Introducción El Ψw mantiene un rol importante en la dormancia y en la prevención precoz de la germinación de la semilla [1].

Gummerson (1986) demostró que el tiempo requerido para la emergencia de la radícula de un determinado porcentaje de una población semillas embebidas en un Ψw concreto, está fundamentalmente relacionado con 3 parámetros: Ψb(g) potencial hídrico que reduce la germinación

en un X % en el tiempo “tg”; y la "constante hidrotiempo" (θH, MPa h) [6]. Estos parámetros se definen

por la ecuación: θH= [Ψw - Ψb(g)] tg

Tomando como base el artículo de Ni y Bradford (1992) este modelo puede ser aplicable para pronosticar la germinación de semillas en respuesta al Ψw. Igualmente, este modelo de predicción también puede ser aplicable en respuesta al ABA que presenta un papel inhibitorio en la germinación [1].

En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo predecir cuantitativamente la pauta de germinación teórica de semillas de tomates (Solanum lycopersicum) en respuesta a un amplio rango de concentraciones de ABA o Ψw bajo, así como en la interacción de ambos factores utilizando el modelo fisiológico cuantitativo de la constante de hidrotiempo y evaluar la solidez predictiva del modelo de hidrotiempo.

Resultados Las curvas teóricas de germinación se ajustan bastante bien a las experimentales (Fig. 2), especialmente en 1µM de ABA (Fig. 2B).

En ausencia de ABA (Fig. 3A) el porcentaje final de germinación en 0 y -0,22 MPa es muy similar. Para -0,44 MPa la germinación final apenas alcanzó el 50%. A 0,66 y 0,88 MPa la germinación no llegó al 5%. En relación al papel del ABA a 0 MPa (Fig 3B) se aprecia una cierta estimulación en el ritmo de germinación a concentraciones bajas (<1 μM). Por encima de 5 uM ABA se nota un retardo en el ritmo de germinación y una reducción significativa en el porcentaje de germinación final (Fig. 3B).

El cálculo de la GR50 (fig. 4) sugiere que los efectos del ABA en combinación con Ψw decrecientes son aditivos. La disminución del Ψb50 a valores <1 μM ABA sugiere un cierto papel estimulador del ABA en la germinación de las semillas de tomate (Fig. 5).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 μM ABA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 µM ABA

B

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

5 μM ABA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3

Tiempo (hora)

10 µM ABA

0 MPa

-0,22 Mpa

-0,44 Mpa

-0,66 MPa

-0,88 Mpa

Referencias [1] Ni, B. and Bradford, K.J. (1992). Quantitative models characterizing seed germination responses to abscisic acid and osmoticum. Plant Physiology 98: 1057-1068.

[2] Michel, B. E. (1983). Evaluation of the water potentials of solutions of polyethylene glycol 8000 both in the absence and presence of other solutes. Plant Physiology 72.: 66-70.

[3] Bewley, J. D. (1997). Seed germination and dormancy. The Plant Cell 9: 1055.

[4] Schopfer, P. and Plachy, C. (1985). Control of Seed Germination by Abscisic Acid III. Effect on Embryo Growth Potential (Minimum Turgor Pressure) and Growth Coefficient (Cell Wall Extensibility) in Brassica napus L. Plant Physiology 77: 676-686.

[5] Schopfer, P. and Plachy, C. (1984). Control of Seed Germination by Abscisic Acid II. Effect on embryo water uptake in Brassica napus L. Plant Physiology 76: 155-160.

[6] Gummerson RJ. (1986). The effect of constant temperatures and osmotic potencial on germination of sugar beet. Journal Experimental Botany. 37: 729-741

[7] Travaglia, C. et al (20109. Exogenous ABA increases yield in field-grown wheat with moderate water restriction. Journal of Plant Growth Regulation. 29: 336-374

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

MPa 0

-0,22

-0,44

-0,66

-0,88

0 1

5 10

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

-0,44

-0,22

0

GR

50 x

10

0 (

h-1

)

ABA (µM)

Germinación de semillas de Solanum lycopersicum en

respuesta al ABA y Potencial Hídrico Fátima Córdoba F., Alejandro Cruzado R., Jordi Díaz G., Jordan Fernández R., Rocío Fernández M., Agostina Zavia M.

Asignatura Interacción planta-ambiente, Universidad de Málaga (Spain) 2016 GRUPO 2

Métodos Se elaboraron diferentes tratamientos con distintas combinaciones Ψw (0, -0´22, -0´44, -0´66, -0´88 Mpa) y ABA (0, 1, 5, 10 y 50 μM). De cada uno se realizaron 5 réplicas con 10 semillas cada una. Se cultivaron en condiciones controladas de luz y Tª (25ºC) durante 899h.

Para calcular el porcentaje germinación de cada tratamiento se hizo el promedio de las 5 réplicas. En las observaciones se usó la emergencia de la radícula de 2 mm como criterio de germinación (fig. 1).

Para establecer el Ψw del medio se utilizó polietilenglicol (PEG con Pm=8.000 gr/mol), agente osmótico que no atraviesa la membrana plasmática para no interferir en los procesos fisiológicos celulares. El cálculo del Ψw del medio se realizó a partir de la ecuación de Michel (1983):

Ψw= 1,29[PEG]2T – 140[PEG]2– 4,0[PEG]

Del modelo matemático de la constante de hidrotiempo se puede deducir el Ψw que reduce la germinación en un X % en el tiempo (Ψb) de una población de semillas germinadas a diferentes valores de Ψw de acuerdo con la ecuación:

Ψb = Ψw - θH/tg

Los porcentajes de germinación acumulada en cada Ψw en el tiempo (hora) se transformaron por valores probit (valores estadísticos de una distribución Normal). El ajuste de la representación de los valores probit obtenidos en función de Ψb calculamos la línea de regresión que nos sirve para

encontrar Ψb50 y σYw

Utilizando sólo estos parámetros, se puede predecir la germinación teórica con una exactitud razonable para cualquier Ψw del medio de acuerdo con la ecuación probit de Gummerson (1986):

probit (g) = [Ψw – (θ/tg) – Ψb50]/σYw (a cualquier concentración ABA)

De la ecuación de la constante de hidrotiempo se deduce la velocidad de germinación (GR) para

alcanzar el 50% de germinación (GR50) o tiempo necesario para alcanzar el 50% de germinación a

diferentes Ψw y ABA: GR50 = (Ψw – Ψb)/θH

Fig. 1. Semillas de tomate (Solanum lycopersicum) recién germinada. Las semillas tomate son de crecimiento rápido y la radícula es el primer elemento embrionario en brotar a través de la envoltura de la semilla. A continuación empieza a alargarse el hipocótilo.

Fig. 2. Curvas de germinación de semillas tratadas en una combinación a diferentes concentraciones de ABA y Ψw. Las soluciones de los tratamientos contienen 0 (A), 1 (B), 5 (C) y 10 (D) μM de ABA más PEG para obtener el Ψw indicado en la leyenda de la figura. Los puntos representan datos reales obtenidos experimentalmente y las líneas son las curvas de teóricas derivadas del análisis probit. El eje de abscisas corresponde al tiempo transformado logarítmicamente para facilitar la lectura de las curvas.

Ge

rmin

ació

n (

%)

Ge

rmin

ació

n (

%)

Fig. 3. Curvas de germinación de semillas de tomate incubadas a diferentes niveles de Ψw (A) o ABA (B). Los puntos representan datos reales obtenidos experimentalmente, y las líneas son las curvas de teóricas derivadas del análisis probit. El eje de abscisas correspondiente al tiempo se ha transformado logarítmicamente para facilitar la lectura de las curvas.

Discusión El modelo matemático propuesto por Ni y Bradford (1992) relaciona bastante bien el tiempo de germinación teórica de las semillas (Tg) en función del Ψw del medio y el Ψbg. Se ajusta de forma aceptable a la tasa de germinación observada experimentalmente y al porcentaje germinación final.

La disminución de la GR y el porcentaje final de germinación a medida que decrece el Ψw del medio justifica la importancia del Ψw para la captación de agua por parte de la semilla en una cantidad suficiente para romper el estado de latencia del embrión y promover la emergencia de la radícula [3]

Concentraciones superiores a 1 μM ABA tiene un efecto inhibitorio de la germinación, de acuerdo con los autores Schopfer y Plachy (1985) se inhibe específicamente el inicio del crecimiento de la radícula al aumentar el umbral de turgencia mínima para la expansión celular y disminuye la extensibilidad de la pared celular, reduciendo de este modo la capacidad de geminación.

Curiosamente concentraciones bajas de ABA exógeno (<1 μM) disminuye Ψb50 e incrementa la GR, incluso a estrés hídrico moderado (<0,22 MPa). Esta observación va en consonancia con el trabajo de Travaglia et al. (2010) que comprobaron el efecto estimulador del ABA a bajas concentraciones en el crecimiento de la planta de trigo y producción de granos, por lo que, sería interesante investigar el papel del ABA en la germinación de semillas en estas condiciones.

El ABA y el Ψw pueden actuar tanto de forma independiente como interactiva en la inhibición del crecimiento de la radícula [1]. Es decir, aparentemente los efectos inhibitorios del ABA son equivalentes a un Ψw bajo y, además, pueden ser cuantitativamente aditivas [5], por lo que la respuesta de germinación se verá aún más reducida en combinación de ambos.

A

B

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3

Tiempo (hora)

ABA (μM)

0

1

5

10

D

C

A

Fig. 5. Efecto del ABA en el ψb (50) (potencial hídrico que reduce al 50% la germinación). La respuesta al ψ ha sido determinada a partir de las curvas de crecimiento en cada tratamiento con ABA. Los valores de ψb (50) han sido hallados mediante un análisis probit para cada uno de los tratamientos.

0 -0,2 -0,4 -0,6

-0,8 -1,0

Ψb

50

(M

Pa)

-5 -4,5 -4

Log [ABA] (M)

Fig. 4. Tasa de germinación media (GR50) de semillas de tomate tratadas con una combinación de bajo Ψw y ABA. Los valores se han obtenido a partir de las curvas de germinación individuales (véase figura 2). Sólo se muestran los tratamientos en los cuales la germinación final es mayor o igual al 50%.

-5,5 -6 -6,5 -7

Agradecimientos Este estudio fue posible gracias al apoyo técnico del Dr. Kent J. Bradford del Departamento de Cultivos Vegetales de la Universidad de California. Agradecemos también el inestimable apoyo de la Dra. Carolina Sánchez de la Universidad de Málaga y al Departamento de Fisiología Vegetal. A todo el personal técnico y de apoyo de la Universidad de Málaga.

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