EVALUACION DE SEIS AGENTES OSMOTICOS Y DOS ~1EDIOS DE GERMINACION EN DOS CULTIVARES DE ESPARRAGO C.Asparagus officinalis U José 'Francisco efe León 'Rjgif Zier[ein TESIS PRESE!WADA A LA ESCUELA AGRICOLA PANAJ\lERICANA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO AGRONOMO • El Zamorano, Honduras • Evaluación de Seis Agentes Osrn6ticoe y Dos Medios d"' Get:'mlnación en Dos Cultival:'ss d~ Espárrago (Asparagus officin~lis L.) Por: José Fl:'ancisco de León Régil Zierlein. El autor concede a la Escuela Agricola Panamericana permiso para reproducir y distribuir copiaa de este trabajo para los usos que coneidere necesarios. José Régil Z. iii DEDICATORIA A mio padres Blanca y Paco, a mis hermanos y a Carol, por todo su apoyo y cariño. AGRADECIMIENTOS Al Dr. Alfredo Montee por su valiosa ayuda y orientación en la realización de esta tesis. Al Dr. Daniel Mayar por sus consejos y ayuda en todo el desarrollo de la tesis. Al Ing. Odilo Duarte por sus consejos y amistad que nos demostro en clases y en el campo. V INDICE: GENERAL TITULO ..••••••••..............••••••..........•.••.•..•.. i DERECHOS DEL AUTOR ....•••••••••••...........••••.•..••.•. ii DEDICATORIA •••.•••••••...•••••••••••....••.••••••.•.•..•• iii AGRADECIMIENTO •••.•......••••••.....••...•.••.•..•......• iv INDICE GENERAL •••••..••.....•••••••.••••••••....••••...•. v INDICE DE CUADROS ••••••••............••••••••...•..••••.. vi RESUt1EN ••••••....•..••••••••••••....•........•••••.•..••• vii I. INTRODUCCIOtL • • . . . • • • • . • • . . . • • • • • • .. • • • . . . . • . . • • . .. • .. 1 IL ANTECEDENTES •.................•.••••.........••••.... 3 III. MATERIALES Y METODOS ................................ 16 IV. RESULTADOS Y DISCUCION •••...•••••••..••.....•••.••..• 20 V. CONCLUSIONES ••••••••....•••••...........•••••••.••••.• 28 VI. RECOMENDACIONES •••....•••••••••••.....••••••••.••.... 28 VII. LITERATURA CITADA ......••........................•.. 30 ANEXOS. • • . . . . . • . . • . • . . . • . . • • • • . • • • • . . . . . . . • • . . . . . . . • . • • • 33 vi INDIGE DE CUADROS Cuadro l. Comparación de medias prueba múltiple de Duncan de número de días al 50% de emergencia en semillero .............. 21 Cuadro 2. Comparación de medias prueba múltiple de Dunoan en porcentaje final de emergencia en semillero ............ 23 Cuadro 3. Comparación de medias prueba mUltiplo de Duncan de número de dias al 50% de emergencia en bandejas ........••.•••. 25 Cuadro 4. Comparación de medias pruba multiple de Duncan en porcentaje final emergencia ........ 27 • vii RESUMEN Se re~lizó un ensayo con el obj~tivo de iden~ificar el reactivo más adecuado para oamacondicionar la semilla de do~ cultivares espárrago (Aeparagua officinalia L.), para mejorar significativamente la uniformidad, tiempo y porcentajE de germinación; en dos medios difer'entes de germinación. Se uoo un diseño completamente al a;!:ar factorial 2·2, con cuatr-o repeticion~a y catorce tratamientos. Las semillas de los dos diferentes cultivares se trataron por una semana, en el ''Sistema de Pregerminer Semillas" (SPS). Las solucione<> osmóticas que se uc;ilizaron, fueron: Poletilo.no Glicol ( PEG) , HaN02. Kfu:PO.,, tl11.2SO_... CaCh y KCL. Las semillas luego de tratadas se sembraron en semilleros y bandejas. C-ada unidad e~:perimental fue do 75 semillas, qus despuEie de ."!er sembradas se re¡¡aron para activar el proceso de germinación. Las evaluaciones de emergencia se hicieron diariamente tomando loa datos de nUmero de dias al 50% de emergencia y porcentajé final de =er!';encia (PFE). El efecto del pregerminado en semilla!! de esparrago a número de dlas al 50% de emergencia fue significativo entre soluciones osmóticas, pero con un minimo de diferencio do dos diae con respecto al teetie;o. El efecto fue más marcado entre cultivares que entre tratamientos osmóticos. En pOrcentaje final de emergencia (PFE) no hubo un efect;o viii significativo entre tratamientos osmóticoo, pero !H entre cultivares. 1. INTHODUCCION En el cult;ivo d5 hortalizas hay sapeci"s qu~ Prl<""- es"t;imular la germinación. E.s importante r-ealizar inv .. stisación en este sen.:; ido, fin, las ya que, al encontrar productos adecuados pare este empresas productoras de semilla y el miemo agricultor, se beneficiarian al asegurar una germinación más rápida y uniforme, lcgrancio como resul-¡;ado, una reducción en el ciclo del cultivo. 2 El presente trabajo intenta msjot•ar el tiempo, uni:fo:::-midad y porcentaje de germinación, por medio de una práctica conocida como "o~moacondicionamiento de semillae''. En el desarrollo del eA"Perimento, las semillas de espárrago fueron expuestas a soluciones conteniendo agentes osmóticos. Estos permiten un hidratado parcial de lee semillas, induciendo 1<> aver R. ( 1988) menciona dos tipos de letargo; quiescancia, controlado por factores exógenoe (ej.; la inbibición del agua), y el de reposo, controlado por factores endógenos. Estos se pueden romper si la semilla es e:.-::puesta a alguna condicione ambiental especial. Estas condiciones incluyen exposición a frie prolongado, humedad en presencia de oxigeno {estratificación), calor fresco [incluso fuego), movimiento a través del intestino de un mwnifero o ave, abrasión física (escarificación) o por ataque de hongos. Cuando ocurren las condiciones ideales para romper el letargo, se comienza a producir giberelinas Y citocininac, que son necesarias para contrarrestar- la acción de los inhibidores del crecimiento; como el ácido abscisico y a desarrollar el proceso de la germinación. En esta etapa, si se le agrega agua a la semilla. ésta germinará (Bidwell. 1979). 7 B. Hecanismon Fisiológicos oua implican el Pregerminado o al Q~oacondiolonarniento dA las Semillas El alto g!'ado de mecanización en los morlecnos sistemas d~.< cultivo de plantas, demanda o exige una rápida. uniforme y completa germinación de la semilla. Las gradientes de dormancia o letar-go que exi!'!ten en varias semillas d& hortalizas, oauoan una desuniforme germinación. La semilla pregerminada, r-esulta ser haeta la f"cha, la mayor promesa como método para mejorar la calidad de la semilla, rompiendo el letargo. {TaylorBOn , 1969). l.OBmoacondicionamiento Se sabe que Bxisten varios métodos parn mejorar la germinación de la semilla rmo da al .. osmoaoondicionamiento o pregerminado de la semilla". Esta técnica está basada en el control de la hidratación de la semilla hasta un nivel que permite una iniciación de la acr;ividad metabólica de la germinación y previniendo la actual omergenci.a de la radícula (Br-adíord, l986). El pregerminado osmótico, consiste en la incubación de laa semilla., por un periodo especifico do tiempo, a una de;;erminada temperatura y a una concentración dada de un 8 agente osmótico (como poli ti lena glicol o alguna sal) . Esto es generalmente seguido por el secado, almacenamiento y manejo (Taylorson, 1889) _ Frett et al (1991) reportaron que osmoacondicionamiento de la semilla, implica exponer semillas quiescentes a una solución que permita que la misma se hidrate parcialmente antes de la germinación; y a esta lo llamamos pr' la sincronización de la germinación de semillas pregerm.inadas por via o-.mótica; se mejoran tambhm parámetroG tales como: incremento del peso fresco e incremento de la producción en varios cultivos, esto se explica como la ganancia en tiempo a problemas de malezas; ya que estae compiten por nutrimentos en el suelo. Otros beneficios de la semilla pregerminada as -g_ue se acelera la germinación en condiciones de altas temperaturas, que 9 dificultan la germinación en ciertas espacios como la lechuga: ya que la semilla al oer expuesta a temperaturas altas entra en un letareo de germinación. Hejora la planta anteB de la cosecha, acelera la maduración y mejora la aer-minación a altae y bajas tempe¡;-atuJCas (Samfield, Zajicek y Cobb 1891). 2. Mecanismos del Pregerminado Es necesario antes de entrar a estudiar los mecanismoo del pregerminado, entender las relaciones que tiene el agua en la germinación y la expansión do las célulae en este proceso. El aprovisionamiento de agua POr las semillas, as esencial para acti:var un número de proceaos metabólicos nece~arios para la germinación. La deficiencia tiene un profundo efecto en el metabolismo de la planta. incluyendo la sintesis de par~des celularee y crecimiento celular (Khademi ~t al, 1991). El crecimiento e:'*'ansivo de las células de las plantas: resulta dt: la producción do la pan•d celular y de la absorción de agua por- lec cólulaa. Eeta expan,.ión es inlclada con una producción de las paredes celulares y continúa bajo loo efeo~os de turgor (Tayloraon, 1989). El proceeo de absorción de agua por la oemilla oonsta de tres faseB: Fase I. Imbibición, La cual es una consecuencia de fuerzas matrices. Fase Il. En esta fes<~ la semilla entre on un retraso que depende del potencial oamótico, ya que en algunas especies esta faoc no se presenta, pasando asi a la siguien-.::e, donde un mayor metabolismo prepara a la semilla al brot8III.iento o emergencia de la radícula. Fnoo IIT. Ocurre el alargamiento d,. la radicula. g1 tiempo que va a durar esta fase depende en cierta parte de las condicionee inharentee a la oamilla y de la "uplem:entación de agua a la misma. La fase ll es importante en el tiempo o duración en que sa llevará a cabo el proceso de la germinación. Hay que tomar en cuenta que en algunas espacies las semillas no demuestran o presentan la fase II; un ejemplo do esto e e la habichuela de jardín, en la cual la radicule se desarrolla inmediatamente después do la imbibición del agua, Otras ~species se preparan para llevar a cabo el proceso de toma de agua durante la fa"e JI. También hay que tomar en cuenta el caao de las semillas que presentan dormancia, ya que estas requieren condiciones ambientales que remuevan los bloqueadores de lu germinación. En este ca"o, duran-ce la ÜUJS II la semilla e o sens:ibl"' ,_,. loo cambios de temperatura en todas las especias. Evemtualmen.,e, el control de la relación del agua es esencial en el control de la germinación (Tayloroon, 1989; Khademi et al, 1991). Taylorson (1989) dice gue el pregerminado osmótico pr-aviene el inicio de la faee III y de esta modo permiue prolongar el tiemPO de r-eacción para loa pr-ocesos durante la n fase II y msjor-a¡:- a:n la calidad de la semilla. Los beneficioo de la pr-egerminación se v~n después de la reimbibición. Y a estos beneficios los podemoo dividir en loe siguientes; l) Por lo gen.,ral, el pree-,.rminado produce un acortamiento de las fases, por-gue ~·a pai"l;e de la fase III se hizo >' no se vuelve a r-epetir. 2) En las semillas ya ha sido impulsado el deoarrollo de la radícula y por lo tan~o, éstno ya es~án sincronizadas para la emergencia do la misma. 3) El ritmo de los procesos tal vez se pueda incrementar. 4) Por lo anterior, la cantidad de semill.ss que germinen pUede ser mayor. Hay que tomar en cuenta que en ciertos casos se ha t:omado como un instrumento de interrupción de la dormancia, lo cual necesita condiciones especificas de temperatura. 5) En algunos estudios, se preeantaron casos de mejoria en el vigor de la semilla de baja calidad, debido al pregerminado. C. Aeeotee 0::-.móticoB Para efectuar el prege!'minado de lao semillas, ea necesario que estas sean expuestas a una ooluci6n que permita su hidratación parcial. Spross (1988) menciona que actualmente existen varios productos para estimular la germinación como el etileno, la thiourea, las giberelinas y la cinetina, los cuales han mostrado buenos resultados. A la vez pone al Kllüs. como uno de los máe empleados en el tratamiento de semillas. Hayman y Yokoyama (19-90) <¡mpl y 30°C) y dos concentraoionee de salinidad en el medio de germinación y emergencia (sin salinidad y con salinidad). En el ensa~;C, no presentó incremento en el ,P.<:-egerminado. Con concentración de sales; a la misma tomperatura on ambas especies el el porcent&je final de germinación si presentó un incremento por efecto del pregerminado. Francois ( 1987), notó que el porcentaje de germ:inación de semillas de espárrago UG-157 vió afectado poc concentraciones salinas solubles en agua superiores a 26.88 ppm, donde no se tuvo ningUn efecto significativo en germinación, comparado con semillas de espárrago que no tenían ninguna conc13ntración en su medio de germinación. Adicionalmente, en concentraciones superiores de 46.08 ppm se tuvo una reducción en el porcentaje de germinación del 1.5%, por· cada vez que se "'l.;¡vó la concentración de la salinidad en el medio. Esto indica cuales niveles de sales inorgánicas podemos utilizar en el tratamiento de las semillas con agentes osm6ticos. A la vez muestra que efecto daría aplicar al medio de germinación cierta concentración de salee; sea esta beneficiosa o no. IV_ MATERIALES Y METOOOS Este •n:perimento S13 llevó a cabo entre enero y marzo de 1993, en los terrenos correspondientes al Departamento de Horticultura de la Escuela Agrícola Paname<·icana, "El Zamorano", Honduras, situados a una elevación de BOO msnm. Lao semillas de los cultivares "Martha \,Jashington" y el híbrido "UC-157 F2" se obtuvieron por donación dE> la COI!lPañia Harris Moran. Laa semillas fueron pregerminadas en soluciones osmóticas, como S13 d13talla a continuación: Polietileno Glicol (PEG) de uso comercial, (anticongelante en radiadores) con= dosis de 310.0 g/1 de agua destilada. NaNOs, a razón de 13.4 g/1 de agua destilada. KHzP04, a razón de 25.8 g/1 de agua destilada. NazS04, a razón de 20.4 g/1 de agua destilada. CaClz, a razón de 19.0 g/1 de agua destilada. KCl, a razón de 13.4 g/l de agua destilada. Hubo dos testigos; el cultivar híbrido y el de polini;z:ación libre, sin el uao de agentes osmóticos. Estos fueron sembrados directamente a los diferentes medios de germinación. Las concentraciones de los diferentes agentes osmóticos que se utili;z:aron fuer·on tomadas de Fr-ett et al, (1991). Se utilizó un diseño cowpletamente al azar, factorial 2otc2 (DCA 2*2), con 14 tratamientos de 4 repaticiones cada uno. 17 G«da unidad e; Wa..shing-con". Esto es contrario a lo qUtl se presentó en el experimento de Pill et al {1991) de un aumento en el porcentaje final de germinación y porcentaje final de emergencin. Ellos evaluaron las semillnt> prce,rmi.nadas bajo tre" diferentes -cemperaturae }' doa nivel"'"' de salinidad en el medio de crecimien-co,que fue muy diferente al gue se utili2Ó en este ensayo, ya que usaron a nivel de laboratorio un mtldio de crecimiento muy homog~neo. (ver Anexo ~2) Cuadro 2: Comparación de ~sdias P~ueba Múltiple de Duncan en Porcsntaje Final de Emergencia (PFE) en Semillero. Cultivar Tratamiento Días Dunc= al 5% 50% Emer. UC-157 F2 KH:o:P04. 68.79 a UC-157 F2 Testigo 86.89 a UC-157 F2 CaCl:o: 66.70 a UC-157 52 PEG 66.69 a UC-157 52 KCl 65.74 ab Hartha Washington Na:o:SO-<~ 64.23 ab 11artha ll'ashi bon K1hP04 63.90 ab Hartha Washin<'ton PEG 63.17 ab UG-157 52 Na2804 62.54 ab UC-157 F2 NazNO" 62.43 ab Martha Washington Testigo 57.67 ab Hartha Washin ton KCL 55.28 ab Hartha Hashington CaCho 54.79 ab Martha Washington NaNOz 50.56 b 25 Los pocct~ntajes de ger-minación que oc obtuvieron ee encuentran en el rango aceptable que da la li~eratura que ee de 60 a 70%, aunque en esta pru<;ba s"' dienw cangos un -poco más bajo>~. B. Bandejas l. Diae al 50% de Emergencia Al igual que el eXPerimento de semillero, el de las bandejas el de nUmero de diae al 50% de eermineción presentó una diferencia significativa (l'>=O.Ol) entr•e tcatamientoe (agentes osmóticos) y entce factore6 (cultivares). Lo comparación de medias (Cuadro 3) demostró que el hibrido ·•uc- 157 F2"' emerge a menos diae que "Hartha Í\'a~hington". Aúnque el tratamiento de PEG en "l1¡;,_rtha Washington" dió resultados similares al teetigo d13l hibrido "UC-157 F2". Del mismo modo algunos tra"twnientos de "H~rtha Washington" no =stra.ron nifló-una diferencia significa;:;iva con algunos del híbrido. Por otro lado, no hubo diferencia significativa entre tratamientos del mismo cultivar. Lo cual ea diferente a lo descrito poc Pill et al ( 1991) que encontrar-on una diferencia t.'ashin ton Testieo 47.74 da Martha Washineton NaNO:o. 46.29 e VI.CONCWSIONES Bajo lae condiciones en que se realizó este e~:perimento, pueden enunciar-se las siguien-¡;es conclu.,ionee. l. El efecto del pregerminado en semillas de espárrago en semillero fue miis notable entre los cultivares. El "UC-157 F2" presentó una germinación más temprana que ''Martha Washington'', El prer;erminado en soluciones osmóticae fue superior al testigo con dos días de diferencia. 2. No hubo un efec-to significativo en el porcentaje final de emergencia (PFE), entre tratamientos de soluciones oBmó-¡;icae, ni entre cultivares. Aunque la germinación en bandejas tuvo una diferencia en porcentaje final de emergencia entre cultivaras. 3. No hubo diferencia significativa entre tratamien~os de semillas en eolnciones osmóticas. Si hubo diferencii'l significativa en el nUmero de días para que germinara el 50% de laa semillas ¡,ntre cultivar-"S, siendo "'1 me.1or el cultivar hibrido debido posiblemen~e al vigor que produce la hibrider::ión. :ico D.F. 784 p. BRADFOlW K.J. 1986. l1anipulation of Se.:.d Water- Relationa Via Osmotic Pr-imin~ to Improve Gor-mination Under Stress Canditiona. HortScience. Vol 21. 1105-1112 p. FRANCOIS L. 1987. Salinity offects on acpar-agus yield and vaeetative ero~1th. HortSciece. Vol.l12. 432-436 p. FP.EIT J.J.; PII.J..W.G.; HORNRAU D.G. 1991. A Comparasen oT Priming Agente for Tomato and A3paragus Seeds. Hor-tScience. Vol. 26. 1158-1159 p. HARTMANN H., EESTER D. 1988. Propagación de plantas. Pr-incipios y prácticas. Trad. de la 3,...__ edición en inelea por Antonio Ambrocio. Hexico, CECSA. 795 p. HAYHAN E. Y YOKOYAMA H. 1990. Enhamced ~ormination ratea and gro~h of DCPTA-tr-eated guayule seed. HortScience. Vol. 25. p. 1614-1615. HILL H., TAYLOR A., MIN T. 1989 Density ~eparation of i.mbibed and pr im"d vegetable "'eedt!. J. Amer. S oc. Hort. Sci. Vol. 114. p. 661-665 32 KHADEHI H. Y ET AL. 1991. He.ter stress ami storage-protoi.n doogradation durin¡;¡: germinatlon of impati.ena seed. J. Amer. s~i. p. 302-306 MONTES A. 1991. Olericultura. l. Escuela Agricola Panamericana. llondur-as. PILL W.; FRETT J.; MORNEAU D. 1991. Germination and ooodling emergence of primed tomate and aspara¡¡us aeeda under adverse oonditions. HortSoienoe. Vol. 26. 1160-1162 p. SMITIELD D.H., ZAJICEK J. Y COBB B. 1991. Rat;e and uniformity of her-baceous pernnial seed germination and omergence ae affected by pr'iming. J. Jl.mer. Soc. Hort. Sci. p. 10 - 13. SPROSS E. 1988. Evaluación del efecto de cinco dósis de nitrato de potaaio (KN03) como estimulación do eiete especies florales. Táaia Ins. ~~r. Universidad del Valle de Guatemala, Guatemala. 46 p. AKERS W Y HOLLEY K. E. 1988. SPS: A System for Priming S0eds Using Aerated Polyethylene Glycol or Salt Solutions. HortScience. Vol. 21. 529-531 p. 33 TAYLDRSON R., comp. 1989. Recen e advances in t.he development und germination od seeds. Plenum Pr'oss, Net,• York y Londres. Publicado en cooperación con l~J'.TO Scientific Affairs Division. 295 p. WEAVER R. 1989. Reguladot·es del crecimiento¿, las plantas en la agricul tu<"a. Edi ,;ori 1'11 T~illas. Héxlco. 622 ,. • ANEXO