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PROTOCOLO DE GERMINACIÓN
De dos especies de quelites: Crotalaria pumila “Chepil” y Porophyllum ruderale var. macrocephalum “Pápalo”.
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
Joel Rodríguez Servín, Delia Castro Lara y Robert Bye Boettler
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INTRODUCCIÓN
Los quelites son un recurso muy importante para la gente del campo. De las 25,000
especies de plantas superiores que existen en México, alrededor de 500 son consideradas
como quelites en el sentido amplio del concepto. Dentro de una clasificación más estricta
de quelites, en la que se consideran únicamente las hojas tiernas comestibles, se utilizan
358 especies. En las zonas rurales los quelites frescos se consumen al inicio del ciclo
agrícola, cuando termina la época de sequía y comienzan las lluvias; por lo tanto los
retoños verdes ricos en proteínas, minerales y vitaminas son importantes para la dieta de
los campesinos. También se consumen como condimento o con propósitos medicinales.
El conocimiento y consumo de los quelites en México ha disminuido desde la conquista
(Bye y Linares, 2000) y poco se sabe sobre su fisiología por lo que es importante conocer
las características esenciales para la germinación de algunos de ellos ya que este
conocimiento nos lleva a proponer programas de manejo y conservación de estos recursos
alimentarios .
Los estudios de germinación permiten comprender en forma más precisa, los mecanismos
e interacciones que se llevan a cabo entre las condiciones internas de la semilla (viabilidad
y latencia) y factores ambientales que determinan el éxito del proceso (como es la luz,
temperatura y humedad). El protocolo de germinación nos permite establecer los
parámetros ambientales necesarios para conocer la capacidad germinativa de cada
especie y así poder propagarla indefinidamente en laboratorio; en el caso particular de
especies endémicas, raras o amenazadas esto es muy importante ya que se podrá obtener
material de propagación sin afectar a las poblaciones silvestres (Gómez-Campo, 1985;
Herranz et al., 2002).
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ANTECEDENTES
Semillas y germinación.
Las semillas son las unidades de dispersión y reproducción sexual de los espermatófitos,
desarrolladas a partir de los óvulos de sus flores. Son estructuras en reposo donde los
procesos metabólicos tiene lugar muy lentamente debido principalmente a los bajos
contenidos de agua y oxígeno (Lambers, 1998).
La germinación representa el paso del estado de quiescencia al estado de vida activa. Las
reservas que hasta este momento aseguraban el metabolismo residual del embrión van a
ser metabolizadas activamente para asegurar el nacimiento de una nueva planta. Se
considera germinada una semilla cuando la emergencia de la radícula es visible, es decir
cuando el proceso de germinación ha empezado (Vázquez-Yanes, 1997).
Condiciones necesarias para la germinación.
La vida ralentizada o quiescente representa en los vegetales, una forma de resistencia a
las condiciones climáticas desfavorables (período invernal en países templados,
temperaturas extremas, sequía, etc.). Se caracteriza por un metabolismo reducido que se
acompaña de una interrupción de la síntesis y del crecimiento. Esta quiescencia es
reversible, es decir; cuando retornan las condiciones climáticas favorables asegura una
vuelta a la vida activa.
Para que de la semilla madura se obtenga una plántula y ésta emprenda una vida activa y
crezca; es necesario que la semilla haya conservado su poder germinativo y haya
alcanzado su madurez morfológica y fisiológica; así como haber eliminado a las posibles
inhibiciones (letargos de origen tegumentario o embrionario).
Las condiciones ambientales como es el agua, la temperatura, la composición de la
atmósfera y la luz, juegan un papel importante en la germinación.
El agua así como el oxígeno (transportado disuelto en el agua) son primordiales para
asegurar el arranque del metabolismo embrionario.
La luz es uno de los factores ambientales más importantes en el control de la germinación,
puede verse afectada por diversos comportamientos en su intensidad y composición
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espectral. Dicho proceso se conoce como fotoblastismo y es mediado por el pigmento
fitocromo. En la germinación se distinguen cuatro tipos de reacción a la luz: inhibición,
retraso, indiferencia y promoción (Orozco-Segovia y Vázquez-Yanes, 1992).
Al parecer la temperatura no produce efectos en las interconversiones fotoquímicas del
fitocromo, pero la síntesis de los intermediarios del mismo si pueden ser sensibles a la
temperatura. Por lo tanto la temperatura tiene que ver con el equilibrio que hay entre la
actividad del embrión y las adaptaciones a las condiciones ambientales de la especie.
Entre los cuatro factores enumerados arriba, la combinación de las condiciones de luz y
temperatura es uno de los más estudiados en ensayos de germinación; sin embargo, en
numerosos casos, a pesar de tener unas condiciones externas favorables, las semillas no
germinan. Pueden tener inhibiciones tegumentarias, pero pueden encontrarse también en
un estado de latencia. La latencia juega un papel importante en el tiempo de germinación
de las especies, el cual puede ser crítico para la supervivencia de las poblaciones naturales
(Harper, 1977). La expresión del ciclo de latencia / no latencia es un característica fijada
genéticamente, que tiene variaciones intraespecíficas y que es influenciada por el
ambiente durante la formación de la semilla (Gutterman, 1980).
Nicolaeva (1977), propone dos tipos generales de latencia; una endógena en la que las
características del embrión previenen la germinación, y otra exógena, derivada de las
características de las estructuras que rodean al embrión donde se incluyen el
endospermo, testa, paredes de los frutos, etc.
Baskin y Baskin (2004), propone cinco clases de latencia: fisiológica, morfológica,
morfofisiológica, física y una combinación de latencias física y fisiológica.
Una de las limitaciones para la germinación de semillas locales es la dureza del pericarpio
presentando resistencia al paso del agua, lo que conlleva a que la germinación sea casi
nula (Piotto, 1995). Entre los mecanismos más utilizados para romper dicho letargo de las
semillas debido a su dureza, (barrera física en la germinación), están la escarificación con
ácido sulfúrico (Naidu et al., 1999). El calor y las fluctuaciones de temperatura juegan un
papel importante en el rompimiento de la dureza de las semillas de las especies adaptadas
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a ecosistemas tropicales, subtropicales y mediterráneos, en los cuales típicamente se
experimentan veranos con sequía (Fenner, 1992).
OBJETIVO
Determinar las condiciones de germinación y capacidad germinativa de dos especies de
quelites “chepil” Crotalaria pumila Ort. y “Pápalo” Porophyllum ruderale (Jacq.) Cass. var.
macrocephalum (DC.) Cronq.
METODOLOGIA
Descripción de las especies.
Crotalaria pumila. Nombre común Chepil.
Crotalaria es un género de la familia de las leguminosas con alrededor de 550 especies
distribuidas en regiones templadas, subtropicales y tropicales del mundo; la mayoría de
ellas se hayan es África y para América se reportan 31 especies (Rzedowski y Rzedowski
2001). Es usada como quelite en los estados de Chiapas, Oaxaca, Guerrero, Michoacán,
Veracruz, Puebla e Hidalgo, en donde son llamadas chepil, chipil o chipilin y se preparan
en sopas y en tamales así como en agua fresca.
C. pumila Ort. son plantas anuales de unos 50 cm de alto con tallo ramificado, las hojas
son trifoliadas con peciolo largo, los foliolos son de forma obovada u oblongos de 1 a 2 cm
de largo y hasta 1 cm de ancho; las flores se encuentran en racimos de pocas flores que
miden 1 cm de largo con la corola amarilla y el estandarte con listas de color rojo; el fruto
es una legumbre inflada de 1.5 cm de largo y 8 mm de diámetro con el ápice redondeado
y mucronado, al secarse estas legumbres suenan como cascabeles y de ahí viene el
nombre del género, por los pequeños crótalos.
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Crotalaria pumila. Nombre común Chipil.
Phyrophyllum ruderale var. macrocephalum. Nombre común Pápalo.
El género Porophyllum pertenece a la Familia Asteraceae que está constituida por 1000
géneros y unas 20,000 especies, de distribución cosmopolita.
Se distribuye y se usa como quelite en todo el territorio nacional, se consume
generalmente en estado fresco.
Es una Planta herbácea, monoica, anual, erecta, algo glauca. Con Tallo ramificado en la
parte superior, de 1.5 a 10 dm de alto, de verde a púrpura, teretiestriado. Hojas simples,
opuestas o alternas, pedicoladas; lamina de 1 a 3.5 cm de largo y más de 2.5 cm de ancho,
delgadas, de ovadas a obovadas, raramente lanceoladas u oblanceoladas; sinuadas con
una glándula en cada sinus y una en el ápice; superficie de las hojas con o sin glándulas;
ápice redondeado; base generalmente redondeada, algunas veces atenuada; peciolos de
0.5 a 2 cm de largo. Inflorescencia de cabezuela solitaria, terminal; pedúnculo erecto,
clavado, de 1.5 a 6.4 cm de largo; filarias 5, verde a purpúreo, 17-23 mm de largo, 2.5 a
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3.7 mm de ancho, con dos hileras de glándulas lineares; ápice obtuso o acusado,
raramente acuminado. Flores perfectas, tubulares, actinomórficas; corola de 9.2 a 12.4
mm de largo, puberulenta, púrpura a verde olivo, tubo delgado algunas veces más largo
que la garganta infundibuliforme, en forma de embudo. Fruto de aquenio hispídulo de 9.5
a 12.4 mm de largo; papus de 6.7 a 9.7 mm de largo, de color pajizo a café; cerdas
escrabrescentes. Número cromosómico gametofitico: 11. (Rzedowsky y Rzedowsky, 2001).
Phyrophyllum ruderale var. macrocephalum. Nombre común Pápalo.
Las semillas utilizadas de ambas especies se colectaron en diciembre del 2009 en la
comunidad de San Antonino Castillo Velazco en el estado de Oaxaca, comunidad dedicada
al cultivo de estas especies. Se mantuvieron almacenadas en refrigeración a 4°C
Se tiene referencia que el rango de temperatura en que germinan estas dos especies
oscila entre 25°C a 30°C; en los cuales no se han reportado diferencias significativas en
cuanto al porcentaje de germinación (Romo et al., 2005; Yamashita et al., 2008; Gómez-
Romero et al., 2009; Ayala-Herrada et al., 2010). Por lo tanto, no se consideró a la
temperatura como variable y en la cámara de crecimiento donde se llevó el experimento
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se trabajó con una temperatura controlada de 26°C; condiciones similares a las
condiciones de temperatura en campo.
Las condiciones de luz consideradas en el experimento fueron: condiciones de luz
alternantes (16 hrs. Luz y 8 hrs. oscuridad) y en oscuridad.
Pruebas de germinación.
Se eligieron semillas limpias y sin daño, las semillas vanas fueron eliminadas previamente
mediante la técnica de flotación para aumentar el grado de confiabilidad de los ensayos.
Se utilizaron 50 semillas con cuatro repeticiones para cada tratamiento. Las semillas se
sumergieron en agua destilada durante 8 hrs. antes de la siembra y posteriormente se
sembraron en cajas Petri sobre papel filtro humedecido con agua destilada. Las cajas se
envolvieron con plástico para evitar la deshidratación. El conteo se realizó diariamente
durante 5 días y se consideró la emergencia de la radícula como criterio de germinación.
Izquierda germinación de chepil, derecha germinación de pápalo
Tratamientos.
Luz.
Para las dos especies C. pumila y P. ruderale se consideraron los tratamiento de luz
alternante (16 hrs. luz / 8 hrs. oscuridad) y oscuridad. Para simular la oscuridad las cajas
Petri se envolvieron en varias capas de papel aluminio; para este tratamiento la siembra
se realizó en un cuarto oscuro con luz verde de seguridad.
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Escarificación.
Solamente para C. pumila se realizaron ensayos de escarificación, utilizando diferentes
tiempos de exposición de las semillas al ácido sulfúrico (10, 30, 50 minutos); además se
incluyó una escarificación física la cual consistió en forzar a las semillas a rosarse en un lija
del número 80 de gránulo durante 12 hrs. Se mantuvo un control sin ser expuesto al ácido
ni a la escarificación física.
Las semillas se humedecieron durante 4 hrs. en agua destilada antes de pasar por el ácido
sulfúrico al 98%. Las semillas se sumergieron completamente en el ácido en constante
movimiento y después fueron enjuagadas con agua corriente.
Análisis de Datos.
Los datos obtenidos fueron el porcentaje de germinación final o acumulada, la Tasa Inicial
de Germinación (TIG), el Tiempo Medio de Germinación (TiMG) y la Tasa Máxima de
Germinación (TMG). Los datos iniciales se transformaron con la ecuación arcsen (raíz(%
germinación/100)) y se ajustaron a una curva exponencial sigmoide con la ecuación y =
a/[1 + b(-cx)] (Finkelstein y Carson, 1986; González-Zertuche, 2002).
RESULTADOS
Con lo que respecta al inicio de la germinación, para C. pumila se presentaron porcentajes
de germinación de más del 30% para luz y oscuridad y para P. ruderale en oscuridad
germino más del 50% en contraste con Luz que apenas germino el 20%. Aproximadamente
para el cuarto día ya no se presentaron semillas germinadas; en promedio C. pumila
presentó un 60% de semillas germinadas y P. ruderale un 80% de semillas germinadas.
Este comportamiento fue similar en el tratamiento de luz alternante y oscuridad para las
dos especies (Figura 1). Los análisis estadísticos utilizando el porcentaje de germinación
transformado por la función arcosenica acumulada, de C. pumila y P. ruderale no
mostraron diferencias significativas en cuanto al efecto de la luz y la oscuridad (F= 0.02 P=
0.8946; F= 0.05P= 0.8302 respectivamente) (Figura 2).
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Figura 1. Porcentajes de germinación de C. pumila (CL: Luz y Co: oscuridad) y P .ruderale (PL: Luz y Po: Oscuridad).
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Figura 2. Porcentajes de germinación de C. pumila y P .ruderale.
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Con lo que respecta a la Tasa Inicial de Germinación no se encontraron diferencias
significativas en los tratamientos de luz y oscuridad para C. pumila (F= 0.13 P= 0.7304) ni
para P.ruderale (F= 0.53 P= 0.4943) (Figura 3).
Figura 3. Tiempo de germinación inicial de C. pumila y P. ruderale para los tratamientos de luz y oscuridad.
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Con lo que respecta al Tiempo Medio de Germinación no se presentaron diferencias
significativas en los tratamientos de luz y oscuridad para C. pumila (F= 0.75 P= 0.4192),
pero para P. ruderale si se presentaron diferencias significativas (F= 10.89P= 0.0164)
(Figura 4).
Figura 4. Tiempo medio de germinación de C. pumila y P. ruderale para los tratamientos de luz y oscuridad.
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Con lo que respecta a la Tasa Máxima de Germinación no se presentaron diferencias
significativas en los tratamientos de luz y oscuridad para C. pumila (F= 0.33 P= 0.5861 ) ni
para P. ruderale (F= 1.85 P= 0.2231) (Figura 5).
Figura 5. Tiempo medio de germinación de C .pumila y P .ruderale para los tratamiento de luz y oscuridad.
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Diferentes etapas de la germinación del Chepil
Diferentes etapas de la germinación del
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Escarificación de semillas de Crotalaria pumila.
Los resultados obtenidos de la escarificación química y física de semillas de C. pumila
mostraron diferencias significativas entre el tiempo de exposición al ácido sulfúrico (10,
30, 50 minutos) y la escarificación física (lija), respecto al control (F=23.51 P=0.0000)
(Figura 6).
Figura 6. Porcentajes de germinación de semillas de C.pumila escarificadas con diferentes tiempos de exposición al ácido sulfúrico y con escarificación física. Los valores se transformaron con la función arcosenica.
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Para encontrar las diferencias particulares de los distintos tratamientos se realizó una
prueba de contrastes múltiples de rango para el porcentaje de germinación transformado.
Los resultados se observan en la Figura 7.
Figura 7. Representación de las diferencias significativas de los distintos tratamientos.
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ANALISIS
Luz. En el caso de las dos especies, los porcentajes de germinación final acumulada, así
como en el tiempo de germinación inicial no presentaron diferencias significativas entre el
tratamiento de luz alternante y oscuridad; por lo que se puede demostrar que las
especies son fotoblásticas indiferentes (Figura 1 y 2). Esto nos indica que las semillas
sintetizan suficiente fitocromo en su forma metabólica activa (Pfr) durante la maduración
y se liberen con la cantidad adecuada para germinar (Attrige, 1990). Sin embargo, otra
explicación posible del comportamiento de las semillas de C. pumila y P. ruderale es el
tiempo de almacenamiento que fue de 5 meses, lo que pudo influir en su indiferencia a la
luz (Baskin y Baskin, 1985). Resultados similares fueron obtenidos por Klein y Felipe (1991)
al comparar la germinación de 43 especies invasoras entre ellas C. pumila y P. ruderale, las
cuales para P. ruderale se obtuvo fotoblastismo indiferente y para un género similar a C.
pumila pero con Crotalaria mucronata los porcentajes de germinación fueron muy bajos y
no se pudieron analizar. Sin embargo algunos resultados se contraponen como Yamashita
(2008), donde se probaron varios niveles de luz en P. ruderale y se obtuvieron porcentajes
de germinación muy bajos bajo condiciones de oscuridad por lo que se concluye que para
esta especie hay fotoblastismo positivo.
La velocidad inicial de la germinación en las dos especies fue muy rápida, al primer día ya
habían superado el 30 % de semillas germinadas, logrando al cuarto día casi la
germinación total. En el caso de P. ruderale aunque en la figura 1 se observan diferencias
significativas en el día 1 entre el tratamiento luz vs oscuridad, los resultados obtenidos
para la tasa inicial de germinación (figura 3) no muestran estas diferencias; esto se debe a
que la tasa inicial de germinación considera, el número de germinación inicial y la
velocidad de germinación (que en el caso de la especie fue muy rápida), por lo que esta
diferencia no se reflejó en la tasa inicial. Esta condición es diferente en el tiempo medio de
germinación donde sí se refleja esta diferencia (figura 4), esto se debe a que la curva de
germinación se estabiliza conforme continúa la germinación acumulada. Al final, las curvas
de tasa máxima de germinación casi se igualan (figura 5) para los tratamientos en ambas
especies, como se comportaría una planta ruderal (Harper, 1977).
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Escarificación. Es importante mencionar (figura 6) que la germinación sin escarificación es
prácticamente nula; ya que como se observa en la misma gráfica, los porcentajes de
germinación son mayores utilizando una forma de escarificación ya sea química o física
para vencer la dureza y latencia de la cubierta seminal (figura 7). Al igual que Romo
(2005), los porcentajes de germinación alcanzados utilizando ácido sulfúrico fueron del
100% y disminuían conforme el grado de dilución del ácido. Trabajos realizados por Ayala-
Herrada et al. (2010) con escarificación química en varias especies de leguminosas entre
ellas C. longirostrata (Hook) mostraron resultados similares con porcentajes mayores de
germinación utilizando mayores tiempos de exposición al ácido sulfúrico.
CONCLUSIONES
Las semillas de C. pumila y P. ruderale no presentaron inhibición en el porcentaje
germinativo en oscuridad, por lo que pueden ser consideradas como fotoblásticas
indiferentes.
La velocidad germinativa de C. pumila y P. ruderale fue rápida y las curvas de germinación
en los tratamientos no mostraron diferencias, por lo que se puede asumir que las semillas
no presentan ningún tipo de latencia endógena.
C. pumila presenta latencia física y con escarificación química o física pueden presentar
hasta un 90% de germinación.
Podemos asegurar que las especies de C. pumila y P. ruderale presentan características
adecuadas para poder llevar a cabo un manejo de siembra más técnico; ya que son
especies que con una escarificación simple en el caso de C. pumila, no presentan
problemas germinación, alcanzando hasta un 80% de germinación. Su germinación es muy
rápida, así como el crecimiento de las plantas, por lo que se pueden aprovechar las
primeras lluvias para producir estos quelites.
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