Nahuel Morandini, Marcelo; Mabel Giamminola, Eugenia; de Viana, Marta Leonor

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Revista de Biología Tropical

On-line version ISSN 0034-7744Print version ISSN 0034-7744

Rev. biol. trop vol.61 n.1 San José Mar. 2013

Tolerancia a la desecación de semillas de Prosopis ferox y Pterogyne nitens (Fabaceae)

Marcelo Nahuel Morandini, Eugenia Mabel Giamminola & Marta Leonor de Viana

*Dirección para correspondencia:

Abstract: Desiccation tolerance in seeds of Prosopis ferox and Pterogyne nitens (Fabaceae). The high number of endemisms and species diversity together with the accelerated biodiversity loss by deforestation, especially in North Western Argentina, points out the need to work on species conservation combining ex situ and in situ strategies. The aim of this work was to study the desiccation tolerance in seeds of P. ferox and P. nitens for long term ex situ conservation at the Germplasm Bank of Native Species (BGEN) of the National University of Salta (Argentina). The fruits were collected from ten individuals in P. ferox at the National Park Los Cardones and from two sites (Orán and Rivadavia) for P. nitens. Desiccation tolerance was assessed following previous established methodologies. The moisture content (MC) of the seeds was determined by keeping them in oven at 103°C and weighting the samples at different intervals till constant weight. Germination essays were carried out with two treatments (control and scarification), with different seed MC (fresh, 10-12%, 3-5%) and in desiccated seeds (3-5% MC) stored six months at -20ºC. The MC in P. ferox seeds was 14.2% and 10% in P. nitens, for both populations studied. Percentage germination in P. ferox was higher in the scarification treatments (<82%). The difference between treatments increased with the reduction in MC and the storage for six months at -20°C. Fresh seeds of P. nitens do not need scarification treatment, but it is required with the reduction in MC and storage. Mean germination percentage of desiccated seeds stored six months at -20°C was similar in both populations and greater than 82%.We concluded that both species are probably orthodox because seeds tolerated desiccation to 3-5% and storage for six months at -20°C. Rev. Biol. Trop. 61 (1): 335-342. Epub 2013 March 01.

Key words: seeds, germination, moisture content, native species.

Resumen: La elevada diversidad de especies y endemismos, conjuntamente con la acelerada pérdida de biodiversidad por deforestaciones, destaca la importancia de emprender acciones combinadas de conservación in situ y ex situ. El objetivo de este trabajo fue estudiar la tolerancia a la desecación de las semillas de Prosopis ferox y Pterogyne nitens, para su conservación ex situ a largo plazo en el BGEN. El contenido de humedad (CH) se determinó colocando las semillas de cada población en estufa a 103°C y pesando las muestras a intervalos regulares hasta peso constante. Se realizaron ensayos de germinación en distintos CH: semillas frescas, 10-12%, 3-5%, y en semillas mantenidas seis meses a -20ºC y a 3-5% de CH. El CH de las semillas frescas de P. ferox fue de 14.2% y el de P. nitens de 10% para las dos poblaciones estudiadas. Las semillas de P. ferox llegaron a peso constante a las 17hr y las de P. nitens a las 3hr de secado. La germinación de las semillas de P. ferox fue mayor en los tratamientos con escarificación y la diferencia aumento con la reducción del CH y el almacenamiento. Las semillas de P. nitens con el CH reducido, requieren escarificación. Se concluye que las semillas de ambas especies son probablemente ortodoxas ya que la germinación superó el 80% en las semillas desecadas al 3-5% CH y almacenadas durante seis meses a -20°C.

Palabras clave: semillas, germinación, contenido de humedad, especies nativas.

En Argentina se han registrado alrededor biodiversidad debe basarse en la combinación de 9938 especies de plantas vasculares, con de estrategias in situ y ex situ. La conservación un 20% de endemismos (FAO 2008) y para la in situ incluye las áreas naturales protegidas provincia de Salta se citaron 3 136 especies, lo que en el Chaco Salteño representan el 0.17% que representa un 32% de la flora existente en de la eco-región (Burkart 2005, Ministerio de el país (Zuloaga et al. 1999). Si consideramos Ambiente 2009, de Viana et al. 2011). Por otra que las mayores pérdidas de biodiversidad parte, la conservación ex situ busca mantener están relacionadas con las deforestaciones y la germoplasma fuera de su ambiente original, ya fragmentación de los ambientes, especialmente sea en forma de plantas enteras (jardines botáen la región del Chaco Salteño (Ministerio de nicos) o en bancos de genes, semillas, tubér-Ambiente 2009, de Viana 2009, de Viana & culos o propágulos (bancos de germoplasma) Morales-Poclava 2010), nos encontramos ante (Hong et al. 1998). la necesidad de apuntalar aquellas actividades Para que la conservación en los bancos tendientes a la conservación de los recursos de germoplasma sea efectiva, es necesario florísticos nativos. Así, la conservación de la determinar la tolerancia a la desecación y a las condiciones de almacenamiento de las semillas. Roberts (1973) propuso un sistema de clasificación que no respondía sólo a la longevidad, sino también a la supervivencia que experimentaban luego de ser almacenadas en diferentes contenidos de humedad (CH) y de temperatura. Según estos patrones, propuso los términos “ortodoxo” y “recalcitrante”. Las semillas ortodoxas pueden ser almacenadas a bajos CH (3-5%) y temperatura (-20°C). Las semillas recalcitrantes son aquellas que no toleran deshidrataciones por debajo de un CH relativamente alto (12-31%) y por lo tanto no pueden ser conservadas en bancos de germoplasma a largo plazo. Una tercera categoría (“intermedia”), corresponde a semillas que toleran la desecación hasta 7-10% de CH. Sin embargo, los CH que pueden contener las semillas de esta categoría pueden variar considerablemente (Hong et al. 1998, Pritchard 2004, Walters 2004, Carvalho et al. 2006, José et al. 2007).

El Banco de Germoplasma de Especies Nativas del Instituto de Ecología y Ambiente Humano (BGEN-INEAH) de la Universidad Nacional de Salta (Argentina) se organizó con el objetivo de priorizar la conservación de las especies arbóreas nativas no cultivadas, ya que la mayoría de los bancos conservan el germoplasma de cultivos y sus congéneres nativos (Knudsen 2000). La selección de las especies para su conservación en el BGEN-INEAH se basa en criterios que contemplan: - Estado de conservación, - Área de distribución, - Valor cultural (uso actual por pueblos criollos e indígenas) e -Importancia económica. En la actualidad en el BGEN se conservan 35 especies y 187 accesiones (de Viana et al. 2011). En este trabajo, presentamos aspectos referidos a la conservación de las semillas de dos especies arbóreas nativas de ambientes semiáridos de la provincia de Salta.

Prosopis ferox Griseb. (Fabaceae; subfamilia Mimosoideae) tiene distribución restringida en ambientes áridos y semiáridos de Argentina (provincias de Salta y Jujuy) y del sur de Bolivia. Es utilizada por poblaciones locales como forrajera, melífera, combustible y en construcciones (Burghardt et al. 2004). No existen datos sobre su estado de conservación, aunque por lo restringido de su distribución y sus usos, ha sido considerada como especie prioritaria en el BGEN.

Pterogyne nitens Tul. (Palo mortero, Tipa colorada) (Fabaceae; subfamilia Caesalpinioideae) presenta amplia distribución en áreas subtropicales de Argentina, Brasil y Paraguay y es el único representante del género en Argentina (Zuloaga et al. 1999). Es utilizada en mueblería, en áreas rurales para construcciones locales y como ornamental (Legname 1982, Burkart 1999). En Brasil la especie es considerada en riesgo de extinción y se recomienda su conservación genética (Nassif & Perez 2000, Nascimento et al. 2006). Según la IUCN (2010) la especie se encuentra en la categoría “casi amenazada”.

El objetivo de este trabajo fue estudiar la tolerancia a la desecación de las semillas de P. ferox y P. nitens para su conservación a largo plazo en el BGEN.

Materiales y Métodos

Entre abril y mayo 2007 se recolectaron al menos 100 frutos por individuo de cada especie estudiada. En P. ferox se seleccionaron diez árboles del Parque Nacional Los Cardones (25º23’4’’S - 65º51’3’’W, Provincia de Salta) y en P. nitens se recolectaron los frutos en dos localidades de la provincia de Salta: Orán (23º13’48”S - 64º33’51’’W) (10 árboles) y Rivadavia (24º10’27’’S - 62º54’09’’W) (ocho árboles). Los árboles seleccionados de cada población estuvieron a una distancia mayor de 50m entre ellos a fin de incluir la mayor diversidad genética posible (evitando individuos emparentados) (FAO 1991). En el laboratorio del INEAH, los frutos se procesaron manual-mente para extraer las semillas y separar las viables de las depredadas y abortadas. Las semillas completas y aparentemente viables se agruparon en lotes diferenciados según la especie y la procedencia.

La tolerancia a la desecación de las semillas se evaluó siguiendo la metodología propuesta por Hong et al. (1998), que consiste en determinar el CH de las semillas recién colectadas (frescas) y evaluar su germinación en sucesivos experimentos de germinación: -semillas frescas; -CH 12-10%; -CH 5-3% y-CH 5-3% con seis meses de almacenamiento en congelador a -20ºC (Fig. 1).

Para determinar el CH en las semillas frescas se colocaron cuatro réplicas de 3-4g de semillas (seleccionadas al azar del lote de semillas de cada población) en estufa a 103ºC (Dalvo CHR, con controlador de temperatura PT100, ±1ºC) durante 24h. Se registró el peso de las muestras de semillas en una balanza analítica (Denver APX200, ±0.1mg) en diferentes intervalos hasta peso constante. Se consideró peso constante cuando la diferencia promedio entre mediciones sucesivas fue menor a 0.005g. Antes de cada pesada, las muestras se colocaron en desecadores con sílica gel durante diez minutos hasta llevarlas a temperatura ambiente y evitar su humectación. El CH se estimó según la fórmula %CH=[(Peso fresco-peso seco)/ Peso fresco]*100 (ISTA 2003).

El CH de las semillas frescas se redujo a los niveles establecidos por la norma (10-12 y 3-5%) colocándolas en desecadores con sílica gel y pesándolas a intervalos regulares. Las semillas con el CH reducido al 3-5% se almacenaron en frascos de vidrio con algodón higroscópico y sílica gel y se mantuvieron seis meses a -20°C hasta probar su poder germinativo (Fig. 1).

La tolerancia a la desecación para cada especie y población se evaluó a partir de los experimentos de germinación que se realizaron siguiendo un diseño factorial completamente aleatorio. Los factores fueron: a- tratamiento: control y escarificación mecánica (incisión con alicate en la zona basal) y b- CH de las semillas (semillas frescas, 10-12%CH, 3-5%CH y 3-5%CH almacenadas seis meses a -20ºC). En cada experimento se utilizaron por tratamiento, cuatro réplicas de 25 semillas cada una que se sumergieron en agua destilada durante 20min y se colocaron en bandejas de plástico (11x15x3.5cm), sobre un sustrato de arena esterilizada (en estufa a 180°C durante 24h). El riego se realizó diariamente con agua destilada, el fotoperíodo fue de 16h, la temperatura de 22.7±2.8°C y la humedad relativa de 47±8.6%. El criterio de germinación fue la emergencia de la radícula. Los experimentos se mantuvieron durante 30 días y la variable respuesta fue el porcentaje de germinación al finalizar el experimento. Los datos para cada población se analizaron con ANOVA de dos factores (tratamiento y CH) empleando InfoStat (2009).

Resultados

El CH de las semillas frescas de P. ferox fue de 14.2% y llegaron a peso constante a las 17h (Fig. 2), mientras que el de las semillas de

P. nitens fue similar entre poblaciones (10.3% Orán y 10.0% Rivadavia) y ambas llegaron a peso constante a las tres horas (Fig. 3).

En P. ferox, los datos revelaron un alto ajuste al ANOVA (R²=0.98) y se encontraron diferencias significativas entre tratamientos (control y escarificación) (F=954, gl=1, p<0.0001), CH de las semillas (F=28, gl=3, p<0.0001) y en la interacción tratamiento*CH de las semillas (F=54.8, gl=3, p<0.0001). En todos los experimentos realizados, el porcentaje de germinación fue mayor en las semillas con escarificación mecánica (≥82%) y la diferencia aumentó con la disminución del CH y el almacenamiento a -20ºC. En las semillas frescas si bien hubo diferencias significativas entre los tratamientos (control versus escarificación), el porcentaje de germinación en el control fue elevado (>60%). Con la reducción del CH de las semillas, la germinación en el control fue baja (<17%), mientras que en los tratamientos con escarificación superó el 82% y no hubo diferencias significativas entre ellos.

La germinación máxima fue en las semillas con el CH reducido al 3-5%. El almacenamiento por seis meses a -20°C, no influyó en este resultado (Cuadro 1).

En P. nitens de la población de Orán los datos de germinación revelaron un alto ajuste al ANOVA (R²=0.85). Se encontraron diferencias significativas entre tratamientos (F=42, gl=1, p<0.0001), CH de las semillas (F=30, gl=2, p<0.0001) y en la interacción tratamiento*CH de las semillas (F=18, gl=2, p<0.0001) (Cuadro 2). Las semillas frescas no requieren tratamientos pregerminativos. La escarificación es necesaria con la reducción del CH. En los tratamientos con escarificación, no se encontraron diferencias en la germinación de las semillas con los distintos CH estudiados.

Discusión

La conservación a largo plazo de las semillas en los bancos de germoplasma se basa principalmente en la reducción del CH y la temperatura de almacenamiento (-20ºC). El primer paso en estos estudios es establecer la tolerancia a la desecación de las semillas, donde la determinación del CH es crucial. En este sentido, el ISTA (2003) ha elaborado una serie de pautas para la determinación del CH, como por ejemplo el método de baja temperatura constante (17h, 103±2°C). Sin embargo, existen muchos casos en los que se emplearon diferentes tiempos y temperaturas (Davide et al. 2003, Carvalho et al. 2006, de Viana et al. 2009). Por ejemplo, para P. nitens se informaron CH de 7, 8 y 9% en semillas mantenidas 24h a 105±3°C (Nassif & Perez 2000, Nascimento et al. 2006). En este trabajo el CH (10%) se obtuvo a las tres horas a 103±2°C que fue el tiempo requerido para llegar a peso constante, en ambas poblaciones. Por lo tanto, si bien el CH no difiere del obtenido a las 17h, el tiempo invertido y los costos son mayores e innecesarios. Por otra parte, para las especies que requieren mayores tiempos que el establecido por la norma, el CH se estaría subestimando. En P. ferox las semillas llegaron a peso constante a las 17h y no encontramos referencias sobre el CH para esta especie.

La mayoría de las semillas de las especies de Fabaceae poseen testas duras y presentan dormición física, por lo tanto requieren de tratamientos pregerminativos (Baskin & Baskin 2001, Colombo-Speroni & de Viana 2002). Nassif & Perez (2000) y Nascimento et al. (2006) obtuvieron porcentajes de germinación superiores al 90% en semillas de P. nitens con escarificación química (ácido sulfúrico) y mecánica. En este trabajo, las semillas frescas de P. nitens de ambas poblaciones no requirieron tratamientos pre-germinativos. Sin embargo, la escarificación fue necesaria con la reducción del CH de las semillas. Esto podría indicar que la deshidratación de las semillas causaría una dormición inducida que podría favorecer la conservación a largo plazo (Baskin & Baskin 2001).

Ortega Baes et al. (2002) obtuvieron en semillas de P. ferox porcentajes de germinación superiores al 90% con tratamientos pregerminativos (escarificación química y mecánica), mientras que en el tratamiento control, ninguna semilla germinó. En este trabajo, si bien la escarificación fue necesaria, las semillas frescas (sin tratamientos pre-germinativos) presentaron un elevado porcentaje de germinación (63%) que disminuyó con la reducción del CH.

De acuerdo con los resultados obtenidos las semillas de ambas especies se clasifican como probablemente ortodoxas ya que la germinación superó el 80% con la reducción del CH al 3-5% y el almacenamiento de seis meses a -20°C. Resultados similares fueron reportados para P. nitens y otras especies de Fabaceae (Hong et al. 1998, de Viana et al. 2009), mientras que en P. ferox no se encontraron antecedentes relacionados con la tolerancia a la desecación.

La conservación de las semillas ortodoxas, basada en la reducción del CH a valores por debajo del 5% y almacenamiento a temperaturas cercanas a los -20°C, permite regular algunos procesos biológicos y evitar el congelamiento celular (Hong et al. 1998, Walters 2004, Pritchard 2004). Sin embargo, se ha propuesto que las semillas ortodoxas podrían ser almacenadas a temperatura ambiente, siempre y cuando los CH se mantengan por debajo del 3% (ultra-secado) (Ellis et al. 1989, Gómez-Campo 2002, 2006). Esto destaca la importancia de explorar esta posibilidad en futuros estudios debido a la reducción de los costos implicados en la conservación ex situ a largo plazo de las semillas.

Agradecimientos

Agradecemos a Emmanuel Tomanek y María Jesús Mosciaro por los aportes brindados en este trabajo y al Instituto de Ecología y Ambiente Humano (INEAH) y el Consejo de Investigación de la Universidad Nacional de Salta (CIUNSa.) por los subsidios otorgados.

Referencias

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*Correspondencia:Banco de Germoplasma de Especies Nativas del Instituto de Ecología y Ambiente Humano (BGEN-INEAH), Universidad Nacional de Salta, Avenida Bolivia 5150, Salta CP 4400, Argentina; nahuelmorandini@hotmail.com, eugeniagiamminola@yahoo.com.ar, mldeviana@yahoo.com.ar

Recibido 17-I-2012. Corregido 07-VII-2012. Aceptado 09-VIII-2012.