Efecto del LEBAME en la germinación de semillas de tomate (Solanum lycopersicum L.)

Effect of LEBAME on germination of tomato (Solanum lycopersicum L.) seeds

Yudines Carrillo-Sosa,^I Dra.C. Elein Terry-Alfonso,^I M.Cs. Josefa Ruiz-Padrón,^I M.Cs. María E. Díaz-De Villegas,^II M.Cs. Grizel Delgado^II

^IInstituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32700.

^IIInstituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA–Cuba).

RESUMEN

La inoculación de microorganismos eficientes al ecosistema mejora la calidad del suelo y el crecimiento de las plantas; así como, ayuda al proceso de descomposición de materiales orgánicos. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la efectividad del bioproducto LEBAME determinando las diluciones y los tiempos de imbibición en la germinación de las semillas de tomate. El experimento se llevó a cabo mediante un diseño completamente al azar con arreglo factorial.  Los tratamientos fueron combinaciones de tres niveles de tiempos de imbibición (15, 30 y 60 minutos), con cuatro diluciones de LEBAME (2,5; 5; 10; 15 mL L^-1) y un control embebido en agua (0 mL L^-1). Los datos fueron procesados a través de un ANOVA factorial utilizando el programa IBM SPSS Statistics (versión 19). Los resultados mostraron una respuesta positiva del LEBAME sobre la germinación de las semillas de tomate. Las diluciones estudiadas difirieron estadísticamente entre ellas; las de 5, 10 y 15 mL L^-1 fueron significativamente superiores, aunque con solo 5 mL L^-1 fue suficiente para obtener el mayor estímulo y un incremento de la longitud de la radícula y del hipocotilo alcanzando valores con respecto al control embebido en agua de 21 y 32 % respectivamente. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en esta investigación se demostró, el efecto positivo del bioproducto LEBAME al estimular el proceso de germinación, considerándose un producto promisorio para la agricultura cubana.

Palabras clave: crecimiento, estimulación, hortalizas, microorganismos.

ABSTRACT

The inoculation of efficient microorganisms to the ecosystem improves the soil quality and the plant growth, as well as, it helps the decomposition process of organic materials. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of bioproduct LEBAME, determining dilutions as well as imbibition times on tomato germination of seeds. The study was carried out as a randomized complete bifactorial experimental design and treatments were combinations of three imbibition times (15, 30 y 60 minutes), four dilutions of LEBAME (2,5; 5; 10; 15 mL L^-1) and one control imbibed with water (0 mL L^-1). Data were processed through a factorial ANOVA using the IBM SPSS (version 19) program.  Results showed a positive response of LEBAME on germination of tomato seeds. The dilutions studied were statistically different between them; those of 5, 10 and 15 mL L-¹ were significantly higher. Although with only 5 mL L-¹ it was enough to get the greater stimulation and an increase in length of the radicle and the hypocotyl, reaching values of 21 and 32 % respectively, compared to the control imbibed with water. Taking into account the results obtained in this research, the positive effect of the product LEBAME by stimulating the germination process was demonstrated, so it can be considered a promising product for Cuban agriculture.

Key words: growth, stimulation, vegetables, microorganisms.

INTRODUCCIÓN

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo experimental fue realizado en el mes de diciembre de 2013, en el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en San José de las Lajas, provincia Mayabeque, en el laboratorio del departamento de Fitotecnia. El cultivo indicador fue el tomate (Solanum lycopersicum L.), cultivar ´Mara´ (8).

El bioproducto estudiado fue LEBAME, obtenido por el Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA), el cual se presenta en forma liquida y está compuesto por una combinación de microorganismos eficientes de los géneros Bacillus subtilis, Lactobacillus bulgaricum y Saccharomyces cervisiae, contando con un título de 10⁶ ufc mL^-1.

Para estudiar la respuesta germinativa de las semillas de tomate a la aplicación de diferentes diluciones y tiempos de imbibición en LEBAME, el experimento se realizó con un diseño completamente al azar con arreglo factorial. Los tratamientos estuvieron conformados por combinaciones de niveles de dos factores (A: tiempo de imbibición y B: diluciones); se combinaron tres tiempos diferentes (A: 15, 30 y 60 minutos) con cuatro diluciones (B: 2,5; 5; 10; 15 mL L^-1) y un control embebido en agua; dando lugar a 15 tratamientos con cinco repeticiones para un total de 80 placas petri. Las combinaciones de los tratamientos estudiados se muestran en la Tabla I.

Las semillas de tomate se colocaron en frascos de cristal que contenían 100 mL del bioproducto. Se realizó la siembra de 20 semillas por placa empleando papel de filtro como sustrato humectado con 5 mL de agua destilada, permaneciendo en la oscuridad. A las cinco placas de cada tratamiento se les evaluó diariamente el número de semillas germinadas, tomándose como criterio de germinación la emisión de la radícula, a partir del cual se determinaron los días y los porcentajes de germinación. Estos datos fueron transformados mediante la fórmula arcos√; además se calculó el índice de velocidad de germinación (IVG) mediante la fórmula: IVG = ∑ (ni/ti) (9).

donde:

IVG – Índice de velocidad de germinación

ni – número de semillas germinadas

ti – tiempo necesario para alcanzar el mayor porcentaje de germinación

A los cuatro días después de la siembra, se midieron las longitudes de las radículas y de los hipocotilos (cm) de cuatro plántulas por cada placa, para un total de 20 plántulas por tratamientos. Son indicadores de crecimiento que permitieron calcular posteriormente la relación longitud del hipocotilo y la radícula (LR/LH). Los datos fueron procesados mediante un ANOVA factorial y las medias fueron comparadas mediante la dócima de Duncan (10) para un 5 % de significación, después de verificarse que cumplían con el ajuste de distribución normal y de homogeneidad de varianza. Todo ello a través del programa IBM (11).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Tabla II se puede observar que no hubo interacción significativa entre las variables estudiadas. El efecto manifestado por las diluciones para la mayoría de las variables, no constituye una respuesta aditiva de los tiempos de imbibición. Considerando los resultados obtenidos se separaron los efectos de cada uno de ellos.

]]>
La imbibición de las semillas durante 15 minutos, también fue investigada por otros autores. Los resultados obtenidos con este tiempo de imbibición, mostraron un aumento significativo con respecto al control, en cuanto al tamaño de las posturas, el tallo y la longitud de las raíces de dos solanaceas (berenjena y ají), al ser embebidas en un biopreparado de la bacteria Brevibacillus borstelensis B65 (12).

En la Tabla III se observa el efecto de diferentes diluciones y tiempo de imbibición del bioproducto LEBAME en la germinación de las semillas de tomate. Al analizar independientemente cada factor, se pudo observar que la variable porcentaje de germinación no difirió estadísticamente entre los tratamientos, manifestando resultados muy similares para todos. De igual manera, se evidenciaron valores  cercanos al 100 % lo cual se considera un poder germinativo alto.

Las Figuras 1 y 2 muestran los resultados de los análisis de las combinaciones del efecto de las diluciones; por ser el único factor que resultó significativo para el resto de las variables estudiadas.

La imbibición de las semillas de tomate en las diluciones 5, 10 y 15 mL L^-1 de LEBAME, provocó una disminución en los días a la germinación (Figura 1A). Prácticamente el total de las semillas germinadas ]]> Figura 1B). Sin embargo, en relación con los tratamientos embebidos en la dilución 2,5 mL L^-1 y el control en agua los resultados fueron estadísticamente similares.

Las diluciones estudiadas difirieron estadísticamente entre ellas, la más baja alcanzó menor efectividad; en cambio, las diluciones 5, 10 y 15 mL L^-1 fueron significativamente superiores y no difirieron entre sí (Figura 2A). De esta forma, se evidencia que con solo 5 mL L^-1 es suficiente para obtener el mayor estímulo en el crecimiento a partir de un incremento de la longitud de la radícula y del hipocotilo, alcanzando valores superiores con respecto al control embebido en agua de 21 y 32 % respectivamente.

En la Figura 2B, se puede observar que la relación (LH/LR), mostró un comportamiento similar entre las diluciones estudiadas; aunque, manifestó diferencias estadísticas con respecto al control superándolo en un 10 %. Cuyas diferencias pudieron estar dadas por el aumento de la longitud de la radícula, proporcionando ventajas en cuanto al aumento del área de absorción de agua respecto a la parte aérea.

Por otra parte, también el incremento de las longitudes de la radícula se le pudiera atribuir a la necesidad de las plántulas de absorber agua. Valores similares fueron obtenidos al evaluar el efecto de una mezcla de fosfolípidos de origen natural, sobre la germinación in vitro de semillas de tres cultivares de tomate. Se observó un efecto inductor sobre el crecimiento radicular de las plántulas, dados por longitudes de radículas significativamente superiores con respecto a los controles (13). Los fosfolípidos son fuentes de fósforo orgánico, por la acción de las fosfolipasas, con implicación directa en todas las fases de desarrollo y especialmente en la fase inicial de germinación de las semillas y formación de las plántulas (14).

De acuerdo con otras investigaciones (15), es atribuible también a Bacillus sp, la capacidad de solubilización de fosfatos. En los medios de cultivo se detectó hasta 56,0 mg L^-1 de fósforo soluble ]]> 4), comparable a la obtenida por otras bacterias rizosféricas. Además, el ensayo arrojó que presentan propiedades bioquímicas y fisiológicas relacionadas con la promoción del crecimiento vegetal. La cepa Bacillus subtilis BEB13-bs no se destaca por mejorar la germinación, mientras que incrementa la biomasa en plántulas, presentando el mejor efecto sobre el vigor tanto en plántulas de tomate como de pimiento. También mejora su sistema radical provocando un incremento significativo en la masa seca y la longitud de las raíces de 18-26 % y 13-15 % respectivamente, en comparación con el tratamiento control.

La germinación depende de la viabilidad del embrión y de la ruptura del letargo. En este último caso, inciden las bacterias promotoras del crecimiento vegetal; pues se ha explicado que la reducción en los niveles de etileno por efecto de la actividad de la enzima desaminasa del ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) en la semilla, aumentaría su germinación, junto con la producción de ácido indolacético (AIA) que estimularía la división celular, para así favorecer el inicio del crecimiento del embrión (16).

Respecto a los microorganismos eficientes (ME) se plantea que pueden coexistir en culturas mixtas y que son fisiológicamente compatibles unos con otros y que, además, tienen la capacidad de desarrollar efectos beneficiosos en suelos y plantas (17).

Por otra parte, trabajos desarrollados en condiciones de semilleros, demostraron que los ME ejercen las funciones de aumentar la velocidad y el porcentaje de germinación de las semillas por su efecto hormonal, similar al del ácido giberélico. También aumenta el vigor y el crecimiento del tallo y de las raíces, desde la germinación hasta la emergencia de las plántulas, por su efecto como RPCV; se incrementan las probabilidades de supervivencia de las plántulas, así como, aseguran una mejor germinación y desarrollo (18).

Las respuestas a la inoculación pueden ser variables y los microorganismos presentes pueden colonizar y permanecer en la rizosfera; por otra parte, los incrementos en producción de biomasa deberían ser considerados de relevancia ecológica (19).

• Se demuestra el efecto positivo del bioproducto LEBAME al estimular el proceso de germinación de las semillas de tomate.

• No hubo diferencias entre los tiempos de imbibición, lo que evidencia que, con solo 15 minutos, es suficiente para estimular las variables estudiadas.

• El efecto de las diluciones 5, 10 y 15 mL L^-1 resultó significativo, las variables IVG, la longitud de la radícula, del hipocotilo y la relación LH/LR superaron al control en 27, 21, 32 y 10 % respectivamente.

NOTAS AL PIE

BIBLIOGRAFÍA

1. Terry AE, Leyva GÁ, Hernández A. Microorganismos benéficos como biofertilizantes eficientes para el cultivo del tomate (Lycopersicon esculentum Mill). Revista Colombiana de Biotecnología. 2005;7(2):47-54.

2. Shankar SJ, Chandra PV, Singh DP. Efficient soil microorganisms: A new dimension for sustainable agriculture and environmental development. Agriculture Ecosystems & Environment. 2011;140(3–4):339–53.

3. Fernández AL, Sagardoy AM. Bacterias solubilizadoras de fósforo como biofertilizantes: aislamiento caracterización diversidad y promoción del crecimiento vegetal. In: Rizosfera Biodiversidad y Agricultura Sustentable. 1st ed. Buenos Aires: Asociación Argentina de Microbiología; 2013. p. 137–50.

4. Ribaudo MC, Riva SD, Curá AJ, Ponds C, Granell-R A. Etileno como mediador de los mecanismos directos e indirectos de la promoción del crecimiento vegetal ejercido por rizobacterias. In: Rizosfera Biodiversidad y Agricultura Sustentable. 1st ed. Buenos Aires: Asociación Argentina de Microbiología; 2013. p. 215-240.

5. Margulis L, Bassler B, Sandín M, Restrepo J. Macrobiótica: Nutrición Simbiótica y Microorganismos Regeneradores. 1st ed. Madrid: Integralia la casa natural; 2014. 389 p.

6. Carrillo CG, Juárez J, Ruiz LD, Müller GR. Aumento del rendimiento de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) cuando la raíz se desarrolla colonizada por microorganismos. Biotecnología Aplicada. 2000;17(3):171-6.

7. Liriano GR, Núñez DB, Hernández L, Castro A. Evaluación de microorganismos eficientes y Trichoderma harzianum en la producción de posturas de cebolla (Allium cepa L.). Centro Agrícola. 2015;42(2):25-32.

8. Moya LC, Álvarez M, Dominí CME, Arzuaga SJA. Mara nueva variedad de tomate de mesa. Cultivos Tropicales. 2004;25(2):69.

9. Khan AM, Ungar AI. The Effect of salinity and temperature on the germination of polymorphic seeds and growth of Atriplex triangularis Willd. American Journal of Botany. 1984;71(4):481-9.

10. Duncan DB. Multiple Range and Multiple F Tests. Biometrics. 1955;11(1):1–42.

11. IBM Corporation. IBM SPSS Statistics [Internet]. U.S: IBM Corporation; 2011. Available from: http://www.ibm.com

12. Nápoles VS, Serrat DM, Ortega DE, Ramos BH. Efectos de Brevibacillus bortelensis B65 sobre la germinación y el desarrollo de posturas de hortalizas en fase de semillero. Cultivos Tropicales. 2015;35(3).

13. Travieso MC, Pino O, Sánchez Y, Rojas M, Peteira B. Evaluación in vitro del efecto de fosfolípidos sobre la germinación de semillas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill). Cultivos Tropicales. 2015;36(2):148-52.

14. Nakamura Y, Koizumi R, Shui G, Shimojima M, Wenk MR, Ito T, Ohta H. Arabidopsis lipins mediate eukaryotic pathway of lipid metabolism and cope critically with phosphate starvation. National Academy of Sciences. 2009;106:20978-83.

15. Luna ML, Martínez PRA, Hernández IM, Arvizu MSM, y Pacheco AJR. ‘Caracterización de rizobacterias aisladas de tomate y su efecto en el crecimiento de tomate y pimiento.’ Revista Fitotecnia Mexicana. 2013;36(1):63-9.

16. Jalili F, Khavazi K, Pazira E, Nejati A, Rahmani HA, Sadaghiani HR, Miransari M. Isolation and characterization of ACC deaminase-producing fluorescent pseudomonads to alleviate salinity stress on canola (Brassica napus L.) growth. Journal of plant physiology. 2009;166(6):667–74. doi: 10.1016/j.jplph.2008.08.004.

17. Lindani N, Olivier M. Effects of the integrated use of effective micro-organisms compost and mineral fertilizer on greenhouse-grown tomato. African Journal of Plant Science. 2012;6(3):120-4.

18. Kloepper WJ, Castillo JD, Burkett CM, Lawrence SK. Más allá del tratamiento a las semillas: Evolución de productos basados en PGPRs que contienen complejas comunidades microbianas. In: Rizosfera Biodiversidad y Agricultura Sustentable. 1st ed. Buenos Aires: Asociación Argentina de Microbiología; 2013. p. 241-60.

19. García SIE. Bacterias solubilizadoras de fósforo como biofertilizantes: aislamiento caracterización diversidad y promoción del crecimiento vegetal. In: Rizosfera Biodiversidad y Agricultura Sustentable. 1st ed. Buenos Aires: Asociación Argentina de Microbiología; 2013. p. 137.

Yudines Carrillo Sosa, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, CP 32700. Email: yudines@inca.edu.cu