MATERIAL DE BOTANICA

ESTRUCTURA Y GERMINACIÓN DE LAS SEMILLAS

Las semillas de las Angiospermas se forman dentro de una estructura llamada fruto, la palabra Angiosperma significa semilla cubierta, y hace referencia al desarrollo del embrión dentro de los tejidos del fruto.
Un fruto es producido generalmente por la porción ovárica de la flor, por lo tanto las flores producen frutos y los frutos contienen semillas. El fruto al llegar a la madurez, se abre o desintegra dejando en libertad a las semillas maduras.

ESTRUCTURA DE LA SEMILLA
La semilla típica consta de una planta inmadura (EMBRION), acompañada de una cantidad de alimento almacenado el ENDOSPERMA, disponible para su alimentación temprana y una CUBIERTA DE SEMILLA, para su protección. Todas las semillas maduras capaces de germinar, tienen su cubierta de semilla y su embrión. Aunque el endospermo está durante la etapa de juventud de la semilla, podría no estarlo en las etapas posteriores de maduración.
En la semillas de porotos, guisantes, maní y calabaza, por ejemplo el embrión absorbe el alimento endospérmico, antes que la semilla esté totalmente formada. Por lo que cuando la semilla está madura, sólo consta del embrión y la cubierta de semilla
En otras semillas como maíz, ricino o trigo, el embrión no utilizará el endospermo hasta después de que las semillas fuesen plantadas, por lo que en ésta semilla al momento de la madurez se encuentra: un embrión, una cubierta de semilla y el endospermo. Estas semillas suelen germinar lentamente, porque sus embriones han de extraer los nutrientes del endospermo, antes de poder iniciar el crecimiento vigoroso.
Otras semillas como la de poroto, o la de guisante, por ejemplo, pueden crecer rápidamente ya que sus embriones han consumido los tejidos del endospermo, antes de que la semilla esté madura para germinar.
Existe una diversidad de cubiertas se semilla las cuales son taxonómicas, por medio de la cubierta podemos determinar a qué variedad pertenece.
Algunas semillas tienen una capa exterior gruesa y resistente, y una capa interna delgada, en otras la cubierta de semilla es delgada y papirácea, mientras que otras son duras y resistentes.

PROPIEDADES DE LAS CUBIERTAS
1-Son parcialmente impermeables al agua, con lo que impiden la evaporación de agua de los tejidos internos.
2-Ofrecen protección mecánica, es decir las protegen del desgate o golpes.
3-Protegen también contra la agresión de insectos y parásitos.
4-Las cubiertas gruesas protegen también de las temperaturas extremas.
En la superficie externa encontramos una cicatriz el hilo, que marca el punto de fijación anterior de la semilla al breve tallo o funículo, que une la semilla al fruto. En muchas semillas se puede encontrar en la cubierta el micrópilo, es decir el poro por el que pasó el tubo polínico, portador del esperma que fecundó a la semilla no desarrollada u óvulo.
Algunas semillas presentan una costura el rafe, formada por la fusión del funículo con la cubierta. Otras semillas presentan una estructura esponjosa la carúncula, que le ayuda a absorber agua cuando la semilla es plantada. Muchas veces la carúncula tapa al micrópilo.
El embrión de una angiosperma tiene un eje que lleva uno o dos cotiledones, o también llamados hojas de la semilla, el punto de fijación de los cotiledones al vástago se llama nudo cotiledonario, y divide al eje en una porción inferior el hipocótilo, de donde surge la radícula del embrión o raíz primaria y una porción superior el epicótilo una porción de aspecto más variado de donde surge el vástago. En semillas de crecimiento lento el epicótilo desarrolla una pequeña masa cónica de células. En cambio en las de crecimiento rápido cerca del nodo aparece un pequeño racimo de hojas. El epicótilo se interpreta morfológicamente como un vástago o tallo portador de hojas.
Los cotiledones se consideran como hojas, ya que participan de las funciones de digestión, absorción y almacenamiento a partir de los tejidos del endospermo. En algunas semillas los cotiledones permanecen inalterados mientras que en otras donde se reabsorbe el endospermo los cotiledones se reducen y arrugan.
El tejido endospérmico contiene gran cantidad de alimento insoluble, que el embrión extrae antes o durante su formación, son carbohidratos como el almidón y la hemicelulosa, que sirven como fuente de energía o en un papel estructural para la pared celular. Las proteínas que están almacenadas en las semillas son utilizadas para formar nuevo protoplasma, al inicio y desarrollo de la germinación. La grasa y aceites, se emplean en la liberación de energía.
Las Angiospermas se dividen en dos grupos las monocotiledóneas donde el embrión tiene un solo cotiledón, son ejemplo de esto los lirios, hierbas, juncos, palmas y orquídeas y las dicotiledóneas, donde el embrión tiene dos cotiledones, son ejemplo de esto porotos, guisantes, geranios, girasoles.

GERMINACION DE LAS SEMILLAS
El primer signo de la germinación es la absorción de grandes cantidades de agua. A continuación se da una activación enzimática, que se traduce en un aumento de la velocidad de respiración. La cantidad de alimento disminuye a medida que la digestión y la respiración continúan, las semillas germinadas tienen un peso seco más pequeño que el de las semillas sin germinar. La energía liberada por la respiración se utiliza ante todo para la división celular y en las fases de crecimiento, siendo parte de ésta energía radiada bajo forma de calor.
Con la absorción de agua, la respiración y la generación de calor el embrión se hace demasiado grande para las cubiertas que lo protegen, por lo que la cubierta comienza a agrietarse y la punta de la radícula aparece. Esto constituye una ventaja porque el sistema radicular fija a la plántula y permite una mayor absorción de agua y elementos nutritivos. Todo esto ocurre antes de que del epicótilo comience a asomarse el vástago.
En especies como el poroto, o la semilla de ricino el primer elemento radicular del embrión forma la raíz primaria, pero la porción superior del hipocótilo emerge del suelo y arrastra hacia arriba a los cotiledones. Como el hipocótilo forma un ligero arco, es éste arco el que impide que el epicótilo y los cotiledones sean dañados en el abrirse paso hacia afuera.
Cuando los vástagos han hecho su aparición arriba del suelo, siguen creciendo y se desarrollan produciendo todos los órganos de la planta.
Las semillas son capaces de germinar y crecer en la oscuridad, a menudo durante varias semanas, en algunos casos los vástagos tienen un aspecto amarillento, lo que se llama decoloración. El crecimiento en oscuridad solo prosigue mientras existan nutrientes en el vástago para el crecimiento y la respiración, luego de agotadas las reservas el vástago muere.

FACTORES NECESARIOS PARA LA GERMINACIÓN

Muchos factores del medio ambiente ejercen su influencia para la germinación.

1-HUMEDAD: es necesaria abundante cantidad de agua durante el inicio de la germinación, se nota un enorme aumento del volumen de la semilla de 25% a 200%. El agua ablanda la cubierta, permitiendo así que aflore la radícula y el epicótilo se abra paso hacia afuera, lo que también facilita la entrada de oxígeno, ya que los gases difunden con facilidad a través de las paredes celulares húmedas. La absorción de agua permite activar las enzimas de procesos fisiológicos tales como digestión, movimiento de nutrientes entre los tejidos de la semilla, crecimiento y respiración. El agua genera la presión interna necesaria para el agrandamiento y crecimiento celular. En suelos anegados, en especial aquellos arcillosos, las semillas terminan pudriéndose, salvo aquellas especies de hidrofitas, que proliferan en terrenos inundados.

2-OXIGENO: puesto que éste gas disminuye con la profundidad en el suelo, muchas clases de semillas morirán si se las planta demasiado profundamente. Si el agua está en forma demasiado abundante, el oxigeno del suelo queda reducido o excluido, y las semillas se pudren con frecuencia. También la baja concentración de oxigeno favorece la proliferación de bacterias, que degradan a las semillas. Condiciones de almacenamiento mediocres, por ejemplo una atmósfera cálida y húmeda, con una ventilación inapropiada, facilitan el desarrollo de hongos y otros organismos heterotróficos, con lo que aumenta la producción de CO2. Esta producción de CO2 aumenta la temperatura, perjudicando el proceso de conservación.

3-TEMPERATURA: las semillas de diferentes especies, tienen variadas necesidades de temperatura para su germinación, así como tolerancia a las temperaturas extremas. Las semillas de plantas tropicales suelen germinar a temperaturas mínimas, más altas que la de las plantas de regiones subtropicales o árticas. Puede generalizarse que pocas semillas son capaces de germinar a temperaturas del suelo inferiores a 5°, la mayoría de las especies germinan entre 20° y 25°, las temperaturas superiores a 40° son perjudiciales.
4- LUZ: se ha podido comprobar que las semillas no germinarán si no han sido expuestas a la luz, en la actualidad se ha podido comprobar que las semillas tienen cantidades mínimas de un pigmento proteínico sensible a la luz el fitocromo, que permite la germinación después de una breve exposición a la luz roja, pero que la inhibe luego de la exposición a un espectro lejano del rojo. Se ha comprobado que algunas semillas germinan en el claro del bosque expuestas plenamente a la luz, pero no germinan en el suelo donde la luz ha sido filtrada por la frondosidad del follaje.

5-LATENCIA: en muchas especies las semillas permanecen en estado de latencia y no pueden germinar hasta después de un tiempo de liberadas del fruto. Este período de latencia es ventajoso en zonas cálidas porque las semillas latentes permanecen en un estado de baja actividad fisiológica durante el invierno, período en el cual las bajas temperaturas las podrían matar. Debemos distinguir entre latencia que es un período de baja actividad como consecuencia de condiciones internas de la semilla, y quiescencia que es un período de reposo producido por condiciones externas desfavorables para la germinación. Una semilla podrá después de su periodo de latencia, germinar; o no germinar por condiciones de poca humedad, temperaturas bajo cero u otros factores externos que retardan o impiden la germinación. Si las cubiertas son demasiado duras, gruesas o impermeables, la germinación no podrá darse hasta que las cubiertas sean hendidas. Los factores que facilitan éste proceso son varios: acción bacteriana, deshielo o congelación o el rasgado artificial de la cubierta (escarificación). En otras especies la semilla genera inhibidores de la germinación, que son solubles en agua, siendo que el proceso no puede darse hasta que dichos productos sean barridos. En otros casos necesita de un cambio químico que movilice otra serie de fenómenos, por lo que una semilla para germinar necesita de la combinación de varios estímulos y su interacción.

6-VIABILIDAD DE LA SEMILLA: diversas clases de semillas conservan su viabilidad, durante períodos diversos de tiempo. Algunas se mantienen viables durante algunas horas, mientras que otras en condiciones adecuadas, son viables por muchos años.

DISPERSIÓN DE FRUTOS Y SEMILLAS
Muchas plantas tienen frutos o semillas con estructuras especiales que aumentan la eficacia de su dispersión, a través de áreas extensas. Como ejemplos podemos citar:
1-ALAS: tales como las que presentan el olmo, el fresno, que facilitan la dispersión por el viento.
2-PLUMAS: como las que presenta el diente de león, que son dispersadas también por el viento.
3-ESPINAS Y PÚAS: como las del fruto de la hierba de la aguja, o la zanahoria silvestre, se prenden al pelaje de los animales o a la ropa de los humanos y son llevados prendidos como “moscas”.
Los frutos coloridos, dulces y carnosos como las frambuesas, cerezas o grosellas, son comidos por los pájaros y otros animales, que pasan las semillas a través de su sistema digestivo sin dañarlas y las sueltan junto con sus heces.
Algunas clases de frutos y semillas son livianos y flotan en el agua durante largos períodos de tiempo, empujadas por las corrientes, desplazándose así a grandes distancias.
Las explosiones del fruto son consecuencia del secado desigual de los tejidos del fruto, dando así la dispersión de la semilla al madurar. Las semillas de tamaño pequeño o muy livianas son llevadas flotando en el viento. Pero el hombre ha sido uno de los agentes de dispersión más conspicuo, ya que en sus frecuentes migraciones ha llevado las semillas de un lugar a otro, de un continente a otro inclusive. Ejemplo de esto es el maíz originario del nuevo mundo, que es cultivado con todo éxito en el viejo continente.
Las semillas son de especial importancia para el hombre porque es el principal método de propagación de las plantas.
Muchas semillas proporcionan alimento al hombre, como ejemplo podemos citar: maíz, trigo, cebada, arroz, centeno, avena, porotos, lentejas, soja, piñones, nueces, almendras, cocos, lino.
Algunas proporcionan aceites, o son utilizadas en la confección de barnices, lubricantes, jabones. Muchas proporcionan aromas como el eneldo, la nuez moscada, la mostaza, otras proporcionan bebidas como el café o el chocolate.
Otras semillas son usadas por el hombre en la confección de drogas.