Las Semillas Y El Proceso De Germinación

Las semillas y el proceso de germinación

Las semillas juegan un rol importante en la agricultura y en la vida del hombre, ya que sirven como medio para propagar plantas de una generación a otra, y obtener alimentos y otras materias primas así como derivados de uso industrial.

Las semillas actuales son el resultado de miles de años de domesticación y décadas de cruzamientos controlados (ver Cuadernos nº 5, 6, 39). La domesticación posiblemente, ha eliminado ciertas características beneficiosas para la supervivencia de las especies y perjudiciales para el productor, pero ha promovido la aparición de otros rasgos provechosos. Por ejemplo, el tamaño y la capacidad de almacenamiento de reservas energéticas, así como la producción de semillas aumentaron en muchos cultivos. Un ejemplo es el teosinte, la planta que es considerada como el antecesor del maíz, que rinde unos 100 kg de semillas por hectárea, mientras que los maíces híbridos modernos pueden producir 8.000 kg de semillas por hectárea.

La mayoría de los cultivos son propagados por semillas. Por esto, las semillas constituyen el sistema primario por medio del cual los fitomejoradores (mejoradores de plantas) transfieren los productos de la biotecnología de plantas a los productores y finalmente a los consumidores.

La semilla

Las semillas contienen el embrión y las sustancias de reserva. El embrión es una planta en miniatura en estado de vida latente. En el embrión pueden reconocerse algunas de las estructuras que van a dar lugar a las distintas partes de la planta adulta. Así, es posible encontrar la plúmula o gémula que producirá las primeras hojas; la radícula, que formará la raíz primaria, y el talluelo que dará origen al tallo de la plántula. Por otro lado, el embrión posee uno o varios apéndices laterales llamados cotiledones, que son hojas modificadas. Los cotiledones están unidos al embrión por el nudo cotiledonal.

El embrión y las sustancias de reserva están rodeados por una pared denominada tegumento seminal o epispermo. Este tegumento posee dos capas llamadas testa (la más externa) y tegmen (la capa interna) y son derivadas de las capas que componen el tegumento de óvulo. La testa es casi siempre dura y resistente y el tegmen es mucho más delgado. La función del tegumento es proteger al embrión y las sustancias de reserva, pudiendo experimentar a veces algunas modificaciones que facilitan la dispersión de la semilla, como por ejemplo formaciones aladas, presencia de pelos, etc.

La semilla se forma a partir del óvulo después que la célula ha sido fertilizada por la célula espermática del polen. El endospermo es el resultado de la fusión de una segunda célula espermática del polen y una célula especial del óvulo con dos núcleos. Esta única célula, resultado de la fusión da origen al endospermo luego de varias divisiones celulares.

Las partes de la semilla de poroto

Fuente: http://www3.unileon.es/personal/wwdbvmgg/practica9.htm

El desarrollo de la semilla

El desarrollo de las semillas puede dividirse en tres grandes fases:

1ª - todas las estructuras y tejidos del embrión se forman como resultado de la división y diferenciación celular.

2ª - la semilla crece y se activa el programa de síntesis de reserva. Las sustancias de reserva reemplazan el agua en las vacuolas de las células, reduciendo el contenido de agua hasta en un 40-50%.

3ª - durante la maduración, la semilla se seca, y sintetiza azúcares y proteínas que se unen a moléculas de agua de modo de proteger a las células de la desecación final. El metabolismo de la semilla se detiene y le permite permanecer por largos periodos de tiempo en estado seco. La maduración y pérdida de agua son procesos esenciales en la mayoría de los cultivos, que permite cosecharlos y almacenarlos.

El desarrollo de las semillas termina cuando finaliza el secado, y la planta germina. Cuando la semilla seca incorpora agua, su metabolismo se activa y se suceden la germinación y desarrollo de la plántula. En muchas plantas salvajes, el proceso de maduración es acompañado por dormancia, es decir que la semilla retrasa la germinación hasta que las condiciones ambientales son apropiadas para la supervivencia de las plántulas. Esto regula la germinación y la distribuye a lo largo de años, reduciendo la competencia a través de generaciones.

En los cultivos agronómicos las dormancia es un carácter no deseable porque hace que la germinación sea impredecible, impactando sobre el rendimiento. Cuando el hombre inició la selección de cultivos, lo hizo eligiendo aquellas semillas que germinaban rápidamente luego de la estación lluviosa y que crecían durante la estación seca. Esto llevó a una fuerte selección en detrimento del carácter de dormancia. Es por ello que la mayoría de cultivos agronómicos no presentan dormancia. Sin embargo, una pequeña cantidad de dormancia es deseable en algunos cultivos. Esto es porque si llueve antes de la cosecha, los granos de cereales como trigo que crecen en climas templados, estarían listos para germinar mientras están unidos a la planta madre, lo que resulta en una disminución de la calidad del grano causando pérdidas a los productores. En estos casos la dormancia se pierde luego de la desecación, cuando las semillas están por ser sembradas.

Las sustancias de reserva

A diferencia de los animales, las sustancias de reserva que nutren al embrión vegetal no provienen de la "madre" sino que están contenidas en la misma semilla, en órganos embrionarios como los cotiledones, o en tejidos extraembrionarios, principalmente el endospermo.

Al iniciarse la germinación de las semillas, y cuando las células están suficientemente hidratadas, se produce una activación de la síntesis de proteínas y, por lo tanto, la formación de enzimas hidrolíticas que son las que promueven la digestión de las sustancias de reserva para ser utilizadas durante el crecimiento de la plántula. Las reservas almacenadas ayudan al crecimiento de la plántula hasta que asoma al exterior, y la planta puede captar la energía lumínica y nutrirse mediante la fotosíntesis.

Las semillas son una fuente concentrada de carbohidratos, proteínas, y grasas y una fuente significativa de minerales, vitaminas y fibras. Los cereales son la principal fuente de alimento, seguidos por las legumbres y las oleaginosas. Entre los cereales importantes se encuentran el trigo, maíz, arroz, sorgo, avena, cebada, centeno. Entre las legumbres, las más importantes son la soja, el maní y el poroto. La soja es también una oleaginosa, como el girasol, la canola y el lino.

En la semilla madura de los cereales, un 75% del peso seco corresponde al almidón presente en el endospermo y un 12% a proteínas, mientras que el aceite depositado en el escutelo constituye menos del 5%. En las leguminosas el contenido de proteínas es de 25 a 40% del peso seco, con un 40 a 55% de almidón o 25 a 50% de aceite, dependiendo de si se trata de legumbres que almacenan almidón o aceite. La soja por ejemplo presenta un 25% de aceite, mientras que el maní un 50% (ver cuadernos n° 33, 45, 58 y 66). Las semillas también almacenan compuestos antinutrientes como ácido fítico (ver cuadernos n° 95 y 96) o enzimas inhibidoras de la digestión que cumplen una función de protección de los depredadores.

Situaciones de estrés durante el momento de la polinización y fertilización causado por variables ambientales (déficit de agua, temperatura, luz, competencia con otras plantas, y disponibilidad de nutrientes) puede causar que muchas semillas aborten o alterar su contenido y, en consecuencia, disminuir su rendimiento.

Diferencias entre monocotiledóneas y dicotiledóneas

A causa de años de selección y cruzamiento, las semillas de cultivos agronómicos contienen más reservas de las habituales para el crecimiento de la planta. En los cereales la mayor parte de la reservas se encuentra en el endospermo, mientras que en las legumbres como la soja o poroto, las reservas están en los cotiledones. En las dicotiledóneas (ej. leguminosas) los dos cotiledones se presentan como dos estructuras prominentes en el embrión maduro pero en las monocotiledoneas (ej. cereales) el único cotiledón o escutelo almacena aceite.

Semilla de dicotiledónea (poroto, phaseolus vulgaris), y de monocotiledónea (maíz, Zea mays).

Cuando se examina una semilla de una dicotiledónea como el poroto (phaseolus vulgaris), pueden notarse por su borde cóncavo el hilio, la micrópila y el rafe. El hilio es una cicatriz, señal del sitio donde se insertó un pequeño tallo llamado funículo que mantiene a la semilla unida al fruto. La micrópila es un pequeño orificio, por encima del hilio, por donde penetra el oxígeno y agua. Muy cerca de esta depresión aparecerá la radícula en el momento de la germinación. El rafe es un reborde que resulta de la soldadura del funículo con el cuerpo del óvulo. Por él se nutre la semilla cuando se encuentra en formación. Si se retira el tegumento seminal, se notan dos estructuras de gran tamaño: los cotiledones y por encima del nudo a la plúmula que está protegiendo al meristemo apical. Finalmente el talluelo es quién generará el tallo por debajo de las primeras hojas.

En una monocotiledónea como el maíz (Zea mays), el embrión ocupa el tercio inferior de la semilla y se encuentra rodeado por una sustancia

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