GERMINAÇÃO
DE SEMENTES
O que é semente?
O que é semente?
É o óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião, com ou sem reservas nutritivas, que dará
origem a um novo indivíduo.
É o óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião, com ou sem reservas nutritivas, que dará
origem a um novo indivíduo.
Elementos Básicos da Estrutura da Semente
Elementos Básicos da Estrutura da Semente
O embrião é formado de plúmula, epicótilo, hipocótilo, radícula e cotilédones.
O embrião é formado de plúmula, epicótilo, hipocótilo, radícula e cotilédones.
Plúmula
Marcelo Francisco Pompelli
Ecofisiologia Vegetal
A plúmula inclui os primórdios foliares
Recife, 2013
O que é semente?
O que é semente?
O que é semente?
É o óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião, com ou sem reservas nutritivas, que dará
origem a um novo indivíduo.
É o óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião, com ou sem reservas nutritivas, que dará
origem a um novo indivíduo.
É o óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião, com ou sem reservas nutritivas, que dará
origem a um novo indivíduo.
Elementos Básicos da Estrutura da Semente
Elementos Básicos da Estrutura da Semente
Elementos Básicos da Estrutura da Semente
O embrião é formado de plúmula, epicótilo, hipocótilo, radícula e cotilédones.
O embrião é formado de plúmula, epicótilo, hipocótilo, radícula e cotilédones.
O embrião é formado de plúmula, epicótilo, hipocótilo, radícula e cotilédones.
Epicótilo
Epicótilo
Hipocótilo
Hipocótilo
Radícula
O epicótilo é a porção do embrião acima dos cotilédones
O hipocótilo é a porção do embrião que se localiza abaixo dos cotilédones
Radícula
A radícula é o primórdio da raiz embrionária
O que é semente?
Desenvolvimento do tubo polínico
É o óvulo desenvolvido após a fecundação, contendo o embrião, com ou sem reservas nutritivas, que dará
origem a um novo indivíduo.
Elementos Básicos da Estrutura da Semente
O embrião é formado de plúmula, epicótilo, hipocótilo, radícula e cotilédones.
Cotilédones
O ovário - zoom
a fertilização
envolve a fusão do
núcleo do grão-depólen com o
núcleo do óvulo
Núcleos polares
Oosferao
ligeiramente
antes da
fertilização
Cotilédone
Integumentos
(parede do óvulo)
micrópila
Os cotilédones são as “folhas” da semente usada para armazenar as reservas
Fases do desenvolvimento da semente
Fases do desenvolvimento da semente
2) INTERMEDIÁRIA
‐Divisão celular
‐Peso fresco da semente
‐Conteúdo de água
‐Histodiferenciação e morfogênese
‐Aumento do tamanho (Expansão celular)
‐Diminuição no tamanho dos vacúolos
‐Acúmulo dos compostos de armazenamento
‐Aumento do peso seco
‐Diminuição do conteúdo de água (substituição pela matéria seca)
‐Formação do endosperma
3) FINAL
Fase pré‐programada de secagem de maturação (dessecação)
‐Redução gradual no metabolismo da semente
‐Embrião em estado quiescente
Semente endospérmica
Célula espermática
ligeiramente antes
da fertilização do
óvulo
Classificação da semente quanto ao composto de reserva
Amiláceas
Armazenam principalmente amido.
ex.: Aveia e Milho
Protéicas
Armazenam principalmente proteinas.
ex.: Soja
Oleaginosas
Armazenam principalmente lipídios.
ex.: Amendoim e Mamoma
Semente não‐endospérmica
Célula espermática
ligeiramente antes
da fertilização da
célula central
Fonte: Germinação: do básico ao aplicado
1) INICIAL
(plano básico do corpo do embrião – Eixo e Cotiledones)
Tubo polínico
Critérios de germinação
‐
Botânico
A germinação é influenciada por:
Monocotiledôneas e Eudicotiledôneas
Protrusão da radícula
germinação hipógea
germinação epígea
‐
água
Agrônomico
Emergência de parte aérea na superfície do solo
‐
luz
GERMINAÇ
GERMINAÇÃO
Fitotécnico
oxigênio
Plântula normal
Reguladores
de crescimento temperatura
vegetal
Phaseolus vulgaris L.
Água
Zea mays L.
Conteúdo de água na semente (%)
Oxigênio
A água é requerida em quantidade adequada até que a semente germine (25 a 75% )
O oxigênio é requerido para a respiração celular a qual aumenta drasticamente com a germinação.
Jatropha curcas (agreste)
Uma vez que a germinação tenha iniciado, um evento de seca leva a morte do embrião por dessecamento
Jatropha curcas (zona da mata)
Algumas sementes requerem mais ou menos oxigênio do que outras.
Arachys hypogea
Lycopersicum esculentun
Hidratação:
Ativa a retomada das atividades metabólicas do embrião (processos bioquímicos e fisiológicos)
Crescimento do embrião e emergência
Quando a semente é submetida a um ambiente anaeróbico por um período prolongado, a respiração é inibida e a germinação não se processa.
Glycine max
Pseudotsuga menziesii
Pinus monticola
Pinus jeffreyi
Pinus contorta
Picea engelmannii
Calocedrus decurrens
Abies x shastensis
Abies c
oncolor
Abies amabilis
0
5
10
15
20
Oxigênio
Oxigênio
Luz
Viviparidade
Fotoblastismo
O desenvolvimento da semente segue diretamente da fase de maturação para a germinação, normalmente quando ainda está
unida à planta‐mãe.
Classificação das sementes quanto à necessidade de luz para germinar
Afotoblásticas ou neutras: A germinação não é interferida pela ausência ou presença da luz. (milho, arroz e feijão)
Fotoblásticas positivas relativas: A germinação é significativamente mais alta na luz, mas sem atingir o dobro da germinação no escuro.
Fotoblásticas positivas: A germinação na luz é maior que o dobro da germinação no escuro. (Alface e fumo)
Fotoblásticas negativas: A germinação é significativamente maior no escuro. (Maxixe e abóbora)
Rhizophora mangle
Himatanthus sucuuba
Luz
Luz
Atividade do fitocromo
NH 2
Luz
Germinação de sementes de alface
NH
2
Típica resposta fotoreversível controlada pelo fitocromo
‐Modulada por fosforilação.
Germinação (%)
100
‐Luz Vermelha (660 nm) Æ Ativa o fitocromo e estimula germinação (ativa a produção de GAs)
‐Luz Vermelho‐distante (730 nm) Æ Inativa o fitocromo e inibe a germinação (ativa a produção de ABA)
Interação com outras
proteínas nucleares
HOOC
COOH
Pfr*
NH 2
NH
Completamente ativo, forma estável
2
P
Escuro
P
P
P
Vermelho (V)
V VD
5)
PP
PA
e (
tas
sfa
ase
Fo
Cin
a
a
a
a
a
a
80
60
40
20
0
Branca Vermelha Verde
Azul Amarelo Escuro
Qualidade da Luz
luz vermelha
NH
P
P
2
HOOC
COOH
Pr
Inativo
2
NH
Sementes embebidas no escuro.
V Æ 1,5 min.
VE Æ 4 min.
Escuro por 24 horas.
luz vermelho‐distante
HOOC
COOH
Degradação pelos proteossomas
Pfr
Ativo, lábil, forma de importação nuclear
V VD V
V VD V VD
Qual o fotoblastismo da espécie?
Nesta espécie sem fotoblastismo a qualidade da luz não interfere na germinação.
Nolasco H, Vega‐Villasante F, Romero‐Schmidt HL, Diaz‐Rondero A (1996) The effects of salinity, acidity, light and temperature on the germination of seeds of cardón
(Pachycereus pringlei (S. Wats.) Britton & Rose, Cactaceae). J Arid Environm 33, 87‐94.
Luz
Temperatura
80
Germinação (%)
70
90
70
b
50
60
b
b
90
50
30
40
b
Geralmente temperaturas entre 25°C e 35°C são consideradas ótimas para a maioria das espécies.
30
escuro
30
vermelho vermelho‐
distante
azul
branco
0%
20
27.3
b
b
50
Muitas sementes tem um mínimo, máximo e uma temperatura ótima do solo. 23.2
70
16:8 Luz / Escuro luz contínua escuro contínuo
Quantidade de luz
10
0
branca vermelha VD azul
Escuro
Qual o fotoblastismo da espécie?
100% 70% 50%
30%
Luz Branca contínua
A semente independe da qualidade da luz, sendo o escuro sempre melhor.
Nem mesmo a alternância luz/escuro é favorável a germinação.
Qualidade da luz
Qual o fotoblastismo da espécie?
A luz costuma ser muito importante na germinação de sementes. A qualidade da luz tem mostrado resultados contraditórios.
Meiado MV, Albuquerque LSC, Rocha EA, Rojas‐Aréchiga M, Leal IR (2010) Seed germination responses of Cereus jamacaru DC. ssp.jamacaru (Cactaceae) to environmental factors. Plant Species Biology 25: 120‐128
Temperatura
Kulkarni MG, Sparg SG, Staden JV (2006) Dark conditioning, cold stratification and a smoke‐derived compound enhance the germination of Eucomis autumnalis subsp. autumnalis seeds. South African Journal of Botany 72: 157‐162
Temperatura
Algumas espécies tem sua germinação favorecida ou obrigatória após a exposição a um calor intenso.
Tanto a percentagem de germinação quanto a velocidade é fortemente
afetada pela temperatura.
Temp. Mínima
Temp. Máxima
Temp. Ótima
16°C
38°C
35°C
Alface
2°C
29°C
24°C
Arroz
11°C
41°C
32°C
Fumo
10°C
30°C
24°C
Milho
9°C
44°C
33°C
Soja
9°C
42°C
30°C
Sorgo
9°C
40°C
33°C
Temperatura
A maioria das sementes de várias espécies não‐tropicais podem ter sua dormência quebrada ao serem expostas à baixas temperaturas.
Calluna vulgaris
Cultura
Abóbora
Pinus spp.
Vitis vinifera
Albizia lophanta
Sensibilidade da semente de algodão ao frio.
8
au
m
7
6
ição
90
30.6
a
5
em
be b
100
110
a
sensibilidade ao frio
baixa
alta
Germinação (%)
110
Germinação (%)
Luz
4
3
2
1
Rosa spp.
Malus sp
do
m
et
ab
ol
ism
o
emergência
da radícula
semente
seca
0
0
Acacia melanoxylon
en
to
2
4
6
dias após a semeadura
Temperatura
Mecanismo de Dormência
Ativação e Síntese Enzimática
Endógena ou embrionário
O frio causa danos ao embrião e a germinação.
Dependente do balanço hormonal:
Injúria por frio
Normal
Quebra da dormência
MÉTODO
Agentes Mecânicos
Agentes Químicos
Plantas de clima temperado e dormência fisiológica
Tegumento rígido
Escarificação mecânica
Escarificação química
Ác. Sulfurico, Etanol, NaClO3
Estratificação (↓°C)
Temperatura
Calor intenso / Queimadas
Reguladores de crescimento
ABA
Exógena
Promotores > Inibidores
Germinação
Promotores < Inibidores
Dormência
Elevação da taxa respiratória
Ativação e síntese enzimática
Digestão de reservas
Mobilização e transp. de reservas
Assimilação metabólica
Luz / Escuro
‐ Físico Æ Impermeabilidade dos tecidos da semente ‐ Químico Æ presença de substâncias inibidoras (fenóis)
‐ Mecânico Æ endocarpo e mesocarpo pétreo
Curva de embebição
Padrão trifásico de absorção de água.
Hidratação ou embebição
GA3, GA4 e GA7
Cinetina e Etileno
Lixiviação
Tegumento delgado
Citocininas
Giberelinas
Temperaturas alternantes
Oscilações diárias de temperatura
Inibidores de crescimento
Inibidores
Fases da germinação
CAUSAS
Tegumento rígido impermeável
Promotores
‐ Fisiológico Æ físico
Não profundo
Intermediário
Profundo
‐ Morfológico Æ pré‐maturação
‐ Morfofisiológico Æ ambos
Cresc. e diferenciação de tecidos
Viabilidade da semente
•
É a capacidade de germinação apresentada pela semente após todas as barreiras ambientais terem sido dribladas
•
Algumas sementes podem permanecer viáveis no solo por poucos meses ou dias ou mesmo por anos
•
As condições mais importantes na manutenção da viabilidade são:
– Frio, seca, condições anaeróbicas
– Estas condições podem fazer com que as sementes se mantenham nos bancos de sementes no solo
70
Controle da hidrólise das reservas
Uma vez que as reservas tenham se exaurido a respiração cessa e a semente perde sua viabilidade
Glicólise
Amido Glicose Piruvato
Ciclo do ácido tricarboxílico
NADH e FADH2
Cadeia respiratória
25ºC
60
Germinação (%)
Controle da hidrólise das reservas
Uma vez que as reservas tenham se exaurido a respiração cessa e a semente perde sua viabilidade
X
Glicólise
Amido Glicose Piruvato
Ciclo do ácido tricarboxílico
NADH e FADH2
Cadeia respiratória
4ºC
50
40
ATP
30
20
10
0
0
3
6
9
12
Tempo de estocagem (meses)
Jatropha curcas; Moncaleano‐Escandon & Pompelli; Ind Crops and Products 44: 684‐690, 2013
Controle da hidrólise das reservas
Uma vez que as reservas tenham se exaurido a respiração cessa e a semente perde sua viabilidade
E se tudo estiver de acordo…
acordo…
ATP