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Tlamati Volumen 7 Número Especial 3 (2016)

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4º Encuentro Estatal de Jóvenes Investigadores-Conacyt

Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de Septiembre 2016

Memorias

Efecto de nanopartículas de plata (AgNPs) sobre la calidad fisiológica de la semilla

de maíz (Zea mays L.)

Juan Estrada Urbina

Universidad Autónoma de Guerrero

Facultad de Ciencias Agropecuarias y Ambientales

Programa Delfín

[email protected]

Area II: Biotecnología y Ciencias Agropecuarias

Dr. Abraham Méndez Albores

Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Unidad

de Investigación Multidisciplinaria

[email protected]

Resumen

En el presente estudio se realizó la caracterización tecnológica (física y fisicoquímica) y

fisiológica de la semilla de maíz. Los resultados obtenidos fueron que en la caracterización física:

se encontró un peso de 341.8 g para mil semillas con un largo, ancho y espesor de 11.6 × 8.3 ×

4.3 mm respectivamente. El peso volumétrico fue de 75.81 kg/hL. Respecto a la caracterización

fisicoquímica: se registró un valor de pH de 6.02 y un contenido de humedad de 9.7 %. Para el

color se encontró una diferencia total de color (ΔE) de 42.4, un chroma de 21.5 y un ángulo Hue

de 33.01°. En la conductividad eléctrica se encontró una relación directamente proporcional con

el tiempo de exposición, registrando valores de 63.1, 98.1 y 121.5 µS, mientras que para el

potencial óxido-reducción fue inversamente proporcional obteniendo valores de 253, -27 y -229

mV. En la calidad fisiológica se encontró que el uso de nanopartículas de plata (AgNPs)

promovió el crecimiento y desarrollo de las plántulas mejorando significativamente algunas

variables agronómicas de suma importancia como lo son: la longitud de la raíz, la longitud de la

plúmula y el peso seco, por lo que las semillas tratadas con AgNPs mostraron un mayor vigor en

comparación con aquellas que no fueron tratadas. Para la evaluación de la calidad fisiológica de

la semilla de maíz, se empleó la prueba de Kruskal-Wallis con comparación por pares (α= 0.1)

para las variables de tipo categóricas y los análisis de varianza (ANDEVA) con pruebas de

comparación múltiple de medias (Tukey, α= 0.05) para las variables de tipo continuas usando el

paquete estadístico INFOSTAT.

Palabras clave: Maíz, nanopartículas de plata (AgNPs), calidad fisiológica, vigor.


2

Introducción

El maíz (Zea mays L.) es el cereal que más se produce en el mundo y constituye uno de

los cuatro alimentos básicos, junto con el trigo, el arroz y la papa. El destino principal de la

producción de este cereal en México, es la industria de alimentos, tanto animal como humana,

entre otros usos industriales (Reyes, 1990; SIAP, 2012). Sin embargo, el maíz, presenta baja

calidad nutricional dado que de las fracciones totales en el grano denominadas zeínas constituyen

más de 50 %, presentando un bajo contenido de lisina y de triptófano (Serna-Saldívar et al., 1988;

Sproule et al., 1988; Amaya-Guerra et al., 2004), por lo que un factor básico para el éxito de la

agricultura moderna es la utilización de variedades con potencial para obtener altos rendimientos

en el grano o en forraje. Para contribuir a este propósito, se han desarrollado técnicas de análisis

que permiten evaluar la calidad de las semillas (Hernández y Carballo, 1997), las cuales son de

interés tanto para la industria semillera como para las instituciones responsables de la

certificación, ya que determinan su valor para beneficio del agricultor (ISTA, 2004).

Una semilla de calidad contribuye a mayor eficiencia varietal productiva, ya que es capaz

de emerger de manera rápida y uniforme, bajo diferentes condiciones ambientales. La calidad de

la semilla es un concepto basado en la valoración de diferentes atributos (Kelly, 1988), los cuales

mejoran el establecimiento de la planta en el campo, entre los que destacan: la calidad genética,

fisiológica, física y sanitaria. (Basra, 1995; Copeland y McDonald, 1995).

Otro aspecto importante que se ha visto recientemente es la utilización de la

nanotecnología en la agricultura, tal es el caso de las nanopartículas metálicas en las que se ha

visto un potencial como fertilizante, promotor del crecimiento, estimulante en la germinación, así

como una actividad antimicrobiana (Fang et al., 2013; Dimkpa et al., 2015).

Estas tecnologías han tenido un desarrollo en las últimas décadas y han demostrado tener

un gran potencial en la presentación de nuevas y mejoradas soluciones a muchos grandes retos de

la sociedad (Chen et al., 2011). Sin embargo, a pesar de que las aplicaciones de la nanotecnología

son abundantes, en el sector agrícola y alimentario son pocas debido a que el estudio de los

nanomateriales se encuentra aún en etapa emergente (Esparza-Rivera, 2015).

Por todo lo anterior, el objetivo del presente estudio fue realizar una caracterización física,

fisicoquímica y fisiológica de las semillas de maíz tratadas con nanopartículas de plata (AgNPs).

Materiales y Métodos

La investigación fue desarrollada en el Laboratorio 14 de la Unidad de Investigación

Multidisciplinaria de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la Universidad Nacional

Autónoma de México.

1. Material Vegetal

Se utilizaron semillas de maíz nativo del Estado de México del tipo semi-cristalino color

rojo con una distribución de tamaño heterogénea, proporcionadas por los productores de la

región.

1.1 Descripción de los tratamientos


3

PAG 05= Semillas recubiertas con una película de almidón.

PAG 06= Semillas recubiertas con una película de almidón + nanopartículas de plata (AgNPs).

CONTROL= Semillas sin ningún recubrimiento.

I. Caracterización de la semilla

1. Caracterización física

La caracterización física de la semilla de maíz se llevó a cabo mediante tres parámetros:

peso volumétrico, peso de mil semillas y tamaño de la semilla (largo, ancho y espesor).

Peso volumétrico (PV): Se realizó siguiendo la técnica 22-10 de la AACC (2000), para lo

cual se llenó un recipiente de volumen conocido (1 L) con granos de maíz y se pesó en una

balanza granataria Ohaus. La prueba se realizó por triplicado y se relacionó el volumen a 100 L

mediante la siguiente expresión: PV= (PS/VOS)*100

Donde PV= Peso volumétrico; PS= Peso de las semillas; VOS= Volumen ocupado por las

semillas (mL).

Peso de mil semillas (PMS): Se contaron y pesaron 8 repeticiones de 100 semillas en una

balanza analítica Sartorius TE313S ± 0.001 g. Posteriormente se obtuvo la media, se multiplicó

por 10 y el valor obtenido fue el peso de mil semillas. Los datos obtenidos fueron reportados

como el valor promedio y el error estándar.

Tamaño de la semilla (TS): Para determinar el tamaño de la semilla se midieron el largo, el

ancho y el espesor de 25 semillas con ayuda de un vernier digital de fibra de carbono Digital

Caliper. Los datos se reportaron como el valor promedio y el error estándar de las mediciones.

2. Calidad fisicoquímica

Contenido de humedad (CH): Se llevó a cabo por el método 44-19 de la AACC (2000) que

consiste en colocar 4 g de muestra de harina de maíz en una estufa con circulación de aire

forzado por 24 h a 103 ± 1 °C. El contenido de humedad se calculó con base en el peso fresco

mediante la siguiente expresión: (M2-M3)*100/(M2-M1)

Donde M1= Peso del recipiente (g); M2= Peso del recipiente y su contenido antes del secado

(g); M3= Peso del recipiente y su contenido después del secado (g).

Color (C): Para determinar el color del grano se usó un colorímetro Konica Minolta Chroma

Meter CR-410 el cual se calibró en una placa blanca de porcelana (L= 87.2, a=0.3157, b=0.3232).

Se tomaron 15 lecturas de una muestra de 1 kg de semillas de maíz. Se determinaron los valores

de L, a y b, y con éstos se obtuvo el valor de la diferencia total de color (ΔE), el chroma y el

ángulo Hue, utilizando las fórmulas: ΔE= [(ΔL)2 + (Δa)2 + (Δb)2]1/2 C*= (a2 + b2)1/2 Hue=tan-

1(b/a)

Dónde: ΔE= Diferencia total de color; C*= Chroma; Hue= Ángulo (grados); L=

Luminosidad; a y b= Coordenadas de cromaticidad.


4

Potencial de Hidrógeno (pH): Para la determinación del pH se siguió el método 02-52 de la

AACC (2000). Se preparó una suspensión con 10 g de harina de maíz y 100 mL de agua

destilada. La muestra se agitó utilizando una barra magnética durante 30 minutos. Transcurrido el

tiempo, se procedió a dejar la muestra en reposo y se tomó lectura en el sobrenadante.

Conductividad eléctrica (CE) y potencial óxido-reducción (ORP): Estas pruebas se

realizaron a la par, para ello, se tomaron 50 semillas que fueron colocadas en 250 mL de agua

desionizada en un vaso de precipitado de volumen de 500 mL a una temperatura de 30 °C. Se

tomaron lecturas a las 0, 24, 48 y 72 h a la solución. Los resultados obtenidos se expresaron en

µS/cm y mV, respectivamente.

Con respecto al pH, CE, y ORP, las lecturas fueron tomadas con ayuda de un potenciómetro

semi-portátil Conductronic PC45, para ello se calibró previamente el potenciómetro con buffers

de calibración a un pH de 7 y 4, y con relación a la CE y ORP, los electrodos se mantuvieron

sumergidos en agua desionizada durante 30 minutos para que las lecturas fueran estables.

II. Calidad fisiológica

Para determinar la calidad fisiológica de la semilla se llevaron a cabo dos pruebas: 1)

Germinación estándar y 2) Vigor.

Germinación estándar. Para evaluar la calidad fisiológica empleando la prueba de

germinación se aplicó el método “entre papel” propuesto por la ISTA (2004) que consistió en

colocar 30 semillas en repeticiones de 10 sobre toallas de papel enrolladas e hidratadas con 50

mL de agua, y mantenidas en una cámara de germinación a 25 °C durante 7 d. Los conteos de las

semillas germinadas se realizaron a los 4 y 7 d.

Vigor. El objetivo principal de la prueba de vigor es diferenciar aquellos lotes que a pesar de

tener viabilidad similar, presentan distinta capacidad para germinar y emerger. Aquellos lotes que

presentan mayor vigor, tendrán mayor tolerancia a condiciones adversas que los de menor vigor

(Carambula, 1984). Para la determinación del vigor se realizaron las técnicas de envejecimiento

acelerado y longitud de plúmula.

1. Envejecimiento acelerado. Se dispusieron 30 semillas por tratamiento que fueron

colocadas en una malla dentro de un recipiente (microcámara) con 3 L de agua evitando que las

semillas estuviesen en contacto directo con la misma, situándose a 8 cm arriba del nivel del agua.

El recipiente tapado se colocó en una incubadora a 40 ºC durante 96 h y 100 % de humedad

relativa (Moreno, 1984). Transcurrido el tiempo de estrés, se procedió a realizar la prueba de

germinación estándar y la toma de datos.

2. Longitud de plúmula. Esta técnica se realizó a la par con la prueba de envejecimiento

acelerado. El recuento de las plúmulas se realizó a los 4 y 7 d posteriores de realizada la prueba.

Variables evaluadas

Las variables evaluadas en la calidad fisiológica de las semillas, fueron las siguientes:


5

Porcentaje de germinación (PG): El porcentaje de germinación se estimó a partir de

plántulas normales. Se calculó de la siguiente manera: PG= (NSG/25)*100

Donde PG= Porcentaje de germinación; NSG= Número de semillas germinadas.

Porcentaje de contaminación (PC)

Longitud de raíz (LR)

Longitud de plúmula (LP)

Peso seco de la parte aérea (PSPA)

Peso seco de la raíz (PSR)

Con respecto a las últimas dos variables, se tomaron en cuenta las plántulas normales, para lo

cual fueron secadas a 75 °C durante 72 h (Pérez et al., 2007).

Análisis estadístico

Para la evaluación de la calidad fisiológica de la semilla de maíz, se realizó la prueba no

paramétrica de Kruskal-Wallis con comparación por pares (α= 0.1) para el análisis de las

variables de tipo categóricas y los análisis de varianza (ANDEVA) con pruebas de comparación

múltiple de medias (Tukey α= 0.05) para las variables de tipo continuas. Los datos fueron

analizados con el paquete estadístico INFOSTAT.

Resultados y Discusiones

1. Caracterización física

En el Cuadro 1 se muestra la caracterización física obtenida de la evaluación de las semillas

de maíz expresando el valor promedio y error estándar de las mediciones. La semilla de maíz

utilizada en el presente estudio fue de tipo semi-cristalino mostrando un tamaño de grano de 11.6

× 8.3 × 4.3 mm, datos que concuerdan con los encontrados por Ramírez (2006) en maíz rojo

cuyas dimensiones dataron de una longitud de 11.8 mm y grosor de 8.3 mm. Otra variable de

importancia es el peso de mil semillas el cual está relacionado con el cálculo de la densidad de

siembra así como el rendimiento total de grano. El peso de mil semillas encontrado fue de 341.8

g, similar al registrado por Díaz et al., (2009) quienes encontraron un peso de 334.96 y 354.33 g

para los híbridos “Vencedor 8330” e “INIAP HS-552”, respectivamente.

Respecto a la densidad, se encontró un valor de 75.81 kg/hL el cual es acorde al determinado

por el Servicio Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS) donde establecen que

para la elaboración de tortillas y productos de maíz nixtamalizados de calidad comercial, se

considera que el grano deberá tener una densidad mínima de 75 kg/hL.


6

Cuadro 1. Caracterización física de la semilla de maíz Parámetro

Tamaño de semillas

Largo (mm) 11.6 ± 0.08

Ancho (mm) 8.3 ± 0.03

Espesor (mm) 4.3 ± 0.03

Peso de mil semillas (g) 341.8 ± 0.22

Peso volumétrico (kg/hL) 75.81 ± 0.45

Valor promedio de tres repeticiones ± error estándar

2. Caracterización fisicoquímica

Las características fisicoquímicas de la semilla de maíz son factores de importancia en el

almacenamiento de los granos. El contenido de humedad obtenido en la presente investigación

fue de 9.7 % (Cuadro 2) el cual es acorde al rango establecido en la NOM-187-SSA1/SCFI-2002

para el comercio de los granos que es de 8 a 11 %; y un valor de pH de 6.02, similar al reportado

por Martínez (2012) quien encontró un pH de 6.04 en 10 g (b.s.) de harina de maíz para la

elaboración de tortillas.

Los valores de Luminosidad (L) y ángulo Hue encontrados en el presente estudio para la

determinación del color (Cuadro 2), difieren de los reportados por Salinas et al., (2012) donde

obtuvieron valores de Luminosidad de 38.5 y 51.4, y ángulos de 45.9 y 57.3 para semillas de

color rojo magenta y rojo claro respectivamente. No obstante, el valor de Croma (C*) encontrado

(Cuadro 2) estuvo en el rango de 20.7 y 25.5 que corresponden al rojo magenta y rojo claro.

Cuadro 2. Caracterización fisicoquímica de la semilla de maíz

Parámetro

CH (%) 9.7 ± 0.016

pH 6.02 ± 0.03

Color

L 50.57 ± 1.34

ΔE 42.45 ± 1.14

C* 21.51 ± 0.83

Hue 33.01 ± 1.57

Valores promedio de tres repeticiones ± error estándar. CH= contenido de humedad.

La prueba de conductividad eléctrica es conocida como una de las mejores para la

evaluación de la pérdida de la integridad de la membrana celular mediante la concentración de

electrolitos liberados por las semillas durante la imbibición en forma de iones inorgánicos

(Viloria y Méndez, 2007). Con relación a ésta, se encontró una tendencia directamente

proporcional con un valor máximo de 121.5 µS/cm a las 72 h, lo que indica una pérdida excesiva


7

de solutos; mientras que el potencial óxido-reducción (ORP) se presentó de forma inversamente

proporcional respecto del tiempo de exposición en la solución (Figura 1).

Estos valores bajos de ORP indican la capacidad que tienen las semillas de ceder

electrones y actuar como antioxidante, el cual a su vez está relacionado con un incremento en la

actividad de la enzima catalasa (Sandoval-Rangel et al., 2015).

Figura 1. Lecturas de conductividad eléctrica y de potencial óxido-reducción de las semillas de

maíz.

3. Caracterización fisiológica

Porcentaje de germinación y contaminación

En el porcentaje de germinación en la prueba de germinación estándar no se encontró

diferencia significativa, contrario al envejecimiento acelerado en el cuál sí se presentó en el

segundo conteo (7 d) (Cuadro 3). Este resultado indica que, tanto la película como las AgNPs,

tienen la capacidad de proteger a la semilla ante situaciones de estrés de temperatura y humedad

como ocurre en el envejecimiento acelerado, el cual, por su exposición a temperaturas altas,

merma la capacidad germinativa en un mismo lote de semillas (McDonald, 1999). Al respecto, no

hay estudios sobre la capacidad protectora de las nanopartículas en la germinación de las semillas

ante situaciones de estrés, por lo que el presente estudio puede ser considerado como pionero

para este tipo de pruebas; sin embargo, Prassad et al. (2012) y Jayarambabu et al. (2014)

encontraron efectos positivos significativos en la germinación de semillas de maní y frijol mungo

con el uso de nanopartículas de óxido de zinc (ZnONPs) en comparación con un grupo control.

Asimismo, se encontró en el presente estudio que la película y las AgNPs protegen a la

semilla de patógenos tanto en la prueba de germinación estándar como en el envejecimiento

acelerado, por lo que en estos tratamientos se observó un porcentaje de contaminación menor en

contraste con el grupo control, lo que pone en evidencia la capacidad antifúngica que tienen las

nanopartículas colocándolas así como alternativa sostenible al uso de plaguicidas sintéticos,

disminuyendo de esta forma el impacto negativo que éstos generan para el ambiente. Este

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5

PO

TEN

CIA

L R

EDO

X (

mV

)

CO

ND

UC

TIV

IDA

D E

LÉC

TRIC

A (µ

S/cm

)

NÚMERO DE MUESTRA

C.E ORP


8

resultado concuerda con lo descrito por Aguilar (2009), quien indica que, además de la actividad

antimicrobiana de las AgNPs, presentan también un efecto fungistático retardando el crecimiento

de ciertos hongos fitopagótenos.

Por su parte, Esparza-Rivera (2015) encontró que las nanopartículas de óxido de zinc

(ZnONPs) dopadas de plata (Ag) al 5 %, actuaron como agentes de control microbial mostrando

un efecto inhibidor contra Phytophthora sp, Rhizoctonia solani, Xanthomonas axonopodis,

Curtobacterium flaccumfaciens y Clavibacter michiganensis. En el mismo sentido, Lira-Saldivar

et al., (2014) encontraron que las ZnONPs dopadas de plata al 1.25 y 2.5 %, resultaron ser

efectivas en la inhibición del crecimiento micelial y esporulación de Botrytis cinerea. De igual

forma se ha encontrado que las ZnONPs poseen actividad fuertemente antifúngica y antibacterial

a bajas concentraciones sin afectar la fertilidad del suelo en comparación con los fungicidas

tradicionales (Ruparelia et al., 2008).

El efecto biocida de las NPs frente a patógenos aún se desconoce; sin embargo, se ha visto

que las AgNPs desestabilizaban la membrana celular de las bacterias provocando modificaciones

en la permeabilidad de la misma, una merma en el nivel de ATP que se refleja en una baja tasa

de respiración, así como también daños al ADN (Monge, 2009).

Cuadro 3. Porcentaje de germinación a los 4 y 7 días en la prueba de germinación estándar y de

envejecimiento acelerado

Tratamiento Semillas germinadas (%)

Germinación estándar

Envejecimiento acelerado

4 d PAG 05 PAG 06

93 a 97 a

93 a 93 a

CONTROL 90 a 90 a

7 d PAG 05 90 a 90 b

PAG 06 90 a 97 b

CONTROL 90 a 60 a Medias con diferente letra en la misma columna son estadísticamente diferentes (Kruskal-Wallis ˃0.1)

Figura 2. Porcentaje de contaminación a los 7 días en la prueba de germinación estándar y de


Medias con diferente letra son estadísticamente diferentes (Kruskal-Wallis ˃0.1)

a ba

a

b

b

0

20

40

60

80

Germinación estándar Envejecimientoacelerado

Co

nta

min

ació

n (

%)

PAG 05 PAG 06 CONTROL


9

Longitud y diámetro de la plúmula

Con relación a la longitud de la plúmula, se observó que tanto en la germinación estándar

como en el envejecimiento acelerado, el grupo control presentó la mayor longitud en

comparación con la película y las AgNPs, siendo este segundo tratamiento el que menor longitud

presentó (Figura 3). Sin embargo, en la Figura 4 se puede apreciar que las plúmulas del grupo

control, a pesar de no haber diferencia estadística, se mostraron raquíticas con relación a las de la

película y las AgNPs, esto puede atribuirse a la acción de las giberelinas (GAs), las cuales actúan

como reguladores endógenos del crecimiento controlando diversos procesos del desarrollo de las

plantas, entre ellos la elongación del tallo que se traduce como una etiolación del mismo cuando

hay una producción excesiva de GAs a causa de una ausencia prolongada de luz (Hedden y

Kamiya, 1997), por lo que se deduce que tanto la película como las AgNPs utilizadas en la

presente investigación, desarrollaron un papel importante en el metabolismo de las plántulas

inhibiendo la producción de GAs, lo que conlleva a afirmar que las plúmulas de las plántulas

tratadas con AgNPs fueron las más vigorosas debido a que presentaron la menor longitud pero el

mayor diámetro de plúmula. Respecto a esta última variable, no hay estudios que la relacionen

con el vigor de la planta; sin embargo, en la presente investigación se consideró para poder

definir de forma más estricta el vigor de las plúmulas evaluadas, dado que se infiere que el

diámetro de plúmula influye de forma directa en el diámetro del tallo, que es una característica de

suma relevancia al evaluar plantas de maíz, ya que una planta con tallo delgado tendrá una mayor

probabilidad de sufrir acame, lo que dificultaría severamente la cosecha llegando a ocasionar

pérdidas que van desde un 5 a un 25 % en el rendimiento (Zuber y Kang, 1978)

En otros estudios, los autores encontraron que las plúmulas se presentaban más vigorosas

cuando las semillas fueron recubiertas con ZnNPs que aquellas que no presentaron ningún

recubrimiento (Prasad et al., 2012; Jayarambabu et al., 2014).

Figura 3. Longitud de plúmula a los 7 días en la prueba de germinación estándar y de


a b

a b

a

a

b

b

6

10

14

18

Germinaciónestándar

Envejecimientoacelerado

Lon

gitu

d (

cm)

PAG 05 PAG 06 PAG 07


10

Figura 4. Diámetro de plúmula en la prueba de germinación estándar a los 7 días

Medias con diferente letra son esta estadísticamente diferentes (Tukey ˃0.05)

Longitud de la raíz

Las semillas tratadas con AgNPs mostraron un efecto superior y significativo para la

longitud de la raíz en comparación con las semillas que fueron tratadas con la película y las del

grupo control (Figura 5). Estos resultados concuerdan con los reportados por Méndez-Argüello et

al., (2015) y Esparza-Rivera (2015) quienes encontraron que con la aplicación foliar de

nanopartículas de zinc dopadas con plata incrementaron la longitud radicular significativamente

con relación de aquellas plantas que no fueron tratadas. Del mismo modo, Shah y Belozerova

(2009), encontraron un incremento significativo en la longitud de la raíz en comparación con un

grupo control cuando analizaron la influencia de las nanopartículas metálicas en la germinación

de las semillas de lechuga.

El efecto de las AgNPs en la estimulación del crecimiento radicular se desconoce, no

obstante, se discurre que éstas podrían tener influencia mejorando la producción de fitohormonas

en las plantas (Koizumu et al., 2008). Se teoriza que el efecto se debe a que inhiben la acción de

la enzima ACC-sintasa que daría como resultado la síntesis del ácido-1-aminociclopropano-1-

carboxilico (ACC), precursor en la producción de etileno, el cual es sintetizado en la raíz y actúa

impidiendo el crecimiento radicular (Jordán y Casaretto, 2006).

Al respecto, no hay suficiente información sobre el empleo de AgNPs en la calidad

fisiológica de las semillas de maíz, sin embargo, Ponce-Zambrano (2016), Prasad et al., (2012) y

Jayarambabu et al., (2014), reportaron una mayor longitud radicular con la aplicación de

nanopartículas de óxido de zinc en comparación con un tratamiento control.

a

a

a

2.5

3

3.5

4


Diá

met

ro d

e p

lúm

ula

(c

m)

Tratamiento


11

Figura 5. Longitud de raíz a los 7 días en la prueba de germinación estándar y de envejecimiento

acelerado


Ramificaciones

En el presente estudio se encontró que las AgNPs y la Película estimularon el desarrollo

de las raíces laterales de manera significativa en comparación con el grupo control (Figura 6),

este resultado puede estar relacionado a una mayor producción de auxinas, las cuales, estimulan a

la división delas células localizadas en el periciclo justo arriba de la zona de elongación para

provocar la formación de las raíces laterales (Jordán y Casaretto, 2006).

El desarrollo de raíces secundarias es un aspecto importante puesto que entre más raíces

tenga una planta, mayores posibilidades tendrá de absorber los nutrientes que necesita así como

un mejor anclaje en el suelo, lo que se traducirá en un mayor vigor, por ello, la cuantificación del

número de raíces laterales fue un aspecto importante que se consideró en la evaluación de la

calidad fisiológica de la semilla de maíz.

Figura 6. Número de ramificaciones en la prueba germinación estándar a los 7 días


Peso fresco, peso seco y pérdida de peso de la parte aérea y de la raíz

En la Figura 7 se puede apreciar que el grupo control presentó el mayor peso fresco en la

parte aérea; sin embargo, en el peso seco presentó el menor valor, esto se atribuye al hecho de

que las células de la parte aérea del control estaban constituidas mayoritariamente por agua, en

contraste con el tratamiento con AgNPs en las que se presentó el mayor peso seco, lo que se

traduce como una mayor producción de biomasa. Con relación a la raíz, a pesar de no haberse

a b ab b

a b a b

8

13

18

23

28

Germinaciónestándar

Envejecimientoacelerado

Lon

gitu

d (

cm)


b ba

1

3


No

. de

ram

ific

acio

nes

Tratamiento

Ramificación G.E


12

encontrado diferencia estadística en el peso fresco, se puede apreciar una ligera tendencia de ser

las AgNPs las que presentaron el mayor peso fresco, no obstante, en el peso seco se observó de

forma significativa que las AgNPs fueron las que mayor peso presentaron. Asimismo, el grupo

control presentó de manera significativa el mayor peso perdido respecto de las AgNps; caso

contrario en la raíz en la que a pesar de no haberse encontrado diferencia estadística, las AgNPs

presentaron ligeramente una mayor pérdida de peso.

Estos resultados concuerdan con los reportados por Méndez-Argüello et al. (2015)

quienes encontraron que la aplicación al follaje de nanopartículas de óxido de zinc dopadas con

plata promovió significativamente el crecimiento y la producción de la biomasa en las plántulas

de chile. Asimismo, Jayarambabu et al. (2014) y Panwar et al. (2012) señalaron una mayor

producción de biomasa en plántulas de tomate cuando aplicaron 20 mg L-1 de ZnNPs. De igual

forma, se ha confirmado que a bajas dosis (˂50 mg L-1) de ZnNPs hay efectos significativos en el

crecimiento y el desarrollo, reflejándose en un mayor contenido de biomasa (Prasad et al., 2012).

El modo de acción que ejercen las AgNPs sobre el incremento en la biomasa se

desconoce; sin embargo, se le atribuye a la activación de diversas enzimas que están implicadas

en la síntesis de las proteínas, los carbohidratos, los lípidos y los ácidos nucleicos (Tarafdar et al.,

2014); por lo que puntualiza y deja en evidencia en la presente investigación la importancia que

las AgNPs tienen para la obtención de una mayor producción que a su vez reflejará mayores

rendimientos.

Figura 7. Peso fresco, peso seco y pérdida de peso de la parte aérea y de la raíz a los 7 días


Conclusiones

Dada la importancia social y económica que representa el maíz para la población

Mexicana, resulta necesario llevar a cabo trabajos y programas de investigación en la producción

de semillas que permitan la evaluación e identificación de la calidad de las mismas en cuanto a su

a b

a

a

a

a b

a

a b

b

a

b

a

a

b

a

a

a

b

a

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

P. A(peso

fresco)

P. A(pesoseco)

Raíz(peso

fresco)

Raíz(pesoseco)

P. A(peso

perdido)

Raíz(peso

perdido)

Pes

o (

g)



13

germinación y su vigor, así como en las características físicas y fisicoquímicas que determinan a

una semilla.

La importancia de caracterizar la semilla radica en que precisamente con base en las

características cuantitativas y cualitativas evaluadas se realiza una descripción varietal que

identifique con exactitud el material vegetal y sus propiedades.

En el presente estudio se encontró que las AgNPs brindan protección a las semillas de

maíz cuando éstas se encuentran bajo condiciones de estrés por alta temperatura y humedad

mejorando la germinación e incrementando la longitud radicular y la producción de biomasa

seca. De igual forma, las AgNPs mejoran el vigor de las plántulas dado que estimulan el

engrosamiento de la plúmula y evitan la etiolación de la misma, este aspecto es importante al

momento de establecer una plantación, puesto que los productores necesitan plantas que tengan

las cualidades para poder hacer frente a los fenómenos meteorológicos (agentes bióticos y

abióticos) que incidirán en las mismas sin que éstas pierdan su capacidad productiva.

Por todo lo anterior, se enfatiza en la importancia que tiene la caracterización de la semilla

de maíz, así como el uso de nuevas tecnologías que aseguren plantas más vigorosas y de mejor

calidad, por lo que se recomienda realizar más estudios de caracterización de la semilla de maíz

para poder tener una mejor descripción de cada material vegetal, así como también el efecto de

las nanopartículas sobre las mismas.

Agradecimientos

Al Dr. Abraham Méndez Albores por haberme brindado la oportunidad de trabajar con él

en esta estancia de verano en uno de sus proyectos de investigación, por el vasto conocimiento

que en mí generó con relación al tema, por sus valiosas sugerencias y contribuciones durante el

proceso de investigación, así también por su confianza brindada; A la Dra. Alma Vázquez Durán

por la extensa enseñanza brindada en el transcurso de la estancia así como su gran paciencia y

comprensión; A la Ing. Rosa Adriana Ramales Valderrama por su gran ayuda y paciencia, así

como la resolución de las dudas que surgieron en el desarrollo de la investigación.

A mis padres: Rosalio Estrada Nájera y Ma. Guadalupe Urbina Bahena, por su apoyo

brindado y exhortación a seguir adelante.

A la vida: “…porque veo al final de mi rudo camino, que yo soy el arquitecto de mi

propio destino…” (Amado Nervo).

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