CIENCIAS NUCLEARES

 

Efecto del tratamiento de semillas con bajas dosis de rayos X en plantas de pimiento (Capsicum annuum L.)

 

Effect of seed  treatment  low doses of X-rays in peppers plants (Capsicum annuum L.).      

 

 

Alexander Álvarez Fonseca¹, Licet Chávez Suárez¹, Ramiro Ramírez Fernández¹, Wilfredo Estrada Prado¹, Yusdelys Estrada Labrada¹, Alisbechy Maldonado Rodríguez²  

¹Centro de Investigaciones, Servicios y Tecnologías Ambientales de Granma, Instituto de Investigaciones Agropecuarias “Jorge Dimitrov” Carretera vía Manzanillo Km 16 1/2, Bayamo, Granma. Cuba. Email:
²Policlínico Docente Guillermo González Polanco, Guisa, Granma. Cuba.
[e-mail]

 

 

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RESUMEN

Se estudió la influencia del tratamiento de semillas con bajas dosis de rayos X sobre el crecimiento y el rendimiento del cultivar de pimiento California Wonder. Las semillas se irradiaron con  un equipo de rayos X de baja potencia (11,47 Gy/min) con las dosis 5, 10, 20 y 30 Gy, empleando semillas no irradiadas como control. Se evaluó la altura de las plántulas (mm), longitud de la raíz principal (mm), diámetro del tallo (mm), diámetro medio polar de los frutos (mm), diámetro medio ecuatorial de los frutos (mm), masa promedio de los frutos (g) y rendimiento por planta (kg.planta-1). Los resultados mostraron un incremento significativo (p≤0.001) en los indicadores; altura  de las plantas (15%), longitud de la raíz (12%), diámetro del tallo (7%), diámetro medio ecuatorial (47%), masa promedio de los frutos (16%) y rendimiento por plantas (107%), respecto al control.

Key words: rayos X, producciones, semillas, dosis de radiación, pimiento, indicadores.

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ABSTRACT

The influence of seed treatment with X-rays radiation on some growth and yield of peppers plants, California Wonder variety was studied. The seeds were irradiated with X- rays irradiation source of low potency (11,47Gy/min), with doses of 5, 10, 20 y 30 Gy, using untreated seeds as controls. The plant height (mm), root length (mm), stem diameter (mm), polar average diameter (mm) ecuatorial mean diameter (mm), mean fruit mass (g) and yield per plant (kg.plant-1) were evaluated. The results showed a significant improvement (p≤0.001) in the indicators of plants height (15%), root length (12%), stem diameter (7%), equatorial mean diameter (47%), mean fruit mass (16%) and yield per plant (107%), compared to control.

Palabras claves: X radiation, yields, seeds, radiation doses, capsicum, indicators.

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INTRODUCCIÓN

El pimiento (Capsicum annuum L.) es una solanácea originaria de América del Sur. Alcanza una producción mundial de 6955 t anuales y un rendimiento promedio 4,58 . En Cuba, constituye una de las principales hortalizas, tanto por el área que ocupa nacionalmente, como por sus niveles de producción. Este constituye un renglón principal en la exportación. Se cultiva en todas las provincias, fundamentalmente en  La Habana, Pinar del Río y Villa Clara [1].

En la actualidad la tendencia en la agricultura es encontrar alternativas que garanticen incremento en el rendimiento de los cultivos y disminuyan el uso de fertilizantes, plaguicidas y reguladores de crecimiento, los que poseen un elevado riesgo de contaminación ambiental [2]. En este sentido los métodos físicos estimulantes constituyen una alternativa viable. Todo ello se relaciona con el hecho de que los organismos vivos han desarrollado mecanismos de adaptación a bajas dosis de irradiación que pueden conducir a la estimulación de ciertas funciones vitales del organismo, proceso denominado radioestimulación. Los principales métodos utilizados en el tratamiento estimulante de semillas son los campos  electromagnéticos, el ultrasonido, el láser y las bajas dosis de radiaciones ionizantes [3-7]. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto del tratamiento de semillas con bajas dosis de rayos X en el incremento del crecimiento y el rendimiento agrícola en plantas de pimiento.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

La  investigación  se desarrolló en  la Cooperativa de Producción Agropecuaria "Luís Ramírez López" en la localidad de Los Horneros, municipio Guisa, provincia Granma, perteneciente a la Asociación Nacional de Agricultores Pequeños,  en el periodo comprendido entre noviembre del 2011 hasta febrero del 2012, considerado óptimo para la producción de hortalizas. Se emplearon semillas  del cultivar California Wonder a las cuales se le equilibró la humedad en un intervalo entre un 12-13%, lo cual se logró colocándolas en una desecadora que contenía una solución de glicerina al 70% [8]. Las semillas fueron tratadas en una fuente para terapia superficial modelo RT-100  marca Phillips, con un régimen de trabajo de 55 kV y 10 mA, utilizando un filtro de aluminio de 0,75 mm y un colimador de 7x7 cm para garantizar la irradiación homogénea de las semillas  y una potencia de dosis de 11,47 Gy/min, con las dosis de 5, 10 20 y 30 Gy, seleccionados a partir de un estudio de radiosensibilidad. La irradiación homogénea para cada dosis se garantizó distribuyendo las semillas durante el tratamiento de forma uniforme, de tal manera que la superficie que formen no supere los dos milímetros de espesor. Las dosis fueron establecidas a partir de una tabla de valores según los parámetros técnicos de la fuente (voltaje, amperaje, filtros, colimador) y la duración del tratamiento en segundos. Se utilizaron semillas no irradiadas como control y un total de 80 semillas por cada tratamiento.

Las plántulas procedente de los semilleros se trasplantaron cuando reunieron los requisitos necesarios establecidos en el instructivo técnico [9] en canteros de 1.5 m de ancho y 50 m de largo, con dos hileras a lo largo del cantero sin la aplicación de productos químicos. Se estableció un marco de plantación de 0.40 por 0.40m y las variantes experimentales se ajustaron a un diseño de bloques al azar con 4 repeticiones. Se evaluaron los indicadores altura de las plántulas (mm),  longitud de la raíz principal, diámetro del tallo (mm), diámetro medio polar y ecuatorial de los frutos (mm),  número de frutos por planta (u), masa promedio de los frutos (g) y rendimiento por planta ().

Se empleó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para la normalidad de los datos y la prueba de Bartlett para la homogeneidad de varianzas [10]. Los datos se procesaron por un análisis de varianza de clasificación doble y al existir diferencias significativas se aplicó la prueba de rangos múltiples de Newman-Keuls [11]. Todos los análisis estadísticos se realizaron con el paquete Statistic V 8.0 para Windows [12]. 

Se realizó la valoración económica tomando como área de cálculo  la siembra de una hectárea del cultivo. Para ello se tuvo en cuenta que el precio de venta de un kilogramo de pimiento es de 8,70 pesos y que el costo de producción de una hectárea es de 3640 pesos para las semillas no tratadas y de 3645 pesos para las semillas tratadas. Se tuvieron en cuenta los indicadores económicos que se exponen a continuación [12]:

VP= R * VT 
Donde: VP= Valor de la producción.
R=  Rendimiento en .
VT= Valor o precio del producto.

C/P= CP/VP
Donde: C/P=Costo por peso en $.
CP=Costo de producción en $.
VP=Valor de la producción en $.

B= VP-CP
Donde: B=Beneficio neto o ganancia de la producción en $.
VP=Valor de la producción en $.
CP=Costo de producción en peso.

B/C=B/CP
Donde: B/C= Relación beneficio = Costo.
B= Beneficio neto en $.
CP= Costo de producción en $.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En los tres indicadores del crecimiento evaluados se observó un efecto estimulante significativo en las dosis aplicadas; excepto en el indicador diámetro del tallo, donde la dosis de 30 Gy no mostró diferencias significativas. La altura de las plantas mostró valores de estimulación significativos (p≤0.001) con relación al control con todas las dosis evaluadas (Figura 1), observándose los mejores valores con la dosis de 30 Gy que incrementó este indicador en un 15%.

En el indicador longitud de la raíz principal (Figura 2), se observó una estimulación significativa (p≤0.001) en todos los tratamientos aplicados con relación al control, las mejores dosis fueron 20 y 30 Gy con un incremento en este indicador de 11 y 12% respectivamente.

En el diámetro del tallo (Figura 3) se constató la existencia de valores significativos en la zona de estimulación comprendida entre 5-20 Gy. Las dosis de 5, 10 y 20 Gy mostraron entre 5-7% con relación al control. En la dosis 30 Gy no se observó diferencias significativas entre el tratamiento y el control. Con relación a este indicador, es preciso señalar que todas las plantas irradiadas en el rango de 5-20 Gy, superaron los 3 mm en el grosor del tallo durante el trasplante; lo cual es considerado un requisito indispensable para garantizar un adecuado establecimiento del cultivo [7].

Resultados similares se obtuvieron al evaluar el comportamiento del tratamiento de semillas con bajas dosis de rayos X en el crecimiento de cuatro cultivares de tomate con incrementos significativos en al altura de las plántulas con relación al control: INCA 9-1 (25%),  Mallac 10 (15%), Campbell 28 (25%) y Lignon (40%) [13].

En el cultivar de tomate hibrido FA-180  se obtuvo un  comportamiento análogo,  con incrementos significativos en la altura de las plántulas con valores máximos de estimulación de 15%, en la longitud de la raíz 37% y el diámetro del tallo 23% con relación al control [14].

Este comportamiento en los indicadores de crecimiento puede ser atribuido a que las bajas dosis de radiaciones ionizantes actúan como mecanismo disparador o impulsor (trigger) que intensifica  la actividad general de las enzimas hidrolíticas, y provoca un incremento de la velocidad de conversión de los sustratos respiratorios en pequeñas moléculas, a partir de las cuales se forman los nuevos constituyentes celulares que dan origen a la joven plántula [14,15].

Al respecto, se ha relacionado el efecto estimulante de las bajas dosis de radiación con la activación de varias enzimas, como la polifenoloxidasas, catalasas, peroxidasas y esterasas, las cuales conllevan a la formación de sustancias fisiológicamente activas que a bajas concentraciones aceleran la división celular conjuntamente con la morfogénesis, en las células,  de importantes orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos [16,2].

Por otro lado, existen evidencias que indican que la irradiación a bajas dosis es esencial en la vida de los organismos, incluyendo las plantas y que los radicales libres, iones y moléculas excitadas que se forman por su efecto contribuyen a una mayor eficiencia en la utilización de las vías bioquímico–metabólicas, las cuales se reflejan en el crecimiento y desarrollo de las plantas [14].

Los resultados mostraron que el tratamiento de las semillas con bajas dosis de rayos X provocó un efecto estimulante significativo (p≤0.001) en el rendimiento y  los componentes evaluados, en el cultivar de pimiento California Wonder (Tabla 1).

El indicador diámetro medio polar de los frutos mostró diferencias significativas (p≤0.001) con relación al control, en las dosis de 5, 20 y 30 Gy. El mejor comportamiento se manifestó en  las dosis de 5 y 20 Gy con incrementos de 58 % y 53% respectivamente. En el caso del diámetro medio ecuatorial de los frutos la mejor dosis estimulante fue la de 20 Gy con un incremento de 47% con relación al control.

El número de frutos por plantas mostró en todos los tratamientos diferencias significativas con respecto al control (p≤0.001). Las mejores dosis fueron  5 y 20 Gy con incremento de 72 y 66% respectivamente con respecto al control.

También la masa promedio de los frutos experimentó incrementos significativos (p≤0.001) en todas las dosis de rayos X aplicadas, con valores máximos de estimulación de 16% en las plantas provenientes de las semillas tratadas con dosis de 5 Gy.

En el rendimiento por planta se constató una respuesta significativa (p≤0.001) en todos  los tratamientos aplicados con relación al control; el mejor comportamiento se logró con las dosis de 5 y 20 Gy, con incrementos de 107 y 87% respectivamente con respecto al control.

Otros autores  constataron valores de estimulación en el rendimiento agrícola de diferentes cultivos hortícolas y granos con el empleo del láser de baja potencia. Así, en tomate se estimuló el rendimiento de 20 – 24 %, en pimiento superior a 13%, en pepino hasta 15%, en cebolla al 15,5% y en frijol un 27% con relación al control [16-18].

El efecto estimulante producido por las bajas dosis de rayos X en el  incremento del rendimiento y los componentes evaluados pudiera ser explicado, mediante los cambios que producen la acción directa e indirecta de las radiaciones ionizantes en el organismo vegetal. La primera está relacionada con la excitación que producen las radiaciones ionizantes en su paso por las semillas, que estimulan su metabolismo y favorece el crecimiento y desarrollo de las plantas, lo que de manera indirecta se refleja en el rendimiento y la calidad de los frutos como han indicado [19]. Se plantea que en la acción indirecta,  es donde se produce la  interacción de   los   productos   primarios  con   las macromoléculas  no afectadas, formándose  peróxidos  orgánicos   y la ocurrencia de  reacciones de oxidación que provocan la aparición de  nuevos compuestos químicos, como los ginones. Estos  no son más que un complejo  de sustancias   biológicamente  activas,  que,  su  concepto  se   ha generalizado  a una serie de metabolitos comunes o  poco  comunes que   se   acumulan   en   el  organismo   por   efecto   de   la irradiación y que a bajas  concentraciones estimulan el metabolismo general de las plantas, incrementándose el rendimiento y la calidad de las cosechas [20].

Las plantas de pimiento cultivar California Wonder  tratadas con rayos X generaron un efecto económico positivo lo cual está avalado por los indicadores beneficio/costo y costo/peso. Los mejores resultados correspondieron a los tratamientos de 5 y 20 Gy (Tabla 2). Estos elementos son suficientes para que se considere válido desde el punto de vista económico la factibilidad del tratamiento de semillas de pimiento  con bajas dosis de rayos X, para incrementar los rendimientos y la calidad de las cosechas dentro de la política de agricultura sostenible (Figuras 4).

 

 

 

 

CONCLUSIONES

El tratamiento de semillas con bajas dosis de rayos X mostró un efecto estimulante significativo en los indicadores del crecimiento y rendimiento de las plantas de pimiento. La dosis 5 Gy fue la más efectiva en el incremento del rendimiento, la cual pudiera ser de utilidad para su aplicación extensiva en el Sistema Nacional de Agricultura Urbana y Suburbana.

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Recibido: 4 de marzo de 2013
Aceptado: 25 de abril de 2013