E. platyacanthus es una cactácea toneliforme, los ejemplares adultos miden aproximadamente de 0.5 a 2 m de altura y de 0.4 a 0.8 m de ancho, tallos verde oscuro, ápice hundido con abundante lana amarilla, hasta 60 costillas en plantas adultas; aréolas 0.5-1.2 cm de largo, distantes entre sí en ejemplares jóvenes, y contiguas en adultos (Bravo-Hollis & Sánchez- Mejorada, 1991). Espinación variable en relación con la edad de la planta; espinas radiales en las plantas jóvenes 8-10, 2.0-4.0 cm de largo, rectas, ascendentes, rígidas, con la edad su número se reduce hasta desaparecer, amarillentas a grisáceas; espinas centrales 4.0-5.0 cm de largo, ca. 6.5 mm ancho, amarillas cuando jóvenes, negras en la madurez (Bravo-Hollis & Sánchez-Mejorada, 1991). Flores amarillas de 5.0 a 7.0 cm de largo. Frutos secos largamente oblongos de 5 a 7 cm de longitud, amarillentos con escamas numerosas, angostamente lineares, escariosas, con lana y pelos axilares que cubren la pared del fruto; conserva adheridos los restos secos del perianto, pulpa blanca, seca al madurar. Semillas reniformes, 2.1-2.5 mm de largo; testa negra, brillante, con ornamentación celular; micrópilo pequeño, próximo al hilo basal lateral (Bravo-Hollis & Sánchez-Mejorada, 1991)
Experimento de germinación
Debido a la gran cantidad de semillas que esta especie produce a lo largo de los años y para establecer el tiempo en que pueden ser almacenadas sin perder su viabilidad, se utilizaron semillas obtenidas de frutos de E. platyacanthus colectados desde el año 2005 hasta el 2011 en el invernadero “Helia Bravo Hollis” de la Escuela de Biología de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Se llevó a cabo un experimento factorial, para determinar el posible efecto del tiempo de almacenaje (< 1 hasta 6 años), de la escarificación (ácido sulfúrico al 100% durante 3 y 5 min) y del sustrato (TH= arena, cacahuatillo y tierra de hoja; TN= arena, cacahuatillo y tierra negra en proporciones 1:1:2) en el porcentaje de germinación, así como en la altura y diámetro de las plántulas.
Por medio del método de flotación se determinó la posible viabilidad de las semillas (Cruz, 2011), se eliminaron las semillas del sobrenadante y de las restantes se seleccionaron aleatoriamente 100 para cada tratamiento.
Las semillas fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio (Cloralex) al 70% durante 3 min. Se enjuagaron durante 1 min con agua destilada, se les aplicó el tratamiento de escarificación mediante ácido sulfúrico al 100% por 3 y 5 min; estos tiempos se establecieron debido a que pruebas preliminares de escarificación identificaron que la testa de las semillas de E. platyacanthus sufría daños después de 5 min de inmersión en este ácido.
Posterior al tratamiento pre-germinativo, las semillas se enjuagaron con agua destilada por 1 min y se colocaron en fungicida (Captan 1 gr/100 ml) durante 2 min para evitar la proliferación de hongos. El testigo se sometió al mismo procedimiento excepto a la escarificación.
Las semillas se sembraron en charolas de plástico de 22 x 15 cm, que contenían 140 g de cada tipo de sustrato: (TH= arena, cacahuatillo o tepojal y tierra de hoja; TN= arena, cacahuatillo y tierra negra en proporciones 1:1:2). La arena como el tepojal (roca volcánica) son materiales que incrementan la aireación y la retención de agua (Bastida, 2002); la tierra de hoja contiene gran cantidad de materia orgánica y la negra posee buena capacidad de intercambio catiónico (Burés, 1997).
El sustrato utilizado se esterilizó en un horno de microondas a la máxima potencia durante 10 min. Para cada tratamiento se realizaron cuatro repeticiones, cada una con 25 semillas. Las charolas se mantuvieron en el invernadero a capacidad de campo y diariamente se registró el número de semillas germinadas de octubre a diciembre de 2011 (Figura 1).
Experimento de establecimiento
Después de cuatro meses de iniciado el experimento, de cada tratamiento se eligieron al azar seis individuos del total de plántulas erguidas con al menos tres espinas, las cuales fueron trasplantadas a nuevas charolas que contenían 140 g de cada tipo de sustrato y cada 28 días durante siete meses se les midió el diámetro y la altura con un vernier digital. Las plántulas se mantuvieron en condiciones de invernadero, a capacidad de campo.
Análisis estadístico
Para comparar los porcentajes de germinación (transformados angularmente para cumplir los supuestos de normalidad) y las variables morfométricas de las plantas (diámetro y altura) se realizó un ANOVA factorial en el que los factores fueron sustrato con dos niveles, escarificación con tres niveles y edad de las semillas con siete. Además se realizó una prueba de Tukey de contrastes múltiples para comparar las medias de cada tratamiento. Los análisis se realizaron con el programa “Statistica ver. 6”
RESULTADOS
Las semillas germinaron a los nueve días después de la siembra y hasta el día 60. Independientemente del tiempo de almacenaje, los valores más altos de germinación promedio se registraron en semillas escarificadas durante 3 y 5 min (61-94.2%) a excepción de las del 2011 para el tratamiento de ácido sulfúrico/3 min en sustrato de tierra negra (24%); en contraste en el testigo germinaron menos del 61.6% (Figura 2). Los resultados indican que el tratamiento de escarificación, la edad de las semillas y la interacción de ambos presentaron diferencias significativas, mientras que el tipo de sustrato no afecta el porcentaje
de germinación (Cuadro 1).
Independientemente del tiempo en que las semillas permanecieron sumergidas en ácido sulfúrico, la escarificación determinó un incremento en el porcentaje de germinación, comparado con el testigo [F=137.54; P=0.000; Cuadro 1, Figura 3 (a)]. El tiempo de almacenaje de las semillas también afectó a esta variable (F=11.23; P=0.000), los valores oscilaron de 54.09 a 72.79%. La prueba de comparación de medias de Tukey formó tres grupos: a) semillas de 2005 y 2011 [57.64 + 2.40 y 54.09 + 4.46 (Media + E.E.)], b) semillas de 2006 y 2008 [64.39 + 4.04 y 65.15 + 2.84 (Media + E.E.)] y c) semillas de 2007, 2009 y 2010 [67.96 + 2.68; 68.66 + 2.85 y 72.79 + 2.67 (Media + E.E.)]. Figura 3 (b).
El diámetro de las plántulas se vio afectado por el tipo de sustrato (F= 28.01, P= 0.000), los valores más altos (6.21 mm) se registraron en el que contenía tierra de hoja (Figura 4). La altura promedio de las plántulas mostró variación por efecto de la escarificación (F= 11.05, P= 0.000). La prueba de Tukey mostró que el tratamiento de ácido sulfúrico/3 min incrementa la altura promedio de las plántulas (11.098 + 0.12), en contraste con el de 5 min y el testigo [10.55 + 0.13 y 10.32 + 0.15 respectivamente; Figura 5 (a)]. Para el tiempo de almacenaje también se observaron diferencias significativas (F= 5.23, P= 0.000). La prueba de Tukey formó tres grupos: a) semillas del 2005 y 2011 [10.11 + 0.20 y 10.27+ 0.22(Media + E.E.)], b) del 2006, 2007 y 2008 [10.69 + 0.23, 10.82 + 0.23 y 10.92 + 018 (Media + E.E.)] y c) del 2009 y 2010 [11.05 + 0.19 y 11.24 + 0.20 (Media + E.E.)]. Figura 5 (b).
Para el sustrato las mayores alturas promedio de las plántulas se registraron en el que contenía tierra de hoja, con respecto a las sembradas en tierra negra [11.18 + 0.11 y 10.14 + 0.10 mm respectivamente (Media + E.E.)]. Los resultados mostraron diferencias significativas (F= 5708, P= 0.000) para esta variable. Figura 5 (c).
DISCUSIÓN
El porcentaje de germinación de E. platyacanthus forma grandis sin tratamiento pre-germinativo de semillas <1 año de almacenamiento en este estudio (26.8%), se aproxima al obtenido con semillas de campo por Manzo (32.9%; 2010) y por Rosas-López & Collazo-Ortega (30%; 2004). Estos valores bajos de germinación posiblemente se relacionan con la inmadurez que puede presentarse en embriones de 10 meses (Manzo, 2010). Incluso, se ha considerado que para la especie se requiere de un año para que ocurra la dispersión (Flores et al., 2008), en este lapso las semillas sufren un proceso de pérdida de agua que provoca una tolerancia a las condiciones ambientales adversas y contribuye a su desarrollo (Matilla, 2008).
Los estudios realizados por Rojas-Aréchiga (1995), Rosas (2002), González et al. (2012) y Romero et al. (2012), muestran diferencias con los valores de germinación antes mencionados, ya que registran porcentajes que oscilan entre 50,4-91,4%. Estos datos contradictorios para semillas de la misma edad pueden estar influenciados por la variabilidad que existe entre los porcentajes germinativos de distintas poblaciones de E. platyacanthus independientemente de los gradientes latitudinales (González et al., 2012; Romero et al., 2012).
Las semillas de esta biznaga presentaron un mayor porcentaje de germinación al aumentar el tiempo de almacenaje, tal como se ha registrado en Mammillaria heyderi (Trejo-Hernández & Garza-Castillo, 1993), Ferocactus histrix (Del Castillo, 1986), Opuntia spp. (Mandujano et al.,
1997; 2005), Ferocactus wislizenni (Bowers, 2000), Stenocereus stellatus (Rojas-Aréchiga et al., 2001), S. queretaroensis (De la Barrera & Nobel, 2003), Turbinicarpus pseudopectinatus (Flores et al., 2008); sin embargo, E. platyacanthus mantiene el porcentaje de germinación constante en semillas de uno a cuatro años de edad, al igual que A. myriostigma (Sánchez-Salas et al., 2006) y Mammillaria magnimamma (Ruedas et al., 2000).
Luego de esta estabilidad, se pierde la capacidad germinativa, como en M. coahuilensis (Manzo, 2010). Esta característica posiblemente les permita formar bancos de semilla en su hábitat natural (Rojas-Aréchiga & Vazquéz-Yanes, 2000); característica que no se presenta en semillas que pierden su capacidad de germinación en un año, como M. huitzilopochtli (Flores-Martínez et al., 2008), M. pectinífera (Navarro & Deméneghi, 2007) y Turbinicarpus lophophoroides (Flores et al., 2008).
Los valores de germinación observados para las semillas de E. platyacanthus sin escarificar fueron menores de 70% y sugieren que posiblemente poseen latencia física (Flores & Jurado, 2011; Eguiarte & Jiménez, 2000). Debido a esto la escarificación mediante ácido sulfúrico, al favorecer la permeabilidad de la testa generó un incremento en el porcentaje de germinación, de manera similar a lo observado en otras cactáceas (Rojas-Aréchiga & Vázquez- Yanes, 2000; Navarro & Juárez, 2006; Sánchez-Salas et al., 2006; Larrea-Alcázar & López, 2008); sin embargo, los frutos de E. platyacanthus forma grandis son secos, y por tal motivo las posibilidades de que sean ingeridos por un animal es escasa (Rosas-López & Collazo-Ortega, 2004), lo anterior sugiere que en condiciones naturales las semillas posiblemente no requieren del paso por el tracto digestivo de los herbívoros para que ocurra la germinación.
Los resultados respecto a la escarificación, de este trabajo, contrastan con los obtenidos en otras cactáceas globosas como Mammillaria pectinífera (Navarro & Deméneghi, 2007), Ferocactus robustus (Navarro & González, 2007) y Mammillaria huitzilopochtli (Flores-Martínez et al., 2008), que no necesitan de ácido para incrementar su porcentaje de germinación.
Contrario a lo que sucede para Pachycereus pringlei y Pachycereus pecten-aboriginium, (Matilla, 2008; Tejeda-Corona et al., 2009), la germinación de E. platyacanthus no depende directamente del tipo de sustrato, este factor estaría relacionado posiblemente con el establecimiento (Trujillo, 1984; Álvarez & Montaña, 1997). Debido a que los valores mayores de altura y diámetro de las plántulas se registraron en tierra de hoja, se puede considerar como el sustrato que permite las mejores condiciones, debido a que contiene gran cantidad de materia orgánica que con el paso del tiempo se descompone y proporciona los nutrientes necesarios a la planta, así como humedad favorable, que aunado a la mezcla con arena y tepojal mejora su drenaje y aireación (Burés, 1997).
La tierra negra, a pesar de tener un buen contenido de nutrientes carece de la porosidad y de la capacidad de retención de agua que proporciona la tierra de hoja (Bastida, 2002), y al tener una textura fina se compacta con facilidad, situación que no beneficia el crecimiento de la raíz. Posiblemente debido a estas características el crecimiento de las plántulas de E. platyacanthus no resultó favorable.
CONCLUSIONES
Las semillas de Echinocactus platyacanthus forma grandis colectadas de plantas ex situ, pueden ser almacenadas hasta por seis años, sin que pierdan su capacidad de germinación es recomendable usar semillas de uno y dos años de almacenaje para obtener plántulas más altas; la escarificación con ácido sulfúrico incrementa la capacidad germinativa y para semillas menores a un año o de seis años es preciso aplicar el tratamiento pre-germinativo durante cinco minutos, este tiempo es adecuado también para incrementar la altura de las plántulas. El sustrato tierra de hoja: arena: tepojal (2:1:1) es recomendable para generar plantas con mayores diámetros.
El cultivo de plantas en invernaderos es una estrategia de conservación en especies con problemas poblacionales que proporciona información para mejorar las técnicas de producción de plántulas. Los resultados obtenidos en el presente estudio sugieren que el cultivo en invernadero puede emplearse para obtener en un corto plazo plántulas de Echinocactus platyacanthus que posteriormente puedan ser utilizadas en programas de reinserción, que contribuyan a la conservación de la especie.