María Laura Supiciche, Guillermo Rubén Chantre, Mario Ricardo Sabbatini, Ana María Castro *

Las malezas del género Lolium se encuentran dentro de las especies más dañinas a nivel mundial. En Argentina, junto con Avena fatua L. representan dos de las especies más agresivas en cereales de invierno del sur bonaerense. Existen varias características asociadas al éxito de ambas malezas, dentro de ellas la dormición de sus semillas es un fenómeno clave de gran valor ecológico y adaptativo, que determina la distribución de la emergencia a campo en tiempo y espacio

Si bien todas las semillas de especies cultivadas y no cultivadas requieren para germinar determinadas condiciones ambientales como temperatura, humedad, luz y oxígeno, existe una condición intrínseca de las semillas que impide la germinación aún bajo condiciones ambientales favorables. Este atributo se conoce como dormición y tiende a posponer o escalonar la germinación en el tiempo, lo que a su vez facilita la dispersión de las semillas en el espacio. En las especies maleza es un factor clave dado que además de regular los flujos de emergencia a campo, incrementa las posibilidades de supervivencia. Las semillas de Lolium al momento de su dispersión natural, presentan dormición fisiológica. La dormición fisiológica es causada por un bloqueo metabólico que imposibilita al embrión atravesar las cubiertas seminales y resulta de una compleja interacción entre el crecimiento embrional y dichas estructuras [1]. En muchas gramíneas con dormición impuesta por las cubiertas seminales (glumas y glumelas) [2], la remoción mecánica de las mismas reduce la expresión de la dormición del embrión, inmediatamente luego de la dispersión del cariopse [3]. Si bien aún, los mecanismos involucrados no están claramente dilucidados, se piensa que podrían estar relacionados con la restricción impuesta por las cubiertas al intercambio gaseoso o a la presencia de inhibidores químicos. En cebada (Hordeum vulgare) y avena (Avena sativa) se ha observado que durante la imbibición, las glumelas de cariopses dormidos fijan abundante cantidad de oxígeno a través de la oxidación enzimática ejercida por la polifenoloxidasa sobre los compuestos fenólicos [4,5]. Otro compuesto que promueve la germinación de cereales (ej. cebada, trigo y arroz) es el peróxido de hidrógeno (H2O2) que actúa oxidando los inhibidores de la germinación, presentes en las cubiertas de las semillas [6]. Entre las hormonas vegetales con efecto promotor de la germinación se encuentra el ácido giberélico (AG3) que actúa supliendo, al menos parcialmente, los requerimientos de post-maduración (after-ripening) de las semillas con dormición fisiológica.

Sobre la base de expuesto, se planteó el objetivo de evaluar el rol de las cubiertas como posible mecanismo de imposición de la dormición en semillas de L. perenne, maleza que en los últimos años ha cobrado real importancia en el sur bonaerese por los crecientes problemas de resistencia múltiple a herbicidas. Las semillas fueron cosechadas al momento de su diseminación natural, a fines de primavera y fueron sometidas a un período de post-maduración en laboratorio (90 días, 23 ºC). Al cabo de dicho periodo se realizó un experimento consistente en seis tratamientos: (i) cariopse entero (E), (ii) cariopse entero incubado en AG3 (E+AG3), (iii) cariopse pretratado con H2O2 (E+H2O2), (iv) cariopse entero pretratado con H2O2 e incubado en AG3 (E+H2O2+AG3), (v) cariopse cortado (C), (vi) cariopse cortado incubado en AG3 (C+AG3). Se utilizó un diseño completamente aleatorizado (n=3). Las semillas fueron incubadas en cajas de Petri a 23 (± 1ºC) con fotoperíodo de 12h durante 30 días. Se evaluó la germinación de las mismas cada cuatro días. Se determinó el porcentaje final de germinación (PFG) sobre el total de semillas viables y se calcularon las tasas de germinación para los percentiles 25 (Tg25) y 50 (Tg50) de la población. Los datos fueron sometidos a ANOVA utilizando el paquete estadístico Infostat.

Se observó que los tratamientos a base de cariopses enteros (E) y pretratamiento con H2O2 (E+H2O2) resultaron en los menores porcentajes finales de germinación (Figura 1). Por su parte, los tratamientos C+AG3 y E+H2O2+AG3 alcanzaron valores de germinación final cercanos al 100%. Se observaron diferencias significativas en las tasas de germinación entre dichos tratamientos (Figura 2A), siendo 3,4 veces mayor el tiempo requerido para alcanzar el 25% de germinación en E+H2O2+AG3 comparado con C+AG3. Por otro lado, las menores tasas de germinación se registraron en los tratamientos E y E+H2O2 (Figura 2A). Similarmente, la mayor tasa de germinación para el 50% de población ocurrió en el tratamiento C+AG3 (Figura 2B).

Figura 1. Porcentaje de germinación final de Lolium perenne. Cariopse entero (E), cariopse entero incubado con AG3 (E+AG3), cariopse pretratado con H2O2 (E+H2O2), cariopse entero pretratado con H2O2 e incubado con AG3 (E+H2O2+AG3), cariopse cortado (C), cariopse cortado incubado con AG3 (C+AG3). Comparación de medias, Tukey (p<0,05).

Figura 2. Tasas de germinación poblacional de Lolium perenne para los percentiles de 25 (A) y 50 (B). Comparación de medias, Tukey (p<0,05).

Estos resultados evidencian la incidencia de las cubiertas en la imposición de la dormición en semillas de L. perenne. El corte de las semillas incrementó significativamente el PFG en relación con el tratamiento testigo (semillas enteras). El corte transversal de la porción superior de los cariopses descarta la posibilidad de que se trate de un impedimento físico al crecimiento del embrión. También se descartó que la dormición esté dada por una restricción a la entrada de agua al embrión, ya que la imbibición se produjo de manera similar, tanto en semillas dormidas como no dormidas. A pesar de que el pretratamiento con H2O2 no mejoró el PFG (similar al testigo), la incubación de las semillas en AG3 (E+H2O2+AG3) incrementó la germinación a un valor cercano al 100%. Por otro lado, el PFG de las semillas incubadas en AG3 resultó significativamente menor respecto de E+H2O2+AG3, por lo que el H2O2 parece tener un efecto positivo sobre la salida de la dormición en raigrás perenne.

El efecto promotor de la germinación logrado mediante la incubación en ácido giberélico evidenció un efecto aliviador parcial de la dormición fisiológica. Estos resultados sugieren que existen diferentes mecanismos involucrados en la dormición de L. perenne y que las cubiertas podrían impedir la llegada de oxígeno al embrión, probablemente por la presencia de inhibidores en las mismas.

En cuanto a las tasas de germinación, la mayor velocidad de germinación se alcanzó con el tratamiento C+AG3 lo cual podría explicarse por una mayor difusión del oxígeno al embrión respecto de las semillas E+H2O2+AG3, posiblemente debido a una oxidación parcial de los inhibidores de la germinación. En otras poáceas como cebada y avena, la presencia de polifenoles interceptan las moléculas de oxígeno generando hipoxia al embrión e inhibiendo así la germinación. Por lo que la presencia de polifenoles podría estar relacionada con la imposición de la dormición en semillas de raigrás.

Concluimos que existen diferentes mecanismos involucrados en la dormición de L. perenne y con este trabajo demostramos que las cubiertas seminales tienen un rol en la imposición de la dormición, probablemente bloqueando la llegada de oxígeno al embrión, por la presencia de inhibidores en las mismas. Estudios con distintas concentraciones y tiempos de inmersión en H2O2 serían de gran utilidad para complementar la información obtenida en este trabajo.

Bibliografía
[1] Seeds. Ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination (1998) Academic Press, San Diego. 27-98 pp.
[2] Physiology and biochemistry of seeds in relation to germination. Vol. 2: Viability, dormancy and environmental control (1994) Springer-Verlag Berlin Heidelberg.77-90pp.
[3] Seed Science Research (2015), 25 (2), pp. 99-119.
[4] Seed Science and Technology (1986) 14, pp. 725–735.
[5] Physiologia Plantarum (1986) 68, pp. 301–307.
[6] Plant Cell Physiol. (2001) 42: pp. 286–291.

* María Laura Supiciche, Guillermo Rubén Chantre, Mario Ricardo Sabbatini, Ana María Castro, Profesionales del Departamento de Agronomia (UNS) y del CERZOS (CONICET-UNS)

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