5.4: Semillas

Las semillas están contenidas dentro de los frutos. Esta es una buena característica que puedes usar para diferenciar entre un fruto y otra parte de planta. Si tiene semillas entonces es un fruto (e.g. Tomate, sandía, pimiento). Si no tiene semillas entonces es otra parte de la planta (por ejemplo, camote, yuca, cebolla). Estas otras partes de la planta normalmente se denominan “vegetales”. Ten en cuenta que existen algunas variedades de frutas, como los plátanos, que para nuestra comodidad han sido criados para que no tengan semillas. Las semillas vienen en todas las formas y tamaños (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\): Diversidad de semillas. Por DutraElliott está licenciado bajo CC BY-NC-SA 4.0 vía Flickr.

Una semilla es la unidad de reproducción de una planta con flores y tiene todos los materiales necesarios para convertirse en otra planta. Las semillas tienen tres partes principales: un embrión, una capa marina (testa) y el endospermo (cotiledón; Figura\(\PageIndex{2}\)). La función de cada una de estas partes es muy específica:

Capa de semilla (testa): La capa externa que rodea a la semilla. Protege al embrión contra los microbios y el medio ambiente.

Embrión: El embrión es el producto final de la fertilización (la planta bebé). El embrión germinará y se convertirá en una nueva planta.

Endospermo (cotiledón): Un segundo producto del proceso de doble fertilización previamente discutido. El endospermo es el tejido nutritivo que alimentará al embrión durante la germinación. Las semillas de plantas monocotiledóneas tienen 1 cotiledón (por ejemplo, maíz) mientras que las semillas de plantas dicotiledóneas (eudicot) tienen 2 cotiledones (por ejemplo, frijoles).

Figura\(\PageIndex{2}\): Semilla de aguacate (Persea americana; eudicot) dividida abierta mostrando dos cotiledones. Por LadyOFHats está licenciado bajo[1] Dominio Público vía Wikicommons.

Germinación de semillas

La germinación de semillas es un proceso por el cual el embrión contenido en una semilla se convierte en una plántula. Por lo general, las semillas están latentes, es decir, se encuentran en un estado de inactividad. Cuando las semillas encuentran las condiciones adecuadas, hay una activación metabólica (reacciones químicas) en la semilla, lo que lleva a la germinación de la semilla o al crecimiento del embrión para convertirse en una nueva planta. Hay tres fases distintas de germinación de semillas:

1. Absorción de agua por la semilla (imbibición): El embrión absorbe agua del ambiente haciendo que la semilla se hinche. La capa de la semilla luego se divide.
2. Fase de retraso: En esta fase, el metabolismo de la semilla entra en acción, el endospermo comienza a descomponerse, y esos azúcares son utilizados por el embrión para crecer.
3. Emergencia de radícula (parte del embrión que se convertirá en la raíz): En esta fase, la radícula crece fuera de la capa de la semilla y comienza a desarrollarse hasta convertirse en una raíz (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Una vez concluidas estas tres fases, el embrión continuará creciendo y desarrollándose hasta convertirse en una plántula fotosintética que podrá elaborar su propio alimento.

Figura\(\PageIndex{3}\): Semillas en germinación. A) Semilla de frijol con primera raíz (radícula), B) Semilla de frijol sin recubrimiento de semilla, C) Semilla de maíz con brote y raíz. Por DutraElliott está licenciado bajo CC BY-NC-SA 4.0 vía Flickr.

Viabilidad y latencia de las semillas

Hay tres requisitos que deben cumplirse antes de que pueda ocurrir la germinación:

1. El embrión debe estar vivo. La viabilidad de la semilla es la capacidad del embrión para germinar. Si el embrión está muerto, no funcional o inexistente (algunas semillas no tienen embriones. a.k.a. semillas vacías), la semilla no germinará.
2. Se debe superar la latencia. Las semillas pueden permanecer inactivas durante muchos años. Para las especies silvestres esto es muy importante y una cuestión de supervivencia. Una semilla permanecerá latente hasta que se den las condiciones adecuadas. Por ejemplo, una semilla permanece latente cuando hay sequía y solo germinará cuando haya suficiente agua en el ambiente.
3. Deben existir las condiciones ambientales adecuadas: agua, oxígeno, temperatura y luz. Algunas semillas no germinarán a altas temperaturas ni en presencia de luz. Todas las semillas no germinarán en ausencia de agua.

En agricultura y conservación hay necesidad de semillas de alta calidad. Cuando compras un paquete de semillas en la tienda, debes estar seguro de que la mayoría de las semillas del paquete germinarán. Existen estándares federales y estatales para esto, pero la calidad de las semillas varía ampliamente dependiendo de dónde obtengas tus semillas. Es por ello que algunos jardineros y agricultores deciden guardar sus propias semillas. Al buscar la calidad de las semillas, la gente considera algunas cosas. En el campo de la conservación, por ejemplo, la gente siempre está tratando de entender cuánto durarán las semillas en el suelo antes de que germinen o cuándo es el mejor momento para cosechar semillas para proyectos de restauración.

La alta viabilidad de las semillas es lo que la gente busca si está tratando de cultivar un cultivo. Esto se puede medir observando el porcentaje de germinación y la tasa de germinación. El porcentaje de germinación es la proporción de semillas que germinan de todas las semillas sujetas a las condiciones adecuadas para el crecimiento. Si intentas germinar 100 semillas y 20 de ellas no germinan, tienes un porcentaje de germinación del 80%. Este número debe estar incluido en el paquete de semillas cuando compre uno en la tienda. Te da una pista de que las semillas que estás comprando son buenas. La tasa de germinación es el tiempo que tardan las semillas en germinar. Nuevamente, si intentamos germinar 100 semillas en 7 días y solo el 50% de las semillas germinaron, esta es su tasa de germinación. ¿Por qué es importante la tasa de germinación? Imagina que plantaste un campo de frijol. En los primeros 7 días, 50% de tus semillas germinaron y el otro 50% germinó un mes después. Esto puede ser muy frustrante para un agricultor que quiere cosechar todos los cultivos al mismo tiempo. En la naturaleza, esta no es una mala estrategia, ya que puede dar algunas ventajas a las plantas. Por ejemplo, si las condiciones ambientales no son las adecuadas cuando germina el primer lote de semillas, un segundo evento de germinación un mes después puede tener mejor éxito. Finalmente, el vigor de la semilla es una medida de la calidad de la semilla, e implica la viabilidad de la semilla, el porcentaje de germinación, la tasa de germinación y la fuerza de las plántulas producidas.

Ahorro y Conservación de Semillas

Las plantas silvestres han evolucionado en su hábitat natural durante millones de años. En ciertos casos, las plantas se ponen en peligro debido a impactos humanos negativos en el medio ambiente, como la introducción de especies invasoras y la destrucción del hábitat. Una estrategia utilizada en la conservación de las plantas es recolectar semillas de plantas amenazadas y amenazadas, almacenarlas en las condiciones adecuadas y eventualmente germinarlas para reintroducirlas en áreas restauradas para asegurar el futuro de la especie. Las semillas de especies nativas son recolectadas en todo el mundo por diferentes organizaciones involucradas en la conservación y se almacenan en bancos de semillas. En Hawaiʻi varias organizaciones, como el Programa de Prevención de Extinción de Plantas (PEPP), recolectan semillas de plantas hawaianas en peligro de extinción, las cultivan en invernaderos y luego las transplantan en la naturaleza para restaurar los ecosistemas nativos.

Las semillas son obviamente cruciales en la agricultura. Los humanos han estado domesticando especies de cultivos durante los últimos 15 mil años. Una vez especies silvestres, las especies de cultivo han sido seleccionadas por los humanos por algunas características que nos benefician como semilla y fruto, sabor y uniformidad en la maduración. Por ejemplo, el maíz (Zea mays) fue domesticado en México hace alrededor de 9 mil años (Figura\(\PageIndex{4}\)).

Figura\(\PageIndex{4}\): Variedades de maíz mexicano (Zea mays). Por DutraElliott está licenciado bajo CC BY-NC-SA 4.0 vía Flickr.

El pariente silvestre del maíz, Teosinte (Figura\(\PageIndex{5}\)), parece una hierba grande. Se necesitaron varios cambios para que el teosinte se convirtiera en maíz moderno. Los humanos jugaron un papel directo al seleccionar plantas con semillas cada vez más grandes, y cultivando solo esas. Este proceso se llama selección artificial. Si estuvieras confiando en el maíz para la subsistencia, querrías plantas que produzcan semillas más grandes para una mayor ingesta calórica.

Figura\(\PageIndex{5}\): Teosinte el pariente silvestre del maíz y el maíz moderno. Por National Science Foundation está licenciado bajo dominio público vía Wikicommons.

Guardar semillas de los parientes silvestres de especies de cultivos (como Teosinte) es importante porque esos genes pueden ser utilizados para futuros fitomejoramiento. El Proyecto Crop Trust ha estado haciendo precisamente eso. En ocasiones los fitomejoradores buscarán parientes silvestres para cruzar con cultivos domesticados para que puedan adquirir genes que brinden cierta resistencia a enfermedades o sequías. Un ejemplo de esta aplicación es el uso de la especie hawaiana de algodón, ma'o (Gossypium tomentosum, 5.4.6) en proyectos de mejoramiento para incrementar la resistencia a enfermedades en algodón domesticado (Akhtar et al. , 1996). Si bien las fibras de ma'o (Figura\(\PageIndex{6}\)) son cortas y no se utilizan comercialmente para elaborar algodón, las plantas se han cruzado con variedades de algodón comercial para hacer variedades más fuertes.

Figura\(\PageIndex{6}\): Ma'o (algodón hawaiano), Gossypium tomentosum. A) Fruto abierto (cápsula) con semillas y B) Flor. Por DutraElliott está licenciado bajo CC BY-NC-SA 4.0 vía Flickr.