Calidad física

Para la evaluación de la calidad física se determinaron las siguientes variables: cantidad de semilla pura (SP), peso de mil semillas (P1000S), peso volumétrico (PV) y porcentaje de humedad (H). La medición de todas estas variables se hizo conforme a las metodologías del International Seed Testing Association (^{ISTA 2018}).

Calidad fisiológica

La calidad fisiológica y vigor de la semilla se midió con el porcentaje de germinación (^{ISTA 2018}), tratamiento de envejecimiento acelerado (^{Delouche y Baskin 1973}) con algunas modificaciones (72 h a 41°C y 100% de humedad relativa; ^{Huber y MacDonald 1982}, ^{Kim et al. 1985}) y velocidad de emergencia (^{Maguire 1962}). Catorce días después de la siembra (DDS) se realizó un muestreó destructivo en 10 plántulas elegidas al azar por repetición. En cada plántula se determinó el contenido de materia seca (MS) y longitud de la plúmula, para después calcular el índice de vigor de plántula (IVP) con la ecuación:

En donde LP es la longitud de la plúmula 14 DDS, n _i es el número de semillas germinadas en un día dado y t _i es el tiempo (días) transcurrido desde la siembra (^{Steiner et al. 2017}).

Tratamientos

La semilla se separó por tamaño con un tamiz de 2.5 mm, la que pasó a través del tamiz se consideró como chica (C) y la que se retuvo se catalogó como grande (G). El acondicionamiento de envejecimiento acelerado (E) se aplicó a 400 semillas de cada tamaño; mientras que, 400 semillas más se mantuvieron sin envejecer (S). La combinación de ambos factores (tamaño x acondicionamiento) resultó en cuatro tratamientos con cuatro repeticiones y 100 semillas en cada repetición.

Prueba de germinación en almacigo

La siembra se realizó en un almacigo de 2.5 m por 1 m, como sustrato se usó arena de río esterilizada, cada repetición se sembró en cuatro hileras con 25 semillas cada una. La distancia entre semillas e hileras fue de 3 cm. La distribución de los tratamientos y repeticiones se aleatorizó dentro del almácigo. El riego se aplicó a saturación cada 48 h para mantener la humedad adecuada para la germinación de las semillas.

Análisis estadístico

El análisis de varianza se realizó utilizando un diseño experimental completamente aleatorio con arreglo factorial y cuatro repeticiones. La comparación de medias se hizo con la prueba de Tukey (P < 0.05). Todos los datos se analizaron con ayuda del paquete estadístico SigmaPlot 15 (Systat Software Inc. San Jose, CA, USA).

Calidad física

En el análisis de calidad física de la semilla de cebada var. Brennus se encontró que el lote presenta 98% de semilla pura, 1.8% de material inerte y 0.2% de otras semillas. El P1000S fue 42 g y el PV 68 kg hL^-1. Mientras que el contenido de humedad fue del 7%.

Calidad fisiológica

Se encontraron diferencias estadísticas (P < 0.05) entre tamaño de semilla, acondicionamiento de la semilla e interacción de ambos factores para la mayoría de las variables (Tabla 1).

Las semillas chicas germinaron 9.4% más que las semillas grandes (Tabla 2). El envejecimiento acelerado redujo la germinación 77% en comparación con las semillas sin acondicionar. Las semillas sin envejecer chicas y grandes germinaron más que las semillas envejecimiento acelerado de ambos tamaños (Figura 1). La VE en semillas chicas fue ~2 plantas d^-1 mayor que en las grandes. El envejecimiento redujo la VE hasta ~18 plantas d^-1; sin embargo, el tratamiento de semillas grandes sufrió la reducción más notable en VE. El tamaño de la semilla no afectó el largo de la plúmula; mientras que, el tratamiento con envejecimiento acelerado redujo ~5 cm. Al igual que en las variables anteriores, el tratamiento G x E fue el más afectado. La acumulación de materia seca fue 0.4 mg planta^-1 más en las semillas grandes y 4.3 mg planta^-1 en las semillas sin envejecer. La combinación G x E acumuló menos materia seca por planta en comparación con el resto de las combinaciones. Por último, las semillas chicas tuvieron ~23 puntos más en el IVP que las semillas grandes y las semillas sin envejecer registraron ~360 puntos más que las con envejecimiento acelerado. La combinación de factores G x E tuvo el menor IVP.

Figura 1 Emergencia de plántulas de cebada cv. Brennus separadas por tamaño y sometidas a dos tipos de acondicionamiento. 

Calidad física

En México, el Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas indica que las semillas de cereales de grano pequeño en categoría Declarada o Comercial deben cumplir con los estándares de la categoría de semilla Certificada, el lote evaluado cumple con la pureza de semilla (98%) para cebada en la categoría Declarada; sin embargo, la cantidad de material inerte y de otras semillas en la muestra de trabajo excede el límite establecido (^{SNICS 2014}). El contenido de humedad del lote estuvo por debajo del límite máximo (13%) permitido. Al respecto, se sabe que el contenido elevado de humedad es el factor que más daña a los granos durante el almacenamiento (^{Pomeranz 1992}) y reduce la vida de anaquel de los granos (^{Chala y Bekana 2017}).

En una evaluación de tres años se reporta que el P1000S para la variedad Brennus oscila entre 35 y 59 g (^{Kovaleva y Likina 2021}), estos hallazgos coinciden con el resultado obtenido en el presente estudio para dicha variable (42 g). En otro trabajo se estudiaron siete variedades de cebada y se reporta que el P1000S va desde 30 hasta 42 g (^{López et al. 2005}). Además, se reporta que el P1000S de 10 genotipos establecidos en cinco fechas de siembra y dos ciclos agrícolas mostraron valores de 36 a 44 g (^{Pérez-Ruíz et al. 2016}). Por otro lado, se reportan valores de PV en los rangos 60-77 kg Hl^-1 (^{López et al. 2005}) y 61 - 66 kg Hl^-1 (^{Pérez-Ruíz et al. 2016}). El PV encontrado en la presente investigación supera por 10 kg Hl^-1 el mínimo (58 kg Hl^-1) señalado en la NMX-FF-043-SCFI-2003 para cebadas de dos hileras. Los granos, utilizados como semilla, se prefieren de mayor tamaño debido a que con frecuencia están provistos de embriones más desarrollados y poseen reservas suficientes para su sustento (^{Carvalho y Nakagawa 2000}). Además, mayor PV se asocia con mayor rendimiento y calidad industrial de la cebada maltera (^{López et al. 2005}, ^{González et al. 2013}). El genotipo tiene influencia sobre la calidad física del grano (^{Soleymani y Shahrajabian 2012}); sin embargo, el ambiente y la interacción genotipo x ambiente modifican la respuesta final de la planta (^{Copeland y McDonald 1995}, ^{Pržulj et al. 1998}). En consecuencia, la meta debería ser obtener los granos más grandes tanto para germoplasma como para uso industrial.

Calidad fisiológica

La germinación de tres variedades de cebada dividida en cuatro categorías de tamaño osciló entre 97.5 y 98.5%, sin diferencias estadísticas entre tratamientos (^{Rukavina et al. 2002}). Al respecto, ^{Massimi (2018)} evaluó cuatro lotes de semilla provenientes de dos variedades y separó la semilla en grande (> 2.75 mm), mediana (2.5 - 2.75 mm) y chica (<2.5 mm); la germinación antes del envejecimiento acelerado fue superior para los granos grandes y medianos (99%) en comparación con el grupo de grano chico (96%). El tratamiento de envejecimiento redujo la capacidad germinativa de las tres categorías de tamaño, pero las semillas chicas germinaron significativamente menos (48%) que los grupos restantes. En el mismo estudio se encontraron diferencias significativas para IVP entre los grupos de tamaño. Las semillas grandes presentaron el índice más grande (2220), las medianas un valor intermedio (1828) y las pequeñas el índice más bajo (1423). Mientras que ^{Lafond y Baker (1986a)} al comparar nueve genotipos de trigo encontraron que las plántulas provenientes de semillas más grandes acumulan más materia seca en su plúmula. Por otro lado, se reporta que las semillas pequeñas emergen con mayor velocidad en comparación con las grandes (^{Lafond y Baker 1986b}). En la Figura 1 se puede constatar que las semillas C x S y G x S emergieron con mayor velocidad en comparación con los grupos C y G envejecidos. El período de retraso en el inicio de la germinación indica la severidad del daño experimentado durante el envejecimiento y el alcance de los procesos de reparación que llevó a cabo la semilla (^{Matthews y Khajeh-Hosseini 2007}).

En el presente estudio, las semillas chicas y grandes sin envejecer presentaron similitud en su germinación, velocidad de emergencia, longitud de la plúmula e índice de vigor de la plántula. El tratamiento de envejecimiento tuvo un efecto negativo sobre estas variables sin importar el tamaño, sin embargo, se aprecia el daño más extenso sobre las semillas grandes. Lotes de semilla que mantienen buena germinación (≥80%) después del tratamiento de envejecimiento acelerado tienen larga vida de anaquel; mientras que, los que pierden capacidad germinativa son de corta vida de anaquel (^{Delouche y Baskin 1973}). En semilla de soya sometida a envejecimiento acelerado se considera que el grano tiene alto vigor si conserva más del 85% de germinación, vigor medio 70 a 84% y bajo vigor menos del 70% (^{Mathias y Coelho 2021}). El lote de semilla de cebada utilizado en el presente trabajo se puede clasificar como de bajo vigor y corta vida de anaquel debido al daño que sufrió después del envejecimiento acelerado. La calidad fisiológica en un lote de semilla es transcendental para el establecimiento del cultivo (^{Padilha et al. 2022}). El uso de grano de alta calidad fisiológica favorece la emergencia uniforme de las plántulas y en última instancia contribuye a maximizar el rendimiento (^{Abati et al. 2017}).

El principio de la prueba de envejecimiento acelerado es aumentar la rapidez con la que se deteriora una semilla. Por lo que someter el grano a 40 °C y 100% de humedad relativa durante 72 h, reúne los factores que determinan la severidad del daño (^{Ohlson et al. 2010}). Los principales compuestos de reserva en las semillas son lípidos, proteínas y carbohidratos. El envejecimiento de las semillas afecta estas reservas a nivel celular. Lo anterior, resulta en la degradación de las membranas celulares, cambios en el metabolismo, uso reducido de reservas, modifica proteínas y enzimas, degrada lípidos y carbohidratos (^{Onder et al. 2020}). El menoscabo de las semillas tiene una relación estrecha con la producción y acumulación de especies reactivas de oxígeno (^{Ebone et al. 2019}). Estas moléculas tienen efectos negativos sobre ADN, RNA, proteínas y lípidos (^{Mittler 2017}, ^{Soares et al. 2019}). La interacción entre estas moléculas y las especies reactivas de oxígeno comprometen la calidad fisiológica del germoplasma y perjudica su desempeño durante el proceso de germinación (^{Ebone et al. 2019}). La reducción en el porcentaje de germinación y vigor son resultado de la acumulación del daño que sobrellevó la semilla a nivel celular (^{Onder et al. 2020}).