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