DESENVOLVIMENTO DAS SEMENTES Profª. Marcela Carlota Nery Formação da Semente Fonte: Daniel de Granville www.ib.usp.br/beelife www.passionflow.couk/images/nitseed DAG 503 - Fisiologia de Sementes 1
Formação da Semente Acúmulo de açúcares Acúmulo Aminoácidos Amidas Substâncias mais simples Sacarose Frutose Glicose Proteínas Amidos Lipídeos, etc Desenvolvimento da Semente Semente É o óvulo desenvolvido após a fecundação com estruturas complexas constituídas de reservas de nutrientes, um embrião, protegido pelo tegumento. -Morfogênese -Maturação da semente Embrião Reservas DAG 503 - Fisiologia de Sementes 2
Desenvolvimento da Semente Dicotiledôneas O cotilédone funciona como um órgão de reserva transitório, o embrião acumula amido, proteína e fosfato. Monocotiledôneas O embrião armazena uma pequena quantidade de lipídeos no escutelo. A reserva de carboidratos são polimerizadas no endosperma e as proteínas são armazenadas na camada de aleurona. Reguladores de Crescimento São substâncias produzidas naturalmente em pequenas quantidades pela própria planta e normalmente, atuam longe do seu local de origem Auxinas Giberelinas Citocininas Aba Fitatos DAG 503 - Fisiologia de Sementes 3
Objetivo Determinar a maturidade fisiológica, momento no qual a semente se desliga da planta-mãe, sem prejuízo a qualidade fisiológica. Determinação da melhor época de colheita. Diferenciação Morfogênese Maturação Germinação Pós-Germinação Matéria seca (Emb. e End.) Solidificação do endosperma Mobilização de Reservas Amaciamento do endosperma Tolerância a Dessecação Dessecação Dupl. DNA, div.cel. B-Tubulina, microtúbulos ABA Dormência Quiescência Conteúdo de GA3 Reparo DNA, Dupl. Dupl. DNA B-Tubulina, microtúbulos Protrusão 28 35 42 49 56 63 12 24 36 48 DIAS APÓS A POLINIZAÇÃO HORAS APÓS A EMBEBIÇÃO DAG 503 - Fisiologia de Sementes 4
Características Bioquímicas NÍVEIS DE HIDRATAÇÃO 1 2 3 4 S I N T E S E D E L E A P R O T E I N A S D I S F U N Ç Ã O D A M E M B R A N A GERMINÁVEL S E M E N T E S R E C A L C I T R A N T E P R O T E Ç Ã O D E M E M B R A N A S F O R M A Ç Ã O D E V ID R O I N Í C I O D O S P R O C E S S O S D E R E P A R O S H I D R Ó L I S E D E P R O T E I N A S D E R E S E R V A M E T A B O L I Z A Ç Ã O D E A Ç U C A R E S GERMINAÇÃO DIFERENCIAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DO EIXO ACUMULO DE MATÉRIA SECA DESSECAÇÃO QUIESCÊNCIA EMBEBIÇÃO E REATIVAÇÃO DE MEMBRANAS E ENZIMAS REATIVAÇÃO DO METABOLISMO PROTUSÃO DA RADÍCULA E CRESCIMENTO Unidades de Conservação Criopreservação Conservação a longo prazo Espécies com sementes sensíveis à desidratação N 2 líquido 196 C vapor 150 C Desafio - impedir a formação de cristais de gelo. (Wetzel et al., 2003) DAG 503 - Fisiologia de Sementes 5
Características Físicas e Fisiológicas Tamanho das sementes Teor de água Conteúdo de massa seca Germinação Vigor Características Físicas e Fisiológicas Tamanho da semente Zigoto Semente madura Carvalho e Nakagawa, 1980. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 6
Características Físicas e Fisiológicas Teor de água (%) Zigoto Semente madura Carvalho e Nakagawa, 1980. Características Físicas e Fisiológicas Teste de tetrazólio em sementes de soja Danos de umidade ESTRIAS DAG 503 - Fisiologia de Sementes 7
Características Físicas e Fisiológicas Massa seca (g) Zigoto Semente madura Carvalho e Nakagawa, 1980. Características Físicas e Fisiológicas Germinação (%) Zigoto Semente madura Carvalho e Nakagawa, 1980. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 8
Características Físicas e Fisiológicas Características Físicas e Fisiológicas Vigor Zigoto Semente madura Carvalho e Nakagawa, 1980. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 9
Características Físicas e Fisiológicas índices de Maturação (g. %) Teor de umidade Vigor Germinação Tamanho Matéria seca Relação fonte-dreno no desenvolvimento da semente Folhas Açúcares (sacarose) Sacarose glicose + frutose Embrião e Endosperma Outras partes da planta carboidratos + aa s Raiz nutrientes minerais DAG 503 - Fisiologia de Sementes 10
Germinação de sementes Profa. Marcela Carlota Nery Desenvolvimento de sementes Fonte: Marcos Filho, 2005 DAG 503 - Fisiologia de Sementes 11
Conceitos de Germinação Fim repouso fisiológico início germinação Fisiologistas Tecnologistas Agrônomos É a reativação do crescimento do embrião, resultando na ruptura da cobertura da semente e na emergência da plântula (Copeland & McDonald, 1995) Conjunto de processos fisiológicos no embrião que se inicia com a embebição e culminam na protrusão da radícula dos envoltórios da semente. fl hp rp rs A B C D E rp Representação esquemática das fases da germinação de sementes de Calophyllum brasiliense até o estádio de plântula. A emergência da raiz primária, B alongamento da raiz primária, C-D alongamento do hipocótilo e emissão das raízes secundárias, E folíolos expandidos. rp raiz primária, hp hipocótilo, fl folíolo, rs raiz secundária. UFLA, Lavras, MG, 2006. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 12
Processo de Germinação Embebição Protrusão da radícula Processo bioquímico preparatório Processo de Germinação Processo dirigido pelo gradiente de potencial hídrico (Ψ) entre a semente e seu ambiente: Ψ = Ψ m + Ψ p + Ψ s Fase I: rápida entrada de água causa alteração na permeabilidade das membranas; Fase II: estabilização do conteúdo de água e ativação dos processos metabólicos; Fase III: início do crescimento do eixo embrionário e a retomada da absorção de água. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 13
FASE III TEOR DE ÁGUA FASE I -Ψm FASE II - Ψo Ψp GERMINAÇAO VISÍVEL TOLERANTE INTOLERANTE TEMPO DAG 503 - Fisiologia de Sementes 14
Tipos de germinação Epígea cotilédones saem para fora do solo Ex.: feijão a) Fanerocotiledonar cotilédones libertam do envoltório b) Criptocotiledonar cotilédones+tegumento Hipógea cotilédones permanecem abaixo do solo Ex.: milho DAG 503 - Fisiologia de Sementes 15
Fanerocotiledonar Criptocotiledonar DAG 503 - Fisiologia de Sementes 16
MILHO Coleóptilo Primeiras folhas Hipocótilo Radícula Raiz Primária Raiz Seminal Germinação Hipógea DAG 503 - Fisiologia de Sementes 17
a) Fatores internos Fatores que afetam a germinação 1) Vitalidade e viabilidade Viabilidade: capacidade de uma semente em reter seu potencial germinativo; Vitalidade: se refere a organismo que tem vida. 2) Longevidade Tempo durante o qual a semente conserva a sua viabilidade. 3) Grau de maturidade 4) Dormência Não germinam quando colocadas em ambiente ideal. 5) Sanidade 6) Genótipo b) Fatores do ambiente Fatores que afetam a germinação 1) Água A semente deve atingir determinado conteúdo de água para germinar; As sementes respondem diferentemente à quantidade de água no substrato: Um excesso pode tanto promover como inibir a germinação; A entrada de água na semente depende de um gradiente de potencial hídrico entre o meio e a semente; A deficiência de água pode ou mesmo inibir totalmente a germinação. 2) Temperatura Atua na indução ou quebra de dormência quanto no crescimento embrionário; Quebra de dormência pela estratificação; Em algumas situações na germinabilidade e a velocidade de germinação apresentam temperaturas ótimas. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 18
Fatores que afetam a germinação b) Fatores do ambiente 3) Oxigênio RESPIRAÇÃO DURANTE A EMBEBIÇÃO DAS SEMENTES CONSUMO DE O 2 Padrão de consumo de O 2 por sementes (exemplo hipotético). b) Fatores do ambiente 3) Oxigênio Fatores que afetam a germinação 4) Luz fotoblásticas (+), fotoblásticas ( ) e neutras Dormência Luz Vermelha FV 660 Germinação Vermelho distante FVE 730 DAG 503 - Fisiologia de Sementes 19
c) Fatores químicos Fatores que afetam a germinação Substâncias orgânicas: aleloquímicos e herbicidas ou pesticidas; Substâncias inorgânicas: íons como o nitrato. d) Fatores bióticos Cobertura vegetal viva; Fungos presente no solo; Animais revolvem o solo; Ingestão de sementes por animais; Formigas que transportam frutos e sementes. DAG 503 - Fisiologia de Sementes 20