Influencia del ácido húmico y fúlvico y el pH en la estructura anatómica de la radícula del embrión de manzano durante la estratificación

Durante el período de estratificación de las semillas, en el embrión tienen lugar las más complejas transformaciones bioquímicas, fisiológicas, estructurales y de otro tipo, que afectan la germinación, el crecimiento posterior y el desarrollo de la planta.

Un complejo de procesos que ocurren en las semillas están influenciados por sustancias fisiológicamente activas. Una de estas sustancias, como han demostrado muchos estudios, son los ácidos húmicos y fúlvicos. Las sustancias húmicas solubles en agua en condiciones anaeróbicas promueven la germinación de las semillas. Incluso las semillas viejas, que no germinaban en condiciones normales, adquirieron viabilidad bajo la influencia de las sustancias húmicas. Esto nos impulsó a estudiar la influencia del ácido húmico en la estructura anatómica del embrión de semillas de manzano con diferentes reacciones del medio durante el proceso de estratificación.

Esta cuestión no ha sido suficientemente estudiada hasta la fecha.

Método de investigación

En el experimento se utilizaron semillas de manzano silvestre (Malus silvestris), obtenidas de la silvicultura de Novomoskovsk de la región de Dnipropetrovsk y recolectadas de árboles madre del inicio del cuarto período de edad. Los frutos se seleccionaron de los lados oeste y suroeste de las partes superiores de la copa en una etapa cercana a la madurez biológica completa, del mismo tamaño con un peso promedio de 43-46 g.

Después de extraerlas de los frutos, las semillas se dividieron en tres fracciones. Para la estratificación y estudios posteriores se utilizaron semillas cuidadosamente seleccionadas solo de la fracción grande, que se distinguían por su gran homogeneidad en forma y color. Las semillas se caracterizaron por los siguientes indicadores promedio: peso de 1000 piezas — 34,66 g; longitud — 8,6 mm; ancho — 4,9 mm; espesor — 2,3 mm.

Las semillas se estratificaron en arena lavada y calcinada en bolsas de polietileno. En el momento de la siembra de las semillas para la estratificación, se añadió a las bolsas una solución de humato de potasio Agro.Bio de pH y concentración determinados. El humato se añadió en forma de humato de potasio dializado en concentraciones de 0,001%, 0,01%, 0,1% y 0,5% con un pH del medio de 4,94; 5,91; 6,98 y 8,04 en una mezcla tampón de Sørensen III. Control: todos los valores de pH del medio sin ácido húmico.

En la instalación frigorífica, durante 70 días de estratificación, se mantuvo una temperatura de +5°C, luego se redujo a +1°C y este régimen se mantuvo hasta el final de la estratificación. El día 122 de estratificación, para determinar la energía de germinación, las semillas se sembraron en papel de filtro en placas de Petri, y para estudiar la intensidad de crecimiento, en recipientes de vegetación con cultivo de suelo.

Para el estudio anatómico, el día 70 y 90 de estratificación, se seleccionaron 10 semillas de manzano de cada variante, se limpiaron de las cubiertas hasta los cotiledones y se fijaron en la mezcla de Navashin. La fijación del material, el lavado, su paso a través de una serie de alcoholes y un líquido intermedio, la inclusión en parafina, el corte en microtomo y el pegado de las secciones en portaobjetos se realizaron según la metodología generalmente aceptada. El espesor promedio de las secciones obtenidas fue de 5-7 µm. Las preparaciones se tiñeron con hematoxilina y solución acuosa de eosina según el método de Ganzin, seguido de la inclusión en poliestireno.

En las series de cortes transversales, realizados los días 70 y 90 de la estratificación de las semillas, se realizaron mediciones de los tejidos de la radícula del embrión y de las células en longitud y anchura en la base de la radícula con un aumento de 300 veces según el método de Yurtsev. Los valores numéricos de los cambios anatómicos son el valor promedio de 50 mediciones.

Resultados de la investigación

Al estudiar el efecto del ácido húmico y fúlvico en la estructura anatómica de la radícula del embrión de manzano, de considerable interés es la determinación del grado de diferenciación de los tejidos y, ante todo, del floema y xilema primarios, que aseguran el transporte de sustancias orgánicas sintetizadas y compuestos minerales. Además, era importante investigar la influencia del humato de potasio Agro.Bio en el tamaño de las células.

Sobre el grado de diferenciación de los tejidos bajo la influencia de los ácidos húmicos y fúlvicos, solo hay informes aislados en la literatura. La influencia de los ácidos húmicos y fúlvicos en el tamaño de las células ha sido demostrada en las investigaciones de varios autores. La estructura anatómica de las raíces, tallos y hojas de tomates, remolacha azucarera y trigo de primavera muestra que los ácidos húmicos y fúlvicos tienen el mayor efecto en el sistema radicular, luego en la hoja y, finalmente, en el tallo. En estos experimentos, los ácidos húmicos y fúlvicos aumentaron la longitud de las células de la corteza radicular en un 78-180%.

Las sustancias húmicas solubles en agua, en contacto directo con el tejido de las raíces de Sinapis alba, provocan una intensa división celular, y también influyen en su elongación.

Nuestras investigaciones sobre la influencia del ácido húmico y fúlvico a diferentes valores de pH del medio en el tamaño de las células parenquimáticas y la diferenciación del cilindro central de la radícula del embrión de semillas de manzano revelaron un patrón general de aumento del tamaño de las células bajo su influencia (Tabla 1). La elongación de las células tiene lugar en la epiblema, exodermis, parénquima de la corteza primaria, endodermis, periciclo y en el cilindro central de la radícula del embrión. Los mayores tamaños de las células parenquimáticas de la corteza primaria y del cilindro central se establecieron con una concentración de ácido húmico del 0,1% y 0,01% y un pH del medio de 6,98. El ácido húmico y fúlvico también tuvieron una gran influencia en la diferenciación de las células del cilindro central.

Sin ácido húmico, el día 90 de estratificación, en un corte transversal de la radícula del embrión solo se ve bien el floema primario, y en la variante con 0,1% de ácido húmico ya el día 70, además de este tejido, también se observan el periciclo y los vasos, y el día 90 de estratificación son completamente visibles, especialmente con un pH del medio de 6,98 (Fig. 1). Sin ácido húmico, las células parenquimáticas tienen un tamaño menor.

Tabla 1. Influencia del ácido húmico y fúlvico en el tamaño de las células parenquimáticas y la diferenciación del cilindro central

Concentración de ácido húmico y fúlvico, %	Células del parénquima de la corteza primaria, µm		Células del parénquima del cilindro central, µm		Diferenciación en el cilindro central
	Día 70 Longitud	Día 90 Anchura	Día 70 Longitud	Día 90 Anchura	Día 70	Día 90
pH 4,94
Control (sin ácido húmico)	20	20	23	23	No	No
0,001	23	23	27	24	No	No
0,01	30	27	33	20	No	No
0,1	35	26	37	25	No	Se insinúa
0,5	36	30	27	27	Deformación celular	Deformación celular
pH 5,91
Control (sin ácido húmico)	20	19	23	23	No	No
0,001	23	23	27	24	No	No
0,01	30	27	33	20	No	No
0,1	35	26	37	25	No	Se insinúa
0,5	36	30	27	27	Deformación celular	Deformación celular
pH 6,98
Control (sin ácido húmico)	20	19	26	25	No	No
0,001	26	25	33	30	No	Se insinúa
0,01	30	27	36	30	No	Sí
0,1	39	30	40	32	Se insinúa	Sí
0,5	40	24	30	27	Deformación celular	Deformación celular
pH 8,04
Control (sin ácido húmico)	19	19	25	24	No	No
0,001	25	24	30	29	No	Se insinúa
0,01	27	24	33	24	No	Se insinúa
0,1	33	27	35	29	Se insinúa	Sí
0,5	36	24	27	24	Deformación celular	Deformación celular

La acidificación y alcalinización del medio, así como la reducción de la concentración de ácido húmico y fúlvico, influyen menos favorablemente en el desarrollo celular. La concentración de ácido húmico del 0,5% es claramente alta y conduce a cambios patológicos en las células: en muchos casos se observa su deformación, cambio de estructura o un estiramiento excesivo.

La grado de diferenciación y desarrollo del xilema y floema primarios son de considerable importancia para aumentar la energía de germinación de las semillas, así como el crecimiento de las plántulas. Los datos experimentales demuestran un aumento bastante significativo de las áreas de los tejidos conductores de la radícula del embrión de manzano y su diferenciación bajo la influencia del ácido húmico y fúlvico (Tabla 2). La energía de formación del floema y xilema primarios varía según las condiciones de estratificación. Así, el día 70, la superficie del floema y xilema primarios del área total del corte es: sin ácido húmico, 3,7-6,3% (con diferentes valores de pH del medio), y con ácido húmico, 5,4-13,6%; el día 90, respectivamente, 8,4-14% y 12-23,8%.

El mayor grado de diferenciación del floema y xilema primarios se observó con una concentración de ácido húmico del 0,1-0,01% y un pH del medio de 6,98.

La comparación de los datos anatómicos, la energía de germinación y, como mostraron estudios posteriores, la velocidad de crecimiento posterior de las plántulas, nos llevó a la convicción de que el grado de diferenciación de los tejidos conductores es, al igual que los cambios bioquímicos, un indicador importante de la preparación de la semilla para la germinación.

Tabla 2. Cambios anatómicos en la radícula del embrión de manzano silvestre bajo la influencia del humato de potasio Agro.Bio

Concentración de ácido húmico, %	Área de los tejidos, mil µm²		Del área total del corte, %
	Corteza primaria	Floema y xilema	Día 70	Día 90
pH 4,94
Control (sin ácido húmico)	560,3	522,5	3,8	9,4
0,001	578,6	497,4	5,0	12,8
0,01	560,4	565,6	6,4	12,0
0,1	569,7	462,4	7,5	18,9
0,5	593,5	536,3	7,5	6,4
pH 5,91
Control (sin ácido húmico)	530,4	469,4	6,3	14,0
0,001	584,0	504,9	7,4	14,3
0,01	514,3	462,4	10,6	18,9
0,1	568,3	425,5	9,3	22,4
0,5	---	---	Deformación celular	---
pH 6,98
Control (sin ácido húmico)	578,9	496,2	6,1	12,3
0,001	568,3	512,4	7,7	14,9
0,01	588,2	431,7	7,8	23,1
0,1	532,4	431,7	13,6	23,8
0,5	534,1	526,9	---	---
Nota. Para todos los valores de pH, el radio del corte fue de 450±5,3 µm, el área total de 635,8±15 mil µm², la precisión del experimento fue de 0,47.

Conclusiones

1. Los ácidos húmicos y fúlvicos influyen significativamente en la estructura anatómica de la radícula del embrión de las semillas de manzano silvestre durante el proceso de estratificación. Aceleran el grado de diferenciación de los tejidos conductores y aumentan el tamaño de las células. Las soluciones óptimas son las de humato de potasio Agro.Bio al 0,1% y 0,01% con un pH del medio de 6,98.
2. Un indicador importante de la preparación de la semilla para la germinación es el grado de diferenciación de los tejidos conductores, que determina la energía de germinación y el crecimiento posterior de las plántulas.