PRODUCCIÓN DE SEMILLAS

Profesor: Romer Perozo.

Junio/2013

OBJETIVO:

OBTENER SEMILLAS CON LA APLICACIÓN DE TECNICAS SUSTENTABLES DE PROPAGACIÓN QUE CONTRIBUYAN A MANEJAR DE FORMA ÓPTIMA LOS PROCESOS TECNOLÓGICOS DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA.

Encuentro I:Definición de semilla.

Función biológica y agrícola de la semilla.

Propiedades fisiológicas de la semilla.

• Maduración de la semilla.

• Fases del proceso de germinación.

• Metabolismo de la germinación.

• Longevidad de semillas.

• Dormancia de la semillas.

¿QUÉ SON LAS SEMILLAS Y QUE HACEN ?.......

Son una forma de supervivencia de sus especies.Son el vehículo que sirve para que la vida embrionaria, casi suspendida, renueve su desarrollo aún años después de que sus progenitores han muerto y desaparecido. Las semillas protegen y sostienen la vida. Son fortalezas altamente organizadas, bien equipadas con abastecimientos especiales de alimentos para soportar largos sitios.

Las semillas son los vehículos principales para propagar nueva vida de un lugar a otro, por medio de los elementos, los animales y el hombre.

Las semillas proporcionan también alimento a la humanidad, a los animales y a otros seres vivientes.

Son la materia prima para gran cantidad de productos empleados por el hombre.

Las semillas son riquezas, son bellas, son un símbolo, el símbolo del nacimiento, son los mensajeros del auxilio, de la amistad, de la buena voluntad.

Las semillas son una fuente de maravillas, son objeto de activas investigaciones en la incansable búsqueda del hombre para llegar a comprender las cosas vivientes.

Las semillas son muchas cosas, pero cualquiera de ellas; su número, formas y estructuras, tienen importancia para su principal objeto: asegurar la continuidad de la vida. Ellas son el albergue de las plantas en embrión; los futuros gérmenes de una nueva generación.

Semilla: es toda estructura vegetal destinada a siembra o plantación.

Concepto de Semilla, Propágulo y Variedad

Semilla Botánica o Semilla gámica : es el resultado de la fecundación y maduración de un óvulo. Consta de un embrión, que se desarrolla en plántula durante la germinación de un tejido nutritivo en la mayoría de los casos, y de una cubierta protectora, la testa que recubre a ambos.

Propágulo o Semilla Agámica: parte de una planta que permite la multiplicación vegetativa sin el concurso de los sexos, y que posibilita la perpetuación de la especie.

Variedad: (equivalente a cultivar), como el conjunto de plantas cultivadas que se distinguen claramente por sus características morfológicas, fisiológicas, citológicas, químicas o de otra índole y que al reproducirse sexual o asexualmente, conservan dichas características distintivas.

Objetivos de la Producción de Semillas.

Objetivo GeneralObtención de material genéticamente puro, libre de plagas y

con todos los atributos fisiológicos necesarios para producir plantas vigorosas y de altos rendimientos

1. Determinar cual o cuales variedades serán las seleccionadas para la producción.

2. Reproducir o multiplicar las semillas y los propágulos hasta tener los volúmenes necesarios para la calidad requerida.

¿Cuál es la función Biológica y Agrícola de la Semilla?

FUNCIÓN BIOLÓGICA DE LA SEMILLA

.

Reproducción Generativa

FUNCIÓN AGRÍCOLA DE LA SEMILLA

Nutrición de hombres y animales, y a la Reproducción de los cultivos.

Tabla : Las reservas de alimentos de algunas especies de cultivos.

Composición (%) Órgano mayor almacenamiento

Cereales Proteína grasas Carbohidra-tos

cebada12 3 76 Endospermo

trigo12 2 75 Endospermo

leguminosas 21-37 1-48 12-56 Cotiledones

Otras (palma de aceite)

9 49 28 Endospermo

Las semillas se encuentran en dos extensas y diferentes clases de plantas.

Angiospermas: (recipiente de semilla), Es la clase más desarrollada y extensa, el óvulo y la semilla se desarrollan dentro de un ovario. El ovario da origen al fruto con el óvulo u óvulos desarrollados (semillas) en su interior.

Gimnospermas: (plantas de semillas desnudas), no tienen ovarios, ni flores , ni frutos, aunque si tienen semillas, en este grupo se encuentran los árboles que poseen conos, las coníferas.

LA SUPERVIVENCIA DE LAS PLANTAS SE LOGRA

Dos vías de propagación.

Sexual: Por medio de semillas que se originan de la fecundación de las células del huevo.

Asexual o vegetativa: se verifica por partes de las plantas (yemas o brotes, bulbos y tubérculos).

SEMILLA

EMBRIÓN

•Un eje embrionario y uno, dos o varios cotiledones

ALBUMEN o ENDOSPERMO

Provisión de reservas nutritivas

CUBIERTA SEMINAL

Desarrollo de la Semilla

Embrión

• Plúmula• Cotiledones• Hipócotilo• Radícula

Envoltura de la Semilla • Testa• Tegmen

Endospermo

Se desarrolla a partir del CIGOTO (formado por la fusión de un núcleo espermático del tubo polínico y la oosfera en el saco embrionario del óvulo)

Formado por la fusión de dos núcleos polares con el segundo núcleo espermático

Transformaciones de los tegumentos del óvulo

ORIGEN DE LA SEMILLAS

IN F

EC

UN

DA

CIÓ

N

PARED PRIMORDIO SEMINAL

OVARIO

TEGUMENTOS(2n)

NUCELA(2n)

SACOEMBRIONARIO

OOSFERA (n)NÚCLEOS

POLARES (n)

ENDOSPERMO(3n)

EMBRIÓN(2n)

PERISPERMO(2n)

TEGUMENTOSSEMINALESPERICARPO

SEMILLA

ALMENDRA

CUBIERTAS

FRUTO

CO

N F

EC

UN

DA

CIÓ

N

SEMILLA

TestaRafe

Hilo

Micropilo

TIPOS DE SEMILLAS (I)

EMBRIÓNENDOSPERMO

EMBRIÓNEMBRIÓNENDOSPERMOPERISPERMO

TIPOS DE SEMILLAS (II)

Propiedades fisiológicas de la semilla

Maduración de la Semilla

1. Madurez morfológica: Se corresponde con el desarrollo completo de las distintas estructuras que constituyen la semilla, dándose en general por concluida cuando el embrión alcanza su máximo desarrollo. La madurez morfológica esta también relacionada, a menudo, con la deshidratación de los diferentes tejidos que forman la semilla.

2.Madurez fisiológica: Implica la pérdida de sustancias inhibidoras de la germinación o la acumulación de sustancias promotoras. Se supone reajuste en el equilibrio hormonal de la semilla y/o en la sensibilidad de sus tejidos para las distintas sustancias activas.

¿Qué es el proceso de germinación?

CONCEPTO DE GERMINACIÓN

“Capacidad que presentan las semil las cuando reasumen su actividad metabólica,aparentemente ralentizada,al ser colocadas en condiciones favorablesde humedad, temperatura, aireación y,en algunos casos, i luminación”

La recuperación de la actividad biológica por parte de la semilla.

Se considera que una semilla a germinado en el momento que ha originado una plántula capaz de convertirse a su vez, bajo condiciones externas favorables, en una planta adulta productora de nuevas semillas.

GERMINACIÓN

Es el proceso que comienza con la rehidratación de los diferentes tejidos que constituyen la semilla y termina con el inicio del crecimiento de la radícula.

La germinación es, en realidad, el resultado de una serie de acontecimientos metabólicos que van sucediendo de forma escalonada desde la absorción de agua por parte de la semilla, hasta que inicia el crecimiento de la radícula.

Existen muchos métodos para determinar la viabilidad de las semillas.

El más exacto y confiable es la prueba de germinación.

CONCEPTO DE GERMINACIÓN

1. Fase de hidratación: Se corresponde con una intensa absorción de agua por los distintos tejidos que forman la semilla, va acompañada de un aumento proporcional en la actividad respiratoria.

FASES DEL PROCESO DE GERMINACIÓN.

2. Fase de germinación: (se corresponde con el verdadero proceso de germinación). Durante esta fase tienen lugar en la semilla transformaciones metabólicas que preparan el camino para la fase siguiente de crecimiento y son, por tanto, imprescindible para el normal desarrollo de la plántula. En esta fase, se reduce considerablemente la absorción de agua por la semilla.

3.Fase de crecimiento: Representa la última etapa del proceso de germinación y se corresponde con la iniciación en la semilla de cambios morfológicas visibles, en concreto con la elongación de la radícula. Fisiológicamente. Esta fase se caracteriza por un constante incremento de la absorción de agua y de la actividad respiratoria.

ABSORCIÓN DE AGUA

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20

PERÍODO DE TIEMPO (ua)

PE

SO

FR

ES

CO

.

I II III

Factores que intervienen en la germinación:

1. Humedad2. Temperatura3. Oxígeno4. Luz

Humedad: Para que la semilla vuelva a un metabolismo activo es necesario que sus tejidos se rehidraten. Para ello, la semilla debe estar en contacto físico con el agua en estado líquido. Hasta el momento en que la radícula asoma al exterior el agua llega al embrión a través de las paredes celulares de la cubierta seminal. La penetración del agua tiene lugar a favor de un gradiente de potencial hídrico, ya que el de la semilla es muy bajo.

Temperatura:

Su efecto se debe a su capacidad para influir sobre las enzimas que regulan la velocidad de las reacciones bioquímicas que ocurren en la semilla tras su rehidratación. (Las semillas de las especies tropicales suelen germinar mejor a temperaturas elevadas superiores a 25 0C).

Oxigeno: La aireación es necesaria para que el embrión germine, pues el embrión necesita disponer del oxigeno suficiente para la obtención de la energía imprescindible para mantener sus actividades metabólicas. La mayor parte de las semillas germinan perfectamente en una atmósfera normal, con un 21% de oxigeno.

Sobre papel (TP) Entre papel (BP)

En arena o similar (S)

ENSAYOS DE GERMINACION

TEMPERATURA ÓPTIMA

0

10

20

30

40

Lec

hu

ga

Pu

erro

Ráb

ano

Bró

culi

Zan

aho

ria

Co

l de

Bru

sela

s

Ap

io

Ceb

olla

Jud

ía

Esp

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En

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ia

Esc

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Co

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Co

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Co

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Co

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día

Mel

ón

Pep

ino

TE

MP

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AT

UR

A (

ºC)

MÍN

OPT

MAX

TEMPERATURA ÓPTIMA

0

20

40

60

80

100

15 20 25 30 35

TEMPERATURA (ºC)

GE

RM

INA

CIÓ

N (

%)

.

CONTEOS

• PRIMER CONTEO (Días)4, 5, 6, 7, 10

• CONTEO FINAL (Días)10, 14, 21, 28

CURVAS DE GERMINACIÓN

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16TIEMPO (Días)

GE

RM

INA

CIÓ

N (

%)

.

A

B

C

D

Principales acontecimientos metabólicos relacionados con el proceso de germinación en los granos de los cereales:El embrión, una vez rehidratado, libera giberelina que se difunde hacia el endospermo a través del escutelo.Las giberelinas alcanzan las células de aleurona, donde inducen la producción de enzimas hidróliticas, al deprimir los genes que codifican dichas ezimas.Entre las enzimas hidrolíticas sintetizadas se encuentran la & - amilasa, la cual se difunde hacia el endospermo para liberar en éste glucosa a partir del embrión.Las moléculas de glucosa liberadas alcanzan por difusión el embrión y le sirven a éste como fuente de energía metabólica (ATP).Las restantes enzimas hidrolíticas degradan del mismo modo las proteínas, los lípidos y los ácidos nucleicos, dando lugar a aminoácidos, ácidos grasos más glicerol y nucleótidos, respectivamente.De esta manera como e embrión dispone de las moléculas estructurales necesarias para iniciar la síntesis de sus propias biomoléculas, así como el aporte necesario de energía.Con todo necesario, el embrión inicia las divisiones mitóticas, e crecimiento celular y la diferenciación de las células que se van originando. El conjunto coordinado de todos estos procesos convierte al embrión en una joven plántula.

Hipogea:Los cotiledones permanecen enterrados y únicamente la plúmula supera el nivel del suelo. En las semillas con germinación hipogea el alargamiento del hipocotilo (porción del eje de la plántula comprendido entre la radícula y el punto de inserción de los cotiledones) es precisamente nulo. (trigo, maíz, cebada, guisante, robles, etc).

GERMINACIÓN HIPOGEA Y EPIGEA. (Depende de la posición que asumen los cotiledones en relación al sustrato).

Epigea:El alargamiento del hipócotilo lleva los cotiledones y la yema apical por encima del nivel del suelo. una vez en el exterior, en los cotiledones se diferencian cloroplastos, que los transforma en los primeros órganos fotosíntetizadores de la plántula. A continuación comienza a desarrollarse e épicotilo. Cebolla, frijoles, lechuga y mostaza blanca entre otras.

TIPOS DE GERMINACIÓN

HIPOGEA EPIGEA

ESTRUCTURAS BÁSICAS8

378

8

8

43

1

52

42

5

42

5

143

57

20

5043

4242

3757

16

20

50

43

16 37

50

43

1 29

1 Raíces adventicias, 5 Coleoptilo, 8 Cotiledón, 16 Epicotilo, 20 Hipocotilo, 24 Raíces laterales, 29 Mesocotilo, 37 Pecíolo, 42 Hoja primaria, 43 Raíz primaria, 50 Raíz secundaria, 52 Raíces seminales, 57 Yema terminal

Particularidades fisiológicas de las Semillas y Propágulos.

Existen diferencias entre las semillas de distintas especies e incluso entre variedades de una misma especie, en cuanto a la intensidad de formación de una y otra parte:

Ejemplo TRIGO:

Embrión: Pesa entre 1.5 -3.0 % del Peso total de la semilla.

Endospermo: 78 -87 % del peso total de la semilla.

Cascara: 11 -20 % del peso.

Ejemplo Maíz:

Embrión: 8 -13 % peso del grano (grande)

PROCESOS FISIOLÓGICOS Y BIOQUIMICOS DEL LLENADO Y LA MADURACIÓN DE LAS SEMILLAS

El desarrollo de la semilla esta acompañado por una acumulación de materia seca y la transformación de compuestos de bajo peso molecular en compuestos de alto peso molecular que almacenan reserva.

Cuando comienza el llenado del grano, ocurre un proceso ininterrumpido de acumulación de materia seca, este proceso los primeros días después de la floración es lento, y se hace más intenso durante la fase lechosa.

A medida que madura la semilla aumenta no solo el peso de 1000 granos, sino también su densidad, disminuye su humedad y aumenta el contenido de almidón que tiene mayor densidad que cualquier otra sustancia orgánica fundamental.

Cambios en la composición química de las semillas.

1. Durante el proceso de llenado y maduración, las sustancias de reserva llegan al grano de forma irregular, lo cual explica su afluencia no uniforme y la variabilidad de las transformaciones que ocurren en la semilla.

2. Durante la primera etapa de llenado del grano predomina la síntesis de proteínas, en este período hay más proteína y azúcares solubles que almidón. En la fase lechosa y pastosa del grano aumenta el flujo de carbohidratos, y por tanto, se incrementa la síntesis de almidón.

3. A medida que madura el grano, se acumulan las proteínas y los carbohidratos, en esta etapa hay un reflujo intensivo de carbohidratos fácilmente solubles y nitrógeno no proteico desde los órganos vegetativos hasta los reproductivos, también se intensifica la síntesis de almidón y proteínas en el grano.

Composición química de la semilla en diferentes cultivos (% base seca)

Cultivos Grasas Almidón y Azúcares

Proteínas

Maní 47.7 11.7 30.5

Melón de agua

42.6 – 47.8 5.2 37.9

Garbanzo 2.4 53.6 20 -36

Col 32.8 -40.2 5 – 5.7 25 – 36.2

Maíz 2.5 -10 60.9 – 76 6.5 – 20.8

Cebolla 22.1 -28.5 4.1 – 12.5 18.7 – 25

Zanahoria 10 -15 5.6 – 9.1 20.6 – 25

Avena 3.1 – 6.0 35.9 -49.4 9.6 – 15.7

Pepino 32 -37.3 1.8 -4.4 33.1 – 38.1Palma de coco

84.5 15.8 7.6

Palma de aceite

53.2 29.3 9.2

Pimienta 18.7 – 28.9 - 10.-14.1

Trigo 2.1 69.8 10 -32.0

Rábano 42.6 – 43.9 - 23. -24

Arroz 0.8 -2.5 64.7 – 77.2 10.8 – 15.7

Pino 47.9 – 64.1 6.4 – 17.9 15.1 – 33.9

Soya 15 - 23 26.3 34.4 – 45

Tomate 24.1 – 30.7 4.0 -6.4 26.0 – 30.0

Calabaza 20.6 59.3 – 60.5 17.6

Fríjol 0.7 – 2.1 56.1 -58.1 21 – 23

Algodón 33.2 – 43.0 14.8 27 – 32.4

Espinaca 4.8 47.2 13

Cebada 1.7 – 4.6 44.7 – 69.7 4.9 -24.7

Continuación…..

Longevidad de la semilla…….

Factores que afectan a la longevidad de semillas• Factores genéticos• Calidad de la semilla original• Condiciones de almacenamiento

Factores que influyen en la longevidad de la Semilla…..

Mientras menos intenso sea su metabolismo mayor longevidad.

Semillas conservadas a bajas temperaturas viven más tiempo que las conservadas al ambiente.

Semillas secadas viven más que las que han sido conservadas con su humedad normal.

El efecto genético. (hay especies que envejecen más deprisa que otras Ej. Arroz, maíz.

Tipos de semillas:

ortodoxas y recalcitrantes

LONGEVIDAD DE SEMILLAS

TIPOS DE SEMILLAS

ORTODOXAS:• Toleran alto grado de desecación y temperaturas bajas• Dispersión de la especie en el tiempo• La mayoría de los cultivos de zonas templadas• Alta longevidad

INTERMEDIAS:• Toleran la desecación hasta un contenido de humedad del 10-12% (Coffea, Citrus)

RECALCITRANTES:• No toleran la desecación (20-60%)• Baja tolerancia al frío (tropicales)• Especies de hábitats acuáticos y perennes de semilla grande (caucho, coco, cacao, aguacate, mango, castaños, encinas, etc)• Dispersión en el tiempo: Persistencia de la planta madre. Menos ventajas evolutivas para la longevidad potencial de las semillas• Su longevidad es corta

LONGEVIDAD DE LAS SEMILLAS ORTODOXAS

Canna compacta, 600 años

(Argentina)Palmera de Matusalen, 2000 años

Israel

Nelumbo nucifera, 1300 años

China

LONGEVIDAD DE LAS SEMILLAS ORTODOXAS

Condiciones de almacenamientoReglas de Harrington (1972): La longevidad de las semillas se duplica:• Por cada 1% de reducción de su humedad interna• Por cada 5º C de disminución de la temperatura• Ambos efectos son aditivos

Ellis y Roberts(1980): Fórmulas de predicción de longevidad, función de:• contenido de humedad

• temperatura• constantes

Factores:

Conservación de la Semilla según la humedad.

Superior a 45 – 60% Tiene lugar la germinación.Superior a 18 – 20% Puede ocurrir calentamientoSuperior a 12 – 14% Crecen mohos en y dentro de la semilla.Inferior a 8 – 9% Poca o ninguna actividad de insectos.Inferior a 4 – 8% Almacenado de la semilla seguro.

Humedad (%) de las semillas según la del

ambiente. Especies % de Humedad del ambiente

15 30 45 60 90

Avena 5.7 8.0 9.6 11.8 18.5

Sorgo 6.4 8.6 10.5 12.2 18.8

Soya 4.3 6.5 7.4 9.3 18.8

Trigo 6.7 9.1 10.8 12.7 19.1

Alfalfa - 6.9 7.8 13.0 14.5

Factores genéticos

DIFERENCIAS ENTRE ESPECIES+ longevas: semillas con cubiertas duras- longevas: semillas con alto contenido en aceite

Calidad de las semillas:• condiciones de maduración y post-cosecha

> viabilidad, vigor > longevidad

VIABILIDAD: Una semilla se considera viable cuando puesta en condiciones adecuadas posee el potencial de germinar y regenerar una planta normal.

VIGOR (ISTA): La suma total de aquellas propiedades que determinan el nivel de actividad y el comportamiento del lote de semillas durante la germinación y la emergencia.

Test de conductividad eléctrica Test de envejecimiento acelerado

Poca información Supervivencia diferencial durante el almacenamientoConservar en las mejores condiciones sanitarias posiblesTratamientos químicos no recomendados (toxicidad)

Presencia de organismos patógenos

¿Qué se entiende por Dormición de la Semilla?

Dormición de la semilla: (también llamada latencia o letargo) se define como el estado en el cual una semilla viable no germina aunque se coloque en condiciones normalmente adecuadas para hacerlo, es decir aunque se incube bajo una temperatura, humedad y concentración de oxígeno idóneas.

Principales causas fisiológicas que pueden determinar la dormición de una semilla

Inmadurez del embrión.Restricciones mecánicas para el

desarrollo del embrión.Impermeabilidad de las cubiertas

seminales al agua y/o al oxígeno.Requerimientos especiales de humedad,

luz y/o temperatura.

Tipos de dormición de semillas.

1.Dormición embrionaria: el embrión es durmiente en sí mismo, de manera que la eliminación de las cubiertas no permite la germinación. Esta dormición se debe a la existencia de inhibidores en los propios tejidos del embrión, inhibidores que pueden estar situados en el eje embrionario y/o en los cotiledones. Dentro de los posibles inhibidores implicados en ésta dormición se destaca el ácido abscisico (ABA), se ha observado que con la lixiviación se puede lavar este tipo de dormición que presentan las semillas de distintas especies.

2.Dormición impuesta por las cubiertas seminales: la dormición se manifiesta solamente en la semilla intacta y el embrión aislado puede germinar con normalidad. La escarificación (eliminación total o parcial de las cubiertas seminales) suelen por tanto, ser suficiente para conseguir la germinación.

Métodos de eliminar la dormición

Escarificación

1.- Químico: (H2SO4) todo este proceso no puede durar mas de siete

2.- Físico: agua 80°C por 2-5 min porque se germina

agua ambiente por 72 horas (cambiar cada 24 HORAS

3.- Mecánico: romper con un trompo para realizar una rotura en la semilla

Los mecanismos por los cuales las cubiertas seminales imponen la dormición.

Interferencia con la captación de agua. Interferencia con el intercambio gaseoso. Presencia de inhibidores en las cubiertas

seminales. Impedimentos para la salida de inhibidores. Restricciones mecánicas.

Método Químico: H2SO4 .Método Físico: Temperaturas alternas (cambian la

viscosidad del protoplasma de las células del embrión).

Método Mecánico: ( máquinas escarificadoras).

MÉTODOS PARA ROMPER LA DORMANCIA.

Test Escarificación Pratenses

Tiempo en ácido (mint)

Germinación (%)

0 2

8 3

12 18

16 25

20 40

30 40

Tabla : Efecto de la escarificación con ácido sulfúrico, sobre la germinación de Panicum coloratum, cosechadas 5 meses antes del tratamiento.

Bibliografía

Producción de semillas y propágulos. Juan Pérez Ponce y Carlos Rodríguez Fuentes. Pag. 20 - 62.

Introducción a la fisiología vegetal. F. Pérez y J.B. Martínez. Pag: 155-195.