Tolerancia a la desecación en semillas de nanche (Byrsonima crassifolia L.) Kunth*

Desiccation tolerance in seeds of nanche (Byrsonima crassifolia L.) Kunth

Camelia Jaimes Albíter^1§, Gabino García de los Santos¹, Aquiles Carballo Carballo¹, Guillermo Calderón Zavala¹, Fermín Jaimes Albíter² y Jesús Axayacatl Cuevas Sánchez³

¹ Postgrado de Recursos Genéticos y Productividad. Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo. Carretera México-Texcoco km 36.5, Montecillo, Texcoco, Estado de México. C. P. 56230. Tel: 015959520200. (cjaimes@colpos.mx; garciag@colpos.mx; aquiles.carballo@gmail.com; cazagu@colpos.mx). ^§Autora para correspondencia: cjaimes@colpos.mx.

³ Departamento de Fitotecnia, Universidad Autónoma Chapingo, Carretera México-Texcoco, km 38.5, Chapingo, Estado de México. C. P. 56230. Tel: 015959521500. (jaxayacatl@gmail.com).

* Recibido: noviembre de 2013
Aceptado: marzo de 2014

Resumen

Se determinó la tolerancia a la desecación y longevidad de las semillas de nanche amarillo de Tejupilco, Estado de México (clima semicálido) y de Tuxtepec, Oaxaca (cálido húmedo) para clasificarlas como: ortodoxas, recalcitrantes o intermedias, y elegir la estrategia adecuada para conservarlas. En la primera etapa, se evaluó el efecto de la desecación en la supervivencia de las semillas. Para ello las semillas se secaron a 10, 5%, y la humedad testigo (10.1 para Tejupilco y 18.9 para Tuxtepec); se almacenaron por: cero, tres y seis meses a -20 °C y 20% de HR, en un cuarto frío. Las variables evaluadas fueron: viabilidad con tetrazolio, germinación y velocidad de emergencia. Los resultados indicaron que aunque la viabilidad se incrementó al almacenarse por seis meses, el vigor disminuyó; mientras que, la germinación y velocidad de emergencia fueron mejores cuando las semillas no se almacenaron (64.44% y 0.3 plántulas emergidas por día, respectivamente), lo que permite inferir que no toleran el almacenamiento en frío. En la segunda etapa se determinó la longevidad de las semillas almacenadas por: cero, tres y seis meses en dos ambientes: cuarto frío a 5 ± 2 °C, y 20% de HR y en una habitación a 19 °C y 58% de HR, con los mismos contenidos de humedad de la primera etapa. Se evaluaron mismas variables antes mencionadas; el mejor comportamiento se obtuvo cuando las semillas no se almacenaron. Se concluyó que las semillas de nanche de ambos climas son recalcitrantes.

Palabras clave: Byrsonima crassifolia, conservación ex situ, conservación in situ, semillas recalcitrantes.

Desiccation tolerance and seed longevity of yellow nanche Tejupilco, State of Mexico (warm climate) and Tuxtepec, Oaxaca (warm wet) was determined to classify as orthodox, recalcitrant or intermediate and choosing the right strategy for You keep them. In the first stage, the effect of drying on seed survival was evaluated. For this, the seeds were dried at 10, 5%, and the moisture witness (10.1 to 18.9 for Tejupilco and Tuxtepec); were stored by zero, three and six months at -20 °C and 20% RH, in a cold room. The variables evaluated were: tetrazolium viability, germination and emergence rate. The results indicated that although the increased viability when stored for six months, the force decreased; while germination and emergence rate were better when the seeds were not stored (64.44% and 0.3 seedlings emerged per day, respectively), which allows inferring intolerant to cold storage. Zero, three and six months in two environments: In the second stage the longevity of stored seeds was determined by cold room at 5 ± 2 °C and 20% RH and in a room at 19 °C and 58% HR, with the same moisture content of the first stage. Above these variables were evaluated; the best performance was obtained when the seeds were not stored. It was concluded that seeds of both climates nanche are recalcitrant.

Keywords: Byrsonima crassifolia, ex situ conservation, in situ conservation, seeds recalcitrant.

Introducción

La conservación in situ y/o ex situ de los recursos fitogenéticos es urgente para la seguridad alimentaria (Nieto, 2007). La estrategia, depende del tipo de semilla de que se trate; para conocerlo, debe determinarse la tolerancia a la desecación y la longevidad de las semillas cuando se almacenan en distintos ambientes (Hong y Ellis, 1996).

Las semillas se clasifican en tres grupos: ortodoxas o "tolerantes" a la deshidratación, recalcitrantes o "susceptibles" a la deshidratación (Roberts, 1973) e intermedias (Ellis et al., 1991a). Las ortodoxas son aquellas que toleran la deshidratación hasta 5% o menos sin afectar la viabilidad, y la longevidad aumenta cuando se conservan en cuartos fríos; en cambio, las recalcitrantes son susceptibles a la deshidratación y su viabilidad sólo se conserva algunos días, meses o bien, uno o dos años si provienen de ambientes templados y toleran las bajas temperaturas (Chin et al., 1984). Por otro lado, las semillas intermedias toleran la desecación más que las recalcitrantes, pero no al grado de las ortodoxas. En las intermedias la longevidad varía, ya que en las de origen tropical se reduce al disminuir la temperatura de almacenamiento por debajo de 10 °C (Ellis et al., 1990), en tanto que las de origen templado toleran el mismo nivel de desecación que la tropicales, pero pueden almacenarse a temperaturas que oscilan entre 5 y -20 °C (Berjak y Pammenter, 2008).

El nanche (Byrsonima crassifolia L.) Kunth, pertenece a la familia Malpighiaceae (Pennington y Sarukhán, 2004). Es una especie forestal-frutícola que generalmente crece en forma silvestre y en algunas zonas geográficas en la modalidad de semicultivo. Se adapta a un amplio rango de condiciones ambientales y ha adquirido considerable importancia por los distintos satisfactores que ofrece: alimento, licores, medicina tradicional, ornamental, combustible, curtiente, colorante, apícola, elemento reforestador y componente de sistemas agrosilvopastoriles (Martínez et al., 2008); sin embargo, la información disponible respecto al comportamiento de sus semillas durante el almacenamiento es limitada e imprecisa.

En 42 genotipos de nance (B. crassifolia L.) de la colección del CATIE, en Costa, Rica, se reporta que las semillas son recalcitrantes (Guignard, 1991). Por otro lado, Villachica (1996) sólo menciona que las semillas de indano o murici (Byrsonima crassifolia L.) Rich, soportan el secado y congelamiento y son conservadas normalmente en el almacén. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue determinar la tolerancia a la desecación y la longevidad en almacén, de las semillas de nanche de Tejupilco, Estado de México (clima semicálido) y Tuxtepec, Oaxaca (cálido húmedo), para clasificarlas como: ortodoxas, recalcitrantes o intermedias y elegir el método de conservación más apropiado para este recurso fitogenético, bajo la hipótesis de que las semillas de nanche de clima semicálido y clima cálido húmedo, muestran diferente grado de recalcitrancia.

Colecta de frutos, acondicionamiento y determinaciones previas

Los frutos se colectaron en Tejupilco, Estado de México y Tuxtepec, Oaxaca, durante julio a septiembre de 2011. Se eligieron aquellos que de manera natural se desprendieron del árbol para homogeneizar el grado de madurez. Para acondicionarlos y limpiarlos, se colocaron durante cinco días en recipientes de plástico que permitieron la aireación, sin embargo, hubo cierto grado de fermentación. Para disponer de las semillas contenidas en el endocarpio, los frutos se despulparon mediante fricción en un tamiz metálico y se enjuagaron con abundante agua.

Posteriormente, utilizando el método de la estufa, se determinó el contenido de humedad inicial de los propágulos (endocarpio conteniendo a la semilla) de ambos climas, y el resultado se reportó en porcentaje (ISTA, 2005). A la par, se determinó la viabilidad de las semillas botánicas mediante tinción del embrión con 2, 3, 5, Cloruro de Trifenil Tetrazolio al 1% (ISTA, 2005); se usaron tres repeticiones de 10 semillas cada una. Se calificaron como viables y de alto vigor las que presentaron coloración rosa intenso, de baja viabilidad, aquellas cuya coloración fue rosa pálido; y como no viables las que no se tiñeron. En el primer sitio, el nanche se encuentra en forma silvestre, mientras que en el segundo, los árboles crecen en los solares de los domicilios.

En Tejupilco prevalece un clima (A) C (w2) semicálido del grupo C, el más húmedo de los subhúmedos, con temperatura y precipitación media anuales de 19 ºC y 1 338.9 mm, respectivamente; en contraparte, Tuxtepec, corresponde al tipo cálido húmedo (Am) con temperatura y precipitación media anual de 24.9 ºC y 2 304.3 mm, respectivamente (García, 1988). La investigación contempló dos etapas: en la primera se determinó la tolerancia a la desecación y en la segunda, se evaluó la longevidad de la semilla almacenada en diferentes ambientes.

Primera etapa: tolerancia a la desecación

Se determinó conforme al protocolo de Hong y Ellis (1996). Como el contenido de humedad inicial de las semillas de Tuxtepec fue mayor que el de las de Tejupilco, el proceso de desecación para las primeras, inició con secado natural a la sombra a temperatura entre 25-27 °C y 60 a 70% de HR, durante 38 horas, tiempo en el que el contenido de humedad disminuyó a 10%.

Posteriormente, para disminuir el contenido de humedad de las semillas de ambos sitios a 5 %, se usó Sílica gel en proporción 1:2 (v/v) semilla-Sílica gel. La pérdida de humedad se monitoreó periódicamente mediante el método gravimétrico (Hong y Ellis, 1996). Como la viabilidad de las semillas no se afectó con la deshidratación, éstas se almacenaron en frascos con tapa hermética durante: cero (no se almacenaron), tres y seis meses a -20 °C en el Banco Nacional de Germoplasma Vegetal ubicado en la Universidad Autónoma Chapingo, en Chapingo, Estado de México.

Se usó un diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial de tratamientos (2 x 3 x 3), los factores y niveles fueron: origen del germoplasma (Tejupilco, Estado de México y Tuxtepec, Oaxaca), contenido de humedad de la semilla (10 y 5% y la humedad testigo que fue de 10.1% en las Tejupilco de, y 18.9% para las de Tuxtepec) y período de almacenamiento (cero, tres y seis meses) se obtuvieron 18 tratamientos con tres repeticiones de 25 semillas cada una.

Variables evaluadas

1) viabilidad con Tetrazolio. Se evaluó mediante el proceso mencionado anteriormente; 2) germinación. Se cuantificó el total de semillas germinadas y el resultado se expresó en porcentaje; se consideró como semilla germinada la que originó una plántula con todas sus estructuras; y 3) velocidad de emergencia. Se cuantificó el número de plántulas emergidas por día (Maguire, 1962):

Donde: VE= velocidad de emergencia; Xi= número de plántulas emergidas en el i-ésimo conteo; Ni= Número de días después de la siembra en el i-ésimo conteo; y n= número de conteos; 1,2,..., n conteos.

Para el análisis estadístico, los datos se transformaron mediante la función Arcoseno (Castillo, 2000); se realizó el análisis de varianza para cada variable con α≤ 0.05, y la comparación múltiple de medias, con la prueba de Tukey, mediante el paquete estadístico SAS para Windows Versión 9.0 (2001).

Segunda etapa: longevidad de las semillas

Se determinó la longevidad de las semillas de ambos orígenes en diferentes ambientes (Hong y Ellis, 1996); para ello, se almacenaron semillas con los mismos contenidos de humedad que en la primera etapa (10 y 5% y la humedad testigo que fue de 10.1% para Tejupilco y 18.9% para Tuxtepec%), en dos condiciones ambientales: 1) cuarto frío a 5 ± 2 °C, y 20% de HR, en el Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo; y 2) temperatura ambiente (19 °C) y 58% H R, en una habitación en Almoloya de las Granadas, Tejupilco, Estado de México. Se usó diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial de tratamientos (2 x 3 x 2 x 3). Los factores y niveles fueron: origen de la semilla (Tejupilco, Estado de México y Tuxtepec, Oaxaca), período de almacenamiento (cero, tres y seis meses), ambiente de almacenamiento (5 °C y 20% de HR; 19 °C, y 58% de HR) y contenido de humedad (10 y 5%, y humedad testigo que fue de 10.1 para Tejupilco y 18.9 en las de Tuxtepec). Se evaluaron 36 tratamientos con tres repeticiones de 25 semillas cada una.

Variables evaluadas

Se evaluaron: 1) viabilidad con Tetrazolio; 2) germinación; y 3) velocidad de emergencia. Se empleó la metodología descrita en la primera etapa.

Resultados y discusión

Determinaciones preliminares

Las semillas de Tejupilco, Estado de México (clima semicálido) presentaron 10.1% de humedad inicial y 62.3% de viabilidad, mientras que las de Tuxtepec, Oaxaca (clima cálido húmedo), 18.9 y 63.3% de humedad y viabilidad, respectivamente. Considerando que las semillas en general son higroscópicas, los distintos contenidos de humedad pueden ser consecuencia de las condiciones climáticas contrastantes que prevalecen en los sitios de origen de éstas; mientras en Tuxtepec, Oaxaca el clima es cálido húmedo, en Tejupilco, Estado de México es semicálido (García, 1988).

Por otra parte, la baja viabilidad inicial de la semilla de ambos sitios, probablemente se debió, a que el nanche es una especie alternante y 2011 fue año de baja producción, ya que de acuerdo con Jara (1997), los años de escasa producción se correlacionan con disminución en la viabilidad e incluso con menor tolerancia a la desecación en las semillas de especies forestales, y el nanche es una especie forestal-frutícola. También es posible que la rapidez del proceso de desecación (tanto el secado natural como el artificial con Sílica gel) probablemente influyó de manera negativa en las variables evaluadas (Hong y Ellis, 1996; Berjak y Pammenter, 2008), ya que, las semillas de Tuxtepec perdieron 8.9% de humedad en 38 h y después, en 18 h 5% más. De igual forma, las semillas de Tejupilco también disminuyeron 5.1% su contenido de humedad en 18 h.

Primera etapa: tolerancia a la desecación

Por otra parte, la germinación y velocidad de emergencia, se comportaron de manera similar entre sí, resultando significativas (p≤ 0.0001) por el efecto simple de los tres factores principales (ORI, PA Y CH) y por las interacciones de estos. Lo que significa que para las tres variables evaluadas, al menos uno de los niveles de los factores promovió un efecto diferente. Como las interacciones fueron significativas, se hizo una prueba de Tukey (Cuadro 2), considerando solo la interacción de los tres factores principales.

Viabilidad

La viabilidad incrementó con el almacenamiento durante seis meses (Cuadro 2); sin embargo, como la intensidad de tinción de los tejidos del embrión fue rosa pálido, indica que las semillas fueron poco vigorosas y sin la capacidad para originar una plántula para establecerse en el campo (Moreno, 1996). El incremento pudo deberse a que estas unidades experimentales por azar estuvieron integradas por semillas con alta viabilidad inicial, que se conservó durante el almacenamiento, ya que como lo mencionan Berjak y Pammenter (2008), el comportamiento varía aun en semillas de un mismo lote.

Por otro lado, cuando hubo disminución de la viabilidad, pudo deberse a la variabilidad en la forma, tamaño, etc., de los endocarpios, en especial aquellos lotes con endocarpios pequeños que pudieron haberse secado rápidamente., ocasionando que la semilla contenida en ellos no tolerara la deshidratación y por ende, sólo las semillas de los endocarpios de mayor tamaño sobrevivieron (Berjak y Pammenter, 2008), Por ejemplo, para Tejupilco donde este tamaño predomina. También, cabe la posibilidad de que el fermentado que ocurrió durante el acondicionamiento de las semillas (Ellis et al., 1991b), así como el método y velocidad de secado, hayan sido determinantes en la respuesta obtenida (Hong y Ellis, 1996).

Germinación y velocidad de emergencia

En estas variables, para ambos orígenes en promedio, las semillas lograron su mejor desempeño cuando no se almacenaron (Cuadro 2). Los mejores resultados se obtuvieron en el germoplasma de Tuxtepec (64.44% y 0.3 plántulas emergidas por día, respectivamente), lo que se atribuye, por una parte a que el nanche en este sitio posee mayor grado de domesticación (Cubero, 2003); y por el otro, estos endocarpios tienen menor número de semillas vanas que los de Tejupilco, lo que de antemano pone en desventaja al germoplasma de este último origen (Jaimes, 2009). Estas variables siguen mostrando un comportamiento concordante con la viabilidad, ya que las semillas de Tejupilco, se comportaron mejor cuando se sembraron con 5% de contenido de humedad; en cambio, para las de Tuxtepec, no hubo diferencias significativas. Lo anterior, confirma mayor tolerancia a la desecación de las semillas de Tejupilco (clima semicálido).

Por otro lado, a diferencia de la viabilidad, en el porcentaje de germinación y velocidad de emergencia, se observó que en promedio, conforme el período de almacenamiento aumentó, el porcentaje de germinación y la velocidad de emergencia disminuyeron notablemente para el germoplasma de Tuxtepec; en cambio, en el de Tejupilco, el porcentaje de germinación se mantuvo sin cambios y sólo disminuyó la velocidad de emergencia cuando las semillas se almacenaron durante seis meses, lo que coincidió con el bajo vigor que mostraron (Maguire, 1962).

Los resultados obtenidos en general, no concuerdan con lo que mencionan Dussert et al. (2000), ya que se esperaba que las semillas de Tejupilco, donde predomina una marcada estación seca que se correlaciona con menor grado de recalcitrancia

(Tweddle et al., 2003; Magnitskiy y Plaza, 2007), mostraran un comportamiento de tipo intermedio; sin embargo, no fue así. En cambio, los resultados coinciden con Daws et al. (2004, 2006), por lo que es posible que el origen geográfico de las semillas repercuta en el grado de tolerancia a la deshidratación mostrada. El comportamiento observado en las tres variables evaluadas permite pensar que las semillas de nanche amarillo de ambos sitios, probablemente son de tipo recalcitrante (Hong y Ellis, 1996).

Segunda etapa: longevidad

En el Cuadro 3 se presenta el comportamiento de las variables evaluadas después del almacenamiento en diferentes ambientes.

Para la viabilidad, sólo el periodo de almacenamiento (PA) fue significativo (p≤ 0.05), lo que implica que al menos uno de los niveles de éste, causó un efecto diferente de los demás en la variable respuesta (Cuadro 3). En cambio, el porcentaje de germinación mostró significancia (p≤ 0.0001) con el origen de las semillas; por otro lado, también hubo efectos significativos (p≤ 0.05) del período y ambiente de almacenamiento (Cuadro 3). Luego entonces, el comportamiento de dicha variable se atribuye exclusivamente a los efectos simples de al menos uno de los niveles de los factores antes mencionados.

La velocidad de emergencia al igual que la germinación, fueron significativas (p≤ 0.0001) con el factor origen y también por el efecto de alguno de los niveles del factor ambiente de almacenamiento. Por lo anterior se hizo la comparación de medias de los efectos de los factores principales que resultaron significativos (Cuadro 4).

En el Cuadro 4, se muestra el efecto principal de algunos de los factores en las variables evaluadas para determinar la longevidad de las semillas de nanche de Tejupilco, Estado de México y Tuxtepec, Oaxaca, en dos ambientes distintos de almacén.

El comportamiento de la viabilidad estuvo determinado por el período de almacenamiento, que, como se muestra en el Cuadro 4 el mejor porcentaje se obtuvo cuando se almacenó durante seis meses. Sin embargo, el resultado debe tomarse con reserva, ya que la tinción de los tejidos fue rosa pálido lo que indica que la semilla poseía poco vigor después del almacenamiento, y por lo tanto, baja probabilidad de establecimiento en campo (Moreno, 1996).

Germinación

La germinación también estuvo determinada por el período de almacenamiento y estadísticamente fue mejor cuando las semillas se almacenaron por tres meses y cuando no se almacenaron; dicho comportamiento corresponde al de las semillas de tipo recalcitrante (Roberts, 1973; Hong y Ellis, 1996). Esto coincide con lo que reportó Guignard (1991) en semillas de nance en Costa Rica.

Velocidad de emergencia

El comportamiento estuvo estadísticamente influenciado por los factores origen del germoplasma y ambiente de almacenamiento. En el Cuadro 4 se observa que las plántulas que emergieron con mayor velocidad fueron las de Tuxtepec, Oaxaca, cuando las semillas permanecieron almacenadas a 19 °C. Esto, en primer lugar obedece al comportamiento de las semillas recalcitrantes de origen tropical, que deben almacenarse a temperaturas superiores a 10 °C (Hong y Ellis, 1996), y en segundo término, a que el endocarpio del fruto de este origen geográfico es más delgado y blando que el de Tejupilco, Estado de México (Jaimes, 2009); probablemente la diferencia en espesor y dureza se deba al grado de domesticación de la especie (Cubero, 2003), pues mientras en Tejupilco es silvestre, en Tuxtepec la especie es tolerada y fomentada.

Por lo anterior, se intuye que las semillas de ambos orígenes son poco longevas (seis meses) y que los mejores porcentajes de germinación y velocidad de emergencia ocurren cuando no se almacenan, o bien, cuando se almacenan por tres meses a temperaturas superiores a 5 °C; esto aunado a lo descrito en el Cuadro 2, coincide con el comportamiento de las semillas recalcitrantes (Roberts, 1973; Hong y Ellis, 1996). Con base a los resultados y de acuerdo con Guignard (1991), se considera que las semillas de nanche amarillo de Tejupilco, Estado de México y Tuxtepec, Oaxaca, son recalcitrantes.

Las semillas de nanche de ambos climas, no toleran el almacenamiento a bajas temperaturas, en consecuencia, son de tipo recalcitrante.

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