Material genético

Se utilizó semilla de tres variedades de canola, Monty, Canomex y Aztecan, e híbrido Hyola 401 producida en el ciclo primavera-verano de 2007-2012 en Metepec, Estado de México, las características se indican en el Cuadro 1.

Cuadro 1 Variedades de canola (Brassica napus L.) producidos en los ciclos primavera verano 2007 a 2012 en Metepec, Estado de México. 

Localización del experimento

Los análisis de calidad de semilla se realizaron de febrero a septiembre de 2013 en el laboratorio de semillas del Instituto de Investigación y Capacitación Agropecuaria, Acuícola y Forestal del Estado de México (ICAMEX), ubicado en Conjunto SEDAGRO S/N, Colonia Rancho Guadalupe en San Lorenzo, Metepec, Estado de México.

Desarrollo experimental

La semilla se obtuvo de ensayos de rendimiento que realizó el programa de oleaginosas del instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), en el Sitio Experimental Metepec, Estado de México. En todos los años las evaluaciones se condujeron bajo condiciones de temporal en el ciclo agrícola primavera-verano, la cosecha se realizó del 15 de noviembre al 15 de diciembre de cada año. Una vez cosechada la semilla, se identificó cada variedad e híbrido con su nombre y ciclo de producción 2007 a 2012 y se conservó en recipientes de PVC bajo las condiciones ambientales naturales del almacén de semillas del sitio de prueba, con una temperatura mínima durante este periodo de 8.3 °C, una máxima de 16.3 °C y un promedio de 12.8 °C; la humedad relativa media fue de 62% con una máxima de 78% y una mínima de 40%.

Diseño experimental y características determinadas

El diseño experimental fue completamente al azar con diseño factorial (tiempo de almacén y genotipo). Se tomaron al azar cuatro muestras de semillas de 300 g de cada genotipo, la cual se utilizó para las siguientes pruebas: porcentaje de viabilidad (VIA), porcentaje de germinación (GER), índice de velocidad de emergencia (IVE), emergencia total (EMERT), peso de mil semillas (PMS) y peso volumétrico (PVOL) (^{ISTA, 2005}).

GER. Se depositaron 400 semillas en cajas petrí (50 semillas por caja) con papel filtro humedecido, en una germinadora SD8900 (Seedburo Inc., EUA) a 25 ±1 °C en oscuridad durante 7 días. Se mantuvieron con humedad y al final de la prueba se dividió el número total de plántulas consideradas como normales especificar las características de que es considerado como normales entre el número total de semillas y el dato se expresó en porcentaje ^{Raymer (2002)}.

VIA. Se calculó mediante la suma del número de plántulas normales más las anormales provenientes de la prueba de germinación el valor obtenido se dividió entre el número total de semillas sembradas y el dato fue expresado en porcentaje.

IVE. Con la semilla se estableció un experimento en invernadero para evaluar la velocidad de emergencia, utilizando arena como sustrato. La semilla se sembró a 3 cm de profundidad, bajo un diseño experimental completamente al azar con cuatro repeticiones (25 semillas por repetición). El registro de datos inició el día en que se observó la primera plántula emergida (cuatro días) y concluyó 14 días después. Se calculó el índice de velocidad de emergencia (^{Maguire, 1962}) como se indica a continuación.

EMERT. Al final de la prueba de índice de velocidad de emergencia, se dividió el núnero total de plántulas emergidas entre elnúmero total de semillas sembradas y se expresó en porcentaje.

PMS. A partir de la semilla pura se contaron ocho repeticiones de 1 000 semillas tomadas al azar, se pesaron en una balanza analítica de precisión Setra SI-410s^® expresando el resultado en gramos.

PVOL. Para determinar el peso volumétrico se utilizó un vaso de precipitado con capacidad de 50 ml, el cual se llenó de semilla, rasándola en la parte superior, se pesó en una balanza analítica Setra SI-410s^®, este procedimiento se realizó en cuatro repeticiones para cada genotipo y año de almacenamiento. El PVOL se expresó en kg hL^-1 para lo cual se realizó la conversión correspondiente (^{Moreno, 1996}).

Análisis estadísticos

Con la información obtenida en cada prueba se hizo un análisis de varianza, y se compararon pares de medias con la prueba de rango múltiple de Tukey (p< 0.05). Los análisis se realizaron en SAS versión 9.3 (^{SAS Institute, 2009}). Para facilitar la interpretación de los resultados, y considerando los diferentes números de años en almacenamiento, se procedió al análisis dividiendo los genotipos en tres grupos. En el grupo 1 se incluyeron resultados de las variedades, Aztecan, Canomex, Monty y el híbrido Hyloa 401, en el segundo grupo se compararon las variedades introducidas Monty y Hyola 401, y en un tercer grupo se realizó un análisis de las variedades desarrolladas en México Aztecan y Canomex.

Comparación entre variedades introducidas (Hyola 401 y Monty) y variedades locales (Aztecan y Canomex)

Germinación. La variedad Aztecan superó significativamente (p≤ 0.05) a las demás variedades; Canomex y Hyola 401 resultaron similares y Monty fue significativamente inferior (Cuadro 2). La semilla almacenada en 2010 mostró la mayor germinación, detectándose una reducción de 38.7% con el año 2007. Para la interacción, la germinación de Canomex presentó de 2010 a 2007 una reducción de 44.25%, en Aztecan fue de 21% y Hyola 401 presentó una reducción de 29.25%, mientras que en Monty hubo la mayor reducción, todas las diferencias fueron significativas (p≤ 0.05) el cambio de posición de la variedad Canomex entre años contribuyó a la significancia de la interacción.

Cuadro 2 Prueba de medias de seis características de calidad de semilla en cuatro genotipos de canola almacenados por dos períodos diferentes. 

GER= germinación; VIA= viabilidad; IVE= índice de velocidad de emergencia; EMERT= emergencia total; P1000S= peso de mil semillas; PVOL= peso volumétrico; G= genotipo; AA= año de almacenamiento; G*A= interacción genotipo*año de almacenamiento.

Viabilidad. La semilla de Aztecan fue de mayor viabilidad (p< 0.05), seguida de Canomex y Hyola 401, que no presentaron diferencias entre ellos, y Monty fue de menor viabilidad. En almacenamiento, la viabilidad se redujo 38.9% de 2010 a 2007 (p< 0.05). La interacción genotipo*almacenamiento fue significativa (p< 0.05), todas las variedades presentaron mayores promedios en la semilla almacenada en 2010, excepto Monty que presentó en ambos períodos menor viabilidad, las otras cambiaron de posición en 2007 (Cuadro 2).

Índice de velocidad de emergencia. No hubo diferencia entre variedades; no obstante, se detectaron diferencias significativas entre años de almacenamiento y para la interacción genotipo por año. La semilla con mayor tiempo de almacenamiento (cinco años) reportó promedios bajos, significativamente diferentes a la semilla almacenada por dos años (2010). Para la interacción genotipo por tiempo de almacenamiento, destaca la variedad Monty con mayor promedio en 2010 (dos años de almacenamiento), y fue la que presentó menor promedio en la semilla almacenada en 2007 (cinco años de almacenamiento); esta tendencia fue en todas las variedades, excepto para el híbrido Hyola 401 en el cual los promedios se invierten sin ser significativo (Cuadro 2).

Emergencia total. Los dos materiales locales, así como Hyola 401, no presentaron diferencias entre ellos y fueron superiores (p≤ 0.05) a Monty que presentó el menor promedio. Para el tiempo de almacenamiento el promedio más alto lo presentó la semilla de 2010, siendo significativamente diferente a la almacenada en 2007, de igual forma, la interacción genotipo por tiempo de almacenamiento se observó una reducción en el EMERT conforme se aumentó el tiempo de almacenamiento con cambios en la posición de las variedades (Cuadro 2).

Peso de mil semillas. Las variedades Canomex y Aztecan presentaron el mayor promedio y fueron superiores a Hyola 401 (Cuadro 2). La semilla de Monty fue la de menor peso. Para el tiempo de almacenamiento, la semilla cosechada en 2007 fue superior a 2010. Esto sugiere que esta característica no fue afectada por el tiempo de almacenamiento, pero si por el ambiente de producción ocurrido en cada año, siendo 2007 el más favorable. En la interacción genotipo por tiempo de almacenamiento los mayores promedios se presentaron en la semilla almacenada en 2007 en las variedades Aztecan y Canomex, así como en el hibrido Hyola 401, con una fuerte caída de Aztecan en la semilla cosechada en 2010, lo que contribuyó a la significancia de la interacción (Cuadro 2).

Peso volumétrico. La semilla Canomex superó significativamente a los materiales introducidos y la variedad Aztecan fue similar a estos, con una tendencia a superarlos y estadísticamente igual a la variedad superior Canomex. Para el tiempo de almacenamiento el promedio más alto se reportó en el periodo más corto de almacenamiento (2010) aunque no se detectó diferencia significativa entre los tiempos de almacenamiento y la interacción genotipo por tiempo de almacenamiento; el promedio más alto lo presentó la semilla de la variedad Canomex en 2007 que fue significativamente diferente a la variedad introducida Monty que presentó el promedio más bajo en el mismo año (Cuadro 2).

En general, en lo que respecta a la consistencia en la respuesta de las cuatro variedades a través de las variables evaluadas a través de años se observó lo siguiente.

Al comparar los materiales introducidos Hyola 401 y Monty con las variedades Aztecan y Canomex, se detectó que las variedades locales superaron a los materiales introducidos en cuatro de las seis variables evaluadas; dos de calidad fisiológica (GER y VIA) y dos de calidad física (PMS y PVOL). La variedad que presentó el mayor promedio en la mayoría de las variables determinadas fue Aztecan que resultó significativamente diferente a la variedad Monty 2007 la cual presentó los valores más bajos. La variedad Canomex y el híbrido Hyola 401 presentaron promedios intermedios y estadísticamente similares en las variables relacionadas con la calidad fisiológica: GER, VIA, IVE y EMERT, para el caso de las variables físicas (PMS y PVOL), la variedad Canomex superó significativamente al híbrido Hyola 401.

Respecto al tiempo de almacenamiento, se detectaron diferencias significativas en las variables de calidad fisiológica: GER, VIA, IVE y EMERT, así como en peso de mil semillas correspondiente a la calidad física, observándose los mayores promedios en las variedades almacenadas por un menor tiempo (dos años) excepto para PMS que presentó un comportamiento diferente, en donde el mayor promedio lo obtuvo la semilla con cinco años de almacenamiento esta característica estuvo más influenciada por las condiciones de producción que las de almacenamiento.

Variedades introducidas

Germinación. El promedio de los tres años de almacenamiento Hyola 401 fue superior (p≤ 0.05) a Monty, la semilla de ésta variedad cosechada y almacenada desde 2007 no germinó (Cuadro 3). La germinación disminuyó de acuerdo con el tiempo de almacenamiento. Al comparar la germinación de los materiales con respecto al periodo de almacenaje, se observa que aunque Hyola 401, como refiere ^{Raymer (2002)}, presentó disminución con el almacenamiento, esta no fue de la misma magnitud que Mont.

Cuadro 3 Prueba de medias de cinco características de calidad de semilla en dos variedades introducidas de canola almacenados por tres períodos diferentes. 

¹GER= germinación; VIA= viabilidad; IVE= índice de velocidad de emergencia; EMERT= emergencia total; P1000S= peso de mil semillas; G= genotipo; AA= año de almacenamiento; G*A= interacción genotipo*año de almacenamiento.

Viabilidad. Hyola 401 fue superior a Monty (p< 0.5), y la de ésta última almacenada desde 2007 se redujo a 0%, en tanto que Hyola 401 fue menor (Cuadro 3). De manera similar a la germinación, el almacenamiento prolongado bajo condiciones naturales (subóptimas), mostró un efecto diferencial (^{Elias y Copeland, 1994}).

Con un año de almacenamiento la germinación y viabilidad de la semilla de canola se mantuvo en niveles permitidos para comercialización (>85%), almacenarla por un tiempo más prolongado afecta significativamente la viabilidad y germinación y su utilización como semilla no es viable. Resultados similares de ^{Gusta et al. (2004)}, quienes determinaron la calidad de la semilla producida en diferentes épocas de siembra y señalaron que el vigor declina después de un año de cosechada. Asimismo, ^{Elias y Copeland (1994)} indicaron que debido al deterioro de la semilla de canola después de 10 meses de almacenamiento, es necesario determinar la calidad cada mes por el decline gradual de la capacidad de germinación y vigor de la misma después de 14 meses de almacenamiento ^{Prakrash (1980)}.

Índice de velocidad de emergencia. Hyola 401 superó a Monty (Cuadro 3). La semilla producida y almacenada en 2012 obtuvo mayor índice de velocidad de emergencia y fue superior (p< 0.05) a la semilla almacenada desde 2010 y a su vez superior a 2007. Aunque Hyola 401 resultó menos afectada en el almacenamiento, la pérdida de velocidad de emergencia de la semilla de 2007, fue más de 40% en su valor al compararla con la de 2012.

Emergencia total. Hyola 401 fue superior (p< 0.05) a la variedad Monty (Cuadro 3), la semilla de 2012 presentó la mayor EMERT, superior (p< 0.05) a la cosechada en 2010 y esta a su vez a la de 2007. La EMERT en Monty en 2010 fue menor a 2012 en 22.2%, y 2012 a 2007, se redujo 100%. Por su parte Hyola 401 en 2012 tuvo el promedio más alto el cual se redujo conforme avanzó el período de almacenamiento. Estos resultados son congruentes con ^{Elias y Copeland (1994)} e indican que la presencia de interacción entre genotipo*tiempo, aunque significativa no fue importante por su nivel de contribución a la varianza fenotípica total. Al comparar la respuesta contrastante de las variedades (Cuadro 3), se observó una baja relación entre la emergencia total de semilla y el índice de velocidad de emergencia. Lo anterior, sugiere que las características que controlan o inciden sobre cada una de estas dos variables entre las variedades, lo hacen en diferente magnitud y en consecuencia se da esa baja asociación entre ellas (^{García, 1981}).

Peso de mil semillas y peso volumétrico. Para PMS hubo diferencias significativas entre genotipos, años de almacenamiento y la interacción entre éstos (p≤ 0.01). Por el contrario, para el peso volumétrico no hubo diferencias significativas para las tres fuentes de variación por lo que no sería útil esta característica para clasificar de forma diferencial a cada tratamiento y no se presentan sus resultados. En PMS Hyola 401 superó a la variedad Monty. Respecto al tiempo de almacenamiento el mayor promedio se presentó en semilla de 2010 que fue estadísticamente superior (p≤ 0.05) a la semilla de 2007 y 2012 en el PMS. La variedad Monty mostró un peso más bajo en la semilla cosechada y almacenada desde 2007, pero con muy poca diferencia a la cosechada en 2012 (Cuadro 3). Las características del tamaño y peso de la semilla de canola son importantes, ya que lotes de semilla grande, en comparación con semilla mediana y chica de los mismos genotipos, mejoraron el establecimiento de plántulas, el peso de la parte área de la planta, la biomasa total y el rendimiento, así como la tolerancia a los escarabajos del género Phyllotreta (González, 1981; 2003; ^{Elliott et al., 2008}).

Para la comparación de estos materiales, se observó que el híbrido Hyola 401 superó significativamente a la variedad Monty en todas las variables de calidad fisiológica: germinación, viabilidad, índice de velocidad de emergencia y emergencia total y física: peso de mil semillas. También hubo una tendencia a favor del híbrido en el peso volumétrico, que puede ser explicado en función de un mayor peso de semilla o del vigor híbrido inherente en el genotipo. Resultados similares en cuanto al peso, rendimiento y componentes del híbrido Hyola 401 fueron reportados por ^{Ortegón (2003)}; y ^{Ortegón et al. (2006)} en un estudio de fechas de siembra con un grupo de variedades e híbridos en el Norte de Tamaulipas. Asimismo, el tamaño y peso de la semilla de canola fueron características importantes por ^{Elliott et al. (2008)}.

Respecto al efecto del almacenamiento hubo diferencias significativas en cuatro variables de calidad fisiológica: GER, VIA, IVE y EMERT, con mayores promedios en menor tiempo de almacenamiento; es decir, el proceso de deterioro fue mayor conforme se incrementó el período de almacenamiento. No obstante, para la variable física PMS, la semilla de 2010 presentó promedios más altos. Este resultado se debe a un ambiente favorable para la producción de semilla en 2010 y a un reducido efecto del tiempo de almacenamiento. ^{Gusta et al. (2004)}; ^{Franklin (1985)}, mencionaron que el ambiente de producción tiene un efecto significativo sobre el vigor de la semilla, de tal forma que se deben buscar localidades y sistemas de producción que produzcan semilla de alta calidad.

Genotipos locales. Hay que considerar que la semilla más recientes tenía dos años en almacén y se encontraba por debajo de los valores permitidos para su uso (Cuadro 4).

Cuadro 4 Prueba de medias de cinco características de calidad de semilla en dos variedades nacionales de canola almacenados por tres períodos diferentes. 

GER= germinación; VIA= viabilidad; IVE= índice de velocidad de emergencia; EMERT= emergencia total; P1000S= peso de mil semillas. G= genotipo; AA= año de almacenamiento; G*A= interacción genotipo*año de almacenamiento.

Germinación. Aztecan fue superior (p> 0.05) a Canomex. En tiempo de almacenamiento, el promedio de germinación de la semilla de 2010 fue superior (p>0.05) a la de 2008 y 2007. El efecto de la interacción genotipo*almacenamiento fue significativo. La germinación de Canomex se redujo conforme se incrementó el tiempo de almacenamiento, no así Aztecan, ya que la germinación de 2010 y 2008 se ubicó en el mismo grupo estadístico (DMS 0.05) pasando a un grupo de menor germinación en 2007. Lo anterior muestra la superioridad de Aztecan en esta característica, (Cuadro 4).

Viabilidad. Al igual que en germinación, Aztecan superó significativamente a Canomex. La mayor viabilidad de semilla fue la cosechada en 2010, reduciéndose conforme aumentó el tiempo de almacenamiento. Canomex presentó los más bajos promedios en 2008 y 2007, lo que indica que es más sensible al almacenamiento prolongado (Cuadro 4).

Índice de velocidad de emergencia. Los factores años y genotipos fueron determinantes para la expresión del índice de velocidad de emergencia, observándose diferencias altamente significativas (p≤ 0.01), siendo años o tiempo de almacenamiento el factor de mayor importancia. La interacción fue significativa detectándose los promedios superiores en la variedad Aztecan y Canomex con el menor tiempo de almacenamiento (2010) y estadísticamente diferentes a los años 2008 y 2007.

Emergencia total. No se observaron diferencias entre genotipos. En el caso de años de almacenamiento, la emergencia total en 2010 fue superior (p< 0.05) a la registrada en la semilla de 2008 y 2007. De 2010 a 2008 la EMERT de Canomex disminuyó en 29% y en 2007 decreció en 36%, mientras que la variedad Aztecan de 2010 a 2008 se redujo en 36.84% y en 2007, 43.85% detectándose un cambio en la posición de las variedades al pasar de 2008 a 2010, lo que sugiere un efecto de la interacción (Cuadro 4).

Peso de mil semillas y peso volumétrico. La variedad Aztecan resultó significativamente superior a Canomex, y en años de almacenamiento fue de mayor a menor en 2007, 2008 y 2010, respectivamente. Esto indica que el peso de la semilla es independiente del período de almacenamiento y que el peso fue dependiente de la variedad y de las condiciones de producción en cada año. La interacción genotipo por año de almacenamiento fue importante porque hubo cambio de posición de genotipos a través de años. Para la variable evaluada de peso volumétrico no se detectó ninguna diferencia estadística para las tres fuentes de variación.

En general, en la comparación entre las dos variedades locales se detectaron diferencias significativas en cuatro variables: GER, VIA, IVE y PMS, siendo Aztecan superior a Canomex, una tendencia similar, aunque no significativa, se detectó en la EMERT.

En relación al tiempo de almacenamiento de 2, 4, y 5 años, se observó que los promedios de GER, VIA, IVE y EMERT, fueron estadísticamente diferentes entre los años 2010 y 2008 y estadísticamente iguales los de los años 2008 y 2007 para IVE y EMERT, con una tendencia de mayores promedios en 2008. En el peso de mil semillas, el mayor promedio lo presentó el año 2007, seguido de 2008 y por último de 2010, siendo estadísticamente diferentes entre ellos. Al igual que con los genotipos introducidos, tampoco en los genotipos locales se observó efecto negativo del tiempo de almacenamiento en el peso de la semilla.

Análisis de correlaciones simples

La emergencia total, como indicador del comportamiento en campo y de vigor, se correlacionó significativamente con la viabilidad de la semilla (0.84), germinación (0.84), e índice de velocidad de emergencia (0.86) (Cuadro 5). Es decir, las características fisiológicas de la semilla influyen en la emergencia total, que a su vez es un indicador de la respuesta que se tendría en campo. Por otra parte, la correlación negativa entre el PMS y el IVE, aunque no es alta, sugiere que una semilla de menor peso, emerge en menos tiempo o en forma más sincronizada, que la de mayor peso.

Cuadro 5 Coeficientes de correlación entre variables de calidad de semilla evaluadas en cuatro variedades de canola almacenada en condiciones naturales en Metepec, Estado de México. 

El envejecimiento de las semillas en almacenamiento es un fenómeno inevitable, pero depende del nivel y velocidad de decline en la calidad de la semilla, además de las condiciones de almacenamiento, de la especie y de la calidad inicial de la semilla almacenada (^{Elias y Copeland, 1994}), así como de las características genéticas de la semilla. ^{Verma et al. (2003)} estudiaron la semilla de dos variedades de Brassica campestris que fue almacenada por cuatro años bajo condiciones ambientales normales. El porciento de germinación permaneció por encima de los estándares mínimos permitidos (85%) en la semilla de uno y dos años en almacén. Múltiples características de calidad de semilla decrecieron conforme se incrementó el tiempo de almacenamiento y el decline fue mayor en semillas almacenada por 3 y 4 años. Estos resultados son similares a los reportados en esta investigación.

Por otra parte, ^{Nagel et al. (2011)}; ^{Castillo (2002)} determinaron la longevidad de la semilla de 42 accesiones de Brassica napus, la comparación de la germinación mostró que la viabilidad en parte fue genéticamente controlada y varió entre 42% y 98%. Para definir las bases genéticas de la longevidad sometieron una población de dobles haploides a tres tratamientos de envejecimiento. Detectaron QTLs en seis cromosomas diferentes, lo que sugiere la complejidad de esta característica.