INTRODUCCIÓN

La mayoría de las especies que habitan en los bosques tropicales caducifolios tienen semillas con latencia física (^{Baskin & Baskin 1998}, ^{Khurana & Singh 2001}), lo que les permite formar reservorios de semillas ^{(Álvarez-Aquino et al. 2014}, ^{Soriano et al. 2014}). Una alternativa para eliminar esta condición en semillas de algunas especies es la escarificación física, química o la aplicación de agua caliente al promover que la testa u otras estructuras sean permeables al agua y aire, de tal modo que estimulen la germinación ^{(Baskin & Baskin 1998}, ^{Khurana & Singh 2001)}. La escarificación mecánica se ha utilizado mediante la fricción de la semilla con papel lija o corte de la testa con ayuda de navaja en distintas especies de leguminosas (^{Tigabu & Odén 2001}, ^{Álvarez-Aquino et al. 2014}, ^{Bushman et al. 2015}). Los tratamientos pregerminativos químicos consisten en la inmersión de las semillas, por un periodo de tiempo, a sustancias corrosivas, entre ellas el ácido sulfúrico o ácido clorhídrico concentrado como se ha informado por distintos investigadores (^{Godínez-Álvarez & Flores-Martínez 1999}, ^{Baskin & Baskin 2004}, ^{Soriano et al. 2014)}. El ablandamiento de la testa de la semilla con ayuda de agua caliente se ha demostrado que también influye en la ruptura de latencia física de las semillas ^{(Godínez-Álvarez & Flores-Martínez 1999}, ^{Sánchez-Paz & Ramírez-Villalobos 2006)}. Los estudios de germinación en especies de Guaiacum son limitados (^{Taylor 1966}, ^{Everitt 1983}, ^{Pérez 1996}, ^{González-Rivas et al. 2009)}. ^{Taylor (1966)} demuestra que las semillas de Guaiacum sanctum L. tienen latencia física provocada por el arilo y la testa de la semilla, debido a que contienen compuestos que inhiben la germinación; una vez que se remueve el arilo y la testa, alrededor del 100% de las semillas logran germinar en un periodo de 2 a 5 días, mientras que en el testigo no germinan. ^{Everitt (1983)} evalúa el efecto de la temperatura en las semillas de Guaiacum angustifolium Engelm., alcanzando entre el 87 y 92% de germinación a temperaturas de 25 y 30 °C; situación semejante en semillas de G. sanctum, que logran germinar cerca del 80% al ser incubadas a temperaturas de 20 o 25 °C ^{(González-Rivas et al. 2009)}. ^{Pérez (1996)} aplica tratamientos pregerminativos de inmersión en ácido sulfúrico y la imbibición en agua a semillas de Guaiacum officinale L., con eficiencias de aproximadamente 90% de germinación promedio, mayor velocidad promedio de germinación y menor periodo de germinación. Guaiacum coulteri A. Gray, conocido como guayacán, es un arbusto o árbol que mide hasta 12 m de altura (Fig. 1A, 1B y 1C). Se distribuye en bosques tropicales caducifolios de la costa del Pacífico Mexicano. Los estados de Oaxaca, Jalisco, Sinaloa y Sonora ocupan el 66% de la superficie donde se le encuentra ^{(López-Toledo et al. 2011)}. La especie esta amenazada de acuerdo con la NOM-059-SEMARNAT-2010, se cita en la Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN, por sus siglas en inglés) ^{(González- Espinosa 1998)}, mientras que en 2016 se incluyó en el apéndice II de la Lista de Especies de la Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres (CITES, por sus siglas en inglés). El principal aprovechamiento de Guaiacum L. es maderable, por lo que las especies del género han sido sujetas a derriba intensa y constante durante periodos prolongados, lo que ha generado un repoblamiento natural insuficiente. En particular, G. coulteri presenta una baja densidad de árboles de talla comercial que limita su aprovechamiento (^{Gordon et al. 2005}).

La información sobre el comportamiento germinativo de Guaiacum coulteri, es escasa o nula. Sólo se tiene el informe de ^{Coatzín-Ramírez (2004)}, quién indica que las semillas cosechadas en los municipios de Navolato, Culiacán y El Fuerte en Sinaloa, México, al ser tratadas con ácido sulfúrico al 96% por ocho minutos de remojo, alcanzan el 70% de germinación a los siete días de la siembra. Con base en lo precedente, esta investigación evalúa el efecto de métodos de escarificación física y química sobre el proceso de germinación de semillas de G. coulteri, especie amenazada del bosque tropical caducifolio sinaloense de México, bajo el supuesto de que al menos uno de los tratamientos pregerminativos será apropiado para asegurar una alta tasa de germinación y, por ende, la producción de plántulas que puedan ser utilizadas en programas de repoblamiento de la especie.

MATERIALES Y MÉTODOS

ENSAYOS DE GERMINACIÓN

Se evaluó el efecto de la escarificación en la ruptura de latencia física de las semillas mediante un diseño completamente aleatorio con tres repeticiones. La unidad experimental o repetición de cada tratamiento estuvo representada por 30 semillas que se sembraron sobre toallas absorbentes humedecidas con 5 ml de agua destilada en cajas Petri de 8 cm de diámetro. Antes de efectuar los ensayos, las semillas se desinfectaron durante 1 min en una solución de fungicida Captan 50, marca BRAVOAG®.

FIGURA 1 Ejemplar de Guaiacum coulteri A. Gray en un bosque tropical seco del norte de Sinaloa (A), flores (B), frutos y semillas (C). / Specimen of Guaiacum coulteri A. Gray in a tropical dry forest of northern Sinaloa (A), flowers (B), fruits and seeds (C). 

Los métodos de escarificación para fragmentar o el porcentaje final de germinación (PFG) y el tiempo debilitar la testa consistieron en: semillas sin escarificar o medio de germinación (t ₅₀) mostraron normalidad en sus testigo (T1), fricción con lija (T2) para madera K-61 (Marca datos, por lo que se sometieron al análisis de varianza de Fandeli), inmersión en H₂ SO₄ por periodos de 1 (T3), 5 (T4) una vía, mientras que la separación de medias se realize y 10 min (T5), e imbibición en agua caliente a temperature de 60 °C por 10 min (T6). Los ensayos de germinación se realizaron en el Laboratorio de Química de la Universidad de Occidente a temperaturas constantes día/noche de 27± 1 ºC y fotoperiodo de 12 h provisto por una lámpara de luz fluorescente de 22 W. El recuento diario de semillas germinadas se llevó a cabo durante ocho días después de la siembra, periodo en el cual se logró la máxima germinación en todos los tratamientos. El criterio para considerar una semilla germinada fue la emergencia y longitud de 2 mm de la radícula.

RESULTADOS

Los porcentajes de inicio de germinación de las semillas de Guaiacum coulteri mostraron diferencias estadísticas (?2=13,735; p=0,0174; Kruskal-Wallis) entre los métodos de escarificación (Fig. 2A); el porcentaje inicial de germinación mayor ocurrió en semillas lijadas con 73,3%, mientras que el testigo tuvo el menor porcentaje de inicio de germinación con 10,0%. En los porcentajes finales de germinación también existen diferencias significativas (F=7,39; p=0,0022; ANOVA de una vía) entre los tratamientos (Fig.2A); el mayor porcentaje final de germinación lo estimuló la frotación de las semillas con lija (86,7%), en comparación con el menor porcentaje final de germinación de 51,1% que ocurrió con agua caliente (60 °C) durante 10 min. El comportamiento del porcentaje de germinación acumulado que se obtuvo por día después de aplicar un método de escarificación se describe en la Figura 3.

Los tiempos de inicio de germinación de las semillas de G. coulteri difirieron de manera significativa (?2=17,00; p=0,0045; Kruskal-Wallis) entre tratamientos (Fig. 2B). Esto es, las semillas inmersas durante 5 y 10 min en H₂ SO₄ fueron las primeras en germinar (un día después de haberlas sembrado). Las semillas sujetas a escarificación con lija, las inmersas en H₂ SO₄ por 1 min y las embebidas en agua caliente (60 °C) durante 10 min mostraron la radícula al segundo día. En contraste, las semillas del testigo demoraron hasta el tercer día para manifestar su germinación. El tiempo medio de germinación registró diferencias estadísticas (F=42,96; p<0,0001; ANOVA de una vía) entre los distintos métodos de escarificación (Fig. 2B). Las diferencias se manifestaron entre el testigo y el resto de los tratamientos. La inmersión en H₂ SO₄ por 5 y 10 min presentó un tiempo medio de germinación de 1,8 días, en cambio el tiempo medio de germinación del testigo se demoró hasta los 5,2 días. También existen diferencias significativas entre los tratamientos de fricción con lija, H₂ SO₄ por 5 y 10 min (2,2 d, 1,8 d y 1,8 d, respectivamente) versus las aplicaciones de H SO por 1 min (3,7 d) o agua caliente (60 °C) durante 10

FIGURA 2 A. Porcentaje inicial de germinación (PIG; barras blancas), porcentaje final de germinación (PFG; barras negras). B. Tiempo de inicio de germinación (TIG; barras con puntos) y min (3,6 d). tiempo medio de germinación ( ^_t50 ; barras con rayas) de semillas de Guaiacum coulteri A. Gray obtenidos después de aplicar un método de escarificación. Testigo (T1), lija (T2), H₂ SO₄ por 1 min (T3), H SO 5 min (T4), H₂ SO₄ 10 min (T5) y agua caliente (60°C) 10 min (T6). Se indican las medias ± E.E. (n= 3 cajas Petri con 30 semillas cada una). Para cada panel, letras distintas indican diferencias estadísticas (p<0,05) del análisis de varianza de una vía para el porcentaje final de germinación y tiempo medio de germinación y del análisis Kruskal-Wallis para el tiempo de inicio de germinación y porcentaje de inicio de germinación seguido de los métodos de Tukey o Wilcoxon, respectivamente. / Initial germination percentage (IGP; white bars), final germination percentage (FGP; black bars) (A), initial germination time (IGT; dotted bars) and mean germination time ( ^_t50 ; lined bars) (B) of the germination the seeds of Guaiacum coulteri A. Gray obtained after applying a scarification method: control (T1), sandpaper (T2), H2SO4 for 1 min (T3), H2SO4 5 min (T4), H2SO4 10 min (T5) and hot water (60°C) 10 min (T6). The means are shown ±E.E. (n= 3 Petri dish with 30 seeds for each one). Per each panel, different letters indicate statistical differences (p<0.05) of the oneway classification for the final germination percentage and mean germination time and the Kruskal-Wallis analysis for the initial germination time and initial germination percentage followed by the methods of Tukey or Wilcoxon, respectively. 

FIGURA 3 Porcentaje de germinación acumulada de Guaiacum coulteri A. Gray bajo diferentes métodos de escarificación: testigo (T1), lija (T2), H2SO4 por 1 min (T3), H2SO4 5 min (T4), H2SO4 10 min (T5) y agua caliente (60 °C) 10 min (T6). Barras verticales representan el error estándar de la media. / Cumulative germination percentages of Guaiacum coulteri A. Gray under different method of scarification: control (T1), sandpaper (T2), H2SO4 for 1 min (T3), H2SO4 5 min (T4), H2SO4 10 min (T5) and hot water (60°C) 10 min (T6). Vertical bars represent the standard error of mean. 

DISCUSIÓN

Los hallazgos de este ensayo demuestran que los métodos de fricción con papel lija e inmersión en ácido sulfúrico eliminan la latencia física de las semillas de Guaiacum coulteri, al influir de manera directa en el tiempo de inicio de germinación, el porcentaje inicial de germinación, el tiempo medio de germinación y el porcentaje final de germinación. Esto es, los tratamientos pregerminativos inducen que la testa de las semillas se adelgace, ablande o agriete, lo que facilita el ingreso de agua e intercambio de gases al embrión, obteniéndose 80,0 y 86,7% de semillas germinadas al aplicarles ácido sulfúrico o escarificación con lija, respectivamente. Lo anterior se ha demostrado en distintas especies vegetales, principalmente, en leguminosas, entre ellas, las semillas de Mimosa foliolosa Benth. que germinan más del 80% bajo escarificación mecánica o química (^{Silveira & Fernandes 2006}), en semillas de dos especies mexicanas del género Mimosa que al ser escarificadas mecánicamente alcanzan más del 70% de germinación, mientras que las semillas sin tratamiento germinan del 0-12% ^{(Montaño-Arias et al. 2015)} o bien con la aplicación de ácido sulfúrico durante 15 min en semillas de Caesalpinia spinosa (Feuillée ex Molina) Kuntze y C. barahonensis Urb. que estimula hasta 100% de germinación en ambas especies ^{(Rossini-Oliva et al. 2006)}. El comportamiento germinativo de las semillas de G. coulteri a la aplicación de agua caliente (60 °C) durante 10 min no muestra efecto significativo (p<0,05) al compararse con el porcentaje final de germinación registrado en el testigo (51.1% versus 55.6%, respectivamente). Esto difiere a lo registrado en Albizia gummifera (J.F. Gmel.) C.A. Sm. (^{Tigabu & Odén 2001}), Peltophorum pterocarpum (DC.) Backer ex K. Heyne (^{Atencio et al. 2003}) y Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit (Sánchez-Paz & Ramírez-Villalobos 2006) que alcanzan porcentajes de germinación mayores al 80% cuando las semillas se tratan con agua caliente de 80 °C.

El efecto benéfico de la escarificación, no solo se manifiesta en el incremento en el porcentaje final de germinación, sino que también se refleja en la reducción en el tiempo de inicio de germinación, en el aumento del porcentaje inicial de germinación y en la aceleración del tiempo medio de germinación, esto es, las semillas inmersas con H2SO4 al 96% y lijadas muestran la radícula, al menos de 2 mm de longitud, uno o dos días después de su siembra, alcanzando un porcentaje inicial de germinación de 30,0 y 73,3% en un tiempo medio de germinación de 2,4 y 2,2 días, respectivamente. Los resultados concuerdan con los obtenidos por ^{Coatzín-Ramírez (2004)}, quien al tratar las semillas de G. coulteri con H2SO4 al 96% por ocho minutos de remojo, observó la germinación al segundo o tercer día después de la siembra logrando el máximo por ciento (70%) a los siete días. Otras especies de Guaiacum tienen una respuesta germinativa semejante. Por ejemplo, las semillas de G. sanctum, al removerles el arilo y la testa, estructuras que contienen los compuestos inhibidores de la germinación, germinan alrededor del 100% en un periodo de 2 a 5 días (^{Taylor 1966}), mientras que G. officinale registra porcentajes de ≈90% cuando las semillas son sumergidas en H2SO4 por siete minutos o embebidas en agua durante 24 h, dando inicio el proceso de germinación a los 4,3 y 7,3 días con una velocidad promedio de 15,6 semillas germinadas/ día y 10,4 semillas/día en un periodo promedio de 23,3 y 31,7 días, respectivamente, en el que alcanzan el porcentaje final de germinación (^{Pérez 1996}).

Se ha documentado que las temperaturas óptimas para la germinación de semillas de especies del bosque tropical caducifolio son variantes (^{Khurana & Singh 2001}, ^{González-Rivas et al. 2009}, ^{Montaño-Arias et al. 2015)} como se ejemplifica en tres especies del bosque tropical seco de Nicaragua donde las temperaturas constantes son mejores que las temperaturas fluctuantes, ya que los mayores porcentajes de germinación en G. sanctum se alcanzan a 20 ó 25 °C, mientras que para Calycophyllum candidissimum (Vahl) DC. Se logra a temperaturas constantes de 20 a 35°C y Cedrela odorata L. a los 20, 25 y 35 °C, a diferencia de las temperaturas fluctuantes donde la germinación de las tres especies fue nula ^{(González-Rivas et al. 2009)}. A pesar de la falta de investigaciones sobre el efecto de las temperaturas óptimas para la germinación en las especies de guayacán (Guaiacum spp.) se sabe que también entre ellas existen distintos requisitos térmicos. ^{Everitt (1983}) indica que las temperaturas óptimas para la germinación de G. angustifolium son de 25 y 30 °C con las cuales alcanza del 87 al 92%, mientras que las semillas de G. sanctum logran germinar cerca del 80% al ser tratadas con temperaturas de 20 ó 25 °C y cero por ciento en temperaturas de 30 °C ^{(González-Rivas et al. 2009)}. En este ensayo con semillas de G. coulteri se obtienen porcentajes de 55,6% en el tratamiento testigo a una temperatura constante de 27 ±1 ºC de incubación. Lo anterior puede explicarse por la amplitud de temperaturas registradas en el bosque tropical caducifolio de México, las cuales varían de los 18 a los 28°C de temperatura media anual, lo cual significa que estas comunidades pueden existir en un ámbito muy amplio, aunque la mayor parte de este bosque (57%) se concentra en áreas con temperaturas que van de 22 a 26 °C ^{(Trejo-Vázquez 1999)}, condiciones térmicas que corresponden al bosque tropical caducifolio sinaloense.

Las semillas de G. coulteri en campo se observan sin arilo y debajo de la copa de las plantas madre, mientras que, bajo condiciones de laboratorio, en los ensayos de germinación, algunas fueron infestadas por hongos o se pudrieron. Se ha descrito que en condiciones naturales existen semillas de G. sanctum en las que el arilo, por lo general, se deteriora rápidamente y es fácil de remover, sobre todo en la época de lluvia, cuando se tienen los frutos maduros en campo (^{Taylor 1966}, ^{Wendelken & Martin 1987}). En cambio, las semillas que conservaron arilos secos pueden estar sujetas a la infestación y destrucción por larvas de la familia Olethreutidae ^{(Taylor 1966)}. La importancia de los arilos en las semillas de G. sanctum se debe al color rojo vistoso, que permite atraer a distintos consumidores, en particular, aves como lo informan ^{Wendelken & Martin (1987)}, quienes señalan que los frutos y arilos de G. sanctum son aprovechados por 19 especies de aves, agrupadas en 17 géneros y 8 familias que habitan en los matorrales espinosos de las zonas secas del valle del Motagua, Guatemala, en las que al menos 13 especies son dispersores potenciales, por la capacidad de transportar las semillas lejos de la planta madre con la finalidad de alimentar a los polluelos o volantones. En este sentido, se ha documentado que la relevancia ecológica de la dispersión de las semillas por animales, entre ellos mamíferos y aves, se debe al transporte de las mismas a lugares distantes de la planta madre donde pueden existir micrositios favorables para la germinación y establecimiento de plántulas (^{Howe & Smallwood 1982}, ^{Samuels & Levey 2005}, ^{Jaganathan et al. 2016}, ^{Díaz-Vélez et al. 2017)}.

^{Baskin & Baskin (1998}) indican que el 76% de las especies vegetales de los bosques tropicales caducifolios producen semillas con latencia, de las cuales el 67% tienen latencia física y se sospecha que el 23% poseen latencia fisiológica (^{Khurana & Singh 2001}). En la búsqueda de tratamientos pregerminativos que estimulen la ruptura de la latencia, sean aplicado métodos físicos y químicos, los cuales incrementan las tasas de germinación, con el propósito de producir plantas que se han utilizadas en la recuperación de terrenos deteriorados de los bosques tropicales secos de nuestro país (^{Godínez-Álvarez & Flores-Martínez 1999}). Por lo que la abrasión con papel lija y la aplicación con ácido sulfúrico son ideales para establecer programas de repoblamiento del guayacán, debido a que se asegura un alto número de semillas germinadas, lo que repercute en la producción de plántulas de Guaiacum coulteri.

CONCLUSIONES

Los métodos de escarificación considerados en esta investigación, en lo particular, la abrasión con papel lija o inmersión en ácido sulfúrico durante 5 ó 10 min influyen de manera positiva en el comportamiento germinativo de las semillas de Guaiacum coulteri, debido a que fragmentan o debilitan la testa, permitiendo el ingreso de oxígeno y agua al embrión necesarios para la germinación. Los tratamientos pregerminativos físicos o químicos adelantan el tiempo de inicio de germinación (TIG), reducen el tiempo medio de germinación en un corto plazo con la finalidad de producir plántulas que puedan ser utilizadas en programas de repoblamiento de la especie amenazada del bosque tropical caducifolio sinaloense de México.