SEMENTE. Interligam o estado praticamente anidro com o hidratado

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1 FISIOLOGIA DE SEMENTES INTRODUÇÃO Julio Marcos Filho Tecnologia de Sementes Depto. Produção Vegetal USP/ESALQ SEMENTE - Estrutura biológica complexa, contendo uma planta em miniatura acompanhada por substâncias de reserva e protegida por uma cobertura (tegumento e/ou partes do fruto) - Simboliza acontinuidade id d ea diversidade, id d a conexão entre o passado eofuturo: início e produto do desenvolvimento da planta - Desempenha importante função biológica + importância para a produtividade agrícola +usos diretos e indiretos IMPORTÂNCIA DAS SEMENTES MEIO DE SOBREVIVÊNCIA PARA A ESPÉCIE Resistem a condições de ambiente, fatais à planta-mãe e a materiais de propagação Interligam o estado praticamente anidro com o hidratado MEIO DE SOBREVIVÊNCIA PARA A ESPÉCIE - Toleram a dessecação - Dormência - Dispersão GARANTIA DA CONTINUIDADE DA SUCESSÃO DE GERAÇÕES distribuição da germinação no tempo distribuição da germinação no espaço ALIMENTOS E PRODUTOS ESSENCIAIS MULTIPLICAÇÃO DE PLANTAS espécies descritas multiplicadas por sementes MELHORAMENTO DE PLANTAS Semente centro das alterações planejadas pelos melhoristas Conservação de germoplasmas: manutenção de genes para intercâmbio Mecanismo mais rápido e eficiente para difusão de novos cultivares Semente veículo dos avanços da genética 1

2 A SEMENTE COMO INSUMO AGRÍCOLA CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO MUNDIAL E NECESSIDADE DE APRIMORAR TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO Produção de milho (bu/acre) nos EUA, destacando-se se os períodos dominados por cultivares de polinização aberta, híbridos duplos e híbridos simples (Crow, 1998). Contreras Produção / área = cultivar + técnica cultural + insumos 3 bi Cultura Posição no Mundo (2008) Produtividade Produtividade Mundial Nacional Maior Produtividade Estadual Algodão 4 o (MT) Arroz 9 o (RS) Feijão 1 o (GO) Milho 3 o (PR) Soja 2 o (DF) Trigo???? (DF) Produção e produtividade brasileira e mundial de seis culturas de expressão econômica, em CONAB; FAO Cultura Médias 1991 a a a 2010 Algodão (3,75) Arroz (1,87) Feijão (1,68) Milho (1,88) Soja (1,45) Sorgo (1,36) Trigo (1,56) Variação da produtividade de algumas das principais culturas brasileiras entre 1991 e 2010 (CONAB) 2

3 Taxas de utilização de sementes de soja, safra 2007/08 PRODUTIVIDADE E TAXA DE UTILIZAÇÃO (%) DE SEMENTES DE SOJA 37% 2028 França Neto, % 3136 RS SC MS SP MG GO PR MT Fonte: ABRASEM e CONAB (2008), adaptado por Pádua (2008) ESTADO PRODUÇÃO (t) PRODUTIVIDADE USO DE SEMENTES (%) Rio Grande do Sul Paraná Goiás Mato Grosso M. Grosso do Sul São Paulo TOTAL Dados de produção total, produtividade e taxa de uso de sementes selecionadas de soja nos principais estados produtores, em 2009 Fonte: CONAB Produção/área e taxas de utilização de sementes de soja, safra 2009/10 85% % % 70% 65% 43% 50% % RS SC MS SP MG GO PR MT Fonte: ABRASEM e CONAB. Baseado em Pádua (2008) Comparação entre potencial fisiológico (G, TZ e EM) de sementes próprias e comerciais de soja, no depósito da semeadora Villas Bôas e Peske (2006) A agricultura bem sucedida jamais deixará de depender da utilização de sementes de alta qualidade, por maiores que sejam os avanços da Biotecnologia. Àmedida que se verifica o refinamento dos programas de melhoramento genético, cresce a demanda por sementes com atributos diferenciados de qualidade e desempenho de alta eficiência 3

4 FISIOLOGIA DE SEMENTES Estudo dos processos vitais das sementes, com relação às suas funções e desempenho (maturação, germinação, dormência, deteriora- ção, condições vigor), sob de ampla ambiente processamento, armazém). diversidade (planta-mãe, de solo, Atividades do Fisiologista de Sementes Trabalho conjunto com o melhorista Assessoramento da produção de sementes Assessoramento do beneficiamento Assessoramento da secagem e armazenamento Avaliação da eficiência de produtos químicos Gerenciamento de programas de controle de qualidade Avaliação da conveniência e gerenciamento de tratamento de sementes: produtos e processos Primeiro contato homem / fisiologia de sementes: estabelecimento da Agricultura A EVOLUÇÃO DO CONHECIMENTO Euforia x conseqüências imediatas Cultura egípcia: sementes símbolo do recomeço, do retorno à vida após a morte - Teofrasto (IV A.C.): pai da Fisiologia de Sementes - Estudos sobre transferência de matéria seca planta / semente - Fatores que afetam a germinação - Coordenação de estudos sobre dormência, arma- zenamento, pré-embebição para a germinação, relações maturação/germinação - Documentação sistemática apenas após o século XVII Problemas de comunicação Guerras Perdas de documentos valiosos Influência da Igreja Influência da Política - Século XVII: 1654: longevidade de sementes de floríferas (Laurenberg) 4

5 - Século XVIII: 1754: relações grau de umidade x temperatura x potencial de armazenamento (du Monceau) - Século XIX: primeiras investigações sobre a for- mação do óvulo, desenvolvimento do tubo polínico, dupla fertilização, embriogênese e formação do endosperma - Bernhardi (1839): detectou apomixia em sementes - Sachs (1859/1862): Pai da moderna Fisiologia de Sementes: pesquisas sobre as relações entre temperatura e germinação, temperaturas cardeais, acúmulo de matéria seca durante a maturação e mobilização durante a germinação, período de latência pós-maturidade e eventos bioquímicos característicos da germinação - Nobbe (1860): início da Análise de Sementes e primeiro livro sobre o assunto -De Vries (1877/1878): processo de germinação de sementes de trevo; mobilização de reservas durante a germinação - Hansen ( ), Puriewich ( ): ação de enzimas na digestão de reservas durante a germinação -Final do século XIX einício do XX: publicação de vários artigos sobre germinação e desenvolvimento de plântulas, impermeabilidade do tegumento, efeitos de temperaturas alternadas, de promotores e inibidores da germinação - Flint emc Allister (1935 / 1937): relações entre radiações luminosas e germinação - Borthwick e equipe ( ): fotorreversibilidade do fitocromo e influência da luz na germinação de sementes de alface - Revisões sobre deterioração de sementes: Crocker, em 1938 e 1948 Marco histórico em 1950: despertar da atenção para o vigor de sementes Anos 1960 e 1970: - Vigor - Maturação - Germinação - Dormência Anos 1980 e Condicionamento fisiológico - Efeitos de estresses ambientais - Tolerância à dessecação, estado vítreo - Bioquímica da germinação e deterioração - Sementes recalcitrantes Atualmente - Análise de imagens de sementes e de plântulas - Técnicas de Biologia Molecular - Expressão de genes: genômica, proteômica, transcriptômica, metabolômica, microarranjos 5

6 GENES Carregam as instruções fundamentais para gerenciar o desenvolvimento organizado de uma planta A Fisiologia Vegetal e a Fisiologia de Sementes procuram esclarecer como os produtos de um ou mais genes se manifestam para expressar o padrão de desenvolvimento e como o ambiente afeta esse processo Não é mais possível ignorar as relações Fisiologia de Sementes x Biologia Molecular O conjunto das ômicas permite, entre outros aspectos Identificar funções e interações de genes e proteínas Associar genes a fenótipos pré-determinados Determinar conseqüências fenotípicas de alterações em genes Selecionar genes de interesse para programas de melhoramento e controlar sua expressão EXPRESSÃO DE GENES: etapas e peculiaridades do desenvolvimento das sementes mecanismo genético do controle do tamanho da semente controle da apomixia controle da dormência: indução e superação tolerância a estresses e à dessecação manifestação do vigor termotolerância e longevidade otimização de tratamentos condicionadores Pesquisa no Brasil - Oliveira efrança Neto (1998): Não há registros de publicações sobre sementes no Brasil, durante o século XIX Pesquisa no Brasil - Primeiro artigo: Min. Agric. (1911) Plantas e sementes: informa- ções práticas sobre acultura do milho, cujo nome na sciencia é Zea mays - Primeira metade do século XX: Esforços individuais de poucos pesquisadores - Meados dos anos 1960: Evolução com programas no exterior (Mississippi) Relação dos Seminários e dos Congressos Brasileiros de Sementes ocorridos no Brasil entre 1967 e 2009 França Neto, 2009 EVENTO ANO LOCAL N º TRABALHOS Seminários Brasileiros de Sementes I SBS 1967 Viçosa, MG 21 II SBS 1968 Pelotas, RS 49 III SBS 1970 Recife, PE 47 IV SBS 1973 Fortaleza, CE 31 Subtotal

7 Congressos Brasileiros de Sementes I CBS 1979 Curitiba, PR 119 II CBS 1981 Recife, PE 120 III CBS 1983 Campinas, SP 154 IV CBS 1985 Brasília, DF 214 V CBS 1987 Gramado, RS 191 VI CBS 1989 Brasília, DF 142 VII CBS 1991 Campo Grande, MS 203 VIII CBS 1993 Foz do Iguaçu, PR 286 IX CBS 1995 Florianópolis, SC 368 X CBS 1997 Foz do Iguaçu, PR 454 XI CBS 1999 Foz do Iguaçu, PR 368 XII CBS 2001 Curitiba, PR 558 XII CBS 2003 Gramado, RS 816 XIV CBS 2005 Foz do Iguaçu, PR 684 XV CBS 2007 Foz do Iguaçu, PR XVI CBS 2009 Curitiba, PR 978 Subtotal TOTAL Inclui Simpósio da ISTA França Neto, 2009 Pesquisa no Brasil - Participação brasileira em Congressos da ISTA, apartir de 1992: Argentina (1992) 12% Dinamarca (1995) 12% África do Sul ( ) 16% França (2001) 25% (2 o ) Hungria (2004) 22% (1 o ) Foz do Iguaçú (2007) 42,8% (1 o ) Alemanha (2010) 31% (1 o ) Distribuição percentual de trabalhos, de acordo com as principais áreas de pesquisa, em Simpósios ISTA, de 1998 a TEMAS Congresso 26 Angers, 2001 Congresso 27 Budapest, 2004 Congresso 28 Iguaçu, 2007 Congresso 29 Colônia, 2010 Produção 11,9% 15,4% 7,2 % 9,6% Fisiologia 30,6% 33,6% 30,0% 28,7% Análise 26,0% 28,7% 25,0% 27,2% Ptl Patologia 17,4% 12,6% 14,2% 12,5% Secagem earmaz. 6,4% 3,8% 15,9% 11,0% Outros 7,7% 5,9% 7,7% 11,0% N o de trabalhos ( ) Comparações dentro de cada linha: símbolos indicam acréscimos ( ) ou decréscimos ( ) de percentagens referentes a simpósios subseqüentes, dentro de cada tema. Pesquisa Internacional - Temas predominantes, no momento: Germinação, Maturação, Vigor, Condicionamento Fisiológico, Recalcitrantes, Tolerância à Dessecação, Aplicações da Biologia Molecular, Análise de Imagens, Conservação de Recursos Genéticos, Mecanismos de Expressão Gênica, Controle Biológico de Patógenos, Relações entre Proteínas e Processos Biológicos, Produção de Sementes Orgânicas - Espécies: grandes culturas e, em menor escala, hortaliças, forrageiras e florestais Carência: floríferas, frutíferas, nativas, medicinais CONCLUSÃO A pesquisa com sementes tem percorrido longo caminho e acúmulos significativos do conhecimento têm ocorrido com o decorrer do tempo Pesquisa com sementes de grandes culturas tem predominado Os estudos devem focalizar as necessidades da indústria de sementes, dos tecnologistas de sementes e produtores rurais para assegurar que a pesquisa continue dinâmica e possa solucionar os problemas mais relevantes. TEMAS BÁSICOS FORMAÇÃO / MATURAÇÃO COMPOSIÇÃO QUÍMICA (RESERVAS) RELAÇÕES ÁGUA / SEMENTES GERMINAÇÃO DORMÊNCIA LONGEVIDADE / DETERIORAÇÃO SEMENTES RECALCITRANTES VIGOR CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO 7