La senescencia de las semillas es un tema crítico para los bancos de semillas y la industria agrícola, ya que reduce significativamente las tasas de germinación y el vigor de la germinación. Esta reducción de la germinación no sólo resulta en pérdidas económicas, sino que también socava los esfuerzos para conservar la diversidad genética. En respuesta, los científicos han creado un generador de agua de plasma compacto que funciona con energía solar.
La germinación de las semillas es de suma importancia para los bancos de semillas y las instituciones de mejoramiento. Sirve como un indicador vital de la salud y viabilidad de las semillas en sus colecciones, asegurando la preservación de la diversidad genética entre las especies de plantas. Son necesarias evaluaciones periódicas del proceso de germinación para garantizar que se mantenga la integridad genética y se cree un repositorio confiable que refleje con precisión la diversidad original de estas especies de plantas.
Los establecimientos de mejoramiento dependen en gran medida de una germinación exitosa para desarrollar variedades de cultivos superiores porque permite a los mejoradores seleccionar y promover semillas con los rasgos genéticos deseados, asegurando que estos rasgos se expresen en generaciones futuras de plantas. Además, el proceso de germinación también es un factor clave en la reproducción adaptativa para la tolerancia al cambio climático.
Tanto los bancos de semillas como las instituciones de mejoramiento dan prioridad a las semillas con tasas de germinación más altas porque a menudo son más adaptables al estrés ambiental. Esta elección es importante para desarrollar variedades de cultivos que sean resistentes a las condiciones climáticas cambiantes y aumentar la sostenibilidad de la agricultura en diferentes condiciones ambientales.
Finalmente, en los bancos de semillas destinados a especies en peligro de extinción, la germinación exitosa de las semillas almacenadas es fundamental tanto para los programas de conservación como para los de recuperación de especies. La capacidad de lograr la germinación en estos genotipos raros es fundamental para mantener la diversidad genética y es parte integral de la reintroducción de estas especies en sus hábitats nativos.
Por lo tanto, la germinación exitosa de las semillas durante el almacenamiento es fundamental para la conservación genética, los avances en el mejoramiento, la resiliencia al cambio climático y la recuperación de especies de plantas en peligro de extinción, y es esencial para mejorar la sostenibilidad y adaptabilidad a largo plazo de los bancos de semillas y las instalaciones de mejoramiento.
La vida útil de las semillas varía significativamente entre especies. Si bien algunas semillas siguen siendo viables durante siglos, otras se echan a perder en unos pocos años. A pesar de las condiciones óptimas de almacenamiento diseñadas para prolongar la viabilidad del germoplasma, la viabilidad de las semillas inevitablemente disminuye con el tiempo. Esta disminución de la germinación se debe a diversos factores.
A medida que las semillas envejecen, sufren pérdida de viabilidad, degradación del material genético, fluctuaciones en el contenido de humedad y, a veces, condiciones de almacenamiento menos que ideales. Los cambios físicos y metabólicos en las semillas, combinados con la acumulación de sustancias que inhiben la germinación, también conducen a una disminución en la tasa de germinación. Además, factores como la respiración, la susceptibilidad a enfermedades, el estrés oxidativo y los cambios en la cubierta de la semilla reducen aún más el potencial de germinación de las semillas senescentes. Por lo tanto, el desarrollo de métodos para rejuvenecer semillas viejas y aumentar su germinación tiene como objetivo no solo preservar la diversidad genética, sino también mantener un reservorio de germoplasma diverso y sostenible, lo cual es fundamental para el desarrollo de una agricultura sostenible y garantizar la seguridad alimentaria frente a de condiciones ambientales en constante cambio.
La investigación realizada por el Dr. Jun Zhu y su equipo de la Universidad de Arkansas presenta una solución sostenible y rentable: un generador de agua de plasma con energía solar que puede rejuvenecer semillas viejas y promover el crecimiento sostenible de las plántulas. Una investigación publicada recientemente en Frontiers of Agriculture Science and Engineering destaca un enfoque transformador para resolver este problema de larga data.
Los investigadores han desarrollado un nuevo microrreactor de descarga de barrera dieléctrica en corona (cDBD) que produce agua activada por plasma (PAW) utilizando energía solar. Este innovador sistema mejora eficazmente la germinación de las semillas al cambiar el entorno químico y hormonal necesario para el desarrollo de las semillas.
El estudio encontró que las semillas de espinaca almacenadas durante 23 años mostraron un aumento significativo en la germinación del 135% y una mejora significativa en el crecimiento de las plántulas después del tratamiento con PAW en comparación con las semillas no tratadas.
La clave de este éxito es la transformación bioquímica provocada por PAW. El tratamiento baja el pH del agua, aumenta el potencial redox y aumenta los niveles de nitrato, creando un ambiente ideal para la germinación. Además, PAW influye en hormonas vegetales clave, como las giberelinas y el ácido abscísico, para romper la latencia de las semillas y promover el crecimiento.
Fuente: Fronteras de la ciencia e ingeniería agrícolas (2024). DOI: 10.15302/J-FASE-2024573.
Los resultados indican que el generador de plasma alimentado por energía solar no sólo restaura la viabilidad de las semillas viejas, sino que también proporciona información sobre los mecanismos moleculares que subyacen al rejuvenecimiento de las semillas.
«Esta tecnología basada en energía solar es un importante paso adelante en la agricultura sostenible», afirmó el Dr. Xiao. – Proporciona un método económico y respetuoso con el medio ambiente para mejorar la germinación de semillas viejas que a menudo se desechan debido a su reducida viabilidad. Utilizando energía renovable, esta innovación resuelve problemas críticos en la producción de alimentos y al mismo tiempo reduce el desperdicio”.
La espinaca, elegida como cultivo modelo para este estudio, tiene un importante valor económico y nutricional. Si bien los resultados son directamente aplicables a las semillas de espinaca, las aplicaciones potenciales se extienden a una amplia gama de cultivos, lo que convierte a esta tecnología en una herramienta invaluable para la agricultura global. Al ampliar la viabilidad de las semillas y reducir los desechos agrícolas, este enfoque basado en plasma ayuda a garantizar la seguridad alimentaria y la sostenibilidad frente a los crecientes desafíos globales.
Este avance destaca el poder de combinar energía renovable con tecnología de plasma avanzada para resolver problemas agrícolas urgentes. A medida que el cambio climático y las limitaciones de recursos continúan afectando la producción mundial de alimentos, estas innovaciones ofrecen nuevas oportunidades para el crecimiento sostenible. La investigación futura se centrará en ampliar la tecnología para aplicaciones agrícolas más amplias y mejorar aún más su eficiencia.
Fuente: Revistas de Fronteras
