Tratamientos de semillas para mejorar la germinación de Guazuma ulmifolia bajo estrés hídrico y calórico: comparación entre árboles tropicales pioneros

Jorge A. Sánchez, Mayté Pernús, Jennifer Martínez

Resumen


Los árboles tropicales pioneros constituyen un grupo funcional importante en los procesos de sucesión y restauración de los bosques. Sin embargo, muy poco se conoce sobre sus mecanismos de germinación bajo condiciones de estrés, y menos de los posibles tratamientos pregerminativos para mejorar el funcionamiento de las semillas. En el presente trabajo se examinaron los efectos de los tratamientos de hidratación-deshidratación y condiciones de estrés hídrico y calórico sobre la germinación de Guazuma ulmifolia, árbol pionero del Neotrópico. También se comparó la germinación de G. ulmifolia (semillas tratadas o no) con lo informado para otras especies pioneras tropicales (Cecropia schreberiana, Trichospermum lessertianum e Hibiscus elatus) con similares tratamientos de semillas y condiciones de siembra. La respuesta germinativa de G. ulmifolia se afectó significativamente por las condiciones de estrés, aunque lograron germinar en condiciones muy críticas de estrés hídrico (-1,46 MPa) y calórico (25/50 ºC). Sin embargo, la germinación se incrementó significativamente cuando las semillas fueron sometidas a ciclos de hidratación-deshidratación, siendo el tratamiento más efectivo un ciclo de hidratación parcial en agua. Este tratamiento pregerminativo también mejoró la germinación de C. schreberiana, T. lessertianum e H. elatus bajo condiciones de estrés, pero su efectividad dependió de la especie. El comportamiento germinativo de G. ulmifolia se correlacionó con su amplia distribución y características del hábitat, pero tal patrón no está claro en las otras especies. No existió una relación significativa entre la masa seminal y la respuesta al estrés hídrico. Se discute el papel ecológico de los ciclos de hidratación-deshidratación.

Citación: Sánchez, J.A., Pernús, M. & Martínez, J. 2020. Tratamientos de semillas para mejorar la germinación de Guazuma ulmifolia bajo estrés hídrico y calórico: comparación entre árboles tropicales pioneros. Revista Jard. Bot. Nac. Univ. Habana 41: 93-108.

Recibido: 25 de abril de 2020. Aceptado: 15 de agosto de 2020. Publicado en línea: 4 de noviembre de 2020. Editor encargado: José Angel García-Beltrán.


Palabras clave


Cecropia schreberiana; ciclos de hidratación-deshidratación; Hibiscus elatus; potencial de agua; temperatura; Trichospermum lessertianum


Estadísticas de Vistas/View Statistics: Resumen - 415 ; PDF - 74


Texto completo:

PDF

Referencias


Alvarado-López, S., Gómez-Maqueo, X., Soriano, D., Orozco-Segovia, A. & Gamboa-deBuen, A. 2017. Mobilization and synthesis of seed storage and LEA proteins during natural priming of Buddleja cordata and Opuntia tomentosa. Bot. Sci. 95:1-8.

Alves, P.L. da C.A., Magalhaes, A.C.N. & Barja, P.R. 2002. The phenomenon of photoinhibition of photosynthesis and its importance in reforestation. Bot. Rev. 68: 193-208.

Arène, F., Affre, L., Doxa, A. & Saatkamp, A. 2017. Temperature but not moisture response of germination shows phylogenetic constraints while both interact with seed mass and lifespan. Seed Sci. Res. 27: 110-120.

Baskin, C.C. & Baskin, J.M. 2014. Seeds: Ecology, Biogeography and Evolution of Dormancy and Germination. Academic Press/Elsevier. San Diego, CA., USA.

Bewley, J.D., Bradford, K.J., Hilhorst, H.W.M. & Nonogaki, H. 2013. Seeds: Physiology of development, germination and dormancy. Springer. New York, USA.

Borhidi A. 1996. Phytogeography and vegetation ecology of Cuba. Budapest, Akadémiai Kiadó. Budapest, Hungary.

Bradford, K.J. 1990. A water relations analysis of seed germination rate. Plant Physiol. 94: 840-849.

Bradford, K.J. 1995. Water relations in seed germination. Pp. 351-396. En: Kigel J. & Galili G. (Ed.). Seed development and germination. Marcel Dekker Inc. New York, USA.

Bradford, K.J. & Still, D.W. 2004. Applications of hydrotime analysis in seed testing. Seed Technol. 26: 75-85.

Braga, J.F., Delachiave, M.E., de Pinho, S.Z., Braga, L.F. & Sousa, M.P. 2010. Osmotic potential on water uptake and germination of Guazuma ulmifolia Lam, (Sterculiaceae) seeds. J. Agric. & Biol. Sci. 5: 32-37.

Brancalion, P.H.S., Tay, D., Novembre, A.D.L.C., Rodrigues, R.R & Filho, J.M. 2010. Priming of pioneer tree Guazuma ulmifolia (Malvaceae) seeds evaluated by an automated computer image analysis. Sci. Agric. 67: 274-279.

Bray, C.M. 1995. Biochemical processes during the osmopriming of seeds. Pp. 767-789. En: Kigel, J. & Galili, G. (Ed.). Seed development and germination. Marcel Dekker Inc. New York, USA.

Braz, M.I.G., Portela, R.C.Q., Cosme, L.H.M., Marques, V.G.C. & Mattos, E.A. 2014. Germination niche breadth differs in two co-occurring palms of the Atlantic Rainforest. Nat. Conservação 12: 124-128.

Cantliffe, D.J., Fischer, J.M. & Nell, T.A. 1984. Mechanism of seed priming in circumventing thermodormancy in lettuce. Plant Physiol. 75: 290-294.

Chen, K. & Arora, R. 2013. Priming memory invokes seed stresstolerance. Environ. Exp. Bot. 94: 33-45.

Contreras-Quiroz, M., Pando-Moreno, M., Jurado, E., Flores, J., Bauk, K. & Gurvich, D.E. 2016. Is seed hydration memory dependent on climate? Testing this hypothesis with Mexican and Argentinian cacti species. J. Arid Environ. 130, 94-97.

Dahal, P. & Bradford, K.J. 1990. Effects of priming and endosperm integrity on seed germination rates of tomato genotypes. II. Germination at reduced water potential. J. Exp. Bot. 41: 1431-1439.

Dalling, J.W., Winter, K. & Hubbell, S.P. 2004. Variation in growth responses of Neotropical pioneers to simulated forest gaps. Funct. Ecol. 18: 725-736.

Daws, M.I., Burslem, D.F.R.P., Crabtree, L.M., Kirkman, P., Mullins, C.E. & Dalling J.W. 2002. Differences in seed germination responses may promote coexistence of four sympatric Piper species. Funct. Ecol. 16: 258-267.

Daws, M.I., Ballard, C., Mullins, C.E., Garwood, N.C., Murray, B., Pearson, T.R.H. & Burslem, D.F.R.P. 2007. Allometric relationships between seed mass and seedling characteristics reveal traded-offs for Neotropical gap-dependent species. Oecologia 154: 445-454.

Daws, M.I., Crabtree, L.M., Dalling J.W., Mullins C.E. & Burslem, D.F.R.P. 2008. Germination responses to water potential in Neotropical pioneers suggest large-seed species take more risks. Ann. Bot. 102: 945-951.

Di Rienzo, J.A., Guzmán A.W. & Casanoves, F. 2002. A multiple-comparisons method based on the distribution of the root node distance of a binary tree. J. Agr. Biol. Envir. St. 7: 129-142.

Di Rienzo, J.A., Casanoves, F., Balzarini, M.G., Gonzalez, L., Tablada, M. & Robledo C.W. 2015. InfoStat versión 2015. Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.

Donohue, K., Rubio de Casas, R., Burghardt, L., Kovach, K. & Willis, C.G. 2010. Germination, postgermination adaptation, and species ecological ranges. Ann. Rev. Ecol. Evol. Syst. 41: 293-319.

Dubrovsky, J.G. 1996. Seed hydration memory in Sonoran Desert cacti and its ecological implication. Am. J. Bot. 83: 624-632.

Duncan, C., Schultz, N.L., Good, M.K., Lewandrowski, W. & Cook, S. 2019. The risk-takers and-avoiders: germination sensitivity to water stress in an arid zone with unpredictable rainfall. AoB PLANTS 11: plz066. DOI: 10.1093/aobpla/plz066.

Dürr, C., Dickie, J.B., Yang, X.Y. & Pritchard, H.W. 2015. Ranges of critical temperature and water potential values for the germination of species worldwide: Contribution to a seed trait database. Agric. For. Meteorol. 200: 222-232.

Engelbrecht, B.M.J., Dalling, J.W., Pearson, T.R.H., Wolf, R.L., Gálvez, D.A., Koehler, Tyree, M.T. & Kursar, T.A. 2006. Short dry spell in the wet season increase mortality of tropical pioneer seedling. Oecologia 148: 258-269.

Fernández-Pascual, E., Pérez-Arcoiza, A., Prieto, J.A. & Díaz, T.E. 2017. Environmental filtering drives the shape and breadth of the seed germination niche in coastal communities. Ann. Bot. 119: 1169-1177.

Fenner, M. & Thompson, K. 2005. The ecology of seeds. Cambridge University Press. Cambridge, UK.

Giorni, V.T., Bicalho, E.M. & García, Q.S. 2018. Seed germination of Xyris spp. From Brazilian campo rupestre is not associated to geographic distribution and microhabitat. Flora 238: 102-109.

Greuter, W. & Rankin, R. 2017. Plantas Vasculares de Cuba Inventario preliminar. Segunda edición, actualizada, de Espermatófitos de Cuba con inclusión de los Pteridófitos. Botanischer Garten & Botanisches Museum Berlin-Dahlem & Jardín Botánico Nacional, Universidad de La Habana. Berlín, Alemania & La Habana, Cuba. DOI: http://dx.doi. org/10.3372/cubalist.2017.1

Grubb, P.J. 1977. The maintenance of species-richness in plant communities: the importance of the regeneration niche. Biol. Rev. 52: 107-145.

Heydecker, W., Higgins, J. & Gulliver. R.L. 1973. Accelerated germination by osmotic seed treatment. Nature 246: 42-44.

Henckel, P.A. 1964. Physiology of plants under drought. Annu. Rev.

Plant Physiol. 15: 363-386.

Herrera-Peraza, R.A., Menéndez. L., Rodríguez, M.E. & García, E.E. 1988. Ecología de los bosques siempreverdes de la Sierra del Rosario, Cuba. Proyecto MAB No. 1, 1974-1987. UNESCO, ROSTLAC. Montevideo, Uruguay.

Herrera-Peraza, R.A., Ulloa, D., Valdés-Lafont, O., Priego, A.G. & Valdés, A. 1997. Ecotechnologies for the sustainable management of tropical forest diversity. Nature & Resources 33: 1-17.

Herrera-Peraza, R.A., Bever, J.D., de Miguel, J.M., Gómez-Sal, A., Herrera, P., García, E.E., Oviedo, R., Torres-Arias, Y., Delgado, F., Valdés-Lafont, O., Muñoz, B.C. & Sánchez, J.A. 2016. A new hypothesis on humid and dry tropical forest succession. Acta Bot. Cub. 215: 232-280.

Huang, Z., Liu, S., Bradford, K.J., Huxman T.E. & Venable, D.L. 2016. The contribution of germination functional traits to population dynamics of a desert plant community. Ecology 97: 250-261.

Ibrahim, E.A. 2016. Seed priming to alleviate salinity stress in germination seeds. J. Plant Physiol. 192: 38-46.

ISTA (International Seed Testing Association). 2007. International rules for seed testing. Bassersdorf, Suiza.

Jaganathan, G.K. 2020. Do Fabaceae species with physical dormancy occur mostly in the temperate ecosystems? A rebuttal to using global biodiversity information facility (GBIF) analysis. Plant Sci. Today 7:109-111.

Jiménez-Alfaro, B., Silveira, F.A.O., Fildelis, A., Poschlod, P. & Commander, L.E. 2016. Seed germination traits can contribute better to plant community ecology. J. Veg. Sci. 27: 637-645.

Kos, M. & Poschlod, P. 2008. Correlates to inter-specific variation in germination response to water stress in semi-arid savannah. Basic Appl. Ecol. 9: 645-652.

Kraft, N.J.B. & Ackerly, D.D. 2014. Assembly of plant communities. Pp. 67-88. En: Monson, R.K. (Ed.). Ecology and the Enviroment, the Plant Science. Springer Science. New York, USA.

Lewandrowski, W., Erickson, T.E., Dalziell, E.L. & Stevens, J.C. 2018. Ecological nice and bet-hedging strategies for Triodia (R.Br.) seed germination. Ann. Bot. 121: 367-376.

López-Urrutia, E., Martínez-García, M., Monsalvo-Reyes, A., SalazarRojas, V., Montoya, R. & Campos, J.E. 2014. Differential RNA-and protein-expression profiles of cactus seeds capable of hydration memory. Seed Sci. Res. 24:91-99.

Lutts, S., Benincasa, P., Wojtyla, L., Kubala, S., Pace, R., Lechowska, K., Quinet, M. & Garnczarska, M. 2016. Seed priming: new comprehen- sive approaches for an old empirical technique. Pp. 1-49. En: Araujo S. & Balestrazzi, A. (Ed.). New Challenges in Seed Biology - Basic and Translational Research Driving Seed Technology. InTech Open Science. France.

Marques, A.R., Atman, A.P.F., Silveira, F.A.O. & Lemos-Filho, J.P. 2014. Are seed germination and ecological breadth associated? Testing the regeneration niche hypothesis with bromeliads in a heterogeneous Neotropical montane vegetation. Plant Ecol. 215: 517-529.

Martínez, J. & Sánchez, J.A. 2016. Incremento de la germinación en semillas de Guazuma ulmifolia (Malvaceae) por ciclos de hidratación-deshidratación y fluctuaciones en la temperatura. Acta Bot. Cub. 215: 352-360.

Medina, E. 1987. Aspectos ecofisiológicos de plantas CAM en los trópicos. Rev. Biol. Trop. 35: 55-70.

Moles, A. & Westoby, M. 2004. Seedling survival and seed size: a synthesis of the literature. J. Ecol. 92: 372-83.

Montejo, L.A. & Sánchez, J.A. 2012. Efecto de los tratamientos de semillas, la procedencia y el riego en el establecimiento de Hibiscus elatus. Pastos y Forrajes 35: 247-274.

Moosavi, A., Tavakkol-Afashari, R., Sharif-Zadeh, F. & Aynehband, A. 2009. Seed priming to increase salt and drought stress tolerance during germination in cultivated species of Amaranth. Seed Sci. & Technol. 37: 781-785.

Moreno-Casasola, P., Grime, J.P. & Martínez, M.L. 1994. A comparative study of the effects of fluctuations in temperature and moisture supply on hard coat dormancy in seeds of coastal tropical legumes in Mexico. J. Trop. Ecol. 10: 67-86.

Muñoz, B.C., Sánchez, J.A., Montejo, L.A., Herrera, P. & Gamboa, A. 2012. Guía técnica para la reproducción de especies arbóreas pioneras. Editorial AMA. La Habana, Cuba.

Pearson, T.R.H., Burslem, D.F.R.P., Mullins, C.E. & Dalling, J.W. 2002. Germination ecology of Neotropical pioneers: interacting effects of environmental conditions and seed size. Ecology 83: 2798-2807.

Pedrero-López, L.V., Rosete-Rodríguez, A., Sánchez-Coronado, M.E., Mendoza-Hernández, P.E. & Orozco-Segovia, A. 2016. Effects of hydropriming treatments on the invigoration of aged Dodonaea viscosa seeds and water-holding polymer on the improvement of seedling growth in a lava field. Restor. Ecol. 24: 61-70.

Pernús, M., Sánchez, J.A. & Álvarez, J.C. 2020. Germination strategies of three palms that coexist in the white sands of western Cuba. Palms 64: 94-101.

Petersen, R.G. 1977. Use and misuse of multiple comparison procedures. Agr. J. 69: 205-208.

Planos, E., Vega, R. & Guevara, A. 2013. Impacto del cambio climático y medidas de adaptación en Cuba. Editorial AMA. La Habana, Cuba.

Prisco, J.T., Baptista-Haddad, C.R. & Pinherio-Bastos, J.L. 1992. Hydration dehydration seed pre-treatment and its effects on seed germination under water stress conditions. Revista Brasil Bot. 15: 31-35.

R Development Core Team. 2012. R: A language environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria.

Sánchez, J.A., Muñoz, B.C. & Montejo, L.A. 2003. Efectos de tratamientos robustecedores de semillas sobre la germinación y establecimiento de árboles pioneros bajo condiciones de estrés. Ecotropicos 16: 91-112.

Sánchez, J.A. & Muñoz, B.C. 2004. Effects of hydration and scarification treatments on the germination of Trichospermum mexicanum. Seed Sci. & Technol. 32: 621-627.

Sánchez, J.A., Muñoz, B.C. & Montejo, L.A. 2004. Invigoration of pioneer tree seeds using prehydration treatments. Seed Sci. & Technol. 32: 621-627.

Sánchez, J.A, Muñoz, B.C., Hernández, L., Montejo, L.A., Suárez, A.G. & Torres-Arias, Y. 2006. Tratamientos robustecedores de semillas para mejorar la emergencia y el crecimiento de Trichospermum mexicanum, árbol tropical pionero. Agron. Costarricense 30: 7-26.

Sánchez, J.A., Hernández, G., Reino, J. & Muñoz, B.C. 2007. Enhanced germination, emergence and seedling vigour of Leucaena leucocephala using hardening hydration and acid shock treatments. Seed Sci. & Technol. 35: 224-231.

Sánchez, J.A., Muñoz, B.C. & Montejo, L.A. 2009. Rasgos de semillas de árboles en un bosque siempreverde tropical de la Sierra del Rosario, Cuba. Pastos y Forrajes 32: 141-16.

Sánchez, J.A., Muñoz, B.C., Montejo, L.A. & Gamboa, A. 2012a. Effects of seed dormancy, cotyledon reserves and herbivory on establishment of tropical trees. Final Report of the International. Foundation for Science (IFS) (D/ 3536-2). Stockholm, Sweden.

Sánchez, J.A., Muñoz, B.C., Montejo, L.A., Lescaille, M. & HerreraPeraza, R.A. 2012b. Tamaño y nutrientes de semillas en 32 especies arbóreas de un bosque tropical siempreverde de Cuba y su relación con el establecimiento de las plántulas. Revista Jard. Bot. Nac. Univ. Habana. 32-33:181-204.

Sánchez, J.A., Martínez, J., Pernús, M. & Barrios, D. 2017. Efecto de la temperatura y la iluminación sobre la germinación de semillas no dormantes de Guazuma ulmifolia (Malvaceae). Acta Bot. Cub. 216: 116-121.

Sánchez, J.A. & Pernús, M. 2018. Tratamientos de semillas. Pp. 5-54. En: Sánchez, J. A. & Furrazola, E. (Ed.) Ecotecnologías para la restauración ecológica: los tratamientos de semillas y micorrizas. Editorial Academia. La Habana, Cuba.

Swagel, E.N., Bernhard, A.V.H. & Ellmore, G.S. 1997. Substrate water potential constraints on germination of the strangler fig Ficus aurea (Moraceae). Am. J. Bot. 84: 716-722.

Sileshi, G. W. 2012. A critique of current trends in the statistical analysis of seed germination and viability data. Seed Sci. Res. 22: 145-159.

Swaine, M.D. & Whitmore, T.C. 1988. On the definition of ecological species groups in tropical rain forests. Vegetatio 75: 81-86.

Ulloa-Ulloa, C., Acevedo-Rodríguez, P., Beck, S., Belgrano, M.J., Bernal, R., Berry, P.E., Brako, L., Celis, M., Davidse, G., Forzza, R.C., Gradstein, S.R., Hokche, O., León, B., León-Yánez, S., Magill, R.E., Neill, D.A., Nee, M., Raven, P.H., Stimmel, H., Strong, M.T., Villaseñor, J.L., Zarucchi, J.L.,

Zuloaga, F.O. & Jørgensen, P.M. 2017. An integrated assessment of the vascular plant species of the Americas. Science 358: 1614-1617.

Vázquez-Yanes, C. & Orozco-Segovia, A. 1982. Seed germination of a tropical rain forest pioneer tree (Heliocarpus donnell-smithii) in response to diurnal fluctuation of temperature. Physiol. Plant. 56: 295-298.

Vázquez-Yanes, C. & Orozco-Segovia, A. 1994. Signals for seeds to sense and respond to gaps. Pp. 209-235. En: Caldwell, M.M. & Pearcy, R.W. (Ed.). Exploitation of environmental heterogeneity by plants. Academic Press. San Diego, CA., USA.

Westoby, M., Falster, D.S., Moles, A., Vesk, P.A. & Wright, I. J. 2002. Plant ecological strategies: some leading dimensions of variation between species. Annu. Rev. Ecol. Syst. 33: 125-159.

Xu, J., Li, W., Zhang, C., Liu, W. & Du, G. 2017. The determinants of seed germination in an alpine/subalpine community on the Eastern Qinghai-Tibetan Plateau. Ecol. Eng. 98: 114-122.

Zalamea, P.C., Sarmiento, C., Arnold, A.E., Davis, A.S. & Dalling, J.W. 2015. Do soil microbes and abrasion by soil particles influence persistent and loss of physical dormancy in seeds of tropical pioneers? Frontiers Plant Sci. 5: 799. DOI: 10.3389/fpls.2014.00799.




DOI: http://dx.doi.org/10.5281/10.5281/zenodo.4791623

Enlaces refback

  • No hay ningún enlace refback.


Copyright (c) 2020 Jorge A. Sánchez, Mayté Pernús, Jennifer Martínez

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional.

Para suscribirse a la revista o enviar un manuscrito para publicar utilice las direcciones:

revistajbn@jbn.uh.cu o revistajbn@gmail.com

ISSN 0253-5696 RNPS 0060 (IMPRESA)

ISSN 2410-5546 RNPS 2372 (DIGITAL)