Características morfológicas y fisiológicas de la semilla de frijol (Phaseolus vulgaris L.) domesticado y silvestre y su relación con el desarrollo y establecimiento de la plántula

Abstract

El objetivo de esta investigación fue caracterizar la variabilidad del vigor de la semilla de frijol en un gradiente de domesticación. Para esto, fue caracterizada la capacidad de emergencia, el consumo de las reservas de la semilla durante este proceso, el crecimiento y desarrollo de las plántulas de un grupo de cultivares mejorados, tradicionales (criollos) y silvestres en repuesta a la profundidad de siembra. La hipótesis fue que las características morfológicas y fisiológicas de la semilla de frijol, dependientes del nivel de domesticación, contribuyen al establecimiento y desarrollo de la plántula y que la selección para el mejoramiento de los cultivares ha conducido a la homogeneidad morfológica tanto de su semilla como de sus plántulas y por lo tanto de su vigor inicial. El estudio fue dividió en cuatro secciones: a) variabilidad del vigor inicial del germoplasma mejorado, b) efecto de la profundidad de siembra en el consumo de las reservas seminales, c) efecto de la profundidad de siembra en la tasa de emergencia del frijol con distinto nivel de domesticación y d) efecto de la profundidad de siembra en el consumo de las reservas de la semilla con distinto nivel de domesticación. Se incluyeron 48 cultivares mejorados, tres cultivares regionales y seis variantes silvestres. El color de la testa fue una de las principales características que agrupó los cultivares mejorados, los de color claro formaron un grupo y los de testa negra el otro, esto pudo haber influido indirectamente en el desarrollo de la plántula. Un segundo nivel de agrupamiento se basó en la proporción de cotiledón de la semilla. La característica que contribuyó menos a la diversidad morfológica de las semillas fue el contenido de eje embrionario. La variabilidad del vigor inicial de los cultivares mejorados se basó principalmente en la capacidad para emerger o no. Los cultivares, mejorados y tradicionales, incrementaron la longitud del hipocótilo con la profundidad de siembra; mientras entre las variantes silvestres hubo diferencias en la respuesta; además, las plántulas de las semillas significativamente más pesadas fueron en promedio más vigorosas, con mayor altura y diámetro de hipocótilo, acumularon más biomasa en su raíz y foliolos respecto a las ligeras. Los cultivares tradicionales acumularon el doble de biomasa en los folíolos con la siembra a 2.5 cm, respecto a los otros dos grupos, pero disminuyó drásticamente, tanto en los cultivares como en los silvestres con el incremento de la profundidad de siembra. También se observaron similitudes en la respuesta a la profundidad de siembra; en promedio los cultivares y las variantes silvestres acumularon mayor biomasa en los foliolo con la siembra a 2.5 cm de profundidad, en el hipocótilo y la raíz con la siembra a 5.0 y 7.5 cm, respecto a las otras profundidades; y con la siembra a 10 cm todas las variantes generaron las plántulas más altas, respecto a las profundidades menores. Las reservas seminales son asignadas al desarrollo de las estructuras de la plántula en proporciones variables y en dependencia de la variante de frijol; sin embargo, predomina la asignación al hipocótilo, y esto repercute positivamente en el crecimiento longitudinal de la plántula. Se comprobó que la variabilidad del vigor y morfología de la semilla de frijol responde al gradiente de domesticación: cultivar mejorado < cultivar tradicional < variante silvestre._________The objective of this investigation was to characterize the variability of the vigor of common bean seeds in a gradient of domestication. For this, it was evaluated the emergency capacity, the seed reserves used during emergency, the seedlings growth and development of a group of improved cultivars, traditional (landraces) cultivars and wild types, in response to the depth of sowing. The hypothesis was that morphology and physiological characteristics of the common bean seed, depending of the stage of domestication, contribute to the seedlings establishment and development, and that the selection for the improvement of cultivars has lead to the morphologic homogeneity as much of its seed and seedlings, and therefore of its initial vigor. The study was divided in four sections: a) variability of the initial vigor of improved germplasm, b) effect of sowing depth in the consumption of the seminal reserves, c) effect of the sowing depth in the rate of the emergency of common bean with different stage of domestication and d) effect of the depth sowing in the use of seed reserves of common bean with different stage of domestication. Forty eight improved cultivars, three landraces and six wild variants were included in the study. Seed coat color was one of the main characteristics that grouped improved cultivars, those of clear color formed a group and those of black seed coat the other one, and this characteristic could have influenced indirectly the seedlings development. A second level of grouping was based on the proportion of seed cotyledon. The characteristic with the lowest contribution to the seed morphology diversity was the seed embryonic axes proportion. The variability of the initial vigor of improved cultivars was based mainly on the capacity of emergence. Improved cultivars and landraces increased length hypocotyls with the sowing depth; while, between wild variants this response was variable; in addition, seedlings of significantly heavier seeds were, in average, more vigorous, tallest, with high diameter of hypocotyl, accumulated more biomass in the root and leafless, with respect to the light seeds. Landraces doubled leaflets biomass with 2.5 cm of sowing deep, with respect to the others seed groups, but it diminished drastically, as much in cultivars like in the wild variants with the depth sowing increase. Also, similarities in the response of sowing depth were observed; in average, cultivars and wild variants accumulated more biomass in leaflets with 2.5 cm of sowing depth, in hypocotyl and root with 5.0 cm and 7.5 cm, with respect to the other sowing depths; and with 10 cm of sowing depth all variants generated the tallest seedlings, with respect to the smaller depths. The seminal reserves are allocated to the developing structures in the seedling, in variable proportions, and depended of the common bean variant. However, the allocation to hypocotyls is predominant, and the longitudinal growth of seedlings is positively increased. It was probed that the variability of the vigor and morphology of the seed of common bean respond to the domestication gradient: improved cultivars < landraces < wild variants.