Determinación del mejor momento de cosecha de semilla gámica, Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray

C Padilla, Idalmis Rodríguez, T E Ruiz y Magalys Herrera

Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, La Habana, Cuba
cpadilla@ica.co.cu

Resumen

Se aplicó un diseño de bloque al azar con 4 repeticiones para investigar el mejor momento de cosecha de la semilla gámica, de Tithonia diversifolia vc material vegetal 16, según los diferentes estados fenológicos de la cabezuela. Los tratamientos fueron: 1.Cosechar la cabezuela con brácteas verdes y pétalos marchitos, 2. Cosechar cabezuela con brácteas verdes sin pétalos y 3. Cosechar cabezuela con brácteas y pedúnculos secos (color marrón). Se midió el número y el peso de 1000 semillas, así como el % de semillas llenas y vacías, el % de germinación y las semillas puras germinables (SPG) cabezuela^-1. El número (p< 0,0001) y peso (p=0,0002) de semillas llenas y totales por cabezuela fue mayor cuando se cosechó en el estado fenológico de brácteas verde sin pétalos. Cuando las cabezuelas se cosecharon con brácteas verdes y pétalos marchitos, se encontró el mayor número (p< 0,0001) y peso (p=0,0002) de las semillas vacías y totales, así como el menor peso (p<0,0001) de 1000 semillas y la menor producción de SPG (p=0,0001) cabezuela^-1. No se encontraron diferencias significativas entre cosechar las cabezuelas con brácteas verdes sin pétalos y cosechar las cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos para el rendimiento de SPG cabezuela^-1. Se concluye que el mejor momento de cosecha de esta planta se produce cuando las cabezuelas se cosechan en el estadio de brácteas verdes sin pétalos o en el estadio de cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos.

Palabras clave: botón de oro, cabezuelas, germinación

Determination of the best time to harvest seeds of Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray

Abstract

A randomized block design with 4 repetitions was applied to research the best harvest moment of the seed of Tithonia diversifolia vc plant material 16, according to the different phenological stages of the flower head. The treatments were: 1. Harvest the head with green bracts and wilted petals, 2. Harvest head with green bracts without petals and 3. Harvest head with bracts and dry stems (brown). The number and weight of 1000 seeds were measured, as well as the % of full and empty seeds, the % of germination and the pure germinable seeds (PGS).  The numbers and weights of full and total seeds per head were higher when harvested in the phenological stage of green bracts without petals. When the heads were harvested with green bracts and wilted petals, the highest number and weight of the empty and total seeds were found, as well as the lowest weight of 1000 seeds and the lowest production of PGS. There were no differences between harvesting the heads with green bracts without petals and harvesting the heads with dry bracts and stems for the yield of PGS head^-1. It is concluded that the best harvest time of this plant occurs when the heads are harvested in the stage of green bracts without petals or in the stage of heads with dry bracts and stems.

Key words: flower-head, germination, Mexican sunflower

Introducción

Tradicionalmente la propagación de la especie Tithonia diversifolia se ha realizado a partir de material vegetativo o esquejes. No obstante, este método resulta costoso y requiere de más tiempo, por lo que en muchos casos no resulta práctico. La dificultad para conseguir el material vegetativo o el daño y deshidratación que éste sufre durante el transporte, son aspectos que han sugerido la necesidad de encontrar alternativas para el establecimiento de esta especie por semilla botánica (Solarte et al 2013; Gallego et al 2014; Romero et al 2014; Uribe et al 2017). Según Ríos (2009) estas causas constituyen limitantes para la expansión de los sistemas silvopastoriles intensivos con este arbusto para ramoneo, tal es así que no se conocen plantaciones establecidas a partir de semilla sexual.

La producción de semilla gámica de botón de oro y el establecimiento por esta vía constituye un reto científico, se considera que es una planta hermafrodita (Pérez et al 2009), sus semillas tienen dormancia (Agboola et al 2006) y presenta bajo porcentaje de germinación (Peters et al 2003, Summ 2015; Muoghalu y Chuba 2005). No obstante, se considera que es una planta invasora en África (Agboola et al 2006).

Investigaciones realizadas en Cuba y en América Latina demuestran el potencial de Tithonia diversifolia y la importancia de su utilización en la alimentación de diferentes categorías de animales (Ríos y Salazar 1995; Rodríguez et al 2017; Mejía-Díaz et al.2017). Los estudios de Ruiz et al (2013) y Ruiz et al (2017) en Cuba muestran los avances logrados en la evaluación de diferentes materiales de esta planta para el pastoreo y de corte, colectadas en la región central y occidental del país.

Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo de este trabajo fue determinar el mejor momento de cosecha de la semilla gámica de Tithonia diversifolia (Hemsl.) Gray vc material 16 colectada y seleccionada en Cuba.

Materiales y métodos

La investigación se desarrolló en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes “Miguel Sutachs Naya”, localizada entre los 22º 54´44.94” LN y los 82º 00´38.34” LW y a 83 msnm, perteneciente al Instituto de Ciencia Animal, ubicado en el municipio de San José de las Lajas, Provincia Mayabeque, Cuba. El tipo de suelo es el Ferrálico Rojo Éutrico, de rápida desecación, arcilloso y profundo sobre calizas (Hernández et al 2015), equivalente al subtipo cambisol ferralicorodico (FAO-UNESCO1988).

Tratamiento y diseño experimental 

Se utilizó un diseño de bloque al azar con 4 repeticiones. Los tratamientos fueron: cosechar la cabezuela con brácteas verdes y pétalos marchitos; cosechar cabezuela con brácteas verdes sin pétalos; y cosechar cabezuela con brácteas y pedúnculos secos (color marrón).

Procedimiento experimental

Las flores de Tithonia se seleccionaron de un área que fue plantada (40*20 m) al inicio del período lluvioso, y en el mes de noviembre cuando aparecieron las primeras floraciones masivas se cosecharon 30 cabezuelas por tratamiento según las diferentes etapas de floración y madurez fisiológica de los diferentes estados fenológicos evaluados. (Foto 1).

Cabezuela con brácteas verdes y pétalos machitos	Cabezuela con brácteas verdes sin pétalos	Cabezuela con brácteas y pedúnculos secos.
Foto 1. Diferentes estados fenológicos de maduración de las cabezuelas de Tithonia diversifolia

Después de la cosecha de las cabezuelas, los aquenios (término empleado para nombrar la semilla de esta planta) fueron depositados en sobres de papel durante 3 días para provocar el sudado de las semillas y facilitar el desgrane. Posteriormente las semillas fueron expuestas al sol, en horarios de la mañana y al atardecer para su secado y se almacenaron al ambiente durante 30 días.

En cada caso se determinaron el número y peso de semillas llenas, vacías y total cabezuela^-1, peso de 1000 semilla, % de semillas llenas y vacías, % de germinación y SPG cabezuela^-1. El número de semillas llenas, vacías y total se calculó separándolas en un equipo con aire forzado (ModeloCB2001 Marca OEM,Inc). Después se realizó un muestreo para valorar en microscopio estereoscópico la precisión del equipo. El peso en mg aquenio ^-1 y de mil semillas se realizó en una balanza analítica (TE12S marca Sartorius).

El porcentaje de germinación se realizó mediante prueba de germinación, colocando 100 semillas llenas por placa de Petri y cuatro replicas. Se usó un sustrato de algodón qeue se humedecía con agua destilada a temperatura ambiente (26-28 ^oC) en condiciones de laboratorio.

Se analizaron los supuestos teóricos del ANAVA homogeneidad de varianza por la dócima Levene (1960) y la normalidad de los errores por la dócima Shapiro-Wilk (1965) para los residuos de las variables originales: semillas llenas, semillas vacías, semillas totales, peso de la semilla llenas, peso de la semillas vacías, peso de las semillas totales y peso de 1000 semilla y cumplieron dichos supuestos por lo que no fue necesario aplicar ninguna transformación, posteriormente se realizó análisis de varianza según diseño completamente al azar y se aplicó dócima de Duncan para P<0,05. En el caso de la variable porcentaje de germinación no se cumplieron los supuestos por lo que se realizó la transformación de arc seno^² % según StarSoft (2003). Se utilizó el paquete estadístico Infostat (2012).

Resultados y discusión

La producción de semilla gámica de Tithonia diversifolia es un problema no resuelto aún por la ciencia y existen muchas incógnitas para lograr una tecnología factible desde el punto de vista técnico –económico. Por otra parte, la plantación por estaca y su establecimiento es costosa y no resulta práctico, a pesar de que constituye la vía de propagación más utilizada hasta nuestros días (Bultrago et al 2017; Mahecha y Angulo, 2017). De ahí que la siembra por semilla gámica se plantea como una necesidad de encontrar alternativas para su establecimiento (Romero et al 2014).

Los conocimientos fenológicos y fisiológicos de la semilla resultan necesarios para enfrentar estudios de producción de semilla de Tithonia (Saavedra 2016). Aún resultan más importantes cuando se trata de conocer el mejor momento fisiológico para su cosecha. Las investigaciones dirigidas a propiciar una adecuada producción de semilla comercial de estas plantas nos obliga a ampliar el conocimiento biológico de la inflorescencia y la formación del aquenio. Existe poco conocimiento científico sobre la fisiología y estrategias reproductivas de esta especie, lo cual ha limitado el avance en su domesticación como especie multipropósito. Las investigaciones han sido dirigidas, más bien, al estudio de la flor y sus estructuras.

Cuando se cosechó en el estado fenológico de brácteas verde sin pétalos el número de semillas llenas por cabezuela fue mayor (Tabla 1). Sin embargo, el número de semillas vacías fue mayor cuando se cosecharon en el estadio de cabezuela con brácteas verdes y pétalos marchitos (Figura 1).

Figura 1. Número de semillas o aquenios por cabezuela en diferentes estados fenológicos de formación y maduración	Figura 2. Porcentaje de semillas llenas y vacías según el estado fenológico de la formación y maduración de las cabezuelas

Se observó que el peso de semillas llenas por cabezuela fue mayor cuando se cosechó en el estado fenológico de brácteas verdes sin pétalos (Tabla 1). Sin embargo, el peso de semillas vacías fue mayor cuando se cosecharon las cabezuelas con brácteas verde y pétalos marchitos. No obstante, el peso de semillas totales fue mayor en las cabezuelas con brácteas verdes y sin pétalos.

Los resultados indican que en el estado fenológico de brácteas verdes y pétalos marchitos aún las semillas no se han formado (Figura 2), ya que se determinó en el mismo, el menor peso de semillas llenas y el mayor de las vacías cabezuelas. Ello revela que en este momento de formación aún las semillas vacías no han desgranado y las llenas no se han formado.

El porcentaje de germinación de las semillas llenas por cabezuelas, fue mayor (48,3 %) cuando estas se cosecharon con brácteas y pedúnculos secos (color marrón) (Figura 3). No hubo diferencias significativas entre cosechar cabezuelas con brácteas verdes sin pétalos y cosechar cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos (color marrón) para el rendimiento de SPG cabezuela^-1 (Tabla 2). No obstante, se determinó una menor germinación cuando estas se cosecharon en el estado fenológico de cabezuelas con brácteas verdes y pétalos marchitos. Estos resultados indican la necesidad de realizar la cosecha de las cabezuelas, cuando las semillas (aquenios) logran su maduración y formación desde el punto de vista fenológico y fisiológico.

Figura 3. Porcentaje de germinación de las semillas llenas, cosechadas en diferentes estados fenológicos

Los porcentajes de germinación obtenidos fueron superiores al reportado por otros investigadores, así Saavedra (2016) lograron niveles máximos de 13% de germinación; Muoghalu y Chuba (2005) encontraron un 16,3% de germinación. Este comportamiento puede estar relacionado con el procesamiento y la selección de las semillas. En primer lugar se realizó la separación de las semillas (llenas y vacías) por un método mecánico, empleando un equipo separador de semilla por aire forzado que no es capaz de detectar semillas que no completaron su maduración fisiológica y mucho menos aquellas que fueron dañadas por ataques fungosos y bactericida durante la cosecha y post cosecha que pueden afectar el porcentaje de germinación.

Si bien es cierto que los porcentajes de germinación logrados en este experimento son superiores a los reportados por otros investigadores, como se indicó anteriormente, aún no son los esperados.

Sin embargo no se puede obviar que el mayor porcentaje de germinación logrado en este estudio ocurrió en el momento fenológico que ya las semillas han comenzado el desgrane y el número de semilla llenas es menor (156 cabezuela^-1) que cuando se cosecha con brácteas verdes y sin pétalos (192 semillas cabezuela^-1). El menor peso de éstas, ocurrió cuando se cosecho en el estado de brácteas verdes y pétalos marchitos, al compararlos con los que fueron colectados en un estado mayor de desarrollo de las semillas (Tabla 2). 

Corrobora el anterior criterio que en este tratamiento las semillas aún no se han formado; el hecho que el menor porcentaje de semillas llenas y el mayor de vacías cabezuelas^-1 se obtuvo cuando se cosecho en el estado fenológico de brácteas verdes y pétalos marchitos. También se pudo constar que cuando se colectaron las cabezuelas con brácteas verdes y pétalos marchitos predominó el mayor peso y número de semillas vacías cabezuela^-1.

El menor peso de 1000 semilla se produjo al cosechar las cabezuelas con brácteas verdes con pétalos marchitos (Figura 4).

Figura 4. Peso de 1000 semillas según diferentes estados fenológicos de su formación y maduración de las cabezuelas

El hecho que el peso y número de semillas llenas cabezuela^-1 ocurrió cuando se cosecho en el estado fenológico de brácteas verdes y sin pétalo, pudo deberse a que cuando se cosecharon las cabezuelas en este estado de maduración, todavía los aquenio no habían completado todas su formación fisiológica y en el caso de las cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos color marrón, las semillas formadas ya comenzaban a desgranar.

Si bien es cierto, que el porcentaje de germinación fue mejor (48,25 %) en el caso de las cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos color marrón comparado con 34,50% cuando se cosecharon las cabezuelas con las brácteas verdes y sin pétalos, sin embargo la producción de semilla llenas fue inversa192 y 156 mg cabezuela^-1 respectivamente. De ahí que para precisar el mejor momento de cosecha hay que tener en cuenta la producción de SPG cabezuela^-1 que fue similar en ambos tratamientos que es el indicador más trascendente para la salida tecnológica de la producción de semilla gámica de botón de oro. Por otra parte, al analizar el peso de 1000 semillas se observó que cuando se cosechan las cabezuelas en estado fenológico de brácteas verde y pétalos marchitos, todavía no hay una formación completa de la semilla lo que hace inferir que el mejor momento de cosecha de la semilla se logra donde hay una mayor formación y maduración de la semillas. en el periodo de maduración de estos dos tratamientos donde se propicia compensar la producción de semillas llenas y el porcentaje de germinación.

Los resultados demuestran que para determinar el mejor momento de cosecha de las semillas de botón de oro es necesaria una sincronización entre los indicadores: número de semillas llenas, SPG y porcentaje de germinación. Lo anterior puede estar relacionado al criterio que hoy en día prevalece de que las semillas de esta especie tienen baja viabilidad.

Otras investigaciones (Sánchez et al 2014) atribuyen el bajo porcentaje de germinación (20%) de los aquenios, al alto porcentaje de polen estéril (65%) carente de núcleos espermáticos.

Otras razones de la esterilidad del polen son las observadas en la división meiótica, donde se observan cromosomas rezagados en la anafase I, ocasionados por la falta de tensión sobre las fuerzas del huso, que ejercen las enzimas sensitivas del cinetocoro, evitando así el arrastre de los cromosomas hacia los polos, lo que puede desalinear un cromosoma, generando señales negativas que identifica la célula (Alcorcés et al 2007).

Se sabe que estas simientes son pequeñas, liviana, numerosa, con un diámetro aproximado de 2,9 mm y generalmente presenta baja viabilidad para su propagación (Peters et al 2003).Por otra parte Saavedra (2016) plantea que los tratamientos pregerminativos no son exitosos en el incremento de la germinación, probablemente debido a la estrategia reproductiva de la especie, la cual produce entre un 15 y 26% de fruto vano y entre 50 y 62% de semilla no viable; tan solo entre el 18 y 22% de la semilla producida por esta especie tiene la capacidad de germinar e indica que los principales factores que limitan la propagación de esta especie son el bajo porcentaje germinativo de la semilla y la falta de conocimiento sobre su fisiología y estrategia reproductiva.

Aun complica más esta problemática el hecho que esta especie no logra flujos uniformes de floración que garantice la producción de semilla en cantidad y calidad en momentos puntuales, para que se propicie la cosecha manual y mecanizada de forma práctica y económica. La experiencia en Cuba nos indica que un programa de investigación en la producción de semilla de pastos de gramíneas exige de conocer el mejor momento de cosecha de la semilla de la especie en estudio (Padilla y Febles 1976; Vietío et al 2001; Pérez et al 2009; Suárez et al 2015). Lo anterior propiciaría, que garantizado este componente, los demás indicadores que se evalúen en el proceso de estudio o de la validación de las tecnologías son más confiables.

Conclusiones

• El mejor momento de cosecha del botón de oro se produce cuando las cabezuelas se cosecharon con brácteas verdes y sin pétalos o cabezuelas con brácteas y pedúnculos secos (color marrón).
  
  
• Los resultados de esta investigación contribuyen al conocimiento científico y práctico, sobre la determinación del mejor momento de cosecha de semilla gámica y constituyen la base para determinar la factibilidad técnico-económico de estas producciones.

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Received 28 February 2018; Accepted 5 March 2018; Published 1 April 2018

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