PRÁCTICA # 2 GERMINACIÓN INTRODUCCIÓN Las semillas son muy importantes en el ciclo de vida de las plantas ya que representan la unidad de dispersión y el medio de perpetuación de la especie. También son una fuente alimenticia importante para el hombre y los animales. La semilla madura se compone básicamente de tres partes: el embrión, el endosperma (de gramíneas, lilíforas), en la nucela que persiste formando el perisperma (de carofiláceas, peperáceas), en los cotiledones, los cuales se engruesan y llenan toda la semilla (como en las leguminosas), incluso en el eje embrionario, compuesto de substancias nutritivas de reserva; y la testa o cubierta de la semilla. El embrión es la planta más joven y está constituido por la radícula o raíz primitiva, el hipocótilo o tallo primitivo y la plúmula o yema. En las plantas dicotiledóneas se encuentran además dos cotiledones o primeras hojas insertadas en la parte superior del hipocótilo, mientras que en las monocotiledóneas se forma un solo cotiledón terminal que, desde el punto de vista de varios investigadores, está representado en las gramíneas por el escutelo que se ubica lateralmente respecto a la yema. La testa o cubierta seminal se deriva de los tegumentos y su función es proteger al embrión, dejando a la semilla en condiciones adecuadas para ser dispersada. La testa suele estar recubierta, exteriormente, por una cutícula. En general, es delgada y membranosa y sus parédes celulares son gruesas y muy firmes. En otros casos, cuando las semillas permanecen encerradas en un pericarpio sólido, como aquenios o nueces, o cuando la testa se fusiona fuertemente con el pericarpo, como es el caso de los cariopsis, se habla de semillas falsas que son en verdad frutos pues hay otras estructuras formando parte de la semilla. En un sentido estricto se dice que la semilla germina cuando penetra agua a la semilla lo cual le permite reactivar su actividad metabólica y termina con el crecimiento de la radícula que emerge al exterior. Para esto utiliza parte de sus nutrientes de reserva y desarrolla gradualmente sistemas enzimáticos que le permitirán asumir luego su existencia autotrófica. La rehidratación de la semilla corresponde a un aumento de volumen, debido a los coloides presentes en ella, e involucra los procesos de imbibición y ósmosis. Uno de los primeros procesos que se activa es la respiración, destinada a entregar la energía necesaria para la ruptura y movilización de reservas que serán utilizadas en el eje embrionario para crecer. El porcentaje de germinación indica la proporción de semillas capaces de producir plantas. Se ha visto, sin embargo, que no todas las semillas germinan de inmediato al ser colocadas en un medio favorable, o sea, en condiciones adecuadas de agua, temperatura y oxígeno. El rango de temperatura para la germinación es bastante amplio, variando con las especies. Así, para el trigo es de 1° a 35°C y para maíz es de 5° a 45°C, el óptimo se encuentra en la mitad y puede, a su vez, variar para la radícula y la plúmula. Se ha comprobado que para muchas especies la luz es un factor que influye directamente sobre la germinación, acelerándola o inhibiéndola; en cambio para otras no tiene ningún efecto directo. Su acción puede ser estimular la germinación de semillas fotoblásticas como muérdago, poa, lechuga, o inhibirla, como ocurre con cebolla y otras liliáceas no fotoblásticas. En este control de la germinación interviene el sistema fitocromo con sus dos formas (P660P730); la forma activa P730 se produce, en la cantidad típica para la especie, en presencia de la luz para el caso de especies fotoblásticas o está ya presente, en el nivel crítico, si no son fotoblásticas. Si estas últimas especies reciben luz se activará la destrucción y transformación del fitocromo activo pues, dada la capacidad de interconversión del fitocromo, esta condición es la que determina dicho efecto. Cabe mencionar que este efecto de la luz está a su vez condicionado por otros factores como: integridad de la testa, temperatura (a 8°C o menos desaparece la fotosensibilidad en algunas especies), tensión de O2 ó CO2, almacenamiento en seco. OBJETIVOS 1.- Dado que el cambio de volumen en las semillas corresponde al primer paso de la germinación, estudiar la entrada de agua y las características de este cambio de volumen. 2.- Examinar diferentes semillas maduras para conocer sus principales partes. 3.- Observar en las diferentes semillas examinadas cómo ocurre su germinación, cuáles son las características comúnes y diferentes. 4.- Determinar el porcentaje de germinación de las semillas bajo estudio. 5.- Determinar el efecto de la temperatura en la germinación de las semillas bajo estudio. 6.- Observar la influencia de la longitud de onda de la luz en la germinación. MATERIALES 1000 g de semillas de trigo, chícharo, frijol, maíz, avena, lechuga var. Grand Rapid (proporcionadas al estudiante) 1 piseta 1 lupa 1 pinzas 1 aguja de disección 1 bisturí. 1 cristalizador de 500 ml. 1 parrilla eléctrica. gasa toallas de papel 1 termómetro EQUIPO: 1 Microscopio óptico. Aceite de inmersión. REACTIVOS: Solución de lugol al 0.5% en frasco gotero. MATERIAL PROPORCIONADO POR EL ALUMNO: 1 navaja de rasurar nueva. 1 caja obscura (puede ser de cartón, e.g. una caja de zapatos tapada). 1 pliego de papel celofán de los siguientes colores: azúl, verde, rojo. 6 cajas de plástico transparente (en caso de no conseguir la caja de zapatos, 5 si se tiene la caja de zapatos). 1 lámpara incandescente de 500W. 1 lámpara fluorescente de 40W. Cinta adhesiva. 1 tijeras. 1 taza de medir. PROCEDIMIENTO: 1.- Determine el volumen de 20 semillas de cada tipo. Para este propósito ponga agua hasta la mitad de una taza de medir e introduzca las semillas secas. Anote el aumento de volumen observado en dicha taza de medir. Cuide de que no queden semillas flotando en la superficie, empújelas al fondo con una varilla antes de medir). 2.- Tome dos semillas embebidas de monocotiledónea y de dicotiledónea. A una de cada grupo córtele cuidadosamente la cubierta protectora y remuévala con la ayuda de pinzas. Examine y compare ambos tipos de envolturas protectoras. 3.- Corte longitudinalmente las otras semillas; observe las diferentes estructuras que las componen; determine el número de cotiledones presentes y sus características (carnosos o foliáceos). 4.- Determine qué parte de la semilla corresponde al embrión e identifique sus componentes. Observe si hay presencia de endosperma. Agregue una gota de lugol diluído en la zona del corte para distinguir mejor las reservas del embrión. 5.- Siembre 25 semillas de cada tipo en un vaso desechable con Kleenex o papel secante. Déjelas en un lugar bien iluminado y observe diariamente los cambios ocurridos durante 7 a 10 días. Observe los cambios que ocurren en las distintas partes de la semilla. Anote el tiempo y el tipo de emergencia de las diferentes estructuras y verifique a qué parte del embrión corresponden. 6.- De las observaciones realizadas en el procedimiento anterior determine el porcentaje de germinación de las semillas bajo estudio de acuerdo a la siguiente fórmula: No de semillas germinadas X 100 = % de germinación No. total de semillas Realice la misma operación pero esta vez hierva otras 25 semillas durante 10 minutos y luego proceda a sembrarlas de igual modo que las anteriores (procedimiento No.4). Realice la misma operación del procedimiento No. 4 con 25 semillas previamente guardadas en el congelador durante 2 días. Después de 5 días determine el número total de semillas que han germinado en cada caso. Cuide de mantener siempre las semillas humedecidas, agregándoles agua diariamente sin excederse. 7.- Para observar el efecto de la longitud de onda de la luz sobre la germinación de las semillas proceda a forrar las cajas de plástico transparente de la siguiente forma: Cubrir la caja con 3 capas de papel celofán azúl. Cubrir la caja con 3 capas de papel celofán verde. Cubrir la caja con 2 capas de papel celofán rojo. Cubrir la caja con 3 capas de papel celofán azúl y 2 capas de papel celofán rojo. 5) Cubrir una caja con plástico negro o utilizar la caja de zapatos cerrada. 6) Dejar una caja de plástico sin forrar (ésta será el control al que le dará la luz normal todo el tiempo). 1) 2) 3) 4) Una vez preparadas las cajas de germinación se procede a sembrar 5-10 semillas en cada una de ellas del modo acostumbrado. En seguida exponga las cajas 2, 3 y 4 a luz fluorescente. La caja No. 5 a luz incandescente, durante 24 horas. Las cajas deben quedar a 30 cm de la fuente de luz. Para evitar un sobrecalentamiento de la caja colocada bajo la luz incandescente ponga al mismo tiempo sobre la caja un disco o vaso que contenga agua. En el caso de calor excesivo utilice un ventilador. Observe las semillas después de 4 días y haga un recuento del porcentaje de germinación. RESULTADOS 1.- Determine el cambio de volumen final de las semillas como consecuencia del inicio de la germinación. Calcule la diferencia de volumen (antes de sumergir a las semillas en agua y después de sumergidas) en porcentaje. Luego determine el cambio de volumen promedio por semilla. 2.- Resuma los cambios de volumen de las diferentes semillas usadas: MAÍZ TIPO DE SEMILLA AVENA CHÍCHARO FRIJOL Volumen inicial Volumen final (después de 24 horas) Cambio total de volumen Total en % Cambio de volumen, promedio/semilla 3.- Haga un diagrama de las semillas enteras, indicando sus partes. 4.- Haga un diagrama de las semillas cortadas, indicando las partes correspondientes. Señale el aumento usado en el microscopio. 5.- Complete el siguiente cuadro con la información obtenida: CARACTERÍSTICAS MAÍZ Número de cotiledones Tipo de cotiledones Presencia de endosperma Comentarios TIPO DE SEMILLAS AVENA CHÍCHARO FRIJOL 6.- Dibuje las semillas en sus diversos grados de germinación, indicando sus partes. 7.- Complete el siguiente cuadro con las observaciones realizadas: OBSERVACIONES MAÍZ Parte del embrión que emerge primeramente Días para la emergencia del primer órgano (d) No. de hojas a los 10 días Largo del epicótilo a los10 días (cm) Largo del hipocótilo a los 10 días (cm) Largo de la raíz primaria a los 10 días (cm) TIPO DE SEMILLAS AVENA CHÍCHARO FRIJOL 8.- Compare a las semillas germinadas e indique la velocidad de germinación de las especies estudiadas en órden decreciente. 9.- Complete la siguiente tabla con sus datos obtenidos sobre el efecto de las diversas temperaturas sobre el % de germinación, compare sus resultados con los de sus compañeros. Considérelos como repeticiones del experimento. Calcule el promedio. HERVIDAS PROMEDIO SEMILLAS CONGELADAS PROMEDIO SIN TRATAMIENTO PROMEDIO No. total No. de semillas germinadas % de semillas germinadas 10.- Anote en el siguiente cuadro el efecto de las diferentes longitudes de onda en la germinación de las semillas de lechuga: REACCIÓN DE GERMINACIÓN LONGITUD PROMUEVE INHIBE NO % DE DE ONDA AFECTA GERMINACIÓN (nm) ESPECTRO VISIBLE OBSCURIDAD 390-550 470-580 580-680 700 Señale qué longitudes de onda inhiben la germinación y cuáles la favorecen. ¿Qué se supone que ocurre en la naturaleza para permitir que este tipo de semillas germinen? BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Devlin, R.M., & Witham, F.H. 1983. Plant Physiology. 4th ed. Willard Grand Press. Boston. U.S.A. 577pp. Fernández, G. y Jonston, M. 1986. Fisiología Vegetal Experimental. Ed. Servicio Editorial IICA, Costa Rica. 428pp. Salisbury, F.B. & Ross, C.W. 1992. Plant Physiology. 4th ed. Wadsworth Publishing Company, California Taiz, L. & Zeiger, E. 1991.Plant Physiology. Ed. Benjamin Cummings Publishing Co. Inc. California. 682pp.
