Atmósferas modificadas: efectos en el poder germinativo, el vigor y los mecanismos de deterioro de semillas de maíz amarillo-dentado

Abstract

Mantener condiciones de humedad y temperatura para el almacenamiento de las semillas es costoso. Como resultado, una gran proporción de las semillas pierde progresivamente su vigor y su capacidad para germinar, perjudicando los rendimientos agrícolas. El deterioro se atribuye principalmente al envejecimiento y al desarrollo de microorganismos. El objetivo principal de este trabajo fue examinar la eficacia de las atmósferas modificadas para conservar el poder germinativo y el vigor de las semillas de maíz amarillo dentado bajo diversas condiciones de humedad, temperatura y en distintos genotipos, así como entender su relación con los mecanismos de deterioro fisiológico y microbiológico. Para abordar el objetivo, se implementaron diversas metodologías a escala de laboratorio en las que se priorizó el control de las condiciones experimentales. Las mismas permitieron caracterizar relaciones la humedad relativa y el contenido de humedad de equilibrio de los genotipos seleccionados, caracterizar las tasas de respiración bajo diferentes condiciones de humedad y evaluar los efectos de diferentes atmósferas modificadas sobre la germinación y el vigor de las semillas en varias condiciones de almacenamiento. La investigación culminó con una evaluación a escala piloto que compara la efectividad de las tecnologías de atmósfera modificada con los métodos tradicionales para preservar la calidad fisiológica de las semillas en el almacenamiento. Los resultados demuestran que las atmósferas modificadas preservan significativamente mejor la calidad fisiológica de las semillas en comparación con el almacenamiento en atmósfera normal, reduciendo ciertos aspectos del envejecimiento y enlenteciendo el crecimiento microbiano. En particular, las atmósferas controladas anóxicas balanceadas con nitrógeno ofrecen los beneficios más consistentes en condiciones variadas de humedad y temperatura. Asimismo, muestran un efecto más equilibrado en la reducción del envejecimiento y el desarrollo microbiano. El estudio piloto revela que las semillas almacenadas en atmósferas modificadas a temperatura ambiente pueden presentar una germinación similar a las almacenadas en condiciones refrigeradas, lo que sugiere un método de almacenamiento potencialmente más eficiente en recursos. En el plano teórico, este trabajo amplía el conocimiento sobre la interacción entre la humedad, la temperatura y la composición atmosférica, permitiendo una mejor comprensión de la dinámica de la calidad fisiológica y los procesos de deterioro cuando las semillas son almacenadas en atmósferas modificadas. Asimismo, aporta información práctica sobre soluciones escalables que podrían beneficiar a los productores agrícolas y los semilleros al mejorar la longevidad de las semillas y disminuir la dependencia de la refrigeración, lo que podría traducirse en reducciones significativas de costos.

Maintaining optimal relative humidity and temperature conditions for seed storage is costly. As a result, a large proportion of seeds progressively lose their vigor and their ability to germinate, negatively impacting agricultural yields. The deterioration is mainly attributed to the physiological aging of seeds and the development of microorganisms. The main objective of this research was to examine the effectiveness of modified atmospheres to preserve the germination rates and vigor of yellow dent maize seeds under various conditions of relative humidity and temperature and in different genotypes, as well as to understand their relationship with the mechanisms of physiological and microbiological deterioration. To address the objective, various methodologies were implemented at a laboratory scale, in which the control of experimental conditions was prioritized. They allowed us to characterize relationships between the relative humidity and the equilibrium moisture content of the selected genotypes, to characterize the respiration rates under different humidity conditions, and to evaluate the effects of different modified atmospheres on the germination and vigor of the seeds in various storage conditions. The research culminated in a pilot-scale evaluation comparing the effectiveness of modified atmosphere technologies with traditional methods to preserve the physiological quality of seeds during storage. The results demonstrate that modified atmospheres significantly better preserve the physiological quality of seeds compared to storage in a normal atmosphere, reducing certain aspects of aging and slowing microbial growth. Nitrogen-balanced anoxic controlled atmospheres offer the most consistent benefits under diverse humidity and temperature conditions. Likewise, they show a more balanced effect in reducing aging and microbial development. The pilot study reveals that seeds stored in modified atmospheres at room temperature can exhibit similar germination to those stored in refrigerated conditions, suggesting a potentially more resource-efficient storage method. On a theoretical level, this work expands the current knowledge about the interaction between relative humidity, temperature and atmospheric composition, allowing a better understanding of the dynamics of physiological quality and deterioration processes when seeds are stored in modified atmospheres. It also provides practical information on scalable solutions that could benefit farmers and seed producers by improving seed longevity and reducing reliance on refrigeration, which could translate into significant cost reductions.