GERMINACION DE SEMILLAS DE CEBADA

I.- INTRODUCCIÓN

La cebada es uno de los cultivos más antiguos de la humanidad. Las cebadas se han dividido en dos grupos: el tipo mediterráneo, originario de los países asiáticos y el tipo costero, originario de la región del Mediterráneo en el norte de África. La cebada pertenece al género Hordeum. Dentro de éste género se encuentra las especies: Hordeum vulgare, L., que incluye a las variedades con espigas de seis hileras, y Hordeum distichum, L., que incluye a las variedades de espigas de dos hileras.

El proceso de germinacion de semillas es la recuperación de la actividad biológica de la semilla, y requiere el cumplimiento de una serie de condicionantes ambientales favorables: un sustrato húmedo, disponibilidad de oxígeno, temperatura adecuada para los distintos procesos. En la germinacion de semillas se da la absorción de agua, lo cual desencadena cambios metabólicos como la respiración, la síntesis de proteínas, la movilización de reservas. También tiene lugar el proceso de división y alargamiento celular del embrión, que rompe las cubiertas seminales cuando emerge la radícula.

La germinacion de semillas no siempre es posible, hay especies que no son capaces de germinar, pues sus semillas permanecen en estado de latencia durante cierto tiempo, hasta que finalmente pierden la capacidad de germinar.

Por lo general, lo primero que emerge en el proceso de germinacion de semillas es la radícula, aunque hay especies en las cuales la radícula no emerge primero. La semilla consta esencialmente de un embrión (formado por un eje embrionario y uno, dos o varios cotiledones), una provisión de reservas nutritivas, que pueden almacenarse en un tejido especializado (albumen o endospermo) o en el propio embrión, y una cubierta seminal que recubre y protege a ambos.

1.1.- PROCESO DE GERMINACIÓN

Para que el proceso de germinación, es decir, la recuperación de la actividad biológica por parte de la semilla, tenga lugar, es necesario que se den una serie de condiciones ambientales favorables como son: un sustrato húmedo, suficiente disponibilidad de oxígeno que permita la respiración aerobia y, una temperatura adecuada para los distintos procesos metabólicos y para el desarrollo de la plántula.

La absorción de agua por la semilla desencadena una secuencia de cambios metabólicos, que incluyen la respiración, la síntesis proteica y la movilización de reservas. A su vez la división y el alargamiento celular en el embrión provocan la rotura de las cubiertas seminales, que generalmente se produce por la emergencia de la radícula.

1.2.- EN EL PROCESO DE GERMINACIÓN PODEMOS DISTINGUIR TRES FASES

Fase de hidratación: La absorción de agua es el primer paso de la germinación, sin el cual el proceso no puede darse. Durante esta fase se produce una intensa absorción de agua por parte de los distintos tejidos que forman la semilla. Dicho incremento va acompañado de un aumento proporcional en la actividad respiratoria.

Fase de germinación: Representa el verdadero proceso de la germinación. En ella se producen las transformaciones metabólicas, necesarias para el correcto desarrollo de la plántula. En esta fase la absorción de agua se reduce considerablemente, llegando incluso a detenerse.

Fase de crecimiento: Es la última fase de la germinación y se asocia con la emergencia de la radícula (cambio morfológico visible). Esta fase se caracteriza porque la absorción de agua vuelve a aumentar, así como la actividad respiratoria.

II.- FACTORES QUE AFECTAN A LA GERMINACIÓN.

Los factores que afectan a la germinación los podemos dividir en dos tipos: Factores internos (intrínsecos): propios de la semilla; madurez y viabilidad de las semillas.

Factores externos (extrínsecos): dependen del ambiente; agua, temperatura y gases.

Factores internos.

Entre los factores internos que afectan a la germinación estudiaremos la madurez que presentan las semillas y la viabilidad de las mismas. Madurez de las semillas. Decimos que una semilla es madura cuando ha alcanzado su completo desarrollo tanto desde el punto de vista morfológico como fisiológico.

La madurez morfológica se consigue cuando las distintas estructuras de la semilla han completado su desarrollo, dándose por finalizada cuando el embrión ha alcanzado su máximo desarrollo. También, se la relaciona con la deshidratación de los diferentes tejidos que forman la semilla. La madurez se suele alcanzar sobre la misma planta, sin embargo, existen algunas especies que diseminan sus semillas antes de que se alcance, como ocurre en las semillas de Ginkgo biloba o de muchas orquídeas, que presentan embriones muy rudimentarios, apenas diferenciados. Aunque la semilla sea morfológicamente madura, muchas de ellas pueden seguir siendo incapaces de germinar porque necesitan experimentar aún una serie de transformaciones fisiológicas. Lo normal es que requieran la pérdida de sustancias inhibidoras de la germinación o la acumulación de sustancias promotoras.

2.1.- VIABILIDAD DE LAS SEMILLAS.

La viabilidad de las semillas es el período de tiempo durante el cual las semillas conservan su capacidad para germinar. Es un período variable y depende del tipo de semilla y de las condiciones de almacenamiento.

Atendiendo a la longevidad de las semillas, es decir, el tiempo que las semillas permanecen viables, pueden haber semillas que germinan, todavía, después de decenas o centenas de años; se da en semillas con una cubierta seminal dura como las leguminosas. El caso más extremo de retención de viabilidad es el de las semillas de Nelumbo nucifera encontradas en Manchuria con una antigüedad de unos 250 a 400 años.

En el extremo opuesto tenemos las que no sobreviven más que algunos días o meses, como es el caso de las semillas de arce (Acer), sauces (Salix) y chopos (Populus) que pierden su viabilidad en unas semanas; o los olmos (Ulmus) que permanecen viables 6 meses.

En general, la vida media de una semilla se sitúa entre 5 y 25 años.

Las semillas pierden su viabilidad por causas muy diversas. Podríamos pensar que mueren porque agotan sus reservas nutritivas, pero no es así, sino que conservan la mayor parte de las mismas cuando ya han perdido su capacidad germinativa.

2.2.- FACTORES EXTERNOS.

Entre los factores ambientales más importantes que inciden en el proceso de germinación destacamos: humedad, temperatura y gases. Humedad. La absorción de agua es el primer paso, y el más importante, que tiene lugar durante la germinación; porque para que la semilla recupere su metabolismo es necesaria la rehidratación de sus tejidos. La entrada de agua en el interior de la semilla se debe exclusivamente a una diferencia de potencial hídrico entre la semilla y el medio que le rodea. En condiciones normales, este potencial hídrico es menor en las semillas secas que en el medio exterior. Por ello, hasta que emerge la radícula, el agua llega al embrión a través de las paredes celulares de la cubierta seminal; siempre a favor de un gradiente de potencial hídrico. .

Temperatura.

La temperatura es un factor decisivo en el proceso de la germinación, ya que influye sobre las enzimas que regulan la velocidad de las reacciones bioquímicas que ocurren en la semilla después de la rehidratación. La actividad de cada enzima tiene lugar entre un máximo y un mínimo de temperatura, existiendo un óptimo intermedio. Del mismo modo, en el proceso de germinación pueden establecerse unos límites similares.

III.- METABOLISMO DE LA GERMINACIÓN.

Los procesos metabólicos relacionados con la germinación que han sido más estudiados son la respiración y la movilización de las sustancias de reserva.

Respiración.

Tres rutas respiratorias, glucólisis, ciclo de las pentosas fosfato y ciclo de Krebs son funcionales en las semillas embebidas. Estas tres rutas producirán una serie de compuestos intermediarios del metabolismo vegetal, así como considerables cantidades de energía y poder reductor. El objetivo principal del proceso respiratorio es la formación de ATP y pirimidín nucleótidos, necesarios para la intensa actividad metabólica que tiene lugar durante la germinación.

La semilla seca muestra una escasa actividad respiratoria, aumentando el consumo de O2, después de iniciada la imbibición. A partir de este momento el proceso respiratorio de las semillas puede dividirse en cuatro fases

Fase I: Se caracteriza por un rápido incremento en la respiración, que generalmente se produce antes de transcurridas 12h desde el inicio de la imbibición. El aumento en la actividad respiratoria es proporcional al incremento de la hidratación de los tejidos de la semilla. El principal sustrato utilizado en esta fase es, posiblemente, la sacarosa.

Fase II: La actividad respiratoria se estabiliza entre las 12 y 24h desde el inicio de la imbibición. Probablemente las cubiertas seminales, que todavía permanecen intactas, limitan la entrada de O2. La eliminación de la testa puede acortar o anular esta fase.

Fase III: Se produce un segundo incremento en la actividad respiratoria, que se asocia a la mayor disponibilidad de O2, como consecuencia de la ruptura de la testa producida por la emergencia de la radícula. Otro factor que contribuye a ese aumento es la actividad de las mitocondrias, recientemente sintetizadas en las células del eje embrionario.

Fase IV: En esta última fase tiene lugar una acusada disminución de la respiración, que coincide con la desintegración de los cotiledones, después de que han exportado las reservas almacenadas.

Movilización de sustancias de reserva

Las semillas contienen cantidades relativamente importantes de reservas alimenticias, que permitirán el crecimiento y el desarrollo de la plántula hasta que ésta sea capaz de alimentarse por sí misma. Estas reservas se encuentran en su mayor parte, formando cuerpos intracelulares que contienen lípidos, proteínas, carbohidratos y compuestos inorgánicos.

IV.- TIPOS DE GERMINACIÓN.

Los cambios fisiológicos y metabólicos que se producen en las semillas, no latentes, después de la imbibición de agua, tienen como finalidad el desarrollo de la plántula. Como se ha indicado anteriormente, este proceso comienza por la radícula, que es el primer órgano que emerge a través de las cubiertas. Sin embargo, en otras semillas el crecimiento comienza por el hipocótilo.

Las semillas, atendiendo a la posición de los cotiledones respecto a la superficie del sustrato, pueden diferenciarse en la forma de germinar. Así, podemos distinguir dos tipos deferentes de germinación: epigea y hipogea

4.1.- Germinación epigea.

En las plántulas denominadas epigeas los cotiledones emergen del suelo debido de un considerable crecimiento del hipocótilo (porción comprendida entre la radícula y el punto de inserción de los cotiledones). Posteriormente, en los cotiledones se diferencian cloroplatos, transformándolos en órganos fotosintéticos y, actuando como si fueran hojas. Finalmente, comienza el desarrollo del epicótilo (porción del eje comprendida entre el punto de inserción de los cotiledones y las primeras hojas). Presentan este tipo de germinación las semillas de cebolla, ricino, judía, lechuga, mostaza blanca, etc.

4.2.- Germinación hipogea. En las plántulas hipogeas, los cotiledones permanecen enterrados; únicamente la plúmula atraviesa el suelo. El hipocótilo es muy corto, prácticamente nulo. A continuación, el epicótilo se alarga, apareciendo las primeras hojas verdaderas, que son, en este caso, los primeros órganos fotosintetizadores de la plántula (Figura 17.12). Este tipo de germinación lo presentan las semillas de los cereales (trigo, maíz, cebada, etc.), guisante, haba, robles, etc.

V.- MORFOLOGÍA, ANATOMÍA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL GRANO DE CEBADA

La cebada, es una planta monocotiledónea anual perteneciente a la familia de las poáceas (gramíneas), está representada por dos importantes especies cultivadas: Hordeum distichon L., que se emplea para la obtención de cerveza, y Hordeum hexastichon L., que se utiliza básicamente como forraje para la alimentación animal; ambas especies pueden agruparse bajo el nombre único de Hordeum vulgare L. ssp. vulgare.

FENOLOGÍA DE LA CEBADA.

Todas las cebadas cultivadas a nivel comercial se clasifican dentro del género Hordeum, de la familia de las gramíneas. Sus espigas se componen de un eje llamado raquis, formado por nudos en zig zag, en cada uno de los cuales se encuentran tres flores hermafroditas que presentan tres estambres y un ovario con estigma doble; estas estructuras se hallan protegidas por la corola, la cual esta constituida por la lema y la palea. El cáliz de la flor lo componen dos glumas situadas en el lado donde se localiza la lema, o sea en el lado externo de la flor respecto a su posición en el nudo.

Las cebadas que se cultivan en México pertenecen a las especies Hordcum vulgare L. (de seis hileras), y Hordeum distichum L. (de dos hileras), las primeras poseen tres flores fértiles en cada nudo del raquis en lados alternos, y las segundas sólo una, debido a que las flores laterales son abortivas.

El raquis de la espiga de cebada de seis hileras mide de 7 a 10 centímetros de longitud, posee 15 nudos y contiene 50 granos aproximadamente, y el de la cebada de dos hileras mide de 5 a 10 centí metros, tiene 16 nudos y 27 granos. (Cuadro 1).

El grano

Para el estudio de las características diferenciales del grano, éste se divide en varias regiones o zonas. Longitudinalmente se tienen dos partes: el lado dorsal que comprende la lema, y el ventral constituido por la palea. Transversalmente se divide en tres regiones: la basal (también llamada germinal), la media y la distal.

Forma. Por su posición en el nudo del raquis el grano puede ser simétrico (grano central) o asi métrico (granos laterales), y su forma puede ser alargada delgada, alargada ovoidal, rómbica, etc.

En la cebada de seis hileras (hexística), dos de los tres granos que constituyen la espiguilla son asimétricos y se desarrollan a los costados del grano central, el cual tiene forma simétrica; y en la cebada de dos hileras (dística) se desarrollan sólo granos anchos y simétricos.

Cáscara y color del grano: El grano puede tener la cascarilla adherida al pericarpio (cebada cubierta) o suelta (cebada desnuda), y su color está influenciado por el intemperismo o por la coloración de la aleurona, por lo que puede variar desde amarillo claro, amarillo pálido, crema claro, crema pálido, azul verdoso hasta azul.

Lema. Es la cascarilla que envuelve al grano por su lado dorsal; en ella se distinguen las venas laterales y centrales, la barba, la región basal, y las glumas localizadas en ese mismo lado del grano.

Barba. Es la prolongación o punta de la lema. Su longitud es variable, por lo que puede ser larga, regular o corta, y algunas veces puede no existir. En el caso particular del grano trillado se distinguen dos características: lisa (sin aserrar) y dentada (aserrada).

Venas laterales y centrales. Pueden variar de poco a muy pronunciadas (muy desarrolladas), y ser dentadas o lisas.

Determinación de humedad

Método de la estufa. Este método es reproducible y de naturaleza empírica, ya que los resultados dependen del grano de molienda del material, del tiempo de secado y de la temperatura, principal mente. En la cebada es difícil remover de la muestra toda el agua por aplicación de calor sin alterar al mismo tiempo las sustancias volátiles o causar la descomposición de los constituyentes que forman agua, por lo que con el control de la temperatura y el tiempo de secado sólo se pretende retirar de la muestra el agua no incorporada por enlaces químicos.

VI.- CONCLUSIONES

El cultivo de la cebada es muy importante a nivel nacional como internacional ya que es un producto del que se obtiene productos industriales en los que cabe mencionar la cerveza, lo cual contribuye con un amplio porcentaje de la economía nacional.

Dentro de esta práctica nos enfocamos a la cebada maltera ya que es una variedad muy especial para la industria cervecera.

La determinación en la calidad de la cebada puede comprobase mediante varios métodos de las cuales destacan los mencionados arriba. Tomando en cuenta los resultados podemos decir que la variedad es de buena calidad, ya que se obtuvieron resultados mayores a lo establecido.

BIBLIOGRAFÍA

Callejo González Ma de Jesús. 2002. Industrias de cereales y derivados. Ed. Mundi Prensa.

Figueroa; C. J.D. 1985 “Métodos para evaluar la calidad maltera en cebada” INIA. Didáctico No. 17 México, D.F.

Molina; C. J.L. 1989 “La cebada” Editorial Mundi Prensa. Madrid España.

RESULTADOS DEL EXPERIMENTO DE GERMINACION DE SEMILLAS

VALOR CULTURAL DE LA SEMILLA:

Germinación de plantas por día:

DIA.EXPERIM.

1 2 3 4 5 6 7 TOTAL

I 0 0 4 22 34 26 4 90II 0 0 8 20 36 24 7 95III 0 0 9 22 33 17 12 93IV 0 2 5 21 35 27 8 98TOTAL 376