Ciencia para todos desde el CEBAS

Pedro Diaz Vivancos. Investigador Contratado del CEBAS-CSIC.

La germinación es el proceso mediante el cual una semilla se desarrolla hasta convertirse en una nueva planta. Por definición, la germinación incorpora esos eventos que comienzan con la captación de agua por la semilla seca en reposo y terminan con el alargamiento del eje embrionario (formará la parte aérea de la planta) y la protrusión de la radícula (formará la raíz de la planta). Durante la germinación de semillas se produce la activación de una serie de procesos metabólicos que incluyen la degradación de proteínas de almacenamiento, la síntesis de novo de proteínas, la producción de energía, la biosíntesis de compuestos metabólicos primarios y secundarios y la activación de moléculas señalizadoras. Todos estos procesos que se producen durante la germinación son los que permiten el establecimiento y desarrollo de las plántulas (planta en sus primeros estadios de desarrollo, desde que germina hasta que se desarrollan las primeras hojas verdaderas).

Las especies reactivas de oxígeno (ROS), especialmente peróxido de hidrógeno o agua oxigenada (H2O2), se producen continuamente como subproductos de diferentes vías metabólicas.  En el blog podéis encontrar diferentes post con información acerca de las ROS. A pesar de que las ROS están consideradas como moléculas tóxicas, el agua oxigenada a bajas concentraciones puede actuar como una molécula señalizadora.

En general, cada vez hay más evidencias que implican la señalización de ROS con la germinación de semillas. Las ROS aparecen ahora como moléculas importantes en el proceso de germinación, siempre que exista un equilibrio entre su producción y su eliminación (reguladas por el metabolismo antioxidante). Se ha descrito que tratamientos con  H2O2 estimulan la germinación de semillas de patata, guisante y cebada, entre otras. El efecto positivo del H2O2 sobre la germinación de semillas puede ser atribuido al hecho de que la eliminación de H2O2 resulta en la producción de oxígeno necesario para diversos procesos metabólicos. En la siguiente figura se puede observar la estimulación de la germinación de semillas de guisante tras 24-h de incubación en presencia de H2O2, las semillas controles, con un notable retraso en la germinación, se incubaron en agua.

Imagen1

Aunque en los últimos años se ha producido un notable progreso en la comprensión de los mecanismos fisiológicos y moleculares que regulan la germinación de la semillas, varias preguntas permanecen sin aclarar. Todavía nos son desconocidos los mecanismos  que determinan la dormancia de las semillas, tampoco está claro cómo las temperaturas afectan a la germinación, ni cómo las ROS intervienen en la regulación de dicho proceso. La respuesta a estas preguntas puede proporcionar nuevos marcadores de vigor de semillas que podrían ser utilizados por los agricultores en programas de reproducción, así como para desarrollar nuevos tratamientos que mejoren la germinación de semillas.

 

Bibliografía empleada:

Bailly C, El-Maarouf-Bouteau H, Corbineau F. (2008) From intracellular signaling networks to cell death: the dual role of reactive oxygen species in seed physiology. Comptes Rendus Biologies 331, 806-814.

Bahin E, Bailly C, Sotta B, Kranner I, Corbineau F, Leymarie J. (2011) Cosstalk between reactive oxygen species and hormonal signalling pathway regulates grain dormancy in barley. Plant Cell & Environment 34, 980-993.

Bajji M, MʼHamdi M, Gastiny F, Rojas-Beltran JA, du Jardin P. (2007) Catalase inhibition accelerates dormancy release and sprouting in potato (Solanum tuberosum L.) tubers. Biotechnology, Agronomy, Society and Environment 11, 121–131.

Barba-Espín G, Diaz-Vivancos P, Clemente-Moreno MJ, Albacete A, Faize L, Faize M, Pérez-Alfocea F, Hernández JA. (2010) Interaction between hydrogen peroxide and plant hormones during germination and the early growth of pea seedlings. Plant Cell & Environment 33, 981-994.

Barba-Espin G, Diaz-Vivancos P, Job D, Belghazi M, Job C, Hernández JA. (2011) Understanding the role of H2O2 during pea seed germination: a combined proteomic and hormone profiling approach. Plant Cell & Environment  34, 1907-19.

Katzman LS, Taylor AG, Langhans RW. (2001) Seed enhancements to improve spinach germination. HortScience 36, 979–981.

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Comentarios en: "AGUA OXIGENADA Y GERMINACIÓN DE SEMILLAS" (11)

  1. Pablo Díaz dijo:

    Hola, enhorabuena por el blog, mi pregunta es: Esta aplicación de la molécula señalizadora, ¿provocaría también una aceleración en la germinación del olivo? Como sabemos es una especie de crecimiento lento, y la espera hasta obtener un material vegetal con el que trabajar es un problema. Gracias

    • Hola Pablo, muchas gracias. En principio el H2O2 podría estimular la germinación de las semillas de olivo, pero la naturaleza leñosa de la semilla dificultaría el proceso. Una alternativa podría ser la rotura de la cubierta externa de la semilla de olivo e incubar el embrión con el H2O2. Si necesitas mas información al respecto no dudes en contactar con nosotros. Un saludo.

      • Si, por supuesto estoy de acuerdo con lo que dices, sin embargo creo que he formulado mal la pregunta, en mi caso, estoy realizando germinación de embriones de olivo in vitro para mi tesis, y obtengo unos tres nudos a partir de embriones con 45 días despues de la germinación, ya a partir de aquí tengo que propagar este material por lo que tardaría casi 5 meses en obtener material para enraizar, y finalmente poder aclimatar y pasar a ex vitro. Por lo que poder adelantar este tiempo de alguna manera me seria muy beneficioso. Pero exponer embriones con H2O2, ¿podría producir un efecto opuesto al que busco y que mis embriones en lugar de incrementar su velocidad de germinación provoque quizás su aborto? y ¿has probado en tu ensayo con guisantes, utilizar algunos que no estubieran del todo formados (semilla o embrion) el guisantes?

      • Hola PAblo
        Seguramente la exposición directa de los embriones de olivo a H2O2 podría ser prejudicial. Nosotros probamos la imbibición con H2O y después la germinación y crecimiento temprano con diferentes concentraciones de H2O2 (5, 10, 20 mM) y vimos una bajada en peso fresco. Eso no quiere decir que concentraciones más bajas (1 mM) pudieran ser beneficiosas. Es cuesstión de probar. Nosotros no probamos concentraciones menores ya que nuestro propósito era estudiar el efecto del H2O2 durante la imbibición en la germinación posterior de las semillas (pero incubadas en H2O) (Ver Barba-Espín et al., 2010 Plant Cell Environm 33: 981-994. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2010.02120.x.

        Saludos

    • Podrías incubar tus embriones con el H2O2 a muy bajas concentraciones para ver si encuentras alguna que estimule la germinación. En semillas de guisante concentraciones por encima de 20mM producen un crecimiento anormal de las plántulas. Yo empezaría con concentraciones bajas, del orden de 1-5 mM.

  2. Buenas tardes, no acabo de entender la proporción del agua oxigenada por litro de agua.

    • Hola Rafael
      La concentración del agua oxigenada comercial que se puede comprar en farmacias es de 0.9 M. Usando la Formula VixCi = VfxCf se puede calcular fácilmente la cantidad de agua oxigenada para un litro de agua u otro volumen (Vi y Vf: volumen inicial y final respectivamente ; Ci y Cf: concentración inicial y final respectivamente). Si quisieras preparar un litro a la concentración de 20 mM sería: X(ml agua oxigenada) x 900 mM = 1000 ml x 20 mM

  3. hola, estoy haciendo una feria científica para mi hijo de 5to grado, y escogí el tema. Qué efectos tiene el H2O2 sobre la germinacion de la semilla vs el agua. Pues dada a la informacion que recopilamos, por los componentes que contiene la H2o2, esta es la que ayudaría en la aceleración de la germinacion. Para llevar a cabo la investigacion seleccioné 2 vasos con algodón y 3 semillas cada uno y alimentados 1 con agua y un con h2o2, debidamente identificados. Cuando observé que mi hipótesis estaba siendo desaprobada preparé 2 vasos con tierra y 3 semillas en cada uno y los identífique uno con agua y el otro con h2o2, y a los 3 días mi hipótesis fue aprobada. O sea, el h2o2 tiene efecto positivo en la germinación de las plantas cuando la misma es plantada sobre tierra, pq en algodón no tiene el mismo efecto.

    • Hola Karen. Puede ser que cuando pusiste las semillas en el vaso la concentración de H2O2 fuese muy alta, y observaras el efecto contrario.
      En la tierra la concentración se diluye.

  4. Milagros Benavides dijo:

    Tienen el mismo efecto en el crecimiento de las plantas o no, por ejemplo en el de la lechuga, tiene ese efecto.

    • Hola.
      Tiene un efecto similar, siempre dependiente de la concentracion empleada, en semillas de otras especies, incluyendo melón y lechuga. Respecto al crecimiento de la planta, al principio las plantulas muestran un mayor desarrollo, pero las diferencias no son muy notables.

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