Notas de investigación

 

Escarificación química de semilla de papaya*

 

Chemical scarification of papaya seed

 

Jorge Arturo Romero Rodríguez¹, José Apolinar Mejía Contreras^1§, Aquiles Carballo Carballo¹, Alfredo López Jiménez², José Antonio Rangel Lucio³ y Catarino Ávila Reséndiz¹

 

¹ Recursos Genéticos y Productividad.

² Fruticultura y Agroecosistemas Tropicales. Colegio de Postgraduados. Carretera México Texcoco, km 35.5. 56230 Montecillos Texcoco, Estado de México, México. (j_romero2@yahoo.com.mx; carballo@colpos.mx; lopezja@colpos.mx; cavire@colpos.mx). ^§Autor para correspondencia: mapolina@colpos.mx.

³ Instituto Tecnológico de Roque. Carretera Celaya-Juventino Rosas, km 8. A. P. 508. C. P. 38110. Tel. 01 461 61 17757. (arangen_l@yahoo.com).

 

* Recibido: octubre de 2012
Aceptado: mayo de 2013

 

Resumen

La germinación tardía y errática de semilla de papaya es afectada por la presencia de la sarcotesta, membrana que contiene compuestos fenólicos inductores de latencia, misma que inhibe el intercambio de líquidos y gases, prolongar el período de secado y facilitar la colonización de fitopatógenos. Las técnicas utilizadas en el beneficio de semilla de papaya para eliminar la sarcotesta son limitadas, por tanto, el objetivo del presente estudio fue obtener tecnología útil en éste aspecto, para lo cual se comparó tratamientos a base de hidróxido de sodio, ácido sulfúrico y clorhídrico, y evaluó su efecto en la calidad física, sanitaria y fisiológica de la semilla. La investigación se realizó en el Laboratorio de Análisis de Semillas del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Estado de México, en 2011. El NaOH al 25 % y 15 min de inmersión, eliminó 98% de sarcotesta, presentó sólo 2% de incidencia de micoflora, incremento y homogeneizó la germinación. El H₂SO₄ eliminó al 100% la sarcotesta, inhibió la colonización de hongos con sólo 6%, cuando se empleó en forma concentrada, pero afecto negativamente la germinación. El HCl fue ineficiente en eliminar la sarcotesta (9.6%), presentó la más alta colonización de hongos (97% de incidencia) y el menor porcentaje de germinación (7%). Los efectos positivos del uso de NaOH en el beneficio de semilla de papaya, simula la degradación natural de la sarcotesta y mejora la condición de la semilla por lo que resulta una alternativa viable para su empleo en el acondicionamiento de semilla.

Palabras clave: Carica papaya L., sarcotesta, latencia, germinación, sanidad, vigor.

 

Abstract

Late germinating and erratic seed from papaya is affected by the presence of sarcotesta, membrane containing phenolic compounds inducing latency same which inhibits the exchange of liquids and gases, prolongs the drying period and facilitates colonization of pathogens. The techniques used in benefit of the papaya seed to eliminate the sarcotesta are limited, therefore the aim of this study was to obtain useful technology in this aspect, which was compared to other treatments with sodium hydroxide, sulfuric acid and hydrochloric acid and assessed its effect on the physical, health and physiological quality of the seed. The research was conducted at the Seed Testing Laboratory of the Graduate College, Campus Montecillo, State of Mexico, in 2011. NaOH to 25% and 15 min of immersion, removed 98% of sarcotesta, presented just 2% of incidence of micoflora, an increased and homogenized germination. H2SO4 to 100% removed the sarcotesta, inhibited fungal colonization with only 6% when used in concentrated form, but negatively affected the germination. The HCl was ineffective in eliminating sarcotesta (9.6%) had the highest fungal colonization (97% incidence) and the lowest germination percentage (7%). The positive effects of the use of NaOH in the benefit of papaya seed, is that simulates natural degradation of sarcotesta and improves the condition of the seed, so it is a viable alternative for use in conditioning seed.

Key words: Carica papaya L., sarcotesta, dormancy, germination, health, vigor.

 

La papaya se propaga principalmente por semilla y el éxito de la producción depende, en gran medida, del manejo que se le dé durante el beneficio y germinación (Reboucas, 2000). El beneficio permite conservar o mejorar la condición física, proceso que varía según la especie y tipo de semilla.

La semilla de papaya se caracteriza por ser bitegumentada, pues el tegumento interno origina el tegmen y el externo a la testa, la cual es multiplicativa hasta con 60 capas y tres estratos distintivos: endotesta, mesotesta y exotesta (sarcotesta). Ésta última de consistencia semipermeable, humedad alta y concentra compuestos fenólicos que, en conjunto, inducen latencia (Kubitzki, 2003). Lo anterior, ocasiona la inhibición del intercambio de líquidos y gases, deshidratación tardía y colonización de microorganismos patógenos (Tokuhisa et al, 2007).

Diversos métodos se han desarrollado para aumentar la germinación de la semilla de papaya (Constantino et al., 2010) y en la mayoría de ellos resulta positivo el desprendimiento de la sarcotesta. Procedimientos empleados para escarificar la semilla de papaya, incluyen métodos físicos, biológicos y químicos (Schmildt et al, 1993). Los dos primeros requieren mayor tiempo, son laboriosos e inadecuados para acondicionar grandes cantidades de semilla; mientras que el último aun demanda mayor investigación. Por lo anterior, la investigación tuvo como objetivo generar tecnología mediante el beneficio de la semilla de papaya con tratamientos químicos para eliminar la sarcotesta, sin afectar la calidad física, sanitaria y fisiológica de la misma.

El experimento se realizó en el Laboratorio de Análisis de Semillas del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Estado de México, en 2011 y se utilizó semilla de papaya 'Maradol', colectada en una parcela del municipio de Soledad de Doblado, Veracruz a 184 msnm (19° 04' 38.20'' latitud norte y 96° 29' 39.06''longitud oeste). Se muestrearon 15 frutos al azar de un lote de producción comercial de aproximadamente 5 ha (2 222 plantas ha^-1), que mostraban más de 90% de madurez comercial, de tamaño homogéneo (± 2 kg) y obtenidos de plantas hermafroditas. La semilla se extrajo del fruto y se depuró de los restos de mesocarpio, placenta y semillas vanas. A la vez, se logró homogeneizar el lote de semilla; posteriormente se procedió a pesar la semilla en estado fresco.

Los tratamientos estuvieron compuestos por los reactivos H₂SO₄ al 95-98%, NaOH al 96% y HCl al 37.3%, concentraciones de 25, 50 y 100% v/v en el caso del H₂SO₄, mientras que para los otros reactivos fue de 10, 25 y 50% v/v y tiempo de inmersión de 5, 15 y 25 min., que originaron en total 27 tratamientos más un testigo. Se colocaron 230 g de semilla fresca por tratamiento en vasos de precipitado de cristal de 50 mL, con el reactivo correspondiente y se agitó. Inmediatamente después, se enjuagaron con agua corriente a presión por 1 min, extendieron sobre papel y expusieron a temperatura ambiente de laboratorio (26 ± 1 °C) para su deshidratación durante 7 d. El tratamiento testigo consistió en remojar en agua la semilla por 72 h y la fricción de la semilla entre la yema de los dedos, el secado fue el mismo.

La calidad física fue determinada por el porcentaje de semillas sin sarcotesta y aspecto físico de la semilla: grado de secado, coloración y daño externo a 7 d del tratamiento, en comparación al testigo. Dos repeticiones de 50 semillas por tratamiento se utilizaron. Mientras que la calidad fisiológica se determinó por el porcentaje de germinación con el método sobre papel, con dos repeticiones de 50 semillas cada una, distribuidas sobre doble capa de papel secante ("sanitas"), humedecido con agua destilada y colocada al interior de recipiente plástico transparente (14 x 22 x 5 cm). Previamente, a la semilla se aplicó un tratamiento desinfestante por 5 min, con una solución hecha al 1% de hipoclorito de sodio (NaOCl/ 5.25% i.a.). La incubación se hizo en cámara germinadora CLELAND, modelo 1000 FAATR-1500, 80% de humedad relativa, 30 ± 2 °C y luz continua. Los caracteres evaluados fueron porcentaje de germinación 30 d después de la siembra, con base al número de plántulas normales (ISTA, 1985).

A las semillas sin germinar resultantes de la prueba de germinación, se les realizó la prueba de viabilidad con Tetrazolio al 1% (cloruro 2, 3, 5, trifenil-2H, tetrazolio) con remojo por 17 h en oscuridad y a 24±2 °C, y que además permitió verificar la presencia del embrión en la semilla. El vigor de la semilla se estimó por la velocidad de germinación con la formula citada por Scott et al. (1984), con recuentos realizados cada 48 h y que finalizó 3 0 después de la siembra. Se consideró a la semilla germinada, cuando la protrusión radicular fue > 1 mm. La calidad sanitaria se determinó mediante la observación de las evidencias del desarrollo de micoflora sobre la semilla, durante el ensayo de germinación; al séptimo día de la siembra se decidió cambiar el papel absorbente de las cajas y se aplicó una solución de 2 g L^-1 de Captan 50 PH® (N-triclorometiltio-4- ciclohexeno-1, 2-dicarboximida), debido a la manifestación visual de una actividad fungosa intensa en el sustrato de ciertos tratamientos.

El diseño experimental empleado fue completamente al azar, con arreglo factorial 3³, más el testigo. Para determinar los factores determinantes en las variables estudiadas. Los datos obtenidos del porcentaje de eliminación de sarcotesta por algún producto químico y colonización de hongos, fueron transformados por el método arco-seno (%/100)^1/2, mientras que la germinación y el coeficiente de velocidad de germinación (CVG) con arco-seno [(%/100)+0.5]^1/2, a fin de cumplir los supuestos de las varianzas. El análisis de varianza y comparación de medias (Duncan; a, 0.05), así como el análisis de correlación entre variables y la prueba de Pearson, se realizó con el programa estadístico SAS V9 (2002).

La eliminación de sarcotesta y colonización de la microbiota en la semilla de papaya, respondió significativamente a efectos simples y de interacción provocados por los reactivos (R), concentración (C) y tiempo de inmersión (T) de la semilla. Mientras que, para la germinación y CVG, los efectos principales de R, C y la combinación de R x C, fueron de igual forma significativos. La comparación de medias de los efectos principales, mostró al Hidróxido de Sodio, a la concentración de la solución y tiempo de inmersión más altos, como los tratamientos con mayor eficacia para eliminar por completo la sarcotesta de la semilla de papayo (Cuadro 1).

Sin embargo, la manifestación de significancia en las interacciones indica que los efectos de los factores no son independientes entre sí; por lo que cada compuesto químico podría responder de manera diferente al cambio de concentración y período de inmersión. En este sentido, H2SO4 al 100% y tres tiempos de inmersión, fueron estadísticamente iguales al eliminar la sarcotesta de la semilla de papaya. Efecto semejante al H₂SO₄ ocurrió al emplear NaOH en combinaciones de 50% con tiempo de inmersión de 5, 15 y 25 min, y una más con la concentración al 25% y tiempo de inmersión de 25 min. Con lo anterior, se observa que los reactivos no siguen la misma tendencia respecto a la concentración (interacción R x C) y que el NaOH requiere menor concentración y tiempo para eliminar la sarcotesta de la semilla de papaya, lo que denota su mayor grado corrosivo.

Las semillas que conservaron la sarcotesta no se decoloraron con la solución de NaCl, a diferencia de aquellas que si lo hicieron. De acuerdo con Lange (1961) y Tokuhisa et al.( 2007), esto es debido a la función de barrera que cumple la sarcotesta, contra el intercambio de sustancias; con lo que se evita la lixiviación de compuestos inhibitorios de la germinación (ácido p-Hidroxibenzoico), imbibición rápida y contacto con sustancias estimulantes de la germinación. Además, evidencio al término del período de secado, que los tratamientos que no lograron eliminar la cubierta externa de la semilla, permanecieran con mayor humedad; lo que concuerda con los resultados de Schildt et al. (1993).

Al tercer día de iniciada la prueba de germinación se apreció a simple vista el desarrollo de tres tipos de hongos; sin embargo, sólo uno de ellos se logró identificar, el cual pertenece al género Rhizopus sp., hongo considerado de almacén. El ácido clorhídrico fue el de mayor incidencia; también fue el tratamiento con el menor porcentaje de sarcotesta eliminada. El testigo no presentó desarrollo de hongos, a simple vista. La colonización de hongos en la semilla, pudo ocurrir debido a que sus estructuras reproductivas se encuentran suspendidas en el aire de la atmosfera y que con la temperatura, humedad, luz, nutrientes y pH con los cuales se manejó la semilla (o propios de ella), facilitaron su desarrollo.

Los efectos principales muestran a los tratamientos a base de NaOH y H₂SO₄ con una misma tendencia al minimizar la colonización de microbiota, cuando se aumenta la concentración de R y tiempo de inmersión de la semilla. Lo anterior, se explica debido al grado de eliminación de sarcotesta, pues al relacionar ésta con la presencia de hongos, se encontró un valor para R= -0.77**; lo que indica que las semillas que conservaron la sarcotesta, se caracterizaron por mayor presencia de hongos. Ello es posible debido a la naturaleza endozoocoria de la semilla de papaya, donde la sarcotesta, pulposay compuesta de reservas (con alto contenido de proteínas), permite la atracción de agentes de dispersión y, a la vez un medio apropiado para la colonización y desarrollo de la microbiota (Takhtajan, 2009).

La germinación de la semilla de papaya tuvo respuesta significativa a los efectos principales de los productos químicos (R) y concentración (C), así como al efecto simple de la combinación R x C (Figura 1).

El valor de R de la correlación existente entre remoción de sarcotesta y germinación, fue bajo y significativo (0.26*); lo que permite asumir que la mayor germinación de semilla de papaya, fue debida a la mayor y mejor remoción de la sarcotesta con el NaOH; respuesta que también fue encontrada por Lange (1961). En general, los promedios de germinación fueron bajos, tal es el caso del tratamiento con 25% de NaOH y 15 min de imbibición, que presentó el mayor porcentaje con sólo 47%, que si bien fue 20 veces superior a los valores de germinación obtenidos con el testigo, es menor al que se pudiera considerar para una semilla de papaya de buena calidad; es decir, 70% como mínimo (Quintero et al, 2006).

Tokuhisa et al. (2007) suponen que resultados como los aquí obtenidos se deben a la expresión de latencia combinada en la semilla de papaya, aun sin sarcotesta; por lo que sugieren lixiviar previamente los compuestos que acompañan a la semilla y que inhiben la germinación. Otro hecho que pudo conducir a la germinación baja del ensayo, es que no se hayan brindado las condiciones adecuadas de temperatura y luminosidad, pues estas se mantuvieron constantes, y tal vez se haya inducido latencia secundaria, pues el testigo tampoco germinó adecuadamente.

La prueba de viabilidad con Tetrazolio, resultó ineficaz, pues la ausencia de tinción de los embriones en los tratamientos químicos y testigo, así lo confirman. En posteriores trabajos de investigación se deberá analizar el adecuado desarrollo de ésta técnica. No obstante, el corte realizado en la semilla permitió confirmar que la proporción de éstas sin embrión fue inferior a 1%; valor que descarta que ésta hubiese sido la razón de la germinación baja.

El NaOH tendría un efecto estimulante de la germinación, al actuar como posible oxidante como lo sugieren Bewley y Black (1994) en algunas semillas. Sin embargo, las concentración al 5 0% del NaOH y H₂SO₄ al 100% probablemente dañen el embrión, con la consecuente falta de germinación. En trabajo similar Cossa et al. (2009), mencionan la remoción exitosa de sarcotesta de semilla de Jacaratia spinosa (Caricaceae), mediante NaOH al 20% y remojo de 15 min, sin causar daño a la viabilidad; mientras que la aplicación de HCl y H₂SO₄, provocó la colonización de hongos y redujo la viabilidad de la semilla; lo que coincide con los resultados obtenidos.

Los tratamientos a base de NaOH, además de producir el mayor porcentaje de emergencia, demostraron inducir mayor vigor a la semilla de papaya (Figura 2).

Los efectos positivos de la utilización de compuestos químicos, simula la degradación natural de la sarcotesta (paso por el tracto digestivo o degradación por microorganismos del suelo), por lo que podría sustituir la destrucción manual que con regularidad realizan los productores de papaya, pues la evidencia estadística muestra lo eficiente que puede ser su utilización en el beneficio de semilla.

 

Literatura citada

Bewley, J. D. and Black, M. 1994. Seeds: physiology of development and germination. 2^nd (Ed.). Plenum Press. New York, 445 p.         [ Links ]

Constantino, M.; Gómez-Álvarez, R.; Álvarez-Solís, J. R.; Pat-Fernández, J. y Espín, G. 2010. Efecto de la biofertilización y los biorreguladores en la germinación y el crecimiento de Carica papaya L. Rev. Colomb. Biotecnol. 2:103-115.         [ Links ]

Cossa, C. A.; Lima, B. C.; Osipi, F. E. A.; Sorace, F. M. A.; Batista, A. N.; Lourenfo, C. C. e Polónio, U. V. D. 2009. Remofao da mucilagem e análise da viabilidade de sementes de Jacaratia spinosa (Aubl.) A. DC. Rev. Bras. Agroecol. 4:41-44.         [ Links ]

International Seed Testing Association (ISTA). 2004. International rules for seed testing. (Ed.) Bassersdorf, CH-Switzerland, 243 p.         [ Links ]

Kubitzki, K. 2003. Caricaceae In: Kubitzki, K. and Bayer, C. (Eds.). The families and genera of vascular plants. Vol. 5. Springer-Verlag. Berlin. 57-61 pp.         [ Links ]

Lange, A. H. 1961. Effect of sarcotesta on the germination of papaya (C. papaya) Bot. Gaz. 122:305-311.         [ Links ]

Quintero, F. S.; Rodríguez, N. A. y Didut, A. 2006. Estimulación de la germinación de la semilla de la fruta bomba (Carica papaya L.). Agrotecnia 30(2):117-123.         [ Links ]

Reboucas, S. J. A. 2000. Aspectos sobre la producción de la papaya. Chemonics International. Managua, Nicaragua. 9 p.         [ Links ]

Statistical Analysis System Institute (SAS). 2002. SAS/SAT User's Guide. Version 9. Cary, N.C. USA.         [ Links ]

Schmildt, R. E.; Fronza, V.; Saavedra, D. J. L.; Unéda, S. L. e Mantovani, A. E. 1993. Comparação de métodos físicos de remoção da sarcotesta e de métodos de secagem de sementes de mamoeiro (Carica papaya L.). Rev. Bras. Sem. 15:147-151.         [ Links ]

Scott, S. J.; Jones, R. A. and Williams, W. A. 1984. Review of data analysis methods for seed germination. Crop Sci. 24:1192-1199.         [ Links ]

Storey, B. W. 1987. Papayo. In: Genotecnia de cultivos tropicales perennes. Ferwerda, P. F. y Wit, F. (Ed.). AGT. México. 374- 391 pp.         [ Links ]

Takhtajan, A. 2009. Flowering plants. Springer-Verlag, New York. 871 p.         [ Links ]

Tokuhisa, D.; Dias, D. C. F. S.; Alvarenga, E. M.; Dias, L. A. S. e Marin, S. L. D. 2007. Tratamentos para superação da dorméncia em sementes de mamão. Rev. Bras. Sem. 29:131-139.         [ Links ]