcentaje de germinación (figura 4). Hubo diferencias significativas entre los factores y sus interacciones. Por los cultivares, se destacaron los genotipos INCASoy -2 e INCASoy-35. La temperatura de 50 °C mejoró la longitud de la raíz de los cultivares de G. max en 28 mm más que el control. De igual forma, el tiempo de exposición más adecuado para estimular la elongación de la radícula fue de 5 h, con resultados superiores al control. Dicho tratamiento sobrepasó los controles en 37 % de germinación, lo que demostró mayor rapidez germinativa (1,90 veces).
Barras con letras iguales en cada tratamiento no difieren significativamente, según prueba de Duncan para p=0,05Figura 4 Efecto del cultivar, la temperatura y el tiempo de exposición en la longitud de la radícula
Los tratamientos de 5 h de exposición a 50 °C mostraron valores superiores a los alcanzados por el control en los tres momentos de evaluación para todos los genotipos (tabla 3). Se destacó significativamente el tratamiento de 5 h a 50 °C, que registró una media de 33,6 mm de longitud de la radícula, que duplicó la longitud del control, y difirió de manera significativa del resto.
Tabla 3 Longitud de las radículas a las 48, 72 y 96 h de puestas a germinar, después de someterlas a 50 °C y tres tiempos de exposición
Letras iguales en una misma fi la no difieren significativamente, según prueba de Duncan para p = 0,05.
El mayor tiempo de exposición a que se sometieron las semillas (10 h) presentó valores iguales o inferiores al control. En esta respuesta pudo haber influido una disminución de los niveles endógenos de reguladores del crecimiento, como citoquininas y auxinas, que propiciaron una disminución del crecimiento y, por consiguiente, una reducción en la longitud de la radícula. Tiempos de exposición prolongados a altas temperaturas influyen en el incremento del contenido de ácido abscísico (ABA), que es un inhibidor, y con él se activan los sistemas oxidativos que reducen el nivel de auxina libre y provocan disminución de la elongación de las células (Torres et al., 2019). Además, el efecto pudo estar relacionado también con la deshidratación de los tejidos del embrión, que causan los tratamientos térmicos prolongados a la semilla, lo que afecta considerablemente la permeabilidad de las membranas celulares en la raíz (Zahra, 2011).
Otra cualidad relacionada con el vigor que se evaluó a las 120 h, después que las semillas se sometieron a tres tiempos de exposición a 50 °C, fue la masa seca (mg) de 100 radículas/tratamiento. En la tabla 4 se muestra que el tratamiento de 5 h de exposición a 50 °C fue la combinación de tiempo y temperatura más adecuada para fomentar el desarrollo radicular de las futuras plántulas de las semillas de los cultivares. Dicho procedimiento registró una masa seca promedio de 108 mg, resultados superiores a los del control, en el que se logró una masa promedio de 46 mg, es decir, sobrepasó en 62 mg en 100 radículas.
Tabla 4 Masa seca de 100 radículas (mg) a las 120 h de colocadas las semillas a germinar, sometidas a 50 °C durante tres tiempos
La masa seca de 100 radículas en el tiempo de exposición de 10 h a altas temperaturas mostró resultados inferiores a los del control, pues como se ha discutido estos indicadores pudieran estar afectados por la inhibición de los procesos metabólicos involucrados en la división y la elongación celular por la exposición de la semilla a altas temperaturas durante tiempos prolongados (Vázquez y Torres, 2006; Argentel-Martínez et al., 2017). Ello no ocurrió cuando la semilla se expuso a tiempos menores. En este caso, los procesos metabólicos se hallan estimulados por el aumento de la velocidad de absorción de agua, la respiración y las reacciones químicas que participan en el desarrollo celular, lo que facilita mayor enraizamiento de las plantas (Carvajal, 2018).
Los tratamientos termoterapéuticos son los que marcan la diferencia, si se trata de alcanzar una mejor producción de los cultivos (Alvarez y Ceballos, 2017).
CONCLUSIONES
El tratamiento termoterapéutico con calor seco, más efectivo en cuanto a las variables de rapidez y poder germinativo, así como a las cualidades relacionadas con el vigor, fue el de 5 h de exposición a 50 0C para todos los cultivares.
Los cultivares de mejor respuesta al tratamiento de 50 °C durante 5 h, en cuanto a porcentaje de germinación, fueron INCASoy-24 e INCASoy-27. En la longitud de la radícula y la masa de 100 radículas, el cultivar INCASoy-2 fue el mejor.
Se recomienda evaluar en condiciones de campo el mejor tratamiento en diversos cultivares y en diferentes épocas de siembra del cultivo.
