Tesis doctoral de Sara Mira Pérez
Resumen los bancos de germoplasma son una herramienta fundamental en la conservación ex situ de especies vegetales. De cara a desarrollar un programa óptimo de conservación es importante determinar el comportamiento de las semillas durante el almacenamiento en distintas condiciones. La longevidad de las semillas es altamente dependiente de su contenido de agua y de la temperatura durante el almacenamiento, y existe cierta controversia sobre el valor del contenido de agua crítico y cómo se ve afectada la longevidad por una desecación por debajo de este valor. El mecanismo exacto por el que se produce la pérdida de viabilidad de las semillas no está completamente elucidado pero la peroxidación lipídica y los daños en las membranas celulares se consideran grandes contribuidores. Asimismo, las reacciones químicas que se producen en las semillas durante el deterioro producen compuestos volátiles que podrían estar relacionados con el envejecimiento. Basándonos en el conocimiento limitado que se tiene del comportamiento durante el almacenamiento de semillas de especies silvestres, en este trabajo se investigan diferentes aspectos de la conservación de semillas de especies silvestres nativas de la península ibérica. el trabajo experimental realizado ha consistido en ensayos de almacenamiento en distintas condiciones de humedad (0.5, 5.5, 13, 25, 33, 50, 75 y 91% hr) y temperatura (45, 35, 20, 5, -25 y ca. -170ºc) de semillas de varias especies de la familia brassicaceae (brassica repanda, eruca vesicaria, malcolmia littorea, moricandia arvensis, rorippa nasturtium-aquaticum, sinapis alba, sisymbrium runcinatum), de hyssopus officinalis (lamiaceae), pancratium maritimum (amaryllidaceae), y thapsia villosa (apiaceae). Se estudió la viabilidad de las semillas de las diferentes especies a lo largo del tiempo de conservación en las distintas conditiones (hasta 700 o 1200 días, según la especie). Por otro lado, se ha estudiado la producción de compuestos volátiles por semillas de algunas de esas especies durante el almacenamiento, y su relación con la pérdida de viabilidad. Se estudió también la relación entre la producción de compuestos volátiles, el contenido de agua y el envejecimiento en semillas de lactuca sativa como especie modelo. Paralelamente se ha determinado si el envejecimiento de especies silvestres de la familia brassicaceae está relacionado con la peroxidación lipídica y con la permeabilidad de las membranas. Finalmente, se estudió el comportamiento germinativo durante el almacenamiento de la especie endémica y en peligro silene diclinis, cuyas semillas presentan variabilidad cromática. estos trabajos han permitido establecer los patrones de envejecimiento de las semillas de las diferentes especies estudiadas en función de las condiciones de temperatura y humedad de almacenamiento. Nuestros resultados a 45-35ºc indican que existe un contenido de agua crítico que varía entre especies y parece aumentar al disminuir la temperatura de almacenamiento. Además, el efecto de secar las semillas por debajo del valor crítico de contenido de agua varía entre especies, siendo perjudicial en algunas y no produciendo daños en otras. Nuestros resultados también señalan que el contenido de lípidos o el peso de las semillas no son indicadores adecuados de la longevidad de las semillas de una especie. Paralelamente, la producción de compuestos volátiles varía en función del contenido de agua de las semillas, y el perfil de compuestos difiere enormemente entre especies. Además, la producción de compuestos relacionados con la glicólisis, como metanol y etanol, se correlaciona fuertemente con la tasa de deterioro de las semillas de lactuca sativa en función del contenido de agua, y esta correlación podría ser un método muy valioso de predecir el envejecimiento de forma no invasiva. Por otro lado, la permeabilidad de las membranas está linealmente relacionada con el envejecimiento de las semillas de brassicaceae en condiciones de alta humedad y temperatura, siendo el test de conductividad un buen método de detección del deterioro en estas especies. Por el contrario, la peroxidación lipídica no es la causa del deterioro durante el envejecimiento acelerado. Finalmente, el colour de las semillas de silene diclinis no parece estar relacionado con su dormición o longevidad. Además, esta especie presenta dormición primaria tras la recolección, que se supera tras un periodo de maduración. La temperatura y la humedad durante el almacenamiento están positivamente relacionados con el envejecimiento y la ruptura de la dormición, siendo la temperatura base de pérdida de dormición de entre 1.6-2.7ºc, dependiendo de la humedad. abstract germplasm banks are an important tool in plant ex situ conservation. It is important to determine the seed storage behaviour in different conditions in order to develop an optimum conservation program. Seed longevity is highly dependent on water content and temperature during storage, and controversy exists on the value of the critical water content for seed storage and how overdrying affects longevity. Besides, seed longevity varies among species. The exact mechanism of seed viability loss is not completely elucidated, but lipid peroxidation and membrane damage are considered great contributors. Moreover, chemical reactions involved in seed deterioration produce volatile compounds that have been related to seed ageing. Based on the limited knowledge on seed storage behaviour of wild species, different aspects regarding seed conservation of native species of the iberian peninsula are investigated in this work. experimental work consisted of storage essays at different conditions of humidity (0.5, 5.5, 13, 25, 33, 50, 75 y 91% rh) and temperature (45, 35, 20, 5, -25 and ca. -170ºc) of seeds of several species of the family brassicaceae (brassica repanda, eruca vesicaria, malcolmia littorea, moricandia arvensis, rorippa nasturtium-aquaticum, sinapis alba, sisymbrium runcinatum), of hyssopus officinalis (lamiaceae), pancratium maritimum (amaryllidaceae), and thapsia villosa (apiaceae). The viability loss in the different storage conditions through time (700 or 1200 days, depending on the species) was studied. Volatile compound production by seeds during storage and its relationship with viability loss was also studied for some of the species. The relationship between volatile production, seed water content and seed ageing was further investigated using lettuce seeds (lactuca sativa) as a model. In addition, it was determined if seed viability loss of wild species of the family brassicaceae was related to lipid peroxidation, evaluated by malondialdehyde content, or to membrane permeability, measured as electrolyte leakage by conductivity. Finally, germination and storage behaviour of the endemic and endangered species silene diclinis, whose seeds have chromatic heteromorphism, was investigated. these experiments allowed us to establish ageing patterns of the species studied depending on storage temperature and water content. Our results at 45-35ºc indicate the existence of a critical water content that varies among species and seems to increase with decreasing storage temperatures. Moreover, the effect of overdrying seeds below the critical water content varies among species, being detrimental for some while for others longevity was not affected. Our results also showed that lipid content or seed mass are not good indicators of the species seed longevity. Additionally, production of volatile compounds varies as a function of seed water content, and the volatile profile differs among species. Production of glycolysis-related by-products, as methanol and ethanol, correlated strongly with deterioration rate when measured as a function of water content in lactuca sativa seeds. This correlation may provide a valuable means to non-invasively predict seed deterioration. Moreover, membrane permeability is linearly related to seed viability loss in seeds of wild brassicaceae species during accelerated ageing, being the conductivity test a reliable method to detect seed deterioration in these species. On the contrary, lipid peroxidation was not the cause of seed deterioration in wild brassicaceae species stored at high temperature and relative humidity. Finally, seed heteromorphism in silene diclinis was not related to neither break of dormancy nor seed storage behaviour. This species presents dormancy after collection and needs an after-ripening period to germinate. Storage temperature and relative humidity are positively correlated with seed ageing and dormancy release, being the base temperature for dormancy release 1.6-2.7ºc.
Datos académicos de la tesis doctoral «Conservación de semillas de especies silvestres de la península ibérica: aproximación teórico-práctica«
- Título de la tesis: Conservación de semillas de especies silvestres de la península ibérica: aproximación teórico-práctica
- Autor: Sara Mira Pérez
- Universidad: Politécnica de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 22/07/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- María Elena González Benito
- Tribunal
- Presidente del tribunal: félix Pérez García
- anabela María Lopes romano (vocal)
- José María Herranz sanz (vocal)
- José María Iriondo alegria (vocal)