Artículos originales

Variaciones morfométricas de semillas y alternativas físico-químicas en la germinación de tamarindo (Tamarindus indica L.)

Morphometric variations of seeds and physical- chemical alternatives in the germination of tamarind (Tamarindus indica L.)

Hernández Murillo, Jenry; Iguaran Díaz, Camilo; Aramendiz Tatis, Hermes; Espitia Camacho, Miguel; Cardona Ayala, Carlos

Jenry Hernández Murillo

Universidad de Córdoba, Montería, Colombia. Colombia

Camilo Iguaran Díaz

Universidad de Córdoba, Montería, Colombia. Colombia

Hermes Aramendiz Tatis

haramendiz@correo.unicordoba.edu.co

Universidad de Córdoba, Montería, Colombia. Colombia

Miguel Espitia Camacho

Universidad de Córdoba, Montería, Colombia. Colombia

Carlos Cardona Ayala

Universidad de Córdoba, Montería, Colombia. Colombia

Temas Agrarios

Universidad de Córdoba, Colombia

ISSN: 0122-7610

ISSN-e: 2389-9182

Periodicidad: Semestral

vol. 26, núm. 2, 2021

revistatemasagrarios@correo.unicordoba.edu.co

Recepción: 09 Septiembre 2021

Aprobación: 04 Octubre 2021

URL: http://portal.amelica.org/ameli/journal/218/21832732183273005/

DOI: https://doi.org/10.21897/rta.v26i2.2779

Temas Agrarios 2021. Este artículo se distribuye bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attrubution 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/deed.es), que permite copiar, redistribuir, remezclar, transformar y crear a partir del material, de forma no comercial, dando crédito y licencia de forma adecuada a los autores de la obra.

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Resumen: La semilla de tamarindo (T. indica L.) presenta baja tasa de germinación debido a la dureza de la cubierta o cierto grado de impermeabilidad de esta, que limita imbibición y la protrusión uniforme de la radícula, lo cual conduce a la formación de plántulas con desigual crecimiento y desarrollo en los viveros. El objetivo de estudio fue identificar alternativas económicas y amigables con el ambiente, que permitan una germinación rápida con el fin de romper la dormancia. Para el estudio, se midieron las características morfométricas de 100 semillas de frutos colectados en el área de Montería, bajo un diseño de bloque completos al azar con cinco tratamientos y cinco repeticiones; cada unidad experimental estuvo conformada por 20 semillas. Los datos mostraron que las semillas son variables en su morfología, especialmente la longitud, ancho y espesor de la semilla. El tratamiento en agua caliente no promovió la germinación de la semilla. La inmersión de las semillas durante 24 horas en estiércol y orina de bovino, permitió la germinación en 11,40 y 11,80 días, con respecto al testigo, con registros de emergencia de 81 y 84 %, respectivamente.

Palabras clave: Lixiviados, Radícula, Viabilidad, Vigor.

Abstract: The tamarind seed (T. indica L.) has a low germination rate due to the hard coats or some degree of impermeability, which limits imbibition and uniform root protrusion leading to uneven growth and development of seedlings in nurseries. The objective of the study was to identify economic and environmentally friendly alternatives to allow a rapid germination to break down dormancy. Morphometric characteristics of 100 fruit seeds collected in the Monteria area were measured using a randomized complete block design with five treatments and five replicate; each experimental unit consisted of 20 seeds. Data showed seeds are variable in morphology, especially length, width, and thickness. Hot wa- ter treatment did promote seed germination. Seed sowing in cattle manure and urine for 24 hours, promote germination at 11,40 and 11,80 days, with 81 and 84 % seedling emergency, respectively.

Keywords: Leachate, Root, Viability, Vigor.

INTRODUCCIÓN

El tamarindo, científicamente conocido como Tamarindus indica L., es un árbol leguminoso que pertenece a la familia Fabaceae; es nativo de las regiones tropicales secas de África y probablemente de algunas partes del sur de la India (Patel et al., 2018). Por ser un árbol de regiones de clima tropical, puede florecer bajo una temperatura anual máxima que varía de 33-37 ° C a un mínimo de 9,5 - 20°C (Rahman, 2020). En Colombia se encuentra como frutal de patio y en algunos lugares del departamento del Atlántico, como cultivos no tecnificados, cuyos frutos varían desde el sabor ácido hasta dulce. El fruto es una vaina alargada con semillas leñosas y quebradizas rodeadas de una pulpa color marrón (Kaur y Singh, 2016), las cuales son cosechadas en la estación seca del año; la pulpa es utilizada en la elaboración de jugos, jaleas, dulces, refrescos, aderezos, postres y hasta en cocteles, convirtiéndose en una importante alternativa de ingresos en familias de bajos ingresos.

La dormancia es un período de reposo fisiológico que no ocurre en semillas recalcitrantes, es variable de acuerdo con la especie y las condiciones ambientales de posmaduración, típico de organismos o estructuras anidrobióticas, como las semillas, esporas y granos de polen, donde prevalece el bajo consumo de agua, reducción de la actividad enzimática y de la biosíntesis de proteína, las semillas permanecen con bajo contenido de agua y son identificadas como quiescentes (Marcos-Filho, 2015), lo cual sirve de protección a las semillas de condiciones desfavorables como frío o calor para evitar daño o muerte del embrión viable. En este sentido, existe la dormancia impuesta por tres factores: 1. Factores ambientales, como luz, temperatura y ausencia de agua, 2. Factores internos de la semilla como concentración de etileno, embrión inmaduro, concentración de inhibidores y ausencia de promotores de crecimiento y 3. Mecanismo de sincronización, posmaduración, inhibidores que bloquean y síntesis del crecimiento (Monteón-Ojeda et al., 2021).

La germinación de las semillas se considera una etapa vital y susceptible en el ciclo de vida de las angiospermas terrestres que determina el establecimiento de las plántulas y el crecimiento de las plantas (Saeb et al., 2013). Desde el punto de vista botánico-fisiológico, se considera la protrusión de la radícula del embrión y para la tecnología de semillas, la germinación considera la formación de la plántula (Marcos-Filho, 2015).

Las semillas de T. indica, se consideran dormantes por dos razones de acuerdo con Yusuf et al. (2019), una es debido a la presencia de embriones inmaduros y la segunda, a la presencia de tegumento impermeable para la absorción del agua. Esta situación hace que el proceso de germinación de las semillas latentes sea mucho más lento y no uniforme, ya que las condiciones necesarias para terminar su dormancia en condiciones naturales requieren mucho tiempo y bajo las condiciones del Caribe puede tardar hasta 30 días, lo cual incide en la eficiencia de los viveros y establecimiento de plantaciones, dada la importancia de este árbol polivalente, con uso potencial en la agrosilvicultura, ya que posee la capacidad de fijar nitrógeno, su tolerancia a suelos infértiles, a períodos prolongados de sequía y su utilidad en el control de la erosión (Rahman, 2020).

Investigaciones realizadas previamente resaltan el uso de diversos métodos para romper la dormancia y estimular la germinación, que involucran compuestos químicos como ácido sulfúrico, metanol, mezclas de ácidos e incluso el agua caliente, con respuesta favorable (Fandohan et al., 2010). Estos métodos pueden generar riesgos y perjuicios para la salud de las personas encargadas de implementarlos, además de resultar costosos. Por otra parte, Rahman (2020), recomienda la inmersión en estiércol bovino por 48 horas para estimular la germinación y producción de biomasa, ya que esta contiene carbohidratos, proteínas y lípidos que durante la hidrolisis y acidodogenesis, producen alcohol, ácido láctico y compuestos minerales, que estimulen la emergencia (Cavalcante et al., 2019). El objetivo de este trabajo fue caracterizar morfométricamente e identificar métodos alternativos de escarificación de la semilla de tamarindo, económicos y amigables con el ambiente con el fin de mejorar la germinación.

MATERIALES Y MÉTODOS

Colecta de semillas y localización

Las semillas de T. indica fueron obtenidas de frutos maduros colectados de árboles de patio cosechados al azar del área rural de Montería-Colombia a inicios del 2021. Estas se separaron de la pulpa, se tamizaron para separar las dañadas, se secaron al aire y se mantuvieron en empaque plástico y se almacenaron a temperatura de 10°C (Bahru et al., 2014), hasta la realización del experimento, cuatro meses después. Antes de realizar la caracterización morfométrica y la evaluación de tratamientos pregerminativos para romper la dormancia, las semillas fueron desinfectadas por inmersión en hipoclorito de sodio al 1% por un minuto, luego lavadas con abundante agua destilada para retirar el hipoclorito de sodio que pudiese quedar en las semillas y finalmente, secadas al aire libre (Moreno et al., 2013), para evitar daños en la anatomía interna (Jesús et al., 2016).

El estudio se realizó en las instalaciones del laboratorio de genética y fitomejoramiento de la Universidad de Córdoba, Colombia, entre el 01 de agosto y 30 de septiembre de 2021.

Características morfométricas

En una muestra de 100 semillas tomadas al azar, se midieron las siguientes características morfométricas: longitud de la semilla (LS), ancho de la semilla (AS) y espesor de la semilla (ES), con un nonio o vernier, en centímetros; peso de una semilla (P1S) como el promedio, en gramos, dividido por el número de ellas (P100S)/100), con una balanza analítica Ohaus de cuatro dígitos; volumen de una semilla (V1S) como el incremento promedio en volumen que se genera en una probeta, con volumen de agua destilada conocido, al introducir 10 semillas tomadas al azar y replicada 10 veces, determinado en ml; y la densidad de una semilla (D1S), como la relación P1S/V1S, en g/ml.

Para cada característica biométrica se estimaron medidas de tendencia central Se estimaron distribuciones de frecuencia, medidas de tendencia central y medidas de variabilidad. Adicionalmente, se estimaron correlaciones entre las características biométricas. Dado que las variables ES, P1S, V1S y D1S no presentaron distribución normal con datos originales y transformados se optó por la estimación de los coeficientes de correlación de Spearman, siguiendo la metodología de Silva et al. (2021).

Evaluación de diferentes tratamientos pregerminativos en T. indica

Para evaluar la dormancia de las semillas de tamarindo, bajo condiciones de ambientales no controladas en casa de malla, un total de 500 semillas sanas fueron divididas en grupos de 100 semillas por tratamiento, para un total de cinco tratamientos, de los cuales cuatro se consideran como pregerminativos, bajo la siguiente estructura:

T1: testigo (sin tratamiento)

T2: inmersión en agua potable caliente en punto de ebullición a 98°C por 60 segundos.

T3: inmersión en solución de estiércol fresco de bovino en pastoreo (500 gramos en 10 litros de agua) por 24 horas, el cual fue obtenido durante el ordeño.

T4: inmersión en solución de orina fresca de bovino (500 ml en 10 litros de agua) por 24 horas, obtenida durante el ordeño.

T5: escarificación de 1 mm de espesor con lija de agua # 60 por ambas caras.

Se utilizó el diseño de bloques completos al azar con cinco tratamientos y cinco repeticiones, cada unidad experimental estuvo conformada por 20 semillas sembradas en bolsas plásticas de 15 cm de longitud por 8 cm de diámetro, con la siguiente mezcla de sustratos: arena, cascarilla de arroz y aluvión en proporción 1:1:1, caracterizada por su alta retención de agua y su capacidad de aireación. El riego se realizó cada dos días, entre las 11:00 am y 12:00 m.

Variables de respuesta

Emergencia: se hizo conteo diario de las semillas germinadas hasta el día 25, se consideró como semillas germinadas aquellas que presentaron los dos cotiledones por encima del sustrato.

Porcentaje de emergencia: se realizó el conteo del número de semillas emergidas hasta el día 25.

Índice de velocidad de emergencia: se realizó simultáneamente con la germinación, empleando la ecuación (1), recomendada por Maguire (1962).

Donde, pi es el número de plántulas normales germinadas por día; ti es el número de días transcurridos desde la siembra; i es el número de conteos, i=1,2, 3, …, n.

Número de hojas por planta: se tomó el promedio del número de hojas por plántula, en 10 plántulas tomadas al azar el día 25.

Altura de plántula (cm): se midió la altura en 10 plántulas tomadas al azar desde su base hasta el meristemo terminal y se promedió.

Peso seco de plántula (g): Se realizó de manera conjunta con el índice de velocidad de germinación, para ello 10 plántulas normales, de cada repetición, fueron sometidas a secamiento por 72 horas en estufa con aire circulante a 60°C (Fernanda Da Motta et al., 2017) hasta alcanzar el peso constante (en gramos), medido en una balanza de precisión de dos decimales.

Peso de 20 semillas: se contaron y pesaron las 20 semillas antes de la aplicación del tratamiento en una balanza de precisión de dos decimales.

Los datos de cada variable fueron sometidos a análisis de varianza para cuatro tratamientos, debido a que en el tratamiento de inmersión en agua caliente no se presentó emergencia. Se utilizó la prueba de comparación múltiple Tukey al 5% de probabilidad, cuando el anava presentó la prueba F significativa, previo cumplimiento de los supuestos de la estadística paramétrica. Se utilizó el programa estadístico SAS versión 9.1

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Características morfométricas

Los datos biométricos de las semillas de T. indica se muestran en la tabla 1, se evidenció la existencia de una gran variación en las características de la semilla, especialmente en la longitud de la semilla, ancho de la semilla y espesor de la semilla, que acusaron registros superiores a los reportados por Silva et al. (2021), con coeficientes de variación comprendidos entre 9,30 a 12,84%. Posiblemente esta variación morfológica, obedezca a diferencias genéticas y efectos ambientales dada la naturaleza de ser caracteres cuantitativos. Además, entre un 70 y 80%, la estructura de la semilla de tamarindo está compuesta por el endospermo, rico en carbohidratos, proteína, lípidos y aminoácidos, por lo que se ha sugerido que el tamaño de las partículas de almidón, la estructura de los gránulos y contenido de amilosa inciden mucho en la morfología de la semilla (Kaur y Singh, 2016).

El peso, volumen y densidad de una semilla fueron mucho más homogéneos, por registrar menor desviación con respecto a la media y coeficientes de variación que oscilaron entre 5,35 y 9 % (Tabla 1).

Tabla 1. Características morfométricas de semillas de tamarindo, evaluadas a partir de una muestra regional del municipio de Montería (n=100).

Variable | Media | Mediana | D.E. | CV (%) | Mín. | Máx. | Q1 | Q3
LS (cm) | 1,43 | 1,45 | 0,13 | 9,30 | 1,07 | 1,74 | 1,34 | 1,51
AS (cm) | 1,12 | 1,12 | 0,14 | 12,84 | 0,79 | 1,45 | 1,04 | 1,23
ES (cm) | 0,76 | 0,75 | 0,08 | 10,55 | 0,60 | 1,13 | 0,71 | 0,80
P1S (g) | 0,78 | 0,77 | 0,04 | 5,35 | 0,71 | 0,84 | 0,75 | 0,81
V1S (ml) | 0,74 | 0,75 | 0,07 | 9,01 | 0,60 | 0,80 | 0,70 | 0,80
D1S | 0,11 | 0,11 | 0,01 | 8,30 | 0,09 | 0,12 | 0,10 | 0,11

LS= longitud de la semilla, AS= ancho de la semilla, ES= espesor de la semilla, P1S= peso de una semilla, V1S= volumen de una semilla, D1S= densidad de una semilla, D.E.= desviación estándar, C.V.= coeficien- te de variación, Mín.=valor mínimo, Máx.= valor máximo, Q1= primer cuartil, Q3=tercer cuartil.

De acuerdo con los coeficientes de correlación de Spearman (Tabla 2), la longitud de la semilla registró correlación positiva y altamente significativa con el ancho de la semilla, resultados coherentes con Silva et al. (2021), y ello implica que frutos con semillas de mayor longitud tengan una mayor cantidad de pulpa aprovechable; correlación positiva y altamente significativa entre el peso de una semilla con el volumen de una semilla, lo que es positivo por ser semillas bien formadas, embriones maduros con mayor capacidad de germinación, para obtener plántulas vigorosas (Sarmento et al., 2018) y correlación negativa y altamente significativa entre el volumen de una semilla y densidad de una semilla, por lo que la selección en favor de una, causa detrimento de la otra (Espitia-Camacho et al., 2021), tal vez por tener cotiledones con menor peso.

Las otras variables no presentaron grados de asociación significativos, lo que posiblemente obedezca a un control genético por genes que actúan independientemente y/o por el efecto de otras variables que enmascaran el verdadero nivel de correlación entre dichos caracteres como lo sostienen Hang-Vu et al. (2019) y Balaguera-López et al. (2020).

Tabla 2. Coeficientes de correlación de Spearman para características biométricas de semillas de tamarindo.

Variables | AS | ES | P1S | V1S | D1S
LS | 0,432** | -0,138ns | 0,106ns | 0,044ns | 0,005ns
AS |  | -0,170ns | 0,041ns | -0,079ns | 0,090ns
ES |  |  | 0,034ns | 0,023ns | 0,008ns
P1S |  |  |  | 0,449** | 0,061ns
V1S |  |  |  |  | -0,907**

LS= longitud de la semilla, AS= ancho de la semilla, ES= espesor de la semilla, P1S= peso de una semilla, V1S= volumen de una semilla, D1S= densidad de una semilla, **=significativo (p<0,01), ns= no significativo (p≤0,05).

Tratamientos pregerminativos

El análisis de varianza para los tratamientos pregerminativos y el testigo se encuentran en la tabla 3 y éstos acusaron diferencias altamente significativas para todas las variables en estudio. Los métodos en los que se utilizaron estiércol y orina de bovino y la escarificación con lija superaron al testigo y fueron eficientes para romper la dormancia (Tabla 4), lo cual es concordante con los resultados reportados por Patel et al. (2018), Gomes et al. (2019) y Rahman (2020), quienes usaron otras sustancias como ácido nítrico, metanol, ácido clorhídrico, ácido giberélico y ácido sulfúrico e indica que las semillas de tamarindo, necesitan de pretratamiento para acelerar la emergencia. Los métodos alternativos probados tienen la ventaja de ser menos dispendiosos en su aplicación y de menor impacto ambiental y, además, se corrobora la necesidad de utilización de un mecanismo de escarificación (Urrea-Galeano et al., 2018).

El tratamiento de inmersión de las semillas en agua caliente por 60 segundos no tuvo efecto positivo, ya que no registró emergencia, posiblemente por el nivel temperatura (98°C), utilizado que pudo causó daños al embrión, resultado similar al reportado por Fandohan et al. (2010), pero contrario al de Muhammad y Amusa (2003) y Bello y Gada (2015), quienes reportaron porcentajes de 20 y 80% después de 21 y 12 días de siembra, respectivamente.

Con la escarificación mecánica con lija se inició la emergencia más temprano, aproximadamente ocho días y alcanzó cerca del 70% de emergencia, lo cual concuerda con los resultados de Segato et al. (2017), quienes expresan que una escarificación excesiva, puede causar daño en la semilla e influir negativamente en la germinación o en la formación de plántulas menos vigorosas (Gomes et al., 2019); el tratamiento testigo inició emergencia a los 19 días y alcanzó 50% de emergencia, mientras que los tratamientos basados en orina y estiércol de bovino, aproximadamente 12 días, y alcanzaron emergencias por encima del 80% (Tabla 4).

Se ha reportado que la dureza e impermeabilidad de la testa depende de la región de donde provengan dichas semillas, ya que en ambientes más secos la dormancia física es mayor (Fandohan et al., 2010). Por otro lado, las excretas bovinas facilitan la absorción del agua por parte de las células y su turgencia (Ismael et al., 2021), lo que asociado con la actividad enzimática y metabólica (Monteón-Ojeda et al., 2021), causan rompimiento de la cubierta seminal, facilitando la salida de la plúmula y radícula (Bello y Gada, 2015) y absorción de los macro y micronutrientes que favorecen la emergencia (Cavalcante et al., 2019) y con ello, el crecimiento de la plántula

El índice de velocidad de germinación (IVG) resultó similar en los tratamientos pregerminativos y fueron dos veces más altos, que en el testigo (Tabla 4). La escarificación química producida por los ácidos de los rumiantes (Urrea-Galeano et al., 2018; Rahman, 2020) y por otro lado, la escarificación mecánica con lija, permiten una emergencia mucho más rápida al deteriorar los tegumentos y, por consiguiente, facilitar la absorción del agua y promover la actividad enzimática, movilización de azúcares e hidrolisis de proteínas que finalmente conducen a la germinación y emergencia, evidenciada en la protrusión de la raíz y plúmula, el crecimiento y el vigor de la plántula (Patel et al., 2018).

Tabla 3. Cuadrados medios para días a emergencia (DE), porcentaje de emergencia (%EMERG), índice de velocidad de germinación (IVG), número de hojas (NH), altura de plántula (AP), masa seca (MSP) y peso de semillas (PSEM).

FUENTE DE VARIACION | G.L. | DE | %EMERG. | IVG | NH | AP | MSP | PSEM
BLOQUES | 4 | 1,42 | 51,87 | 0,05 | 0,04 | 0,03 | 0,06 | 0,70
TRATAMIENTOS | 3 | 93,53** | 1208,33** | 1,01** | 0,81** | 15,86** | 1,18** | 16,33**
ERROR | 12 | 0,82 | 159,37 | 0,07 | 0,02 | 0,91 | 0,11 | 0,97
MEDIA |  | 12,30 | 70,5 | 1,39 | 2,91 | 13,76 | 3,01 | 18,33
C.V. (%) |  | 7,38 | 17,9 | 19,58 | 5,54 | 6,94 | 11,23 | 5,38
R2 |  | 0,96 | 0,67 | 0,78 | 0,89 | 0,81 | 0,73 | 0,81

*: significativo con p < 0.05; **: altamente significativo con p < 0,001; G.L: Grados de libertad; C.V.: coeficiente de variación; R2: coeficiente de determinación.

TRATAMIENTOS | DE | %EMERG. | IVG | NH | AP | MSP | PSEM
TESTIGO | 18,20a | 50,0 b | 0,74 b | 2,3 c | 11,1 b | 2,34 b | 16,3 b
ESTIERCOL BOVINO | 11,80b | 84,0 a | 1,54 a | 3,0 ab | 14,2 a | 2,98 a | 19,9 a
ORINA BOVINO | 11,40b | 81,0 a | 1,50 a | 2,9 b | 14,7 a | 3,45 a | 19,7 a
ESCARIFICADA | 7,80 c | 67,0 ab | 1,78 a | 3,3 a | 15,0 a | 3,29 a | 17,3 b

Letras diferentes en la misma columna indican diferencias estadísticas entre medias (P ≤ 0,05). según la prueba Tukey.

Los valores de IVG en los tratamientos pregerminativos evaluados están por encima de 1,50 plántulas/día, registros superiores a los reportados previamente por Vasantha et al. (2014), lo cual es una ventaja ya que es posible obtener una mayor cantidad de plántulas uniformes y en menor tiempo. Al facilitarse la imbibición de las semillas con los métodos de inmersión en solución de estiércol y orina de bovino, asimilados al concepto de escarificación química, y la escarificación mecánica con lija, en la fase uno de la germinación, se da una rápida entrada de agua en función de la diferencia del potencial hídrico entre la semilla y el sustrato (Gordin et al., 2012). A pesar de los buenos resultados, la escarificación con lija es un proceso mecánico dispendioso, lento y de mayor costo; por lo que el uso de estiércol y orina de bovino resultan mucho más favorables.

La emergencia temprana en los tratamientos basados en escarificación física y química permite un rápido aprovechamiento de carbohidratos, lípidos, proteínas, auxinas y aminoácidos presentes en las semillas (Kaur y Singh, 2016). Por un lado, las proteínas se utilizan para la producción de nuevos tejidos y las auxinas promueven el crecimiento (Patel et al., 2018). En este experimento, las plantas desarrollaron un mayor número de hojas que mediante el proceso fotosintético contribuyeron a la formación de plantas de mayor altura y acumulación de masa seca superando al testigo (Tabla 4). Resultados similares fueron registrados por Sodimu et al. (2020), con estiércol bovino.

CONCLUSIONES

Los tratamientos pregerminativos de escarificación mecánica con lija y química con inmersiones en soluciones de estiércol orina de bovino resultaron efectivos para romper la dormancia de la semilla de tamarindo. El uso de estiércol y orina de bovino presentan significativas ventajas, por ser de bajo costo y menos dispendioso.

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