Reproducción Sexual y Asexual en Plantas: Claves para su Perpetuación

Reproducción en Plantas: Sexual y Asexual

La reproducción es la capacidad de los seres vivos para producir seres semejantes a ellos para su perpetuación en el espacio y en el tiempo. Cuando hablamos de reproducción y multiplicación nos referimos a un proceso que implica la formación de nuevas plantas.

Multiplicación Vegetativa

Es la forma que tienen los vegetales de producir nuevos individuos sin intervención de gametos sexuales, sino por otros métodos, permitiendo que a partir de una parte de un vegetal (raíz, tallo, hojas, yemas, explanto...) se pueda formar una nueva planta completa.

Reproducción Sexual

Es la forma que tienen los vegetales de perpetuarse mediante la producción de semillas, es decir, es la unión de un gameto masculino con otro femenino (intercambio de material genético) para que se produzca la fecundación y posterior formación de una semilla que, en condiciones adecuadas, dará lugar a una nueva planta. La formación de las semillas es esencial para la supervivencia de la mayoría de las especies vegetales. En la reproducción sexual, la flor es el órgano que da origen a las semillas, de las que van a nacer las nuevas plantas.

• Gineceo - Femenino
• Androceo - Masculino

La polinización es el transporte de los granos de polen desde los sacos polínicos de las anteras hasta el micrópilo de los óvulos en gimnospermas y hasta el estigma en las angiospermas. En las flores hermafroditas, este polen puede proceder de la misma flor o de otra de la misma planta, denominándose autopolinización. Cuando el polen procede de otra planta se llama polinización cruzada.

Decimos que la fecundación es autógama cuando el polen que fecunda el óvulo procede de los estambres de la misma flor (flores hermafroditas). Por el contrario, decimos que es alógama cuando el polen procede de los estambres de otra flor, bien sea de la misma planta o de otro pie diferente.

Las ventajas de la alogamia radican en la producción de nuevas condiciones genéticas en la población, que aseguran la viabilidad de la especie y la posibilidad de sobrevivir a los cambios del medio ambiente. Por eso algunas plantas desarrollan numerosas adaptaciones florales para favorecerla, como la separación espacial y temporal de los sexos, y que los estambres y los estigmas no maduren a la vez, ya que así las flores funcionan primero como masculinas y luego como femeninas.

Normalmente el polen pasa de flor en flor por medio del viento, de los insectos, otros animales, el agua o combinaciones de ellas. Cada especie suele estar adaptada a uno u otro medio de polinización. La polinización por medio del viento se presenta en la mayoría de las gimnospermas.

En angiospermas, las flores anemófilas carecen de medios de atracción, suelen ser unisexuales, las masculinas más numerosas que las femeninas y los estigmas están agrandados para facilitar la captación del polen.

Los agentes polinizadores buscan proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc. Se utilizan medios atractivos para asegurar la visita de los agentes, ya sean de tipo óptico (color) o químico (olor).

Apomixis: plantas que no necesitan polinización, producen un embrión sin necesidad de fecundación.

Las sinérgidas son células de transferencia, su función es atraer y recibir el tubo polínico, y también suelen estar involucradas en absorber nutrientes de la nucela y hacerlos llegar a la ovocélula.

Ventajas e Inconvenientes de la Reproducción Sexual

La mayoría de las especies se multiplican por semilla.

• Medio rápido y en general poco costoso.
• Técnica simple y rápida.
• Limitación de las enfermedades: muy pocas enfermedades (virales sobre todo) se transmiten por la semilla.
• Con pocas plantas madre podemos obtener gran número de individuos.
• La mecanización es posible en numerosos casos.
• La variabilidad de la semilla posibilita elegir los mejores individuos que presenten las mejores características.

Inconvenientes

• Los individuos pueden presentar formas diversas.
• Plantas aclimatadas para las cuales la reproducción es imposible.
• Tiempo muy largo entre la multiplicación y la floración.
• Difícil de encontrar en el mercado semilla de calidad, el poder germinativo no está garantizado ni en porcentaje ni en uniformidad.

Semillas

Son unidades de diseminación y reproducción sexual de las plantas procedentes del desarrollo de óvulos de sus flores.

Tipos de Semillas

• Agamospérmicas
• De embrión diferenciado

Estructura Básica de las Semillas

• Embrión: Resultado del crecimiento del cigoto después de la fecundación. Normalmente es diploide y siempre existe en las semillas viables. Es una planta en miniatura. Está formado por el eje embrionario y los cotiledones. Estos son las primeras hojas de la nueva planta. Están ligados al eje embrionario por haces vasculares que conducen las sustancias nutritivas movilizadas. Las semillas de los árboles presentan en la madurez un embrión con forma, tamaño y posición que varían mucho según la especie.
• Tegumentos: Su función es la protección, también son causantes de la inhibición de la germinación conservando la semilla en el tiempo en buenas condiciones, proceden del desarrollo de los tegumentos del óvulo.
• Reservas: Sustancias de reserva que almacenan las semillas, formadas por glúcidos, prótidos y lípidos.

Desarrollo de las Semillas

• Desarrollo del embrión: Después de la fusión sexual se produce una división celular y se forma el embrión.
• Acumulación de reservas alimenticias: Son fabricadas en las partes verdes de las plantas y son transportadas a la semilla en desarrollo (50% de humedad).
• Maduración: En esta fase la semilla se seca, la humedad desciende a un 10 o 20%, se separa la conexión con la planta madre cortando el suministro de agua y separando la semilla madura.

Diseminación de Semillas (Diásporas)

Proceso de dispersión natural de las semillas.

• Prevención de la competencia entre plantas.
• Facilitar la expansión en nuevos sitios.
• Permite encontrar a los individuos condiciones ambientales diferentes.

Las semillas también pueden presentar apéndices como alas, pelos (sámaras) para facilitar la dispersión.

Tipos de Diseminación

• Autocoria: Fenómeno que presentan los frutos con dehiscencia explosiva lanzando semillas a varios metros de longitud.
• Diseminación por medio del agua: Los frutos son capaces de flotar en el agua.
• Anemocoria: Desarrollo de alas como sámaras o semillas aladas.
• Zoocoria: Por medio de animales.
  • Endozoocoria: Cuando los frutos o semillas son ingeridos y liberados en la materia fecal de un animal que los digirió.
  • Epizoocoria: Cuando se adhieren a la superficie del animal con ganchos u otro tipo de fijaciones.
  • Mirmecocoria: Diseminación por medio de hormigas.

Germinación de Semillas

Son el conjunto de fenómenos por los cuales el embrión, que está en estado de vida latente dentro de la semilla, reanuda su crecimiento y se desarrolla una plántula.

Para que se produzca deben darse condiciones fisiológicas adecuadas, entre las más importantes están: oxigenación, temperatura, luz y humedad (la absorción de agua ocurre a nivel del hilo o micropila. Cuando la semilla hincha debido a la absorción de agua, los tegumentos reblandecen y finalmente se rompen por la parte más débil).

Factores que Determinan la Calidad de un Lote de Semillas

• Genéticos
• Físicos
• Fisiológicos
• Sanitarios

A la hora de la verdad, lo que normalmente se determina en los lotes de semilla para el estudio de la calidad son:

• Genuidad: Que el lote de semillas responda a la especie y cultivar deseado.
• Pureza: Estar libre de semillas extrañas, maleza o de otros cultivares y/o especies.
• Limpieza: Libres de materias extrañas como restos de palos, tierra...
• Sanidad: Libre de plagas y enfermedades.
• Viabilidad: Capacidad de germinación y desarrollo de una planta normal en condiciones óptimas de siembra.

Prelimpieza, Secado y Procesamiento de Semillas

La prelimpieza está constituida por una serie muy heterogénea de operaciones, variables según la clase de semillas que van a ser limpiadas, y que tienen por objeto hacer que la masa de semilla sucia entre en las cadenas de limpieza desprovista de impurezas que estorben el flujo y atasquen las máquinas.

El exceso de humedad, después de realizada la cosecha, es una de las causas principales de pérdidas importantes en la producción de los semilleros. De ahí que el objetivo inmediato sea lograr que el contenido de humedad sea el adecuado. Normalmente la semilla recién cosechada contiene una humedad muy alta (superior al 30%), lo que impide su buena conservación.

El Proceso de Secado Comprende Dos Etapas

• La primera viene determinada por la transferencia de la humedad desde la superficie de las semillas hacia el exterior.
• Y la segunda por la transferencia de humedad del interior de las semillas hacia su superficie.

Tipos de Secado

• Secado Natural: Consiste en la desecación mediante la acción del sol y/o del aire. Un sistema de bajo coste, que no requiere técnicas, instalaciones especiales y se adapta bien a volúmenes bajos de semilla. Es un proceso lento, en el que la semilla está muy expuesta a cambios climáticos impredecibles, requiere mucha mano de obra y no asegura obtener semillas de calidad.
  • Secado al aire: Se usa en aquellas especies en las que los frutos se abren o se desintegran por la acción directa del aire a temperatura ambiente y son muy sensibles al calor, se extienden en capas de poco grosor sobre el suelo (sobre madera o ladrillo) en naves ventiladas y son volteados con frecuencia.
  • Secado al sol: Numerosos frutos son los que abren al someterlos algún tiempo a la acción conjunta del sol y del viento.
• Secado artificial: Este sistema consiste en colocar las semillas en secaderos y someterlas a una corriente forzada y controlada de aire que puede ser:
  • Aire Natural: La extracción de la humedad se hace mediante la circulación forzada de aire a temperatura ambiente con la intervención de ventiladores. Tiene ventajas como bajo coste inicial del equipo, facilidad de manejo y control, no necesita supervisión especial... pero también tiene inconvenientes como la dependencia de las condiciones climáticas, lentitud de secado, peligro de ataque por hongos...
  • Aire caliente: La semilla es expuesta a corrientes de aire caliente mediante distintos sistemas que permiten regular de forma eficiente diferentes intensidades de flujo de aire y de temperatura (ventiladores y calefactores). Requiere de atención constante, el coste inicial es elevado, pero el secado es rápido, independiente de factores ambientales, permite un amplio volumen de secado y tiene una elevada eficiencia.

Procesamiento de Semillas

• Desgrane de frutos secos.
• Maceración de frutos carnosos: Para obtener la semilla limpia de los frutos carnosos es preciso separar estas semillas de la pulpa, esto se logra manteniendo los frutos en agua, de forma que las partes carnosas flotan y por lo tanto pueden separarse con facilidad. La semilla limpia se deja secar, y a continuación se limpia para almacenarse.
• Aventado: Proceso en el que la semilla sucia se somete a la acción de una corriente de aire que separa los componentes ligeros de los pesados.
• Cribado: En el que la semilla sucia se hace pasar a través de cribas dotadas de orificios de distintas formas y tamaños acompañadas de un movimiento rotatorio para separar los componentes “grandes” de los “pequeños”.
• Separación por longitud: En la que se separan los componentes “cortos” de los “largos”.
• Flotación: Consiste en separar las semillas buenas de las malas, mediante inmersión en agua. Los líquidos empleados suelen tener un peso específico inferior a 1, de forma que las semillas buenas van al fondo y las malas flotan.

El envasado puede realizarse en cajas de cartón, en bolsas plásticas, en sobres... también pueden ir en envases herméticos y con atmósferas controladas e incluso para una mejor conservación pueden envasarse al vacío.

La semilla deberá ser almacenada en condiciones adecuadas de humedad y temperatura, para que no sufra daños en su viabilidad y pueda conservar el mismo poder y facultad de germinación que presentaba en el momento de su almacenaje.

Longevidad de las Semillas

• Semillas ortodoxas: Son las que se pueden desecar hasta unos contenidos de humedad muy bajos (alrededor del 5%) y almacenarse a temperaturas muy bajas (incluso a -20ºC), durante largos períodos de tiempo.
• Semillas recalcitrantes: Son las que no son capaces de sobrevivir si sufren una fuerte desecación, generalmente no soportan contenidos de humedad inferiores al 20-50% y no toleran el almacenaje durante largos períodos de tiempo.

Factores que Intervienen en el Mantenimiento de la Viabilidad

• Agotamiento de reservas debido a la respiración de la semilla.
• Daños causados por insectos o hongos.
• Contenido de humedad.
• Temperatura de almacenamiento (menos temperatura, menos respiración).
• Luz.
• Daños en la recogida.

Almacenaje de Semillas

• Almacenaje seco y frío: Temperatura entre 4-6ºC y humedad, generalmente, inferior al 10%.
• Almacenaje a temperatura ambiente: En ambiente fresco y sin cambios bruscos de temperatura. Puede ser guardada en sacos, pero es preferible en recipientes herméticos.
• Almacenaje en frío y húmedo: Temperatura de 2-3ºC y humedad mínima del 40%.
• Almacenaje en vacío parcial: Temperatura ligeramente superior a los 0ºC y presión de 1 mm. Las semillas se mantienen en recipientes herméticos. Se emplea para las especies con semillas muy delicadas y de corta vida.
• Almacenaje dentro del propio fruto: Se utiliza para períodos cortos de tiempo y para las especies que se conservan fácilmente a temperatura ambiente dentro del propio fruto.
• En cámaras de conservación.

La calidad de la semilla viene determinada por:

• Una buena calidad fisiológica (que sean viables y vigorosas).
• Una buena calidad genética (idóneas para el lugar donde van a ser utilizadas y los objetivos que se pretendan conseguir).

Material de Base y Categorías de Material de Reproducción

El material de base está constituido por aquellas poblaciones, plantaciones y clones de los que se obtiene el material forestal de reproducción (semillas y plantas) para ser utilizados en las repoblaciones. El catálogo nacional de materiales de base es el registro de todos estos tipos de materiales de base para obtener las diferentes categorías de material de reproducción:

• Material identificado (etiqueta de color amarilla): Son materiales de reproducción obtenidos de materiales de base que pueden ser una fuente semillera o un rodal sitos dentro de una única región de procedencia y que satisfacen las exigencias establecidas. Se garantiza especie y región de procedencia.
• Materiales seleccionados (etiqueta de color verde): Materiales obtenidos de material de base que se corresponden con un rodal situado dentro de una única región de procedencia que han sido seleccionados por su fenotipo a nivel de población y que satisfacen las exigencias establecidas.
• Materiales cualificados (etiqueta de color rosa): Materiales de reproducción obtenidos de materias de base que se corresponden con huertos semilleros, progenitores de familia, clones o mezcla de clones, donde los individuos han sido seleccionados fenotípicamente. No es estrictamente necesario que se hayan iniciado o terminado los ensayos.
• Materiales controlados (etiqueta azul): Materiales de base que se corresponden con rodales, huertos semilleros, progenitores de familias, clones o mezclas de clones. La superioridad del material de reproducción tiene que ser demostrada mediante ensayos comparativos o estimada a partir de una evaluación genética de los componentes de los materiales de base.
• No identificado: En el que sólo se conoce la especie pero en ningún caso se indica la procedencia, se identifica con una etiqueta de color blanca.

• Dentro de cada país se delimitan unas regiones donde existen masas forestales de una determinada especie; cada una de estas regiones constituye lo que se denomina “región de origen”.
• En cada región de origen, se delimitan unas zonas de recogida, eligiendo aquellas masas forestales que presenten los mejores árboles y tengan suficiente superficie y adecuado aislamiento respecto a otras masas de inferior calidad para evitar interpolinizaciones.

En España están definidas 52 regiones de procedencia.

Métodos de Determinación de la Madurez de las Semillas

Métodos de Campo

• Método gravimétrico: Basado en el principio de que el peso específico de los frutos disminuye conforme aumenta la madurez. Así, determinando la densidad de los frutos, cuando están maduros, se prepara un líquido con peso específico fijo en el que flotarán los frutos maduros y se hundirán los verdes.
• Método colorimétrico: Método no destructivo que se basa en conocer el cambio de color que experimenta el fruto cuando alcanza su madurez. Está recomendado para recolectores expertos. El cambio de color consiste en pasar del verde a diversos tonos pardos, grisáceos o amarillos.
• Examen de la semilla: Es destructivo y obliga a cortar la semilla y examinar su aspecto. Puede ser un método fiable. Los embriones inmaduros tienen un aspecto leitoso mientras que las semillas maduras poseen un endospermo blanco y firme.

Métodos de Laboratorio

• Determinación del peso en seco: Consiste en comprobar cuál es el momento en el que la semilla alcanza el máximo peso en seco (madurez fisiológica). Esto significa que el árbol madre ha dejado de pasar nutrientes a las semillas. Es un método lento.
• Análisis químico: Se basa en los cambios de compuestos químicos que se producen al alcanzar la madurez.
• Radiografías con rayos X: Basado en el examen del embrión y del endosperma de la semilla.
• Contenido de humedad: Basado en que muchas especies al madurar, pierden agua.

Recogida de Frutos o Semillas

Directamente del Suelo

• Instalando redes bajo los árboles que recogen frutos o semillas que caen de forma natural.
• Forzando la caída de frutos o semillas por vareo (Olea europea) o vibración.

Directamente de los Árboles

• Recogida desde el suelo: Se usa en árboles o arbustos de ramas bajas y el recolector tiene acceso a los frutos de las ramas.
• Utilizando útiles a los que se sube el recolector para llegar a los frutos.
• Utilizando escaleras o plataformas extensibles hidráulicas.
• Subiendo a los árboles, bien trepando o con aparatos que facilitan la ascensión.

Características Técnicas de las Semillas

• Pureza: Define la cantidad de semillas correspondientes a la especie existente en un lote de semillas. Se expresa en porcentaje en peso (%). El tomate tiene una pureza del 98%, eso significa que de cada 100 semillas, 2 son material inerte u otras semillas.
• Poder Germinativo: Expresa el porcentaje de semillas puras, que bajo condiciones favorables de germinación, son capaces de producir plántulas normales. Indica el potencial máximo del lote que cabe alcanzar como consecuencia de realizar la siembra en condiciones óptimas de todo tipo, pero sobre todo de temperatura, humedad y estado sanitario.
• Vigor Germinativo: Para medir este vigor se adoptan unos criterios:
  • Porcentajes de semillas germinadas en la mitad o primer tercio de la duración normal del ensayo de germinación.
  • Tiempo necesario para que se produzca la germinación del 50 % de la muestra analizada. Es decir, el vigor pretende dar información sobre la respuesta que cabe esperar de un lote de semillas.
• Peso: Es una característica de interés económico y técnico, las semillas se comercializan utilizando unidades de peso.
• Tamaño y Calibre: Las semillas deben ser homogéneas (si son grandes pesan mucho y si son pequeñas apenas tienen pocas sustancias de reserva).
• Estado Sanitario: Importante para evitar enfermedades que pueden ocasionar importantes pérdidas en los cultivos.

Letargo en Semillas

Letargo: Nos indica la falta de crecimiento de cualquier parte de la planta debido a factores inducidos externa o internamente.

Semilla Latente: Se define como el letargo debido a las condiciones que se presentan dentro de las semillas (no germinan, aunque estén expuestas a niveles favorables de temperatura y oxígeno, y hayan absorbido suficiente humedad).

Tipos de Letargo

• Letargos primarios: Condiciones que existen dentro de las semillas para impedir la germinación en la época en que maduran.
  • Inhibiciones tegumentarias (Letargo Físico): Están directamente ligadas a la semilla y se deben a la impermeabilidad o dureza de la cubierta de la semilla que impide el paso a su través de agua y oxígeno hacia el embrión.
  • Letargo Mecánico: Una cubierta tan dura que impide que el embrión pueda desarrollarse y romperla.
  • Letargo Químico: Tegumentos muy ricos en agentes inhibidores de la germinación.
  • Letargo Morfológico: Inmadurez morfológica del embrión (no ha completado su crecimiento) o la semilla se hidrata cuando se encuentra en sustrato húmedo, pero no germina a consecuencia de desequilibrios fisiológicos o bioquímicos.
• Letargos secundarios: Aparecen en las semillas debido a condiciones ambientales especiales:
  • Luz: fotolétargo.
  • Temperatura: termoletargo.
  • Falta de oxígeno o exceso de dióxido de carbono.
  • Falta o exceso de agua.
  • Desecación de la semilla hidratada.

Tratamientos para Vencer el Letargo Debido a la Cubierta

• Con ácidos: Rompe la impermeabilidad de la cubierta.
  • Ventajas:
    • Es un tratamiento efectivo para muchas especies.
    • No se precisa equipo especial.
    • Resulta a un costo razonable.
    • La mayor parte del ácido puede recuperarse y volver a utilizar.
    • La semilla tratada puede conservarse de 1 a 4 semanas o incluso más antes de efectuar la siembra.
    • Como la semilla queda dura y seca, el proceso de siembra puede ser mecanizado.
    • Se originan plantas que suelen estar menos sujetas a ataques debidos a organismos patógenos del suelo.
  • Inconvenientes:
    • Determinar el tiempo que debe durar el tratamiento y la temperatura en que se realiza el mismo.
    • Manejo dificultoso, pues el ácido quema y debe ser utilizado con sumo cuidado.
• Inmersión en agua: Consiste en sumergir las semillas durante un tiempo variable en agua caliente (próxima a ebullición) y dejar que esta se vaya enfriando con las semillas dentro.
  • Ventajas:
    • No se precisa ningún equipo especial.
    • El costo del tratamiento es insignificante.
    • Su aplicación es sencilla y no existe peligro al aplicarlo.
    • No se precisan obreros especializados.
    • Se obtienen muy buenos resultados con varias especies.
  • Inconvenientes:
    • En algunas especies este tratamiento deja las semillas blandas, a menudo hinchadas y frecuentemente se adhieren unas a otras, lo que hace que su manejo sea más difícil.
    • Existe peligro de que se dañen las semillas.
• Tratamiento con agua fría: Existen algunas semillas que sin tener letargo presentan cierta pereza para germinar, que puede ser acelerada si son sumergidas en agua a temperatura ambiente durante uno o dos días. De esta forma se reblandecen las cubiertas y se permite una rápida absorción de agua por parte de los tejidos vivos de la semilla.
• Escarificación mecánica: Raspado de los tegumentos que permite una mejor entrada del agua y el oxígeno.
  • Ventajas:
    • No existe peligro de dañar la semilla por exceso de calor y por lo tanto no es preciso controlar la temperatura.
    • No se necesitan obreros especializados.
    • El costo es muy bajo.
    • Como la semilla está seca, puede mecanizarse la siembra.
  • Inconvenientes:
    • Se precisa un equipo especial cuando se pretende tratar gran cantidad de semilla.
    • Las semillas para poder ser tratadas deben estar limpias.
    • Las semillas escarificadas pueden estar más expuestas a los ataques de organismos patógenos cuando se siembran.
• Estratificación en frío:
  • Mezclar las semillas con arena.
  • Colocar el envase en el frigorífico a una temperatura constante de unos 3ºC durante todo el tiempo que dure el proceso. El contenido de humedad debe ser lo más uniforme posible dentro del envase, pero no tan alto que impida la aireación.
  • Mientras dura la estratificación será preciso revisar el contenido de humedad de los envases, la frecuencia va a depender de los envases utilizados.
  • Una vez terminada la estratificación, extraer el contenido de los envases y separar las semillas del medio. Normalmente esto se hace por flotación. Pero, a veces, es aconsejable sembrar la semilla con el medio. La limpieza deberá hacerse con sumo cuidado y rápidamente para evitar la desecación y otros daños, pues en este momento es muy sensible.
  • Una vez limpia la semilla debe sembrarse inmediatamente.