Abstract

Introduction. The rupture of the Ischaemum rugosum Salisb. latency is a critical aspect of its physiology, so its knowledge is indispensable to establish accurate measurements regarding its management. Objective. Determine if storage temperature and scarification influence the germination of I. rugosumunder controlled conditions. Materials and methods. The work was carried out in October 2015 at the Fabio Baudrit Moreno Experimental Station and the Official Seed Quality Analysis Laboratory, both at the Universidad de Costa Rica. The effect of scarification (seeds with glumes and seeds without glumes), the seed storage temperature (refrigerated at 5 °C and environment temperature 23.9 °C), and the germination chamber temperature (27 °C and 30 °C) were evaluated. Germinated seeds were counted for each treatment. Results. Double interactions were significant. Seed stored at room temperature had the advantage of higher germination than non-scarified seed (2.35 to 1), and in this type of seed occurs equally in the two temperatures of the germination chamber. In relation to the seed stored in refrigeration, scarified seed had an advantage of germinating at 11.9 to 1 over the non-scarified seed. In the case of germination temperature, 27 °C had an advantage of 11.3 to 1 over 30 °C. Conclusion. The storage and germination temperature had an influence on the scarified and non-scarified seed’s germination.

Introducción

En el cultivo del arroz, las malezas representan el principal problema, estas pueden llegar a producir un 70 % de pérdidas en la producción, debido a la competencia que le generan al cultivo (SAG, 2003). La maleza I. rugosum provoca una mayor interferencia al inicio del macollamiento del arroz y puede provocar una pérdida en el rendimiento del 84 %. Además de la interferencia, ocasiona volcamiento y contaminación de la cosecha (Vallejos-Soto, 1995) y es huésped natural del hongo Pyricularia sp. (Richards, 2015) y del virus del moteado del arroz (RYMV) (Konate et al., 1997).

I. rugosum Salisb. ha sido reportada en Venezuela como resistente a herbicidas inhibidores de la acetolactato sintetasa (ALS) (Hernández, 2011; Ortiz et al., 2013) y en Colombia a herbicidas inhibidores del acetil coenzima A carboxilasa (ACCase) (Valverde, 2007). Ante ello, se deben buscar estrategias que contemplen el estudio bioecológico de la maleza (Labrada, 2004) para brindar a los productores estrategias acertadas para su control.

Una característica de las malezas es la desuniformidad en la germinación, dada por sus mecanismos de latencia, lo cual hace posible que las mismas puedan generar un banco persistente de propágulos en el suelo, capaz de infestar los campos de forma discontinua (Labrada et al., 1996). Además, esta desuniformidad, es un obstáculo no solo cuando se requiere hacer trabajos de manejo del banco de semilla, sino cuando se necesita a nivel de invernadero germinación uniforme para evaluar la resistencia, así como el manejo o control de esta especie.

Entre algunos de los factores que influyen en el proceso germinativo se encuentra la temperatura. Una vez que los tejidos de las semillas se han rehidratado, la temperatura regula la velocidad de las reacciones bioquímicas que ocurren en la semilla para desencadenar la germinación (Pérez, 2003). Semillas provenientes del trópico germinan a una temperatura mayor en comparación con las que se originan en un clima a bajas temperaturas (Dürr et al., 2015), para el caso del I. rugosum Salisb., en Venezuela se ha reportado que, a temperaturas constantes de 28 °C, con humedad relativa del 80 %, 12:12 h de luz:oscuridad se logra uniformidad en la germinación (Jarma et al., 2007). En Malasia reportaron valores de 43 % hasta 100 % de germinación bajo temperaturas de 25-30 °C (Bakar y Nabi, 2003). En Costa Rica, semillas de I. rugosum Salisb. pretratadas durante una hora a altas temperaturas de 40 y 60 °C provocaron altos porcentajes de germinación, no obstante, los resultados no tuvieron diferencias significativas con el testigo colocado a temperatura ambiente (28 °C) (Vargas, 1994).

La escarificación de las semillas de I. rugosum Salisb. juega un importante papel, debido a que la dormancia en esta especie está relacionada con la presencia de glumas, las cuales inducen a latencia (Pabón, 1983; Marenco y Santos, 1999; Jarma et al., 2007; Awan et al., 2014).

El objetivo de este trabajo fue determinar si la temperatura de almacenamiento, y la escarificación influyen en la germinación de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas.

Materiales y métodos

Este trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de malezas de la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM), ubicado en La Garita de Alajuela (en su primera etapa) y en el laboratorio (Laboratorio Oficial de Análisis de Calidad de Semillas) del Centro de Investigación en Granos y Semillas de la Universidad de Costa Rica, situado en San Pedro de Montes de Oca, San José (segunda etapa).

Para este experimento se empleó semilla de I. rugosum Salisb., proveniente de un lote de arroz situado en Playa Bandera, en el cantón de Parrita de la provincia de Puntarenas, entre las coordenadas 9°30’32,28"N y 84°23’4,82"O. Las semillas se recolectaron el mes de noviembre del año 2014. Se recorrió el lote de forma aleatoria. La semilla se colectó de los racimos maduros y se colocó en bolsas plásticas; estas fueron trasladadas al laboratorio de malezas donde se almacenaron en envases plásticos y se colocaron unas a temperatura ambiente (TA) a 23,9 °C y otras a temperatura refrigerada (TR) en una cámara fría a 5 °C.

El ensayo se realizó en octubre del 2015 (once meses despues de colectada la semilla). Según correspondiera a cada tratamiento, se utilizó semilla de I. rugosum Salisb. con glumas y sin glumas, y proveniente de ambas temperaturas de almacenamiento descritas en el párrafo anterior. Cuando se empleó semilla TR, esta se sacó de la cámara fría tres semanas antes de su uso. La estructura con glumas se denomina artículo o espiguilla, y la estructura sin glumas se denomina cariópside. Para la obtención de la cariópside fue necesaria su extracción, lo cual se consiguió removiendo las glumas con ayuda de una pinza y con cuidado de no punzar o causar daños a la cariópside. En la primera etapa y previo a la siembra, las semillas se embebieron en 25 ml de agua destilada durante 24 h, transcurrido ese periodo se sacaron de imbibición y se dejaron en reposo por 24 h.

En la segunda etapa se hicieron las pruebas de germinación, en las que se usaron platos Petri de 9 cm de diámetro y 1,5 cm de alto, a cada plato se le colocó papel filtro en el fondo y sobre este veinte semillas, se adicionó agua destilada para proveerles suficiente humedad. Los platos se trasladaron a una cámara de germinación marca Hiotech a 27 °C y a un cuarto de germinación a 30 °C, bajo ambas condiciones se mantuvo la temperatura correspondiente de forma constante, así como la humedad relativa al 99,9 % y bajo un fotoperiodo de 12 h luz y 12 h oscuridad. Las condiciones descritas se tomaron del estudio de Vargas (1994).

Los tratamientos se distribuyeron al azar, en total se realizaron tres réplicas de cada uno de ellos, con un arreglo factorial que contempló tres factores: la condición de semilla (Cs) (semilla con glumas (CG) y sin glumas (SG)), la condición de almacenamiento (CondAlm) (semillas provenientes de temperatura ambiente (TA) y de temperatura de refrigeración (TR)), y temperatura de la cámara (Tem cam) a 27 °C y a 30 °C (Factor 3) (Cuadro 1). La variable de respuesta fue el número de semillas germinadas por unidad experimental (plato Petri), el conteo se realizó a los 8 y 15 días después de sembradas las semillas (dds). A los 8 días luego de realizar la primera evaluación, se sacaron las plántulas germinadas de sus respectivos platos.

Cuadro 1 Tratamientos empleados en el ensayo de germinación de semillas de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas. San José, Costa Rica. 2015. Table 1. Treatments used in the germination test of I. rugosum Salisb. under controlled conditions. San José, Costa Rica. 2015. El análisis estadístico se realizó con los resultados de las evaluaciones a los 15 días después de la siembra (dds). Cuadro 1 Tratamientos empleados en el ensayo de germinación de semillas de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas. San José, Costa Rica. 2015.

Dado que la variable de respuesta es dicotómica (germinada, no germinada) se utilizó regresión logística con el siguiente modelo:

modelo

Donde:

p 1 - p = ventaja de germinación (porcentaje de semillas germinadas en cada condición vs. porcentaje de semillas no germinadas).

X1 = escarificación (1= semilla escarificada, -1= semilla no escarificada).

X2 = temperatura de almacenamiento (1= temperatura ambiente, -1= refrigerada).

X3 = temperatura de la cámara de germinación (1= 27 °C, -1= 30 °C).

Xij = términos de interacciones dobles.

Xijk = interacción triple.

Para evaluar el modelo descrito se empleó el programa estadístico JMP versión 12.

Resultados

En un arreglo factorial el interés principal es el análisis de las interacciones, si la interacción triple es significativa, esta es la única que se debe interpretar; si no lo es, se interpretan las interacciones dobles que sean significativas. Un efecto simple solo se analiza si el factor no interactúa con ningún otro.

En el Cuadro 2 se puede apreciar que la interacción triple fue no significativa (p= 0,3788), lo mismo que la interacción entre la condición de la semilla y la temperatura de la cámara (p= 0,2112). Por esta razón, se decidió evaluar el modelo suprimiendo estos dos efectos y el resultado se muestra en el Cuadro 3, en el que se observa que todos los efectos son significativos. Procede, entonces, interpretar las interacciones entre la temperatura de almacenamiento y la condición de la semilla, y entre la temperatura de almacenamiento y la temperatura de cámara.

Cuadro 2 Resultados de la evaluación del modelo de regresión logística en el ensayo de germinación de semillas de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas, a los 15 días después de sembradas las semillas. San José, Costa Rica. 2015. Table 2. Evaluation results of the logistic regression model in the seed germination test of I. rugosum Salisb. under controlled conditions, 15 days after sowing the seeds. San José, Costa Rica. 2015. Cuadro 2 Resultados de la evaluación del modelo de regresión logística en el ensayo de germinación de semillas de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas, a los 15 días después de sembradas las semillas. San José, Costa Rica. 2015.

Cuadro 3 Resultados de la evaluación del modelo reducido de regresión logística en el ensayo de germinación de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas a los 15 días después de sembradas las semillas. San José, Costa Rica. 2015. Table 3. Evaluation results of the reduced logistic regression model in the germination test of I. rugosum Salisb. under controlled conditions, 15 days after sowing the seeds. San José, Costa Rica. 2015. Cuadro 3 Resultados de la evaluación del modelo reducido de regresión logística en el ensayo de germinación de I. rugosum Salisb. bajo condiciones controladas a los 15 días después de sembradas las semillas. San José, Costa Rica. 2015.

Los resultados presentados mostraron una ventaja de germinación de 2,35 a 1 de la semilla no escarificada cuando se almacenó a temperatura ambiente. En este tipo de semilla la germinación se dio por igual en las dos temperaturas de la cámara de germinación.

Cuando la semilla se almacenó en refrigeración, la semilla escarificada fue la que presentó una ventaja de germinar sustancial de 11,9 a 1 sobre la no escarificada, y la cámara de germinación a 27 °C tiene una ventaja de 11,3 a 1 sobre la de 30 °C.

Cuando se empleó semilla proveniente de la condición de almacenamiento a temperatura ambiente, solamente se produjo una mayor germinación cuando a dicha semilla se le dejaron las glumas y el resultado fue el mismo con la cámara de germinación a 27 °C que a 30 °C. La semilla que, previo a la prueba, se sometió a bajas temperaturas, necesitó que se le extrajeran las glumas para provocar un mayor número de semillas germinadas, o tuvo que ser sometida a temperaturas constantes en la cámara de germinación a 27 °C. La germinación estuvo influenciada por el tipo de almacenamiento a la que se sometió la semilla, probablemente esta sea la razón por la cual al utilizar semilla a temperaturas de almacenamiento refrigerado (TR) se tuvo que extraer las glumas, y no se tuvo que extraer en caso de emplear semilla del almacenamiento a temperatura ambiente (TA).

Las temperaturas constantes en las cámaras de germinación a 30 °C y 27 °C no siempre favorecieron el proceso germinativo, la temperatura a 30 °C solamente provocó aumentos al emplear semilla de la condición de almacenamiento a temperatura ambiente, y en caso de la semilla a temperatura constante de 27 °C, se observó un aumento en las semillas que estuvieron almacenadas en refrigeración.

Discusión

Los resultados del presente estudio coincidieron con lo reportado por otros autores, en que I. rugosum Salisb. es una especie que requiere de altas temperaturas para desencadenar el proceso germinativo. Sin embargo, la temperatura que se aplicó en el presente ensayo fue constante por un lapso de quince días, comparado con otro estudio en el cual la semilla se mantuvo a temperaturas constantes durante doce días (Bakar y Nabi, 2003). En otros estudios, las temperaturas utilizadas no sobrepasaron las 24 h (Vargas, 1994; Jarma et al., 2007). Cabe resaltar, además, que la temperatura óptima de germinación es diferente a la temperatura que interrumpe el reposo (Herrera y Alizaga, 1995).

En algunos casos las temperaturas de almacenamiento refrigerada (TR) y ambiente (TA) resultaron inhibitorias, probablemente porque la condición no idónea haya inducido a las semillas a una latencia secundaria, misma que se genera cuando semillas no latentes experimentan condiciones no aptas para que ocurra germinación y por lo tanto, entran en letargo (Moreira y Nakagawa, 1988; Finch y Leubner, 2006). La pérdida de latencia primaria y la inducción de latencia secundaria en especies que son dependientes de la temperatura para iniciar su proceso germinativo, son eventos que determinan el momento en que ocurre la germinación, el grado de latencia tanto primaria como secundaria es sensible a las condiciones ambientales que experimentan las semillas (Murphey et al., 2015).

La presencia de las glumas son causantes de la latencia en I. rugosum Salisb., porque a nivel de campo las glumas provocan un retraso en la emergencia de esta especie. Sin embargo, en el presente estudio, la presencia de glumas no obstaculizó la germinación de las semillas, esto puede ser debido a que en algunos casos la latencia es de tipo fisiológico, la cual disminuye con el tiempo después de la maduración, en cambio si las condiciones no son apropiadas ocurre la dormancia secundaria (Murphey et al., 2015). En otro estudio, las semillas de I. rugosum Salisb. que tenían un año de colectadas al ser expuestas a varios tratamientos para romper su latencia, lograron porcentajes de germinación de 16 a 64 %, no obstante, semillas recién cosechadas sometidas a los mismos tratamientos no germinaron (Vargas, 1994). Al considerar que la semilla que se empleó en el presente estudio poseía alrededor de un año de colectada, la disminución de la latencia podría atribuirse un proceso de maduración de la semilla, que le permitió germinar bajo condiciones óptimas, tales condiciones fueron el almacenamiento a temperatura ambiente y las condiciones de temperatura provistas en cada cámara de germinación, así como los pretratamientos antes de la siembra.

Conclusiones

Bajo las condiciones en las que se llevó a cabo este trabajo, la temperatura y la escarificación influyeron en la germinación de I. rugosum Salisb., proceso que se vio favorecido por las condiciones de almacenamiento ambiental de 23,9 °C y temperaturas constantes de la cámara de germinación de 27 ºC o 30 ºC, sin necesidad de escarificar, dado que, al someterla a temperaturas bajas de almacenamiento fue necesario realizar la escarificación para promover la germinación; el proceso de remoción de glumas conllevó mayor tiempo en una prueba de germinación y además, bajo dicha condición de almacenamiento resultó eficaz una temperatura constante de la cámara de germinación a 27 °C.

Los resultados de este estudio podrían utilizarse como base para realizar otras pruebas que impliquen uso de semilla de maleza, por ejemplo, detección de resistencia y eficacia biológica.