Seed mass maturity in the terrestrial bromeliad Hechtia perotensis (Bromeliaceae), endemic to Mexico / Madurez de las semillas en la bromelia terrestre Hechtia perotensis (Bromeliaceae), endémica de México

Abstract Introduction: H. perotensis is a plant with a high potential for ecological restoration because it yields thousands of seeds and grows under low levels of rain, poor soils and contrasting temperatures. However, little is known of the seed mass maturity (high seed germination, low seed fresh weight and low seed moisture content) in this species. Objective: Assess seed germination in the laboratory of H. perotensis during seed development and along the floral stalk (infructescence) in two sites one in rocky location and another near a lake. The hypothesis was that there is a time after flowering in which seeds have highest germination and fresh weight and that the apical, centre and base of the infructescence are different in seed germination and fresh weight in both sites. Methods: Capsules were collected in two sites one in rocky land (Frijol Colorado, Perote, Veracruz) and another near one lake (Alchichica, Puebla), in the months of August, September and November 2016 and January 2017. A repeated measure design (RMD) was used to analyze the effects of infructescence section on seed weight, moisture content and seed germination (41, 87, 152 and 215 days after flowering). Each evaluation time comprised five replicates, each one with 15 seeds. Results: Difference in seed germination, seed weight and moisture content between sections of the infructescence was not significant. However, significant differences were found not only between first and last sample dates, but mainly between first and second dates. Eighty-seven days after flower pollination seed moisture content was lower than 20 % and up to 80 % of seed germinated in both sites of sampling. Conclusions: In this study it was found that the moisture content of H. perotensis seed can be used as an indicator of the physiological maturity of the seed and it is also related to germination of the seed.

Resumen Introducción: H. perotensis es una planta con un alto potencial para la restauración ecológica debido a que produce miles de semillas y crece con niveles bajos de lluvia, suelos pobres y temperaturas contrastantes. Sin embargo, el desarrollo de la madurez de las semillas (germinación alta, baja humedad y bajo peso fresco de semilla) en esta especie es muy poco conocido. Objetivo: Evaluar la germinación en el laboratorio de las semillas de H. perotensis, durante el desarrollo de la semilla y a lo largo del tallo floral (infrutescencia) en dos sitios; uno en un área rocosa y otro cerca de un lago. La hipótesis fue que hay un tiempo después de la floración, en el que las semillas presentan la mayor germinación y menor peso fresco, y que las secciones apical, central y base de la infrutescencia, la germinación y el peso fresco de la semilla son diferentes en los dos sitios. Métodos: se recolectaron las cápsulas en dos sitios uno en un área rocosa (Frijol Colorado, Perote, Veracruz) y otro cerca de un lago (Alchichica, Puebla), en los meses de Agosto, Septiembre y Noviembre de 2016 y Enero de 2017. Se usó un diseño de medidas repetidas (DMR) para analizar los efectos de la sección de la infrutescencia sobre el peso fresco de la semilla, el contenido de humedad y la germinación de la semilla (41, 87, 152 y 215 días, después de la floración). Cada tiempo de evaluación comprendió cinco réplicas y 15 semillas. Resultados: La diferencia en la germinación de la semilla, el peso de la semilla y el contenido de humedad entre las secciones de la infrutescencia no fue significativa. Sin embargo, se encontraron diferencias significativas entre las fechas de muestreo inicial y final, pero sobre todo entre la primera y la segunda fecha. Asimismo, ochenta y siete días después de la polinización de las flores, el contenido de humedad de las semillas fue inferior al 20 % y superior al 80 % en la germinación de las semillas en ambos sitios de muestreo. Conclusiones: en este estudio se encontró que el contenido de humedad de la semilla de H. perotensis, puede usarse como un indicador de la madurez fisiológica de la semilla y también está relacionado con la germinación de la semilla.

Viabilidad y germinación de semillas de Hechtiaperotensis (Bromeliaceae) / Viability and germination of Hechtia perotensis (Bromeliaceae) seed

ResumenPoblaciones endémicas de Hechtiaperotensis se han descrito en Puebla y Veracruz, México. La recolección de semillas de buena calidad permite su uso en conservación, investigación y restauración ecológica. Algunos compuestos para evaluar la calidad de las semillas silvestres y endémicas, como nitrato de potasio (KNO3) y ácido giberílico (AG3), se utilizan para incrementar la germinación de las semillas y disminuir la latencia. La prueba de cloruro de trifeniltetrazolio (tetrazolio) se correlaciona con la viabilidad de las semillas porque se basa en la actividad de las deshidrogenasas de tejidos vivos que catalizan la respiración mitocondrial. El objetivo de este estudio fue conocer el tamaño y el peso de las cápsulas y las semillas y la germinación y viabilidad de las semillas de H. perotensis recolectadas en Veracruz en 2012 y 2015. Las hipótesis fueron (1) que la germinación y la viabilidad de las semillas son independientes del año de recolecta, (2) que hay una concentración adecuada de tetrazolio para identificar la viabilidad de las semillas y (3) que el pretratamiento con KNO3 o AG3 incrementa la germinación de las semillas. La germinación se evaluó con un diseño completamente al azar con tres tratamientos (testigo y promotores de la germinación KNO3 0.2 % y AG3 500 mg/L), cuatro tratamientos para la prueba de viabilidad (testigo, 0.2, 0.5 y 1.0 % de tetrazolio) y seis repeticiones de cada tratamiento. La germinación se evaluó en 100 semillas y la viabilidad en 25. Los resultados entre y dentro de años se analizaron con ANDEVA y prueba de comparación múltiple de medias de Tukey. La proporción de semillas no germinadas se cuantificó junto con el número de plántulas normales y anormales, semillas con embrión viable o sin él, y con viabilidad baja o sin viabilidad. En promedio la muestra recolectada en 2012 tuvo 36 % de semillas con embrión viable, 7 con viabilidad baja, 24 % no viables y 33 % sin embrión. Este resultado fue significativamente diferente al de 2015, que presentó 87 % de embriones viables, 10 % con viabilidad baja, 0 % no viables y 3 % sin embrión. La germinación también fue significativamente diferente entre los años (22 y 92 %). Los tratamientos pregerminativos no modificaron la germinación. La germinación y la viabilidad de las semillas de H. perotensis varían significativamente entre los años de recolecta.

Abstract:Endemic populations of Hechtiaperotensis have been described in Puebla and Veracruz, Mexico. Good quality seed collections can be used in conservation, research and ecological restoration. To evaluate seed quality of wild and endemic species, some compounds are used as effective promoters of germination, such as potassium nitrate (KNO3) and gibberellic acid (AG3), because they increase seed germination capacity and reduce latency. The triphenyl tetrazolium chloride (tetrazolium) test correlates seed viability because it is based on the activity of dehydrogenases in live tissues that catalyze mitochondrial respiration. The objective of this study was to obtain information on size and weight of capsules and seeds and seed germination and viability of H.perotensis, collected in Veracruz in the year 2012 and 2015. The hypotheses were 1) that seed germination and viability are independent of the year of collection, 2) that there is a tetrazolium concentration that can identify seed viability better than others, and 3) that pretreatment with KNO3 or AG3 improves seed germination. Seed germination was assessed using a completely randomized design with three treatments (control and the germination promoters 0.2 % KNO3 and 500 mg/L AG3), four treatments for the viability test (control, 0.2, 0.5 and 1.0 % of tetrazolium) and six replicates for each treatment. A total of one hundred seeds for germination experiments, and 25 seeds for the viability test were used. The results between and within years were analyzed with ANOVA and multiple comparison with the Tukey test. The proportion of non-germinated seeds was quantified along with the number of normal and abnormal seedlings, seeds with viable embryo, seeds without embryo, and seeds with low or no viability. On average, for the 2012 collected sample, 36 % had viable embryos, 7 % had low viability, 24 % were not viable and 33 % had no embryo. This result was significantly different from the 2015 sample, for which 87 % of seed showed viable embryos, 10 % had low viability, 0 % was not viable and 3 % had no embryo. Seed germination was also significantly different between years (22 and 92 %) Pregerminative treatments did not improve germination. Seed germination and viability of H. perotensis significantly varied between years of seed collection. Rev. Biol. Trop. 65 (1): 153-165. Epub 2017 March 01.

Permeabilidad de las membranas radicales de plántulas de frijol (phaseolus vulgaris L) silvestre y domesticado bajo déficit de humedad / Permeability of the radical membranes of bean plántulas (phaseolus vulgaris L) wild and domesticated low deficit of humidity

Se evaluó la permeabilidad de las membranas radicales de frijol silvestre y domesticado en respuesta al déficit de humedad. Se utilizó frijol silvestre originario de Chihuahua (SCH) y de Durango (SD) y el cultivar Bayomex. Plántulas de 72h, con raíz de 3-4cm de longitud se mantuvieron 24h en vermiculita con potenciales de agua (?A) de -0,03; -0,65; -1,48 y -2,35MPa. Las raíces recolectadas se mantuvieron en agua desionizada durante 3h. Se cuantificó el contenido relativo de agua (CRA) de la raíz y la concentración de K+ y Na+ en el medio de resuspensión. Cada 30min se evaluó conductividad eléctrica y pH del medio. En el cultivar y en SD el CRA disminuyó 46% con el déficit de humedad, mientras en SCH sólo disminuyó 15%. La salida de electrolitos mostró dos fases en todos los tratamientos. En los primeros 30min pasó de 0,8 a 3,2S·cm-1·g-1 de tejido seco para el cultivar; de 1,4 a 3,1 para SCH; y de 2,2 a 6,4 para SD. Al final de la segunda fase (2,5h después) los incrementos no fueron significativos. La interacción significativa mostró que SCH no tuvo daño con ninguno de los ?A probados (0,84%) y que tanto SD como el cultivar sufrieron daño (>50%) con -2,35MPa. En contraste con la conductividad eléctrica, el pH del medio continuó incrementándose en las primeras 3h. Los ?A bajos promovieron incrementos significativos del pH del medio de las raíces del cultivar (4,59 a 4,91) y SD (4,86 a 5,16). Las raíces de las tres variantes mantenidas en el?A más alto liberaron cantidades semejantes (P£0,75) de K+ (5,9mg·g-1 en promedio), pero el déficit de humedad promovió mayor liberación (hasta 2,5 veces); no se detectó Na+ en el medio. Con base en CRA, conductividad eléctrica, índice de daño y recuperación del crecimiento posterior al estrés, se concluyó que las membranas de la raíz de SCH son menos afectadas por el déficit de humedad que las de SD y el domesticado...

Wild and domesticated common bean root membrane permeability was evaluated in its response to water deficit. Wild common bean from Chihuahua (SCH) and Durango (SD) and the cv. Bayomex were used; 72h old seedlings of 3-4cm root length were maintained for 24h in vermiculite with water potentials (?W) of -0.03, -0.65, -1.48 and -2.35MPa. Roots collected were maintained in deionized water for 3h and then relative water content (CRA), and K+ and Na+ concentrations in the media were quantified; electrical conductivity and pH of the medium were measured every 30min. CRA sharply decreased (46%) in the cultivar and SD with water deficit, but diminished slightly in SCH (15%). Electrolyte leakage showed two phases in all treatments, in the initial 30min it went from 0.8 to 3.2S·cm-1·g-1 of dry tissue in the cultivar, from 1.4 to 3.1 in SCH and from 2.2 to 6.4 in SD; but, after the next 2.5h the increments were not significant. The significant interaction showed that although SCH was not damaged (0.84%) with any ?W tested, SD and the cultivar were drastically damaged (>50%) with -2.35MPa. In contrast with electrical conductivity, media pH continued increasing during the first 3h. The lower ?W promoted a significant pH increase for the domesticated common bean root (from 4.59 to 4.91) and SD (from 4.86 to 5.16). High YW produced significantly similar (P£0.75) K+ leakage (5.9mg·g-1 in average) in all three variants, but the water deficit caused increase of K+ leakage (up to 2.5 times), while Na+ leakage was not detected. Based on CRA, electrical conductivity, damage index and stress recovery data, it seems that low ?W affected root membranes of SCH less than those of SD and the domesticated common bean...