INTERACCION DEL SODIO Y POTASIO CON LA TEMPERATURA EN LA GERMINACION Y CRECIMIENTO RADICULAR DE QUINUA (Chenopodium quinoa Willd.)

J.A. González y F.E. Prado

 

1. Resumen

Una de las limitaciones en el establecimiento de la quinua es su bajo poder germinativo en condiciones agronómicas de campo. Hasta el momento no se conoce si ese bajo poder germinativo está relacionado sólo con las alternancias de temperaturas, con la presencia de grandes cantidades de sales, por la interacción de ambos factores o por otros de naturaleza aún desconocida. En este trabajo se presentan datos que demuestran que en Chenopodium quinoa (Var. Sajama) tanto las bajas temperaturas (5C) como la presencia de concentraciones variables de sales de sodio (entre 0 y 0,5 M) inhiben fuertemente la germinación, detectándose además un alto porcentaje de germinación anormal (semillas abortadas con emergencia del eje embrional en vez de la radícula). La interacción de ambos factores deprime fuertemente la germinación (desde 19% a 30C hasta 1 % a 5C, en presencia de NaCl 0,5 M). Por otro lado, las sales de potasio (K), a las mismas concentraciones que las de sodio, actúan favoreciendo la germinación. La combinación de ambas sales (Na y K) demuestra que el potasio ejerce un efecto antagónico al del sodio, llegando incluso a revertir totalmente el efecto inhibitorio de éste sobre la germinación. El crecimiento radicular muestra también un efecto benéfico del K sobre el del Na.

2. Introducción

El bajo poder germinativo de la quinua en condiciones de campo aún no ha sido explicado. Las razones de la baja germinabilidad pueden estar relacionados con diversos factores como: elevadas concentraciones de salinidad (sodio, potasio, calcio y magnesio, entre otras); bajas temperaturas nocturnas y altas durante el día; disponibilidad de agua; efectos combinados de estos factores, etc. Una aproximación para resolver este problema es el estudio en laboratorio de la ecofisiología de la germinación de quinua, analizando factor por factor y la combinación de ellos. Luego, estos resultados deberán ser validados en condiciones de campo para lograr una explicación al problema planteado.

Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es el estudio de la influencia de dos tipos de sales (NaCl y KCl) en dos condiciones de temperaturas sobre la germinación de quinua.

  1. Materiales y Métodos

Semillas: Chenopodium quinoa (Var. "Sajama") obtenida de la Estación Experimental Patacamaya (Bolivia).

Condiciones de germinación: Cajas de Petri con 50 semillas y 2 ml de solución con papel Whatman (5 repeticiones).

Tratamientos: Testigo (0,0 M) y soluciones de NaCl y KCl (0,1; 0,2; 0,3; 0,4 y 0,5 M) a dos temperaturas (30 y 5C) (Cámara controlada electróni-camente). También se utilizaron soluciones combinadas (NaCl + KCl) a 0,1; 0,2 y 0,3 M.

Parámetros: Semillas germinadas (radículas = 2 mm), abortadas (germinación anormal), no germinadas y dormidas.

Conteos: Cada dos horas durante 20 horas (tiempo para lograr la máxima germinación).

Modelos utilizados para simulación: Ecuación logística y polinomios de orden n.

4. Resultados

A. Efecto del Sodio (Na) sobre la germinación

En la Figura 1 se observa el efecto inhibitorio del sodio sobre la germinación de quinua.

Fig. 1. Efecto del NaCl sobre la germinación de quinua.

El modelo de simulación (curvas logísticas) indica que el máximo de germinación en el control fue del 66,2%, valor que decae a 1,8% en 0,5 M después de 20 horas de germinación. En la Figura 2 se muestra el efecto combinado de la temperatura (25 y 5C) con cantidades crecientes de sodio.

Fig. 2. Porcentaje final de germinación en función de distintas concentraciones de NaCl en dos temperaturas distintas.

B. Efecto del Potasio (K) sobre la germinación

La Figura 3 muestra el efecto inhibitorio de la germinación de cantidades crecientes de KCl sobre la germinación de quinua. En este caso, el modelo mostró que el máximo de germinación, a las 20 horas, fue del 66,2%, valor que decae al 1,0% en 0,5 M. Si bien estos resultados finales son similares a los obtenidos con el Na, existen diferencias en el comportamiento de ambos iones: por un lado, el control como los tratamientos a 0,1 y 0,2 M llegan a las 20 horas al mismo porcentaje de germinación (p= 0,05) mientras que recién a 0,3 M la germinación decae al 48%. A altas concentraciones (0,4 y 0,5 M) la germinación decae a valores menores del 10%.

Fig. 3. Efecto inhibitorio del KCl sobre la germinación de quinua.

C. Efecto del Na y K en bajas concentraciones sobre la germinación de quinua

Entre 0,1 y 0,2 M Na+K, el KCl logra revertir el efecto inhibitorio del NaCl por sí solo (Figura 4-5). Esta reversión se demuestra hasta el punto que se logra alcanzar los valores de germinación del control. En 0,3 M este efecto ya no se manifiesta y la germinación decae inevitablemente (Figura 6).

Fig. 4. Efecto del NaCl, KCl y Na+ K (0,1 M) sobre la germinación de quinua.

Fig. 5. Efecto del NaCl, KCl y Na+K (0,2 M) sobre la germinación de quinua.

Fig. 6. Efecto del NaCl, KCl y Na+K (0,3 M) sobre la germinación de quinua.

D. Efecto Combinado del Na y K sobre la Germinación

En la Fig. 7 se muestra el efecto combinado de ambos cationes sobre la germinación. A bajas concentraciones (0,1 y 0,2 M de Na+K) la germinación es similar, o incluso superior, al control. Este hecho demostraría la anulación del efecto inhibitorio del Na por la presencia del ión K. A concentraciones más altas (desde 0,3 M hacia arriba) el efecto contrarrestador del K, no resulta tan evidente.

Fig. 7. Efecto combinado del Na+K sobre la germinación de quinua.

E. Efecto del Na y K sobre el largo de las radículas

En la Figura 8 se observa que en general tanto el aumento de concentración del Na como del K inhiben el crecimiento radícular. Sin embargo, la magnitud del efecto es distinta según el catión, así el potasio (K) ejerce un efecto menos severo sobre el crecimiento (la longitud se reduce entre un 15 % a 0,1 M hasta un 72 % a 0,5 M). Por otro lado, con el sodio se presenta un fenómeno de estímulo al crecimiento en la concentración correspondiente a 0,1 M de NaCl, con lo que resulta que el crecimiento radicular se incrementa en un + 10% respecto al control. La combinación de ambos cationes (Na+K) demuestra que a una concentración de 0,1 M se revierte el efecto reductor producido sólo por el potasio.

Fig. 8. Efecto del Na y K sobre el largo radicular de quinua

5. Conclusión

  • El efecto de concentraciones crecientes de sodio (Na) inhibe fuertemente la germinación de quinua, efecto que se agudiza si la temperatura desciende.
  • Con el potasio (K) se observa un efecto que depende de su concentración. A concentraciones bajas (0,1 M y 0,2 M) no se observan efectos inhibitorios sobre la germinación. Sin embargo, por arriba de esos valores el efecto inhibitorio se incrementa.
  • Los tiempos de germinación al 50% (g0,5) tanto en presencia de Na como de K, calculados a partir de la ecuación logística, muestran un crecimiento sigmoideo que podría implicar una conjunción de alteraciones metabólicas sobre el proceso germinativo. Hay que destacar que ambos tiempos son distintos según del catión del que se trate, resultando que en presencia de K el tiempo g(0,5) es menor que en el caso del Na.
  • El efecto combinado del Na y K muestra, para bajas concentraciones (0,1 y 0,2 M), un alto grado de germinabilidad similar o superior, al control. Este hecho demostraría la anulación del efecto inhibitorio del Na por la presencia del ión K. A concentraciones más altas (desde 0,3 M hacia arriba) el efecto contrarrestador del K, no resulta tan evidente debido probablemente a problemas de fuerza iónica resultante de la sumatoria de ambas sales.
  • Los datos obtenidos nos permiten enunciar la hipótesis de que la baja germinación de la quinua en el campo estaría ligada a la interacción de Na y K con la temperatura. Si bien los suelos de la zona andina presentan valores entre 40-50C en superficie durante el día, debido a la alta radiación visible diurna, estos valores descienden fuertemente durante la noche sometiendo a las plántulas a una amplitud térmica día/noche muy fuerte. La conjunción de temperaturas aunada a la sodicidad serían dos factores que el K no puede neutralizar, resultando la baja germinación observada en el campo. Por otro lado, si bien la quinua resulta inhibida por el Na en concentraciones altas (> 0,3 M) hay que destacar la elevada plasticidad para tolerar concentraciones mayores o iguales a 0,3 M, condiciones que se verifican en salares y bordes de tierras salinas.