Post on 13-Oct-2015
1SEMENTES RECALCITRANTESSEMENTES RECALCITRANTES
Julio Marcos FilhoJulio Marcos FilhoTecnologia de SementesTecnologia de SementesDepto. Produo VegetalDepto. Produo Vegetal
USP/ESALQUSP/ESALQ
INTRODUOINTRODUOLongevidadeLongevidade: : PerodoPerodo emem queque aa sementesemente permanecepermanece viva,viva, quandoquandoconservadaconservada sobsob asas condiescondies ambientaisambientais maismaisfavorveisfavorveis parapara aa espcieespcie ee cultivarcultivar ((Barton,Barton, 19611961))
Evoluo do conhecimento Evoluo do conhecimento tolerncia dessecaotolerncia dessecao
sementes ortodoxas sementes ortodoxas X sementes X sementes recalcitrantesrecalcitrantesRecalcitrnciaRecalcitrncia: sementessementes incapazesincapazes dede sobreviversobreviveraoao armazenamentoarmazenamento emem ambientesambientes relativamenterelativamentesecossecos (Roberts(Roberts,, 19731973))
RecalcitrnciaRecalcitrncia: sementessementes nono sofremsofrem secagemsecagemdrsticadrstica durantedurante aa maturaomaturao ee soso sensveissensveis aainjriasinjrias durantedurante aa dessecaodessecao (Roberts,(Roberts, 19731973))
-- IncapazesIncapazes dede sobreviversobreviver aoao armazenamentoarmazenamentoemem ambientesambientes relativamenterelativamente secossecos
-- TolernciaTolerncia aa baixasbaixas temperaturastemperaturasRecalcitranteRecalcitrante == obstinado,obstinado, difcildifcil dede controlar,controlar, quequenono obedeceobedece aa regrasregras normais,normais, obstinadamenteobstinadamentedesobedientedesobediente
AlternativasAlternativas: sensvel dessecao, homohidratado, : sensvel dessecao, homohidratado, homoaquosohomoaquoso
CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES RECALCITRANTESRECALCITRANTES
-- HABITAT: HABITAT: plantas ocorrem em plantas ocorrem em habitatshabitats que permitem o que permitem o rpido estabelecimento das plantas.rpido estabelecimento das plantas.
Caracterstica muito comum em espcies arbreasCaracterstica muito comum em espcies arbreas-- TEORTEOR DEDE GUAGUA:: geralmentegeralmente >> 5050%%;;gg %%;;
LiberadasLiberadas emem estadoestado hidratado,hidratado, comcom intervalosintervalos regulares,regulares,emem ambientesambientes midosmidos ee comcom temperaturastemperaturas relativamenterelativamenteelevadaselevadas;; germinaogerminao relativamenterelativamente rpidarpida..
-- EXEMPLOSEXEMPLOS:: cacau,cacau, ing,ing, seringueira,seringueira, coco,coco, carvalho,carvalho,guaran,guaran, manga,manga, nspera,nspera, dend,dend, AraucariaAraucaria,, ipip,,abacate,abacate, macadmia,macadmia, pitanga,pitanga, jaboticabajaboticaba
CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES RECALCITRANTESRECALCITRANTES
-- MORFOLOGIAMORFOLOGIA DASDAS SEMENTESSEMENTES::sementes gradas, com embries pequenos; sementes gradas, com embries pequenos; secagem menos drstica durante a maturao; secagem menos drstica durante a maturao; ausncia de repouso psausncia de repouso ps--maturidade, sob condies naturais.maturidade, sob condies naturais.
Perdem gua mais lentamente que as ortodoxas:Perdem gua mais lentamente que as ortodoxas:> > variao entre indivduosvariao entre indivduos
Ampla proporo entre os volumes do tecido deAmpla proporo entre os volumes do tecido dereserva / eixo embrionrioreserva / eixo embrionrio
Em vrias espcies, sementes protegidas por mucilagem, no Em vrias espcies, sementes protegidas por mucilagem, no interior do fruto.interior do fruto.
p pp p , ,
CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES RECALCITRANTESRECALCITRANTES
-- DESENVOLVIMENTODESENVOLVIMENTO EE MATURAOMATURAO
Etapas: Etapas: diviso celular, expanso celular, diviso celular, expanso celular, acmulo matria seca dessecaoacmulo matria seca dessecaoacmulo matria seca, dessecaoacmulo matria seca, dessecao
Dessecao etapa marcante no desenvolvimento Dessecao etapa marcante no desenvolvimento das das ortodoxas. ortodoxas. EE nas recalcitrantes?nas recalcitrantes?
2orto
doxa
s
matria verde
histodiferenciao deposio de reservas secagem
reca
lcitr
ante
s
tempo
teor de gua
matria verde
RelaesRelaes entreentre massamassa mida,mida, massamassa secaseca ee graugrau dede umidadeumidade dede sementessementes durantedurante oo desenvolvimentodesenvolvimento dedesementessementes ortodoxasortodoxas ee recalcitrantesrecalcitrantes (Adaptado(Adaptado dede BerjakBerjak ee Pammenter,Pammenter, 20002000))..
CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES CARACTERSTICAS GERAIS DE SEMENTES RECALCITRANTESRECALCITRANTES
Longevidade da espcie geralmente depende mais Longevidade da espcie geralmente depende mais do hbito de crescimento da planta matrizdo hbito de crescimento da planta matriz
AA ibilid dibilid d d d l il i i bilid di bilid d
-- CATEGORIAS DE SEMENTES RECALCITRANTESCATEGORIAS DE SEMENTES RECALCITRANTES
AA sensibilidadesensibilidade dessecaodessecao sese relacionarelaciona inabilidadeinabilidadedede preservarpreservar aa estruturaoestruturao dodo sistemassistemas dede membranas,membranas,quandoquando oo teorteor dede guagua dasdas sementessementes atingeatinge valoresvaloresinferioresinferiores aa determinadosdeterminados limiteslimites
Tipos de RecalcitrnciaTipos de RecalcitrnciaMnimaMnima ModeradaModerada AltaAlta
Maior tolerncia perda Maior tolerncia perda de guade gua
Tolerncia moderada Tolerncia moderada desidrataodesidratao
Pouco tolerante Pouco tolerante dessecaodessecao
Germinao lenta, em Germinao lenta, em ausncia de quantidade ausncia de quantidade adicional de guaadicional de gua
Velocidade mdia de Velocidade mdia de germinao em germinao em ausncia de gua ausncia de gua adicionaladicional
Germinao rpida em Germinao rpida em ausncia de gua ausncia de gua adicionaladicional
Caractersticas de sementes de acordo com o grau de recalcitrncia Caractersticas de sementes de acordo com o grau de recalcitrncia (Farrant et al., 1988).(Farrant et al., 1988).
Maior tolerncia a baixas Maior tolerncia a baixas temperaturastemperaturas
Maioria das espcies Maioria das espcies sensvel a baixas sensvel a baixas temperaturastemperaturas
Sensvel a baixas Sensvel a baixas temperaturastemperaturas
Distribuio Distribuio subtropical/temperadasubtropical/temperadaExemplos: Exemplos: QuercusQuercus, , AraucariaAraucaria
Distribuio tropicalDistribuio tropicalExemplos: Exemplos: TheobromaTheobroma, , HeveaHevea
Florestas tropicais e Florestas tropicais e terras midasterras midasExemplo: Exemplo: Avicennia Avicennia marinamarina
80
100
Germinao de sementes de Inga vera com diferentes graus de umidade
o (%
)
Marcio Faria
0
20
40
60
58 50 44 40 28
Ger
min
ao
Grau de umidade (%)
SecaSeca:: qualquerqualquer nvelnvel dede disponibilidadedisponibilidade dede guaguasuficientementesuficientemente baixobaixo parapara afetarafetar negativamentenegativamente oodesempenhodesempenho dede plantasplantas
TolernciaTolerncia secaseca:: capacidadecapacidade dede enfrentarenfrentar disponibilidadedisponibilidade
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
TolernciaTolerncia secaseca:: capacidadecapacidade dede enfrentarenfrentar disponibilidadedisponibilidadesubsub--timatima dede gua,gua, masmas nono toto baixabaixa aa pontoponto dedecaracterizarcaracterizar secagemsecagem completacompleta atat atingiratingir oo pontoponto dedeequilbrioequilbrio comcom aa umidadeumidade relativarelativa dodo arar
Mecanismos de tolerncia a seca: manter teores mnimos Mecanismos de tolerncia a seca: manter teores mnimos de gua nas clulas (Ex.: estmatos)de gua nas clulas (Ex.: estmatos)
DefinioDefinio::
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
Capacidade de sobrevivncia sob ausncia quase que Capacidade de sobrevivncia sob ausncia quase que completa de completa de guagua(*)(*) e recuperao aps hidrataoe recuperao aps hidratao
(*) Conveno(*) Conveno: 50% : 50% U.R.U.R. ar, a 25ar, a 25ooC C -- 3030oo CC
PodePode serser consideradaconsiderada comocomo equivalenteequivalente aoao menormenor teorteor dedeguagua atat oo qualqual oo tecidotecido podepode serser desidratadodesidratado semsemcausarcausar aa perdaperda dada viabilidadeviabilidade
( ) ( ) %% ,,
3HH variaovariao nono graugrau dede tolernciatolerncia dessecao,dessecao, desdedesde asastipicamentetipicamente ortodoxasortodoxas atat asas acentuadamenteacentuadamenterecalcitrantesrecalcitrantes.. EsseEsse graugrau dede tolernciatolerncia representarepresenta aa
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
gg ppdiferenadiferena maismais evidenteevidente entreentre essesesses tipostipos dede sementessementes
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
SENSIBILIDADE CRESCENTE SENSIBILIDADE CRESCENTE DESSECAODESSECAO
RECALCITRANTERECALCITRANTEORTODOXAORTODOXA
mnimamnima mximamxima
A gradao sugerida para a classificao da tolerncia das sementes dessecao tem origem na extrema tolerncia das ortodoxas at aextrema sensibilidade dessecao das mais profundas (Berjak ePammenter, 2000)
SEMENTES ORTODOXASSEMENTES ORTODOXASPodem sofrer secagem at atingir baixo grau de umidade, Podem sofrer secagem at atingir baixo grau de umidade,
sem a ocorrncia de danos ao metabolismo. sem a ocorrncia de danos ao metabolismo. Potencial de armazenamento tem relao inversa com o Potencial de armazenamento tem relao inversa com o
grau de umidade das sementes e com a temperatura grau de umidade das sementes e com a temperatura
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
grau de umidade das sementes e com a temperatura, grau de umidade das sementes e com a temperatura, dentro de limitesdentro de limites
RECALCITRANTESRECALCITRANTES:: exibemexibem variaovariao relativamenterelativamenteamplaampla quantoquanto aoao teorteor dede guagua nana pocapoca dededisperso,disperso, tolernciatolerncia desidratao,desidratao, respostaresposta velocidadevelocidade dede secagem,secagem, longevidadelongevidade ee sensibilidadesensibilidade quedaqueda dede temperaturatemperatura
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
Recalcitrantes Recalcitrantes predomina gua dos tipos 3 ou 4;predomina gua dos tipos 3 ou 4;talvez por isso, tm menor tolerncia ao resfriamentotalvez por isso, tm menor tolerncia ao resfriamento
Geralmente, a tolerncia perdida quando removidaGeralmente, a tolerncia perdida quando removidaa gua congelvel, fazendo com que os mecanismosa gua congelvel, fazendo com que os mecanismosde reparo se tornem inoperantes de reparo se tornem inoperantes
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
Sementes secasSementes secas: : G.U.G.U. < 10% (Walters, 2000)< 10% (Walters, 2000)
Para outros, Para outros, E.H.E.H. com 75% com 75% U.R.U.R. ar, com 50% U.R, com 15 % ar, com 50% U.R, com 15 % U.R.U.R., ..., ...
LIMITES DE TOLERNCIA DESSECAO (LIMITES DE TOLERNCIA DESSECAO (Roberts, 1999Roberts, 1999):):Ortodoxas Ortodoxas equilbrio com 10% U.R.equilbrio com 10% U.R.
Intermedirias Intermedirias equilbrio com 40 a 50equilbrio com 40 a 50% U.R.% U.R.Recalcitrantes Recalcitrantes equilbrio com 90% equilbrio com 90% U.R. (U.R. (--1,5 a 1,5 a --2 MPa)2 MPa)
SEMENTES INTERMEDIRIASSEMENTES INTERMEDIRIAS
Classificao considerando apenas as ortodoxas e as Classificao considerando apenas as ortodoxas e as recalcitrantes no se revelou completamente satisfatria recalcitrantes no se revelou completamente satisfatria (Ellis (Ellis etet al., 1990)al., 1990)
Caf Caf conservao sob ampla variao do grau deconservao sob ampla variao do grau de p g p gumidade, suportando nvel de desidratao maisumidade, suportando nvel de desidratao maisintenso que as recalcitrantes tpicas, mas menosintenso que as recalcitrantes tpicas, mas menostolerante que as ortodoxas.tolerante que as ortodoxas.
Menor tolerncia dessecao: recalcitrantes eMenor tolerncia dessecao: recalcitrantes eintermediriasintermedirias
4Grau de umidade crticoGrau de umidade crtico: limite at o qual os tecidos: limite at o qual os tecidospodem ser desidratados sem a ocorrncia de danos podem ser desidratados sem a ocorrncia de danos irreparveis.irreparveis.
TOLERNCIA DESSECAOTOLERNCIA DESSECAO
Grau de umidade crtico (?): Grau de umidade crtico (?): 25% 25% a 70%,a 70%, geralmentegeralmente
Grau de umidade letalGrau de umidade letal: perda completa da viabilidade: perda completa da viabilidade
SO DOIS PARMETROS CONTESTADOSSO DOIS PARMETROS CONTESTADOS
porque sofrem a influncia de vrios fatores porque sofrem a influncia de vrios fatores
entre 20 e 35% (entre 20 e 35% (equilbrio com 90% U.R do arequilbrio com 90% U.R do ar))
Organizao das membranasOrganizao das membranasFases de diviso e expanso celular Fases de diviso e expanso celular INTOLERANTEINTOLERANTE
Presena e atuao dos sistemas antioxidantes Presena e atuao dos sistemas antioxidantes
MECANISMOS DE TOLERNCIA DESSECAOMECANISMOS DE TOLERNCIA DESSECAO
Acmulo de molculas de substncias protetorasAcmulo de molculas de substncias protetorasProtenas do tipo LEA (Protenas do tipo LEA (deidrinasdeidrinas), protenas de choque), protenas de choque
trmico, trmico, oligossacardeos oligossacardeos ((rafinoserafinose, , estaquioseestaquiose))
Taxa de Taxa de secagemsecagem
1,2
1,5
xo e
mbr
ion
rio (g
/g) A
INFLUNCIA DA TAXA (VELOCIDADE) DE SECAGEMINFLUNCIA DA TAXA (VELOCIDADE) DE SECAGEM
10 50403020
0,5
1,0
Teor
de
gua
do
eix
Perodo de secagem (horas)
secagemrpida
2,0
2,5
xo e
mbr
ion
rio (g
/g)
1,5 intermediria
lenta
B
INFLUNCIA DA TAXA (VELOCIDADE) DE SECAGEMINFLUNCIA DA TAXA (VELOCIDADE) DE SECAGEM
0,5
1,0
Teor
de
gua
do
eix
2 10864Perodo de secagem (dias)
INFLUNCIA DA TAXA (VELOCIDADE) DE SECAGEMINFLUNCIA DA TAXA (VELOCIDADE) DE SECAGEM
Extenso dos danos depende de vrios fatores, Extenso dos danos depende de vrios fatores, entre eles a temperatura e a velocidade de secagementre eles a temperatura e a velocidade de secagem
NaNa secagemsecagem lenta,lenta, asas sementessementes permanecempermanecemexpostasexpostas durantedurante maiormaior perodoperodo aa nveisnveis dedehidrataohidratao favorveisfavorveis ocorrnciaocorrncia dede reaesreaesdeletriasdeletrias ((guagua congelvelcongelvel))..
60
80
100
ina
o (%
)
Secagem de Secagem de Ekebergia capensisEkebergia capensis
20
40rpidaintermedirialenta
0,5 2,52,01,51,0
Teor de gua do eixo embrionrio (g/g)
Ger
mi
5Flash drying Flash drying ::Permite apenas a secagem mais segura at grausPermite apenas a secagem mais segura at grausde umidade mais baixosde umidade mais baixos
MECANISMOS DE TOLERNCIA DESSECAOMECANISMOS DE TOLERNCIA DESSECAO
Como as sementes recalcitrantes so relativamenteComo as sementes recalcitrantes so relativamentegrandes, a secagem geralmente lenta. Por essegrandes, a secagem geralmente lenta. Por essemotivo, tem sido realizada a secagem de embriesmotivo, tem sido realizada a secagem de embriesexcisados.excisados.
1,1
2,1
1,2 1,3
2,32,2
Tolerncia de Tolerncia de frutosfrutos--sementes sementes
de carvalho de carvalho dessecaodessecao
3,2 3,3
Primeiro nmero: ndice de separao entre cotildones (CC); Segundo nmero: entre cotildones e pericarpo (CP);1: sem separao (at 1,5%); 2: moderada (1,6 7,0%) ; 3: severa (> 7,0%). (Goodman et al., 2005)
ASSOCIAO COM MICRORGANISMOSASSOCIAO COM MICRORGANISMOS
PROBLEMAS CAUSADOS POR FUNGOSPROBLEMAS CAUSADOS POR FUNGOS
-- Espcies envolvidas:Espcies envolvidas: AspergillusAspergillus andand PenicilliumPenicillium-- Espcies envolvidas:Espcies envolvidas: AspergillusAspergillus andand PenicilliumPenicillium
-- Variaes do teor de guaVariaes do teor de gua
ASSOCIAO COM MICRORGANISMOSASSOCIAO COM MICRORGANISMOS
Teor de gua (%)Teor de gua (%) Germinao (%)Germinao (%)00()() 1515 3030 4545 6060 00()() 1515 3030 4545 6060
57,357,3 58,558,5 61,461,4 60,660,6 60,460,4 9999 6767 00 11 00
51,451,4 52,152,1 53,853,8 53,753,7 53,853,8 100100 9797 7171 6969 4343
45,945,9 46,546,5 46,546,5 46,846,8 47,547,5 9595 9292 5656 2323 77
Graus de umidade e germinao de sementes de Inga urufuensis submetidas a secagem e armazenadas em condies normais de ambiente por diferentes perodos (Bilia et al., 1999)
5,95,9 6,56,5 6,56,5 6,86,8 ,5,5 9595 99 5656 33
42,942,9 43,243,2 44,744,7 42,642,6 46,146,1 9898 8787 4949 33 00
38,638,6 39,639,6 39,839,8 39,239,2 39,939,9 8989 6262 1212 11 00
32,432,4 33,133,1 34,334,3 32,332,3 39,139,1 6868 88 00 00 00
28,028,0 28,728,7 29,129,1 31,931,9 30,130,1 00 00 00 00 00
(() Perodo de armazenamento (dias)) Perodo de armazenamento (dias)
2.2. Desidratao parcialDesidratao parcialMenor perodo de conservao que para ortodoxas Menor perodo de conservao que para ortodoxas
ARMAZENAMENTOARMAZENAMENTO
1. Sementes midas ou embebidas (1. Sementes midas ou embebidas (grau de umidade grau de umidade elevado, mas insuficiente para permitir a germinaoelevado, mas insuficiente para permitir a germinao))
Menor perodo de conservao que para ortodoxas Menor perodo de conservao que para ortodoxas Teor de gua ainda relativamente elevado e uso deTeor de gua ainda relativamente elevado e uso de
embalagens resistentes a trocas de vapor dguaembalagens resistentes a trocas de vapor dgua
Exemplos de potencial de armazenamento:Exemplos de potencial de armazenamento:coco (coco (16 meses16 meses), carvalho (), carvalho (20 meses20 meses), ing (), ing (60 dias60 dias), ), seringueira (seringueira (6 meses6 meses), cacau (), cacau (8 a 10 semanas8 a 10 semanas) )
Material / ambienteMaterial / ambientePerodo de armazenamento (dias)Perodo de armazenamento (dias)
00 3030 6060 9090 120120 135135 150150PlsticoPlstico // laboratriolaboratrio 5252 5656 7777 6363 6262 6464 2323
PlsticoPlstico // 1010ooCC 5252 2222 3636 1818 1515 0808 1212
Papel multifoliado/ Papel multifoliado/
GerminaoGerminao ((%%)) dede sementessementes dede seringueiraseringueira armazenadasarmazenadas emem doisdoistipostipos dede embalagem,embalagem, emem laboratriolaboratrio ee emem cmaracmara friafria aa 1010ooCC(Pereira,(Pereira, 19801980))..
Papel multifoliado/ Papel multifoliado/ laboratriolaboratrio 5252 0000 0000 0000 0000 0000 0000
Papel multifoliado/ 10Papel multifoliado/ 10ooCC 5252 0000 0000 0000 0000 0000 0000
63. Uso de inibidores endgenos ( ABA )3. Uso de inibidores endgenos ( ABA )
4. Criopreservao (N lquido a 4. Criopreservao (N lquido a 196196ooC)C)
ARMAZENAMENTOARMAZENAMENTO
Considerar:Considerar:tamanho das sementes, tolerncia da espcie tamanho das sementes, tolerncia da espcie dessecao, tipo de tecido, rapidez da secagem dessecao, tipo de tecido, rapidez da secagem estdio de desenvolvimento da semente estdio de desenvolvimento da semente