Características físicas, químicas e estruturais de sementes

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1 Características físicas, químicas e estruturais de sementes Aula 1 LPV ANÁLISE DE IMAGENS DE SEMENTES E PLÂNTULAS Programa de pós-graduação em Fitotecnia Francisco G Gomes-Junior Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Quais os atributos físicos das sementes? Foto: Francisco Guilhien Gomes-Junior Descritores 10 mm Tamanho Forma Textura Cor 1

2 Formatos das sementes elíptico estreito elíptico elíptico largo oval estreito oval oval largo circular rim estreito rim rim largo Dimensões das sementes Largura Comprimento Espessura Bases para classificação 2

3 Tamanho e massa das sementes abóbora alface 5 mm Tamanho de sementes de milho doce SWB 551 em diferentes posições na espiga 4,3 mm 4,0 mm 3,5 mm 3,0 mm 4,3 mm 4,0 mm 3,0 mm Gomes Junior (2009) 3

4 Variações na coloração de sementes Manona Ricinus communis Sansão-do-campo Mimosa caesalpiniaefolia Crotalária Crotalaria juncea 5 mm Foto: Francisco Guilhien Gomes-Junior Coloração e tamanho de sementes de Poincianella pyramidalis durante a maturação Dias após a antese Lima et al. (2012) 4

5 Coloração e tamanho de sementes de soja durante a maturação R6 R7 R8 Ritchie et al. (1994) Coloração do hilo de sementes de soja marrom preto Rabel et al. (2010) 5

6 Que tipos de componentes são encontrados nas sementes? Proteínas Carboidratos Lipídios Outros: alcalóides, taninos, glicosídeos, vitaminas, reguladores de crescimento, compostos fosforados Proteínas: combinação de 20 aminoácidos 6

7 Formas estruturais das proteínas primária secundária terciária quaternária Classificação das proteínas em sementes Metabolicamente ativas Enzimas (hidrolíticas, desmolíticas) Nucleoproteínas (DNA, RNA) Metabolicamente inativas Albuminas Globulinas Glutelinas Prolaminas Armazenadas em partículas protéicas ou grãos de aleurona 7

8 Proteínas em sementes de cereais Espécie Proteína (%) Tipo de proteína (% total de N) Albumina Globulina Prolamina Glutelina Cevada Milho Milheto 7-16 traços Aveia Arroz 8-10 traços Centeio Sorgo 9-13 traços 5-6 > Trigo Smith (1983) Carboidratos Monômeros de açúcares são agrupados para formar polissacarídeos Possuem a fórmula geral Cn(H 2 O)n (hidratos de carbono) Monossacarídeos: glicose, ribose, frutose Dissacarídeoas: dois açúcares simples unidos por ligação covalente. Ex. sacarose (glicose + frutose) Oligossacarídeos: 3 a 20 monossacarídeos Polissacarídeos: centenas ou milhares de monossacarídeos amido, glicogênio, celulose 8

9 Três principais funções dos carboidratos Fonte de energia armazenada Transporte de energia armazenada Esqueletos de carbono utilizados com muitas outras moléculas Carboidratos armazenados em sementes Amido Grânulos de amido de feijão-caupi amilopectina Salgado et al. (2005) amilose 9

10 Carboidratos armazenados em sementes Hemicelulose junto com a celulose, a pectina e as glicoproteínas, formam a parede celular das células vegetais Combinação de cinco açúcares: Glicose (6C) Galactose (6C) Manose (6C) Xilose (5C) Arabinose (5C) Rafinose (trissacarídeo) Estaquiose (tetrassacarídeo) Vesbascose (pentassacarídeo) Parede celular Lipídios Hidrocarbonetos apolares, insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos Gorduras, óleos, ceras, esteróis, glicolipídeos, fosfolipídios, vitaminas solúveis em gordura, etc Funções: Armazenamento de energia Componentes estruturais das membranas celulares (fosfolipídeos) Carotenóides e clorofilas - captura a energia da luz em plantas Esteróides e ácidos graxos modificados - hormônios e vitaminas 10

11 Estrutura química dos lipídios Glicerol (um álcool) ligação éster + 3 moléculas de ácidos graxos Triglicéride Tipos de lipídios óleo gordura Estrutura Trigliceróis Forma em temperatura ambiente a 20 C líquido sólido 11

12 Fórmula química de alguns ácidos graxos encontrados em sementes C 16 H 32 O 2 16:0 C 18 H 36 O 2 18:0 C 18 H 34 O 2 18:1 Teor de óleo e composição porcentual de ácidos graxos de algumas espécies de sementes Espécies (teor de Palmítico Esteárico Oleico Linoleico Linolênico óleo) (16:0) (18:0) (18:1) (18:2) (18:3) Girassol (40%) 6,0 4,0 19,5 68,5 0,5 Milho-embrião (33%) 11,4 1,9 25,4 60,7 <1,0 Soja (19%) 10,7 3,9 22,8 50,8 6,8 Canola (46%) 5,0 2,0 51,3 27,1 2,1 Algodão (18%) 24,0 2,5 1,0 52,5 <1,0 Amendoim (45%) 9,9 2,5 46,9 34,5 <1,0 Dendê (56%) 44,0 39,2 0,4 10,1 Downey - (2006) 12

13 Bicamada fosfolipídica da membrana celular Água Cabeça hidrofílica Caudas hidrofóbicas Água Cabeça hidrofílica Classificação das sementes de acordo com o tipo de reserva predominante Amiláceas (milho, arroz, trigo) Aleuro-amiláceas (feijão, ervilha) Oleaginosas (mamona, amendoim, girassol) Aleuro-oleaginosas (soja, algodão) Córneas (tremoço, café) 13

14 Corpos protéicos Soja aleuro-oleaginosa PSV: vacúolo para armazenamento de proteína OB: corpos oleosos PB: corpos protéicos Krishnan (2005) Principais reservas armazenadas em sementes de algumas espécies de interesse econômico Espécie Proteínas (%) Carboidratos (%) Lipídios (%) Estrutura Algodão Embrião Amendoim Embrião Arroz Endosperma Ervilha Embrião Feijão Embrião Girassol Embrião Mamona Endosperma Milho Endosperma Soja Embrião Trigo Endosperma Adaptado de Bewley e Black (1985) 14

15 Composição porcentual de reservas armazenadas em diferentes partes da semente de milho, cv. Iowa 939 Reserva Semente Endosperma Embrião Proteínas Amido Lipídios 4 <1 31 Endosperm a Embrião Bewley e Black (1985) Captação de água por diferentes partes de sementes durante a germinação T e o r d e á g u a (%) SOJA AVEIA eixo embrionário cotilédones tegumento embrião endosperma pericarpo E m b e b i ç ã o (h) Adaptado de Burch e Delouche (1959) 15

16 Formação da semente em Angiospermas Anatomia interna da semente de soja durante a maturação 16

17 Anatomia interna da semente de quinoa durante a maturação López-Fernández e Maldonado (2013) Semente perispérmica Abreviações ax: eixo hipocótilo-radícula c: cotilédone es: saco embrionário ii: integumento interno me: endosperma micropilar pe: perisperma oi: integumento externo sam: meristema apical da parte aérea Estrutura de uma semente albuminosa Estrutura de uma semente exalbuminosa 17

18 Anatomia interna da semente de milho Eixo do embrião Plúmula Grânulos de amido Microtomografia computadorizada de raios X Anatomia do tegumento de sementes de soja Epiderme (camada paliçádica) Cutícula Hipoderme (células em ampulheta ) Células parenquimatosas Microscopia eletrônica de varredura V. A. Forti 18

19 Anatomia interna da semente de pimentão Cotilédones Células do endosperma Células meristemáticas da radícula Microscopia ótica Imagens: Cristiane de Carvalho 19