Establecimiento del experimento

Se utilizaron recipientes transparentes de polipropileno con tapa (500 mL), en la base del recipiente se colocó una capa de papel filtro, posteriormente se agregó 8 mL de cada tratamiento y se colocaron 20 semillas de chile serrano o rábano. Los tratamientos consistieron en 1.25, 2.5 y 5 μM de Se en forma de Na₂SeO₃ y Na₂SeO₄; 2.5, 5 y 10 μM V (NH₄VO₃) y el testigo fue agua destilada (0 μM). Las fuentes de Se y V fueron grado reactivo (Sigma-Aldrich; Saint Louis, MO, USA).

Los recipientes con las semillas se colocaron en un cuarto de cultivo a 25 ± 2°C , con un fotoperiodo de 16 h luz, 8 h oscuridad. La luz fue suministrada con lámparas fluorescentes de luz blanca (32 μmol s^-1 m^-2). Se establecieron dos experimentos independientes con tres repeticiones cada uno (n=6), cada repetición consistió de un recipiente con 20 semillas. Se empleó un diseño experimental completamente al azar con 10 tratamientos.

Variables evaluadas

Germinación

El Se, en forma de selenito (Na₂SeO₃) o de selenato (Na₂SeO₄), incrementó el porcentaje de germinación de chile serrano (Figura 1). El máximo porcentaje de germinación se encontró en el tratamiento con 2.5 μM de selenito o selenato (Figura 1D). Estos resultados difieren de los reportados por ^{Frias et al. (2009)} quienes encontraron que el selenito disminuye la tasa de germinación de Lupinus angustifolius, pero los mismos tratamientos (2, 4, 6 y 8 mg L^-1) con selenato fueron estadísticamente igual al testigo (0 mg L^-1). En contraste, en el presente estudio con la aplicación de dosis bajas de Se (menores a 1 mg L^-1), no se obtuvieron diferencias entre las formas iónicas evaluadas; al contrario, se encontraron tasas de germinación superiores al testigo con 2.5 μM (≈ 0.4 mg L^-1) de selenito o selenato. Por otro lado, la germinación fue similar entre el testigo y las diferentes concentraciones de V (Figuras 1C y 1D).

Figura 1 Porcentaje de germinación de semillas de chile serrano expuestas a diferentes concentraciones de Na₂SeO₃ (A, D), Na₂SeO₄ (B, D) y NH₄VO₃ (C, D). Los datos presentados en la subfigura D representan la comparación entre tratamientos del último día de registro de datos (día 17). Medias con letras diferentes indican diferencias significativas de acuerdo a la prueba de Duncan (p < 0.05), ± desviación estándar. 

Las semillas de rábano fueron de rápida germinación, 24 h después del establecimiento del experimento, sin observarse diferencias entre los diferentes tratamientos evaluados con Se o V (Figura 2). ^{Müller & Engelbrecht (2017)} tampoco encontraron efectos significativos en la germinación de semillas de Medicago polymorpha y Trifolium subterraneum con la aplicación de diferentes concentraciones de selenato (0.25 a 4.0 mg L^-1 ≈ 1.3 a 21 μM). De forma similar, la aplicación de vanadato (0.1 μM) no tuvo influencia en la germinación, crecimiento y metabolismo (azúcares, proteínas, pigmentos fotosintéticos, fotosíntesis y respiración) en centeno y trigo (^{Kasai et al., 1999}). Cabe mencionar que la dosis empleada por estos investigadores es baja, comparada con las concentraciones empleadas en el presente trabajo (1.25, 2.5 y 5.0 μM).

Figura 2 Porcentaje de germinación de semillas de rábano expuestas a diferentes concentraciones de Na₂SeO₃ (A), Na₂SeO₄ (B) y NH₄VO₃ (C). Las diferencias estadísticas entre tratamientos no son significativas (p > 0.05). 

Por el contrario, ^{Ahmed (2010)} encontró que la germinación de semillas de lechuga, tomate y rábano disminuye conforme incrementa la concentración de Se (10 a 200 mg L^-1 Na₂SeO₄). Lo que indica que hay varios aspectos que deben ser considerados al momento de usar elementos benéficos como el Se y V en la agricultura. Entre ellos que, al no ser esenciales para las plantas, altas concentraciones pueden inhibir la germinación y el crecimiento; pero dosis bajas, como las usadas en este trabajo, pueden incrementar el porcentaje de semillas germinadas como en el chile serrano (Figuras 1A, 1B, 1C y 1D) o no tener ningún efecto en la germinación, como en el caso del rábano (Figuras 1C y 2).

Estos resultados resaltan otro aspecto importante, que el efecto de los elementos benéficos es dependiente de la especie. Por lo que es necesario determinar para cada especie la forma iónica del elemento benéfico y el intervalo de concentraciones adecuadas para potenciar las características deseadas en el cultivo.

Crecimiento de plántulas

El crecimiento de la parte aérea de las plantas de chile serrano fue estimulado diferencialmente dependiendo de la forma iónica del Se, siendo mayor cuando se aplicó en forma de selenito, con resultados similares en las tres dosis evaluadas. Mientras que las plántulas crecidas con selenato o vanadato tuvieron una altura similar al testigo (Figura 3A). La longitud de la raíz fue mayor en todos los tratamientos evaluados de Se y V, observándose casi el doble del crecimiento comparado con las plantas testigo (Figura 3B). Esta estimulación en el crecimiento de la raíz también ha sido reportada en Brassica oleracea, ya que bajas concentraciones de V (1 mg L^-1 como VOSO₄) favorecieron la elongación de la radícula, mientras que concentraciones superiores a 3 mg L^-1 causaron síntomas severos de toxicidad e inhibición del crecimiento de la raíz (^{Kaplan et al., 1990}). Adicionalmente, la aplicación de Se o V favoreció la formación de raíces, obteniéndose mayor número de raíces comparado con el testigo; aunque no se observaron diferencias entre las dos fuentes de Se y el V (Figura 3C). Estos resultados concuerdan con lo reportado por ^{Vachirapatama et al. (2011)}, donde se observó mayor número de raíces laterales en plantas de B. campestris ssp. chinensis (mostaza verde china) crecidas con 20 y 40 mg L^-1 de V. Este crecimiento de las raíces en las plántulas de chile serrano favorecerá su establecimiento en campo.

Figura 3 Altura de plántula (A), longitud de raíz (B), número de raíces (C) y peso seco (D) de plántulas de chile serrano después de 24 días del establecimiento del experimento. Medias con letras diferentes indican diferencias significativas de acuerdo a la prueba de Duncan (p < 0.05), ± desviación estándar. 

La biomasa seca en las plántulas de chile tratadas con 1.25 μM de selenito incrementó 47 % y fue disminuyendo conforme aumentó la concentración hasta 5 μM, el cual es estadísticamente similar al testigo y al tratamiento con la misma concentración en forma de selenato (Figura 3D). De manera similar, en Oryza sativa L. ssp. japonica, la adición de dosis bajas de Se (2 y 6 mg L-1) en Na₂SeO₃ promueve el crecimiento e incrementa el contenido de pigmentos fotosintéticos, así como la expresión de proteínas relacionadas con el metabolismo primario y la fotosíntesis; indicando que el efecto benéfico del Se en el crecimiento puede ser atribuido a la regulación positiva en el metabolismo de carbohidratos y proteínas en la raíz y al incremento de la eficiencia fotosintética en la parte aérea (^{Wang et al., 2012}). Los valores de peso seco de las plántulas tratadas con V fueron estadísticamente similares a los registrados en los tratamientos con selenato y a las dos concentraciones más bajas de selenito, pero superior al testigo, y se debe principalmente al desarrollo de las raíces. Nuestros resultados contrastan con lo reportado en B. campestris ssp. chinensis, debido a que no observaron cambios en el crecimiento de plantas expuestas a dosis bajas de V (1 y 10 mg L-1), mientras que dosis superiores a 20 mg L-1 (≈ 170 μM) disminuyen drásticamente el peso seco de hojas, tallo y raíz (^{Vachirapatama et al., 2011}). En este estudio se encontró que concentraciones similares de V (10 μM ≈ 1.2 mg L-1) incrementaron 38 % el peso seco de las plántulas de chile serrano. ^{Akoumianaki-ioannidou et al. (2015)} reportaron que el V favorece la absorción de algunos elementos esenciales como el Fe, el cual está involucrado en la biosíntesis de clorofila y es constituyente de enzimas que participan en la cadena de transporte de electrones fotosintético, mejorando el crecimiento.

Aunque no se detectaron diferencias significativas en el porcentaje de germinación de semillas en rábano (Figura 2); si se encontraron efectos positivos en el crecimiento de las plántulas con la aplicación de elementos benéficos. La altura de las plántulas fue similar en los tratamientos con selenito, selenato o vanadato, pero en todos los casos fue superior al testigo (Figura 4A). Las plántulas más altas fueron las tratadas con 2.5 μM V, aunque los valores fueron estadísticamente similares al resto de los tratamientos con V, selenato y las concentraciones más altas de selenito. El crecimiento de la raíz principal sólo fue estimulado con la adición de 5 μM de selenito, comparado con el testigo (Figura 4B). No se observaron diferencias en el número de raíces entre tratamientos (datos no mostrados). Sólo las concentraciones más bajas evaluadas del Se en forma de selenato y el V favorecieron la acumulación de biomasa seca de plántulas, el resto de los tratamientos fueron similares al testigo (Figura 4C). Tanto el Se como el V mostraron la tendencia de reducir el peso seco conforme incrementa su concentración en la solución nutritiva. Resultados semejantes fueron reportados en B. campestris ssp. chinensis, donde altas concentraciones de V (1, 10, 20, 40 y 80 mg L-1) tuvieron un efecto negativo en la acumulación de biomasa seca, siendo menor que en el testigo (^{Vachirapatama et al., 2011}). En este trabajo encontramos que concentraciones menores a 1 mg L-1 (1.25 μM ≈ 0.30 mg L-1) estimularon el crecimiento (en peso seco) de las plántulas de rábano, observándose una disminución en el peso seco con el incremento en la concentración de V hasta ser estadísticamente igual al testigo (Figura 4).

Figura 4 Altura de plántula (A), longitud de raíz (B) y peso seco (C) de plántulas de rábano después de 15 días del establecimiento del experimento. Medias con letras diferentes indican diferencias significativas de acuerdo a la prueba de Duncan (p < 0.05), ± desviación estándar. 

En este trabajo se observaron efectos contrastantes del Se y V en la germinación y el crecimiento de las plantas de chile serrano y rábano. El Se incrementó la tasa de germinación en chile serrano, pero no tuvo efecto en rábano. En cambio, el V no tuvo influencia en la germinación de ninguna de las dos especies (Figuras 1 y 2). Un efecto similar se observó en las variables de crecimiento, donde él Se y V tuvieron mayor efecto en chile serrano, favoreciendo su crecimiento. Lo que indica que el efecto benéfico de estos elementos también está en función de la especie. Este efecto dependiente de la especie también ha sido reportado por ^{Arscott & Goldman (2012)} en brotes de brócoli, frijol mungo y cebolla con diferentes fechas de cosecha (cosecha 1: 3 d para brócoli y frijol mungo, 5 d para cebolla; y en la cosecha 2: 5 y 7 d, respectivamente) donde las semillas fueron tratadas con diferentes dosis de selenato (0, 127, 635, 1270 y 12700 μM), sin observar diferencias estadísticas en la primera fecha de cosecha, en las tres especies evaluadas. Mientras que, en la segunda fecha de cosecha, en el brócoli se observó una reducción del 45 % en su producción de biomasa con dosis de 635 a 12700 μM. En el frijol mungo no hubo diferencias estadísticas entre tratamientos y en cebolla sólo se encontró un efecto negativo con la concentración más alta (^{Arscott & Goldman, 2012}). Por lo que, las diferencias anatómicas entre dicotiledóneas (brócoli y frijol mungo) y monocotiledóneas (cebolla) podrían influir en la capacidad de absorción y metabolismo del Se. De forma similar, el Se (como Na₂SeO₄) incrementó la altura de plántula y la acumulación de biomasa seca de M. polymorpha; mientras que las mismas concentraciones redujeron la altura y el peso seco de plántulas de T. subterraneum (^{Müller & Engelbrecht, 2017}). Esta respuesta diferencial a la aplicación de Se y V entre especies indica que tienen diferentes habilidades para absorber y acumular estos elementos en sus tejidos, modificando su crecimiento y desarrollo.