Semilla, germinación, viabilidad y concepto

La semilla es el embrión de una planta una vez que ha alcanzado la madurez, pudiendo estar acompañada de tejidos nutritivos y protegida por una cubierta o testa. Hay una distinción entre las semillas de las angiospermas o plantas con flores y las semillas de las gimnospermas, como las coníferas y otros grupos similares. Las semillas de las angiospermas están encerradas en el interior de un ovario que se transforma en fruto cuando madura, mientras que las semillas de las gimnospermas se forman en conos o piñas y están expuestas.

 

Introducción

Durante el proceso de fecundación, el tubo polínico ingresa al óvulo a través del micrópilo. En las gimnospermas, solo se produce la unión de un núcleo espermático o gameto masculino con una célula del óvulo llamada ovocélula, formando así un cigoto que dará origen al embrión. Por otro lado, en las plantas con flores, el otro núcleo espermático se une a dos núcleos polares presentes en el saco embrionario, formando el núcleo del endospermo. Este núcleo del endospermo se transforma posteriormente en el endospermo nutritivo que rodea al embrión de la semilla.

En las gimnospermas, el endospermo se forma a partir del tejido del propio saco embrionario. La nucela o megasporangio, que constituye la mayor parte del óvulo, se digiere parcialmente durante el desarrollo de los tejidos del embrión y el endospermo.

La semilla se encuentra envuelta por una capa dura y resistente llamada testa, que se deriva del integumento del óvulo. En las plantas con flores, se forma una segunda envoltura llamada tegmen en el interior de la testa. Además, algunas semillas desarrollan proyecciones en la testa que facilitan la absorción de agua durante la germinación o actúan como protección adicional.

En la mayoría de las semillas, el micrópilo, por el cual el tubo polínico penetró en el óvulo, persiste como una pequeña abertura en la testa. En las plantas con flores, una estructura llamada peciolo o funículo conecta la semilla a la placenta a través de la pared del fruto. Al desprender la semilla, se forma una pequeña cicatriz o hilo que indica el punto de inserción del funículo.

En ciertas plantas, como las Orquidáceas, el embrión permanece como una masa de células indiferenciadas hasta después de que la semilla se ha separado de la planta madre. Durante el periodo entre la separación y la germinación, estas células indiferenciadas se transforman en raíz, yema, tallo y hoja embrionarios. Sin embargo, en la mayoría de las otras plantas, esta diferenciación ocurre antes de la dispersión de las semillas.

En estas plantas, la raíz embrionaria o radícula generalmente crece hacia el micrópilo, mientras que la yema embrionaria, llamada plúmula o epicótilo, se forma en el extremo opuesto a la radícula. El tallo embrionario o hipocótilo conecta la radícula con las hojas de la semilla, también conocidas como cotiledones. En las gimnospermas, es común encontrar varios cotiledones, mientras que en las angiospermas se dividen en dos grandes grupos en términos de cotiledones: las monocotiledóneas, que tienen un solo cotiledón en la semilla, y las dicotiledóneas, que tienen dos cotiledones.

Los cotiledones desempeñan un papel crucial como centros de absorción y almacenamiento, extrayendo nutrientes del endospermo. En muchas plantas, como el girasol, funcionan como órganos fotosintéticos primarios después de la germinación, antes de que las hojas se desarrollen a partir de la plúmula.

¿Cómo saber que tan viable es una semilla?

La viabilidad de una semilla se refiere a su capacidad de germinar y desarrollarse en una planta saludable. Hay varias formas de determinar la viabilidad de una semilla:

• Prueba de germinación: Es el método más común y consiste en sembrar las semillas en un ambiente adecuado, proporcionándoles condiciones óptimas de humedad, temperatura y luz. Se observa el porcentaje de semillas que germinan y desarrollan plántulas sanas dentro de un período de tiempo determinado. El resultado de esta prueba indica la viabilidad relativa de las semillas.

• Prueba de flotación: Algunas semillas viables tienen mayor densidad que el agua, mientras que las semillas no viables suelen ser menos densas. Para realizar esta prueba, se sumergen las semillas en agua. Las semillas que floten son menos viables, mientras que las que se hunden tienen más probabilidades de ser viables.

• Inspección visual: Observar las características externas de las semillas puede proporcionar pistas sobre su viabilidad. Las semillas viables suelen tener una apariencia sana, con colores vivos y una apariencia firme. Por el contrario, las semillas no viables pueden presentar daños, ser más pequeñas, arrugadas o tener moho.

• Prueba de tetrazolio: Este es un método más avanzado que utiliza una solución de tetrazolio para determinar la viabilidad de las semillas. Las semillas se tratan con la solución y las células vivas producen un color característico, mientras que las células muertas permanecen incoloras. Esto permite identificar las semillas viables de las no viables.

Es importante tener en cuenta que la viabilidad de las semillas puede verse afectada por diversos factores, como el almacenamiento incorrecto, la edad de las semillas y las condiciones ambientales. Estos métodos proporcionan una estimación de la viabilidad, pero no garantizan el éxito absoluto en la germinación.

Germinación de las semillas

La germinación es el proceso en el que el crecimiento embrionario se reactiva después de un período de reposo. Este proceso solo ocurre cuando la semilla ha sido transportada a un entorno favorable por agentes de dispersión. Las condiciones esenciales para la germinación son un suministro adecuado de agua, oxígeno y una temperatura apropiada.

Cada especie tiene una temperatura específica preferida para la germinación, y condiciones extremas de frío o calor no son propicias para este proceso. Algunas semillas también requieren una exposición determinada a la luz para iniciar la germinación.

Durante la germinación, el agua penetra a través de las capas de la semilla y llega al embrión, que durante el reposo se ha deshidratado casi por completo. El agua hace que la semilla se hinche, a veces incluso rompiendo la cubierta externa.

El oxígeno absorbido proporciona la energía necesaria para que la semilla inicie su crecimiento. Varias enzimas descomponen los nutrientes almacenados en el endospermo o los cotiledones en sustancias más simples, que luego son transportadas al interior del embrión hacia los puntos de crecimiento. La primera estructura embrionaria en emerger a través de la cubierta de la semilla es la radícula.

Esta forma pelos radiculares que absorben agua y anclan el embrión en el suelo. A continuación, el hipocótilo comienza a alargarse, empujando hacia arriba la plúmula y, en muchos casos, el cotiledón o los cotiledones, hasta la superficie del suelo. Si los cotiledones se exponen a la luz, comienzan a producir clorofila y llevan a cabo la fotosíntesis hasta que las verdaderas hojas se desarrollan a partir de la plúmula.

En algunas especies, especialmente en las gramíneas, los cotiledones nunca llegan a la superficie del suelo y la fotosíntesis no comienza hasta que las hojas verdaderas se desarrollan. Mientras tanto, la planta se sustenta utilizando los nutrientes almacenados en la semilla. Desde el inicio de la germinación hasta que la planta logra su independencia completa de los nutrientes almacenados en la semilla, se le llama plántula.

Latencia

La latencia de las semillas desempeña dos funciones principales: la sincronización de la germinación con las condiciones óptimas para la supervivencia de la plántula resultante, y la distribución de la germinación a lo largo del tiempo para evitar la pérdida total de la descendencia debido a eventos catastróficos.

La latencia de una semilla se refiere a su incapacidad para germinar en condiciones ambientales óptimas, generalmente cuando la temperatura y la humedad del suelo son adecuadas. Esta latencia está determinada por factores internos de la semilla que impiden la germinación, por lo que es un estado de la semilla y no del entorno. Por otro lado, la latencia inducida o quiescencia de las semillas ocurre cuando las condiciones externas son inapropiadas para la germinación, como la oscuridad o la luz excesiva, temperaturas extremas o sequedad.

Es importante tener en cuenta que la latencia de las semillas no es lo mismo que la persistencia de las semillas en el suelo o en la planta, aunque a menudo se confunden o se utilizan como sinónimos.

Existen diferentes categorías de latencia de semillas, que incluyen la latencia exógena, causada por factores externos al embrión, y la latencia endógena, que se origina dentro del embrión. También se distinguen otras categorías como la latencia combinatoria y la latencia secundaria. Un enfoque más reciente clasifica la latencia en cinco clases: letargo morfológico, fisiológico, morfofisiológico, físico y combinacional.

La latencia exógena es causada por condiciones externas al embrión, incluyendo:

• La latencia física de la semilla se refiere a la presencia de una cubierta dura que impide la entrada de agua. Sin embargo, cuando el período de letargo llega a su fin, una estructura especial llamada micrópilo se rompe en respuesta a las señales ambientales, especialmente la temperatura, permitiendo así que el agua penetre en la semilla y se inicie la germinación. Algunas familias de plantas en las que se observa esta latencia física incluyen Anacardiaceae, Cannaceae, Convulvulaceae, Fabaceae y Malvaceae.

• Por otro lado, la latencia química se presenta en especies que no tienen latencia fisiológica, pero en las cuales una sustancia química evita la germinación. Esta sustancia química puede ser eliminada de la semilla a través del lavado por agua de lluvia o derretimiento de nieve, o puede ser desactivada de alguna manera. Se ha sugerido que la lixiviación de inhibidores químicos de la semilla por el agua de lluvia es un factor importante en la liberación de la latencia en semillas de plantas del desierto, pero hasta el momento existen escasas pruebas que respalden esta afirmación.

La latencia endógena está causada por condiciones dentro del propio embrión, entre las que se incluyen:

• La latencia morfológica impide la germinación debido a las características estructurales del embrión. En algunas especies, cuando las semillas se dispersan, el embrión se encuentra en un estado indiferenciado, siendo solo una masa de células. Para que la germinación ocurra, el embrión debe diferenciarse y crecer. En otras especies, el embrión está diferenciado, pero no completamente desarrollado al momento de la dispersión, requiriendo un crecimiento adicional hasta alcanzar una longitud específica para que la germinación pueda tener lugar. Ejemplos de familias de plantas con latencia morfológica incluyen Apiaceae, Cycadaceae, Liliaceae, Magnoliaceae y Ranunculaceae.

• La latencia morfofisiológica engloba semillas con embriones subdesarrollados que también presentan componentes fisiológicos de latencia. Estas semillas requieren un tratamiento para romper el letargo y un período de tiempo para que los embriones se desarrollen por completo. Entre las familias de plantas con latencia morfofisiológica se encuentran Apiaceae, Aquifoliaceae, Liliaceae, Magnoliaceae, Papaveraceae y Ranunculaceae. Algunas plantas con latencia morfofisiológica, como las especies Asarum o Trillium, presentan múltiples tipos de latencia, una que afecta al crecimiento de la raíz y otra que afecta al crecimiento del brote. Los términos "latencia doble" y "semillas de dos años" se utilizan para especies cuyas semillas requieren dos años para completar la germinación, o al menos dos inviernos y un verano. Durante el primer invierno, se rompe la latencia de la raíz de la plántula, mientras que durante el segundo invierno se rompe la latencia del brote.

• La latencia fisiológica significa que el embrión, debido a causas fisiológicas, no puede generar suficiente energía para romper la cubierta de la semilla, el endospermo u otras estructuras de cobertura. La dormancia suele romperse en condiciones de humedad fría, humedad cálida o sequedad cálida. El ácido abscísico suele ser el inhibidor del crecimiento en las semillas y su producción puede estar influenciada por la luz.