Revista SEED News
Tema Central de noviembre / diciembre - v. 6 n. 6


Germinación, Deterioro y Vigor de Semillas
Dr. James C. Delouche
Prof. Emérito de Mississippi State University / EUA



Cuando se inició el análisis de semillas, entre 1900 y 1920, todos los esfuerzos estaban concentrados en el desarrollo de procedimientos y condiciones para probar la germinación de las semillas. Entretanto, algunos analistas ya habían observado diferencias significativas en la velocidad de la germinación y en el crecimiento de las plántulas entre lotes de la misma especie de semillas (Figura 1).

Un lote de semillas que germina 80% en 10 días era considerado de la misma calidad de un lote de semillas de la misma especie que germina 80% en 6 días. Desde que las diferencias en la velocidad de germinación y de crecimiento de plántulas quedaran muy obvias, las idea de Triebkraft, significando energía germinativa, resurgió y fue refinada en las primeras pruebas de vigor, las pruebas con "ladrillo molido" y del primer contaje.



Diferencia em la velocidad de crecimiento de laa plántulas de maíz(Fig. 1)


Con inicio alrededor de 1920 de la organización a nivel nacional e internacional de análisis de semillas y el comercio creciente de semillas, los esfuerzos se concentraron en la padronización de los métodos de análisis. Fueron establecidos para diversas especies de semillas, regímenes de temperatura, así también los substratos y periodos de tiempos considerados óptimos. Se obtuvo avances en los conceptos de normalidad y anormalidades de plántulas para reducir la subjetividad en la interpretación de los resultados de las pruebas y permitir una mejor padronización y uniformidad. Estos avances resultaron en cambios de énfasis de criterios fisiológicos para la germinación, tales como velocidad de germinación y de desarrollo de plántulas, para criterios morfológicos y estructurales. El análisis de semillas, que había iniciado para proveer información a los agricultores sobre la aptitud de las semillas para la siembra, desarrolló fuerte orientación comercial y regulatoria, en la cual la reproductividad de los resultados de las pruebas era considerada esencial, siendo deseado los mas altos resultados.

Durante la década de 40 ocurrió el desarrollo de nuevas técnicas que tuvieron gran influencia sobre nuestros conceptos y comprensión de la calidad fisiológica de semillas: la prueba de frío para la evaluación del potencial de emergencia de maíz bajo condiciones desfavorables de campo, que se tornó un paradigma para las pruebas de vigor; y la reacción del tetrazolio (TZ), un método no germinativo para la evaluación de la viabilidad de las semillas, que mostraba de manera notable el proceso de deterioro de las mismas.

La década de 50 fue un periodo bastante fértil para el análisis de semillas. Procedimiento de análisis fueron refinados, la germinación y el vigor fueron reconocidos como atributos diferentes de calidad de la semilla, la atención fue focalizada mas agudamente sobre la padronización de las pruebas de pureza, germinación y "autenticidad de cultivares" además de pruebas para la detección de enfermedades. Algunos investigado-res, empezaron a explorar la reacción de tetrazolio con la finalidad de obtener una mejor comprensión del deterioro de semillas.

Deterioro de Semillas

El descubrimiento y la aplicación de la reacción de tetrazolio, fue fundamental para nuestra comprensión del proceso de deterioro en las semillas y de su relación con la germinación y el vigor. Daños fisiológicos y necrosis en las semillas eran mostrados nítidamente en padrones de rojo y blanco, y quedaban claramente evidentes los padrones y la naturaleza progresiva del deterioro (figura 2). Lo que es muy importante, la capacidad de la semillas de germinar, mismo obviamente debilitada por extensivas necrosis fue una observación inevitable en la interpretación de los resultados de la prueba de tetrazolio.



Deterioro em semillas de algodón, evidenciado por la prueba de tetrazolio (Fig. 2)


Es probable que sea imposible definir, en términos exactos y no ambiguos, deterioro de semillas, de manera que ni lo voy a intentar. De manera práctica, el deterioro de semillas puede ser visto como un complejo de cambios que ocurren con el pasar del tiempo, causando perjuicios a sistemas y funciones vitales, resultando en la disminución en el grado de la capacidad de desempeño de la semilla. El deterioro empieza después que la semilla alcanza la maduración fisiológica y continua hasta perder su capacidad de germinar. La duración del proceso de deterioro es determinada principal-mente por la interacción entre herencia genética, su contenido de humedad y la temperatura.

Yo acostumbraba caracterizar el deterioro, en términos dramáticos de forma a resaltar su papel como un determinante crucial de la calidad de la semillas: 1)El deterioro de la semilla es un proceso inexorable o inevitable;
2)El deterioro es irreversible;
3)Existen diferencias inherentes entre especies cuanto a la longevidad de la semilla;
4)El deterioro es mínimo en la maduración de la semilla;
5)La velocidad de deterioro varía entre lotes de semillas de la misma variedad;
6)La velocidad de deterioro varía entre semillas individuales dentro de un lote.

Las tres primeras características pretendían definir las limitaciones biológicas en el control del deterioro de las semillas, dos de ellas pueden no ser consideradas tan válidas actualmente. Hay evidencias substanciales de que existen mecanismos de reparación activos con la finalidad de revertir algunos de los efectos del deterioro en semillas en el suelo y en aquellas sometidas a varios tipos de condicionamiento osmótico. Diferencias inherentes en la longevidad de semillas entre especies y mismo entre cultivares, son una realidad y esta limitación debe ser llevada en consideración en los sistemas de control de calidad. La cuarta característica establece la época de madurez de la semilla como el último punto de partida para la implementación de procedimientos de control de calidad. Las dos últimas características del deterioro de semillas son críticas para que podamos entender las relaciones entre el deterioro y la germinación, germinación y vigor, y, entre vigor y deterioro - el principal asunto en discusión en este artículo.


Relación entre Deterioro y Germinación

Los aspectos más importantes de la relación entre deterioro de semillas y la germinación puede ser declarado simplemente como: la pérdida de la capacidad de germinación es la consecuencia o el efecto final práctico del deterioro; es la última cosa que ocurre en el proceso de deterioro, (figura 3). Esta relación es ilustrada con plántulas de soya en el quinto día de la prueba de germinación, (figura 4). Las cuatros plántulas de la izquierda son consideradas plántulas normales y tienen el mismo peso en la determinación del porcentaje, a pesar de las diferencias bastantes obvias en su "energía germinativa". La quinta y sexta plántula a partir de la izquierda no cumplen con los criterios morfológicos para la germinación, en cuanto la séptima y última plántula llegó al estadio final del proceso de deterioro - es incapaz de germinar. Dos cuestiones surgen naturalmente de la premisa de que la perdida de la capacidad de germinar es la consecuencia final del deterioro de la semilla: existen consecuencias o efectos menores del deterioro?

Si existen, ellos afectan significativamente el valor de las semillas para la siembra?



Relación gráfica entre germinación y deterioro de semillas (Fig. 3)




Plântulas de soya em la prueba de germinación (Fig. 4)


Consecuencias Menores del Deterioro

Las consecuencias y efectos menores del deterioro son múltiples y secuenciales y presentan efectos muy significativos sobre el desempeño de las semillas en el campo. De una manera importante, los efectos menores son más significantes para los especialistas en control de calidad y agricultores de que la pérdida de la capacidad de germinar. Las empresas de semillas retiran del merca-do los lotes que presentan porcentaje de germinación por debajo de los padrones, y los agricultores no utilizan se-milla que ellos saben que tiene baja germinación. Pero, las empresas siguen comercializando y los agricultores continúan utilizando lotes de semillas que han sufrido mucho de los efecto menores del deterioro pero no en un grado en que la capacidad de germinar haya sido significativamente reducida. La influencia poderosa de algunas de las consecuencia menores del deterioro sobre el desempeño de las semillas en el campo es mostrado en los notables resultados de pruebas de emergencia a campo con muestras de semillas de soya de 94 lotes de semillas seleccionadas, que nosotros realizamos en 1967. Los 94 lotes estaban en el mercado y presentaban en la etiqueta de germinación de 80%, el "padrón" en uso en la época. Realizamos pruebas de germinación y constatamos que la germinación variaba de un máximo de 94% hasta los 80%: Solamente 29 muestras germinaron de 90 a 94%. Las semillas de estas muestras ( 90-94%) fueron entonces sembradas en el campo para determinar la emergencia, variando de 50 a 90%. Hasta una casual lectura indica que la información proveída por los porcentajes reales de germinación de las muestras de semillas no fue un indicador confiable de su desempeño en el campo. El hecho de que el porcentaje de germinación de la etiqueta de todos los 94 lotes de semillas muestreados era de 80%, tornándolo totalmente sin significado como una medida de desempeño potencial de las semillas en el campo.

En 1969 propuse la secuencia de los efectos menores del deterioro de las semillas (figura 5). Esta secuencia ya fue reproducida muchas veces y adaptada por otros para otras presentaciones y publicaciones. Entretanto, mucho haya sido aprendido desde 1969 sobre los sistemas biológicos y bioquímicos involucrados en el deterioro de la semilla y otros organismos vivos, la secuencia propuesta y el progreso del deterioro, en términos de sus efectos sobre las reacciones y respuestas de las semillas, parece ser todavía bien razonable. El primer evento en el deterioro de las semillas parece ser la ocurrencia de daños en el sistema de membranas, que son locales importantes para muchas reacciones. Los mecanismos energéticos y de síntesis son entonces afectados: disminuye la tasa respiratoria y la actividad de muchas enzimas. La reducción en la producción de energía y en la biosíntesis presenta un efecto pronunciado sobre la velocidad de las respuestas germinativas: disminuye la velocidad de germinación y de crecimiento y desarrollo de plántulas. A medida que el deterioro avanza, la resistencia o tolerancia de las semillas a las condiciones ambientales desfavorables disminuye: la emergencia a campo bajo condiciones menos que favorables es reducida; y la longevidad disminuye. La velocidad y uniformidad del crecimiento de las plántulas disminuye y existe, o puede haber, una substancial reducción en el rendimiento. La emergencia a campo, mismo bajo condiciones favorables, disminuye y normalmente, ocurre un aumento en el número de plántulas anormales antes que el deterioro culmine en la pérdida de la capacidad de germinar - el último estadio y efecto o consecuencia práctica final del deterioro. Las pérdidas documentadas en muchos estudios están generalmente asociadas con bajos niveles de crecimiento y desarrollo, falta de uniformidad, atraso en la maduración, aumento de la competencia de plantas dañinas, pérdidas en la cosecha debido a la desuniformidad.



Secuencia propuesta de modificaciones en el desempeño de las semillas en proceso de deterioro(Fig. 5)


Vigor de la Semilla

El interés y la atención hacia el vigor que se había iniciado en los primeros tiempos del análisis de semillas, disminuyendo en los años 30 y esencialmente desaparecido en la década de 50 renacieron como resurgió fénix de sus cenizas en los años 70 para ocupar una posición de creciente destaque en el desarrollo, discusión y temas de agenda de tecnólogos en semillas, investigadores y asociaciones semilleras. Existirían muchas razones para el renacimiento del interés y de las actividades relacionadas al vigor de las semillas en los años 70. Algunas de las más importantes eran la modernización, mecanización y profesionalismo de la producción agrícola, a la mayor disponibilidad de cultivares mejoradas y de híbridos, la creciente dependencia de los agricultores de las empresas de semillas para la obtención de las mismas, el aumento de los precios de las semillas, el aumento de los costos de producción de los cultivos, un conocimiento ampliado sobre del deterioro de semillas y sus efectos, y una mejoría de las tecnologías para la evaluación de la calidad de semillas. Y, lo mas importante, muchos agricultores empezaron a reconocer que el establecimiento de una satisfactoria población de plantas en los cultivos era el primer paso crítico en la producción de cultivos económicamente bien sucedida, y que el fracaso en este primer paso era un riesgo que exigía cuidado. Para responder a las necesidades expresadas por los agricultores y por algunas empresas productoras de semillas, los investigadores refinaron y renovaron algunas pruebas de vigor, ya en uso, desarrollaron excelente nuevas pruebas y los tornaron disponible para ambos, agricultores y empresas de semillas.

Vigor de semillas y deterioro están fisiológicamente ligados, son aspectos recíprocos, imágenes reflejadas en el espejo, de la calidad de semillas. El deterioro tiene una connotación negativa, en cuanto que el vigor tiene una connotación extremamente positiva; el vigor disminuye a medida que el deterioro aumenta. Deterioro es el proceso de envejecimiento y muerte de las semillas, en cuanto vigor es el principal componente de la calidad afectado por el proceso de deterioro. La relación entre germinación con deterioro y vigor es similar.

Es importante entender que la prueba de germinación no es una medida adecuada del potencial de una semilla para la producción de plantas, para que se tenga una total apreciación de la necesidad de las pruebas de vigor, de su potencial y de sus usos. La inadecuabilidad de la prueba de germinación proviene de tres principales fuentes o factores que fueron introducidos y discutidos en alguna extensión: 1) la "filosofía" y metodología del la prueba de germinación; 2) la naturaleza del deterioro de semillas y su relación con la germinabilidad; 3) el desarrollo de un negocio de producción agrícola mecanizado, tecnológicamente avanzado, con gran uso de capital y económicamente complejo.

La filosofía que nortea la prueba de germinación es la optimización y padronización de las condiciones de la prueba de manera a obtener los mejores resultados. Las pruebas son realizadas en medio esencialmente artificial y esterilizado, humedecido en un grado favorable, en germinadores humidificados, ajustados a una temperatura optima para la especie de semilla probada, por un tiempo largo lo suficiente para permitir que mismo semillas "débiles" germinen y desarrollen plántulas normales. Los principios de optimización y maximización de las pruebas de germinación son relativamente moderados por los conceptos de plántulas normales y anormales, apenas las plántulas muy enfermas y deformadas son normalmente excluidas del porcentaje de germinación. Plántulas débiles, semidefectuosas y robustas tienen el mismo peso en el porcentaje de germinación, una vez que bajo la definición operacional utilizada en la prueba de germinación este es una parámetro de la calidad de semilla no mensurable o adimensional: una semilla o germina o no germina; ella es o 100% germinable o 0% (muerta o anormal). En cuanto los resultados de una prueba de germinación son expresos como un porcentaje de semillas que germinan, la presunción implícita de equivalencia entre semillas incluidas en el porcentaje de germinación es simplemente inválida.

Considere dos lotes de semillas del mismo cultivar, uno germinando 100% y el otro 50%. De acuerdo con la presunción de equivalencia en calidad entre las semillas germinables, doblar la tasa de siembra del lote con 50% debería producir los mismos resultados del lote que tiene 100% de germinación.

Pero, ningún agricultor serio acepta esta presunción de equivalencia, pocos si es que existe, aceptaría asumir este riesgo.

La segunda fuente de inadecuabilidad de la prueba de germinación, la naturaleza del deterioro de la semilla y su relación con la germinación, ya fue discutida e identificada. La pérdida de la germinación es el último efecto práctico o consecuencia del deterioro, así, la naturaleza progresiva del deterioro y sus efectos menores no son considerados.

Bases Fisiológicas para las Pruebas de Vigor

La prueba de germinación es la medida aceptada del efecto final del deterioro de las semillas, o sea, pérdida de la capacidad de germinar.

Desde que el vigor es un atributo solamente de semillas capaces de germinar, las pruebas de vigor son designados para evaluar uno, varios o la mayoría de los efectos menores del deterioro sobre el potencial de desempeño de las semillas.

Las pruebas de vigor han sido clasificadas de diversas maneras, pruebas directas e indirectas, pruebas bioquímicas y fisiológicas, y así por delante.

Desde un punto de vista relativo al desarrollo, estas pueden ser mejor agrupadas dentro de las mismas tres categorías usadas anteriormente para los efectos menores del deterioro.

1)Pruebas que evalúan daños de los sistemas básicos biológicos/bioquímicos: por ejemplo, la degradación de las membranas como reflejada en la conductividad, resistencia, turbidez y acidez del agua de imbibición de las semillas, tasa de respiración y coeficiente respiratorio, la reacción de tetrazolio y la actividad de otros sistemas de enzimas. Evidencia valiosa de daños en las membranas y cambios en la permeabilidad puede ser obtenida a partir de la observación directa de la profundidad de coloración en las pruebas con tetrazolio de algunos tipos de semillas.

2)Pruebas que miden la velocidad e intensidad de las actividades y respuestas fisiológicas: por ejemplo, velocidad de germinación y de crecimiento y desarrollo de plántulas, peso verde y/o seco de plántulas.

3)Pruebas que miden cambios en la resistencia o tolerancia a condiciones de estrés: por ejemplo, la prueba de frío para semillas de maíz (frío, suelos húmedos), pruebas de germinación bajo frío para algodón (temperaturas frías sub-óptimas), pruebas de envejecimiento acelerado y deterioro controlada (alta temperatura, contenido de agua de la semilla y/o humedad), pruebas de arena o ladrillo molido (alto impedimento mecánico).

A pesar de la abundancia de pruebas de vigor, solo pocos son utilizados ampliamente como rutina en análisis de semillas en los laboratorios de control de calidad: la prueba de frío para maíz, envejecimiento acelerado y deterioro controlado, pruebas de velocidad de germinación y de crecimiento de plántulas y de tetrazolio.

Usos de Pruebas de Vigor

Las pruebas de vigor han sido objeto de varios grados de controversia por casi 40 años. La controversia ha sido conducida alrededor de diversos puntos de vista y preocupaciones de tres grupos principales.

Los tecnólogos en semillas e investigadores hace mucho tiempo sienten que la prueba de germinación presenta serias defi-ciencia como una medida del valor de las semillas para el campo, que ya estaban disponibles pruebas más eficientes para evaluar el vigor de la semilla, y que ellos podrían ser totalmente explorados para dar a los agricultores informaciones adicionales valiosas sobre la calidad de las semillas disponibles/ofrecidas para la siembra.

Agentes de fiscalización de semillas inicialmente tenían serias preocupaciones en cuanto a la validez del concepto de vigor y el nivel de padronización de las pruebas de vigor.

Con el tiempo, ellos reconocieron el poder de las pruebas de vigor y muchos empezaron a tomar la posición de que la falta de información sobre el vigor de los lotes de semillas violaba el derecho de los consumidores (agricultores) en el sentido de que sean completamente informados sobre las características y calidades de los productos (semillas) ofrecidas en el mercado.

La industria de semillas ha sido generalmente contraria a la incorporación de las recomendaciones para las pruebas de vigor en la reglas para análisis de semillas y en las exigencias de rotulado en las leyes de semillas, aún siendo el laboratorio de las empresas de semillas, y siguen siendo, los primeros en utilizar las pruebas de vigor.

Su posición surgió muy oportunamente a partir del temor de que los resultados de las pruebas de vigor podrían ser exigido en los datos de la etiqueta de las semillas, lo que resultaría en complicaciones incontrolables en el control del stock, responsabilidades y litigios.

No se de ningún país que exija que las semillas comercializadas tengan en el rótulo los datos de vigor. Mi posición personal desde mucho tiempo es de que lo mas efectivo y benéfico uso de las pruebas de vigor está en los laboratorios de productores de semillas y empresas para identificar lotes de semillas en proceso de deterioro, lotes de riesgo que deberían ser retirados del stock y destinados para otro uso.

Sin embargo, también reconozco el derecho de los agricultores de solicitar a los comerciantes de semillas cualquier información disponible sobre el vigor de los lotes de semillas que ellos están interesados en comprar y de ser capaces de acceder a servicios de pruebas de vigor de cualquier laboratorio de análisis privado, público o de otro tipo.

Algunas consideraciones finales

El progreso es uno de los temas centrales de nuestra época. El progreso, sin embargo, no es propulsado enteramente por nuevas ideas y tecnologías, como parece ser la visión general. Existen muchos precedentes y evidencia abundante de que una fracción substancial del flujo del progreso deriva de una mejor comprensión de lo que ya se conoce y de que nuevos y más profundos, mediante observaciones, son obtenidos, re-examinados conceptos, tecnologías y problemas. Los asuntos y conceptos discutidos en este artículo no son nuevos. La ciencia básica no es nueva.

Los gráficos no son nuevos, sin embargo, traté de examinar los conceptos, las relaciones y la ciencia de manera que pudiera comprenderse los diversos conceptos y algunos nuevos principios dentro de la ciencia y premisas sobre las cuales se basan.

Si se logró el objetivo por lo menos parcialmente, el resultado debería ser una mejor percepción de ambas las limitaciones y oportunidades de los conceptos de vigor, en la mejoría del desempeño de las semillas usadas para la producción agrícola y minimizar uno de los importantes riesgos en la producción, que podría ser considerada precursora del progreso.






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