Versão online: ISSN 1806-9975 Versão impressa: ISSN 0101-3122 REVISTA BRASILEIRA DE SEMENTES
Brazilian Seed Journal
Publicação Trimestral / 4 Issues a Year
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Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes Brazilian Association of Seed Technology
RBS Viçosa, MG v. 34 n. 4 p. 525 - 698 Dez. 2012 Tiragem: 500 exemplares INFORMAÇÕES GERAIS
A Revista Brasileira de Sementes (RBS) é uma publicação oficial da Associação Brasileira de Tecnologistas de Sementes (ABRATES) e destina-se a divulgar trabalhos científicos originais sobre a Tecnologia de Sementes e áreas correlatas. A missão da RBS é publicar trabalhos científicos na área de Ciência e Tecnologia de Sementes, divulgando ao setor agrícola nacional e internacional, avanços do conhecimento para a obtenção de sementes de alta qualidade e informações relativas aos benefícios resultantes da sua utilização. Além disso, contribuir para o desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias que auxiliem no desenvolvimento econômico e social da população, garantindo o insumo básico da produção agrícola e a preservação das espécies vegetais. A periodicidade da RBS é trimestral, podendo, no entanto, serem publicadas edições especiais. O Comitê Editorial é composto por um ou mais EDITORES, por Editores Associados e um corpo de Assessores Científicos, formado por cientistas que trabalham em Tecnologia de Sementes. O preço da assinatura ao ano, é de US$ 85,00 (oitenta e cinco dólares americanos) para o território nacional e de US$ 100,00 (cem dólares americanos) para o exterior. Os pedidos acompanhados de cheque nominal à ABRATES deverão ser encaminhados à Diretoria Técnica e de Divulgação no seguinte endereço:
REVISTA BRASILEIRA DE SEMENTES Universidade Federal de Viçosa - Departamento de Fitotecnia Avenida PH Rolfs, s/n°, 36570-000, Viçosa - MG - Brasil ABRATES Londrina - Fone/FAX: (0xx43) 3025-5223
GENERAL INFORMATION
The Brazilian Seed Journal (RBS) is the official publication of the Brazilian Association of Seed Technology, to publish original and revi- sions in the field of seed science and technology and related areas of the agricultural services. The mission of RBS is to publish scientific papers in the area of Seed Science and Technology, providing to the national and international agricultural sector the knowledge for obtaining the high quality seeds and the benefits from its use. Besides, to contribute for the development and improvement of technologies that would aid in the economical and social improvement of the population, guaranteeing the basic input of the agricul- tural production and the preservation of the vegetable species. The RBS is published four times a year, although special numbers can be published. The Editorial Board is composed by one or more editors, Associated Editors and a scientists Committee formed by scientists working with seed technology. The annual subscription rate of RBS is US$ 100.00 abroad. The price of each number is US$ 40.00. Subscriptions and or individual number should be requested by sending a money order to ABRATES, at the following address:
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Ficha Catalógráfica: Maria José Betetto CRB 9 / 1.596
Revista Brasileira de Sementes / Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes. – v. 1, n.1 (1979) Brasília, DF: 1979 -
Quadrimestral (1979 - 1990), Semestral (1991 - 2005). Quadrimestral (2006 - 2008). Trimestral (2009 - ). Editada em Brasília (1979 - 1993), Londrina (1994 - 1995), Campinas (1996 -2001). Londrina (2002 – 2003). Pelotas (2004- 2007). Lavras (2008 - 2011). Viçosa (2012 - ). ISSN: 0101-3122 (Versão Impressa) ISSN: 1806-9975 (Versão Online)
1. Sementes – Tecnologia – Brasil – Periódicos. I. Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes.
CDD 631.5201
Editor de layout e Diagramação: Jéssica Akemi Ychisawa ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DE SEMENTES DIRETORIA ABRATES BIÊNIO 2011/2013
Presidente: José de Barros França Neto (EMBRAPA SOJA) 1º Vice-presidente: Maria Laene Moreira de Carvalho (UFLA) 2º Vice-presidente: Francisco Amaral Villela (UFPel) Diretor financeiro: Francisco Carlos Krzyzanowski (EMBRAPA SOJA) Vice-diretor financeiro: Ademir Assis Henning (EMBRAPA SOJA) Diretor técnico e de divulgação: Denise Cunha Fernandes dos Santos Dias (UFV) Vice-diretor técnico e de divulgação: Gilda Pizzolante de Pádua (EMBRAPA)
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REVISTA BRASILEIRA DE SEMENTES Editores do volume 34, número 4: Denise Cunha Fernandes dos Santos Dias (UFV) Gilda Pizzolante de Pádua (EMBRAPA)
Editores Associados: Antonio Rodrigues Vieira (EPAMIG) Júlio Marcos Filho (ESALQ/USP) Alessandro de Lucca e Braccini (UEM) Luciana Magda de Oliveira (UDESC) Ceci Castilho Custódio (UNOESTE) Marcela Carlota Nery (UFVJM) Cibele Chalita Martins (UNESP) Maria Cristina Albuquerque (UFMT) Cláudio Barbedo (INSTITUTO DE BOTÂNICA) Maria Laene Moreira de Carvalho (UFLA) David de Souza Jaccoud Filho (UEPG) Maristela Panobianco (UFPR) Eduardo Fontes Araújo (UFV) Renato Delmondez de Castro (UFBA) Ellen Noly Barrocas (UFLA) Renato Mendes Guimarães (UFLA) Fátima Conceição Marquez Pina Rodrigues (UFSCar) Rinaldo César de Paula (UNESP / JABOTICABAL) Francisco Carlos Krzyzanowski (EMBRAPA SOJA ) Silvio Moure e Cícero (ESALQ/USP) João Almir Oliveira (UFLA) Sttela Dellyzete V. Franco da Rosa (EMBRAPA CAFÉ) José de Barros França Neto (EMBRAPA SOJA) Editores Associados Internacional: Peter Toorop (Kew Garden / Inglaterra) Omar Bazzigalupi (EEA INTA / Argentina)
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Assessores Científicos que colaboraram na RBS vol. 34 n. 4: Aline Sampaio Clemente (UFLA) Liliana Ferreira Delgado (Instituto de Botânica) Breno Marques da Silva (IEPA) Luciana Abreu (Embrapa/UFLA) Danila Comelis Bertolin (UNESP) Luciana Bicca Dode (UFPel) Danilo Cruz Centeno (Instituto de Botânica) Luciane Henneberg (UEPG) Denise Cunha Fernandes dos Santos Dias (UFV) Maria Aparecida Resende (UEMG) Camila Ribeiro de Souza Grzybowski (UFPR) Maria Cristina Figueiredo Albuquerque (UFMT) Charline Zaratin Alves (UFMS) Margarida Fumiko Ito (Instituto Agronômico de Campinas) Edna Ursulino Alves (UFPB) Norimar D’Ávila Denardim (UPF) Ellen Noly Barrocas (UFLA) Robério Anastácio Ferreira (UFS) Fábio Mattioni (UFMT) Rosemeire Carvalho Silva (UFPR) Flávia Carvalho Santos (UFLA) Roseli Fátima Carneiro (SYNGENTA SEEDS LTDA) Gilda Pizzolante de Pádua (EMBRAPA) Sebastião Carneiro Guimarães (UFMT) Hebe Carvalho (IFNMG) Solange Carvalho Barrios Roveri José (Embrapa) João Batista Zonta (Embrapa Cocais) Tatiana de Almeida Silva (UFLA) Letícia Caravita Abbade (UNESP) Tereza Cristina de Carvalho (UFPR) EDITORIAL
A Revista Brasileira de Sementes (RBS) foi criada pela Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes – ABRATES, tendo sido publicado o primeiro volume em 1979. Desde então, a revista publica artigos técnico-científicos que descrevem pesquisas originais sobre tecnologia de sementes e áreas correlatas, contribuindo para o desenvolvimento do agronegócio.
A pesquisa em Ciência e Tecnologia de Sementes no Brasil tem conquistado reconhecimento e respeito internacional. Nas três últimas edições dos Congressos de Sementes promovidos pela ISTA (International Seed Testing Association), a contribuição científica de trabalhos realizados no Brasil se posicionou em 1º lugar quanto ao número de trabalhos apresentados. Esses fatos comprovam a concreta contribuição e o destaque do Setor Sementeiro Brasileiro na geração de Ciência e Tecnologia de Sementes em nível internacional.
Assim sendo, tem crescido substancialmente a demanda pela divulgação internacional dos conhecimentos sobre todos os aspectos da produção, tecnologia e qualidade de sementes, que têm sido gerados pela pesquisa brasileira.
Em consonância com essas perspectivas, o periódico oficial da ABRATES circulará a partir de 2013 com o nome Journal of Seed Science, com todos os artigos publicados em inglês, seguindo uma deliberação da Diretoria da ABRATES e da atual Editoria da RBS. Essa decisão é o resultado de discussões informais e reuniões formais realizadas com o objetivo de estabelecer meios adequados para aumentar a qualidade e a visibilidade da revista na comunidade internacional, e, em consequência, permitir o aumento de seu fator de impacto.
A RBS já possuía um nome em inglês: Brazilian Seed Journal. Entretanto, nesse nome está implícito um caráter nacional à revista, dando a impressão de que a nossa revista, agora internacional, valorizaria apenas o escopo de artigos de pesquisa realizados no Brasil, o que não está de acordo com as novas metas em relação à nossa revista.
Desde já, agradecemos e contamos com a plena cooperação de todos, tanto para a efetivação desta mudança como para o futuro.
Londrina, 10 de novembro de 2012.
Denise Cunha F. S. Dias e Gilda Pizzolante de Pádua Editoras da RBS
José de Barros França Neto Presidente da ABRATES REVISTA BRASILEIRA DE SEMENTES ISSN 1806-9975 v. 34, n. 4 - 2012 ISSN 0101-3122
SUMÁRIO
Maturidade fisiológica de sementes de berinjela. 534 Denize Carvalho Martins, Fernanda Keila Junqueira Vilela, Renato Mendes Guimarães, Luiz Antônio Augusto Gomes, Priscila Alves da Silva.
Influência do teor de lignina no tegumento de semente de soja na incidência do fungo de armazenamento 541 Aspergillus flavus. Ísis Barreto Dantas, João Almir de Oliveira, Heloisa Oliveira dos Santos, Édila Vilela Resende Von Pinho, Sttela Dellyzete Veiga Franco da Rosa.
Uso da mesa densimétrica na melhoria da qualidade de sementes comerciais de mamona. 549 Antônio Lucrécio dos Santos Neto, Maria Laene Moreira de Carvalho, João Almir Oliveira, Antônio Carlos Fraga, Ademária Aparecida de Souza.
Biologia floral e caracterização morfológica da germinação de sementes de pinhão manso (Jatropha curcas L.). 556 Beatriz Gonçalves Brasileiro, Denise Cunha Fernandes dos Santos Dias, Maria Carmen Bhering, Luiz Antônio dos Santos Dias.
Potencial fisiológico de sementes de arroz tratadas com rizobactérias ou tiametoxam. 561 Vanessa Nogueira Soares, Maria Ângela André Tillmann, Andréa Bittencourt Moura, Zarela Gudelia Casas Navarro Zanatta.
Detecção de presença adventícia de semente geneticamente modificada em lotes de soja não transgênica. 573 Gilda Pizzolante de Pádua, Adriana Madeira Santos Jesus, Vanoli Fronza, Neylson Eustáquio Arantes, Roberto Kazuhiko Zito.
Mobilização de reservas e germinação de sementes de Erythrina velutina Willd. (Leguminosae - Papilionoideae) 580 sob diferentes potenciais osmóticos. Renata Conduru Ribeiro Reis, Bárbara França Dantas, Claudinéia Regina Pelacani.
Análise computadorizada de imagens de plântulas para avaliação do potencial fisiológico de sementes de trigo. 589 Vanessa Neumann Silva, Francisco Guilhien Gomes Junior, Silvio Moure Cicero.
Relação entre a morfologia interna e a germinação de sementes de berinjela. 597 Vanessa Neumann Silva, Silvio Moure Cicero, Mark Bennett.
Efectos de la temperatura, el ambiente lumínico y la escarificación sobre la germinación de semillas deBromelia 605 serra Griseb. (Bromeliaceae). Graciela Noemí Klekailo, Daniel Tuesca, Ignacio Martín Barberis.
Avaliação do potencial de uso da restrição hídrica em teste de sanidade de sementes de trigo visando à 613 detecção de fungos. Mauricio Mega Celano, José da Cruz Machado, David de Souza Jaccoud Filho, Renato Mendes Guimarães.
Germinação, biometria de sementes e morfologia de plântulas de Guizotia abyssinica Cass. 619 Carla Regina Baptista Gordin, Rodolpho Freire Marques, Tathiana Elisa Masetto, Silvana de Paula Quintão Scalon. Indexação do Lettuce mosaic virus em sementes e plântulas de genótipos de alface. 628 Lillian Silveira Pereira, Alexandre Levi Rodrigues Chaves, Joaquim Adelino Azevedo Filho, Addolorata Colariccio.
Armazenamento de sementes de pinhão manso em diferentes embalagens e ambientes. 636 Artur Soares Pinto Junior, Vandeir Francisco Guimarães, João Alexandre Lopes Dranski, Fabio Steiner, Marlene de Matos Malavasi, Ubirajara Contro Malavasi.
Qualidade de sementes e desenvolvimento inicial de plântulas de pimenta malagueta e sua relação com a 644 posição de coleta de frutos. Liana Hilda Golin Mengarda, José Carlos Lopes.
Germinação e tolerância à dessecação de sementes de bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.). 651 Anderson Cleiton José, Eduardo Andrea Lemus Erasmo, Adriano Barros Coutinho.
Características físicas e estrutura de sementes e morfologia de plântulas de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston. 658 Gabriel Talamini de Abreu, Higino Marcos Lopes, Cláudia Antônia Vieira Rossetto, Pedro Germano Filho, Elania Rodrigues da Silva.
Potencial fisiológico de sementes armazenadas e desempenho de plantas de ervilha. 665 Fábio Mielezrski, Júlio Marcos Filho.
NOTAS CIENTÍFICAS
Qualidade fisiológica de sementes de três cultivares de trigo submetidas à inoculação e diferentes tratamentos. 678 Leandro Rampim, Andréia Cristina Rodrigues-Costa, Herbert Nacke, Jeferson Klein, Vandeir Francisco Guimarães.
Teste de respiração para avaliar a qualidade fisiológica de sementes de girassol. 686 Juliana de Souza Dode, Geri Eduardo Meneghello, Dario Munt de Moraes, Silmar Teichert Peske. BRAZILIAN SEED JOURNAL ISSN 1806-9975 v. 34, n. 4 - 2012 ISSN 0101-3122
CONTENTS
Physiological maturity of eggplant seeds. 534 Denize Carvalho Martins, Fernanda Keila Junqueira Vilela, Renato Mendes Guimarães, Luiz Antônio Augusto Gomes, Priscila Alves da Silva.
Influence of lignin content in soybean seed coat on the incidence of the storage fungus Aspergillus flavus. 541 Ísis Barreto Dantas, João Almir de Oliveira, Heloisa Oliveira dos Santos, Édila Vilela Resende Von Pinho, Sttela Dellyzete Veiga Franco da Rosa.
Use of densimetric table to improve the quality of commercial castor bean seeds. 549 Antônio Lucrécio dos Santos Neto, Maria Laene Moreira de Carvalho, João Almir Oliveira, Antônio Carlos Fraga, Ademária Aparecida de Souza.
Floral biology and characterization of seed germination in physic nut (Jatropha curcas L.). 556 Beatriz Gonçalves Brasileiro, Denise Cunha Fernandes dos Santos Dias, Maria Carmen Bhering, Luiz Antônio dos Santos Dias.
Physiological potential of rice seeds treated with rhizobacteria or the insecticide thiamethoxam. 561 Vanessa Nogueira Soares, Maria Ângela André Tillmann, Andréa Bittencourt Moura, Zarela Gudelia Casas Navarro Zanatta.
Detection of adventitious presence of genetically modified seeds in lots of non transgenic soybean. 573 Gilda Pizzolante de Pádua, Adriana Madeira Santos Jesus, Vanoli Fronza, Neylson Eustáquio Arantes, Roberto Kazuhiko Zito.
Mobilization of reserves and germination of seeds of Erythrina velutina Willd. (Leguminosae - Papilionoideae) 580 under different osmotic potentials. Renata Conduru Ribeiro Reis, Bárbara França Dantas, Claudinéia Regina Pelacani.
Computerized imaging analysis of seedlings for assessment of physiological potential of wheat seeds. 589 Vanessa Neumann Silva, Francisco Guilhien Gomes Junior, Silvio Moure Cicero.
Relationship between eggplant seed morphology and germination. 597 Vanessa Neumann Silva, Silvio Moure Cicero, Mark Bennett.
The effects of temperature, light environment and scarification on seed germination of Bromelia serra 605 Griseb. (Bromeliaceae). Graciela Noemí Klekailo, Daniel Tuesca, Ignacio Martín Barberis.
Potential of water restriction technique for wheat seed health testing. 613 Mauricio Mega Celano, José da Cruz Machado, David de Souza Jaccoud Filho, Renato Mendes Guimarães.
Germination, seed biometrics and seedling morphology of Guizotia abyssinica Cass. 619 Carla Regina Baptista Gordin, Rodolpho Freire Marques, Tathiana Elisa Masetto, Silvana de Paula Quintão Scalon. Lettuce mosaic virus indexation in seeds and seedlings of lettuce genotypes. 628 Lillian Silveira Pereira, Alexandre Levi Rodrigues Chaves, Joaquim Adelino Azevedo Filho, Addolorata Colariccio.
Storage of physic nut seeds in different environments and packaging. 636 Artur Soares Pinto Junior, Vandeir Francisco Guimarães, João Alexandre Lopes Dranski, Fabio Steiner, Marlene de Matos Malavasi, Ubirajara Contro Malavasi.
Seed quality and initial seedling growth of malagueta pepper and their relationship to the position of fruit collection. 644 Liana Hilda Golin Mengarda, José Carlos Lopes.
Germination and storage behaviour of bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.) seeds. 651 Anderson Cleiton José, Eduardo Andrea Lemus Erasmo, Adriano Barros Coutinho.
Seed physical characteristics and structure and seedling morphology of Flemingia macrophylla (Willd.) Alston. 658 Gabriel Talamini de Abreu, Higino Marcos Lopes, Cláudia Antônia Vieira Rossetto, Pedro Germano Filho, Elania Rodrigues da Silva.
Physiological quality of stored pea seeds and plant performance. 665 Fábio Mielezrski, Júlio Marcos Filho.
SCIENTIFIC NOTES
Physiological quality of seeds of three wheat cultivars for different treatments. 678 Juliana de Souza Dode, Geri Eduardo Meneghello, Dario Munt de Moraes, Silmar Teichert Peske.
Assessing the physiological quality of sunflower seed lots from respiration test. 686 Juliana de Souza Dode, Geri Eduardo Meneghello, Dario Munt de Moraes, Silmar Teichert Peske. 534
Physiological maturity of eggplant seeds1
Denize Carvalho Martins2*, Fernanda Keila Junqueira Vilela2, Renato Mendes Guimarães2, Luiz Antônio Augusto Gomes2, Priscila Alves da Silva2
ABSTRACT – Determination of seed physiological maturity and ideal moment for harvesting fruits to extract their seeds are important aspects to produce seeds with high quality. To identify the best period for harvesting eggplant fruits, associated with ideal resting period of the fruit for extracting seeds, an eggplant production field was installed in municipality of Ijaci, in the State of Minas Gerais, Southwestern Brazil. The fruits were harvested at periods of 49, 56, 63, 70, and 77 days after pollination (DAP). The seeds of fruits harvested in each period were manually extracted immediately after harvest or after a post-harvest resting period of seven days, under a shed. The physiological quality of seeds was assessed by tests of: germination percentage; germination and emergence speed indexes; and electrical conductivity; which were carried out in the Central Seed Laboratory, Federal University of Lavras. Electrophoretic analyses of isoenzymes: catalase (CAT); esterase (EST); superoxide dismutase (SOD); and peroxidase (PO), were also therein performed. Results of germination and vigor of seeds have showed that the best period for harvesting the fruit is around 70 DAP; and that seeds should be extracted immediately after harvest. Electrophoretic analysis of enzymes has showed immaturity for eggplant seeds, harvested after 49 DAP.
Index terms: Solanum melongena, harvest, germination, resting period.
Maturidade fisiológica de sementes de berinjela
RESUMO - A determinação da maturidade fisiológica das sementes e do momento ideal de colheita dos frutos para extraí-las são aspectos importantes para a produção de sementes com alta qualidade. Para identificar a melhor época de colheita dos frutos de berinjela e o tempo ideal de descanso do fruto para extração das sementes, foi instalado um campo de produção, no município de Ijaci, MG. Os frutos foram colhidos aos 49, 56, 63, 70 e 77 dias após a polinização (DAP). As sementes dos frutos colhidos, em cada época, foram extraídas manualmente, imediatamente após a colheita, ou então após repouso pós-colheita, por sete dias, em galpão. A qualidade das sementes foi avaliada por meio dos testes de: germinação; emergência; índices de velocidade de germinação e emergência; e condutividade elétrica; e também a análise eletroforética das isoenzimas catalase (CAT), esterase (EST), superóxido dismutase (SOD) e peroxidase (PO) foram conduzidas no Laboratório Central de Sementes, Universidade Federal de Lavras. Os resultados de germinação e vigor das sementes revelaram que a melhor época para a colheita dos frutos é de, aproximadamente, 70 DAP; e que as sementes devem ser extraídas imediatamente após a colheita. A análise eletroforética das enzimas evidenciou imaturidade das sementes aos 49 DAP.
Termos para indexação: Solanum melongena, colheita, germinação, período de repouso.
1Submitted on 02/18/2011. Accepted for publication on 05/16/2012. 2Departamento de Agricultura, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 3037, 37200-000-Lavras, MG, Brasil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 D. C. Martins et al. 535
Introduction of the same species and the methodologies for extracting their seeds have represented large barriers to the advances The species Solanum melangena L. is native from of scientific research (Miranda et al., 1992). warm regions of India, Myanmar (former name of Burma), Studies on the right point of physiological maturation of and China. The eggplant crop was introduced into the seeds and the determination of the best harvest time, as well Iberian Peninsula by the Arabians, during the Middle as their practical implications on seed production, are very Ages, and was afterwards disseminated to other European important. Therefore, there is still the need in developing countries. In Brazil, the crop was introduced by the technologies for seed production of horticultural plants, Portuguese settlers, in the Sixteenth Century. The crop is once the information concerning changes on the activity of more intensely cultivated in the states of São Paulo, Rio enzymes during their maturation are still scarce. de Janeiro, and Paraná, and its consumption is larger in Variations on profile of enzymes, mainly in those the former state cited (Filgueira, 2003). It is a horticultural processes related to respiration, lipids peroxidation, and product, which has been widely used in the market, due to removal of free radicals, may be efficient tools in monitoring the increasing interest of population in consuming vegetal biochemical changes resulting from the deterioration that origin products as well as by its medicinal use. occurs in seeds (Chauhan et al., 1985). Seed deterioration is For some plant species, the seed physiological maximum a process regulated by a series of changes of physiological, quality is reached simultaneously with the moment in what physical, and cytological that is initiated starting from the the seed has its maximum dry mass; while for other species physiological maturity; what will imply in drop of their such event may occur before or after that moment. Once the quality (Marcos-Filho, 2005). maximum quality is reached, the deterioration process is Within this context, this study has aimed at identifying initiated leading to a progressive reduction in the physiological the best harvest period for eggplant fruits and the adequate quality of the seeds; since that from the physiological maturity, storage time of the fruit for extraction of its seeds. the seed is practically disconnected from mother-plant, and thus no more receives photo-assimilated compounds (Demir Material and Methods and Ellis, 1992). Such process can be a threat to physiological quality of seeds, once these may be exposed to weathering, The tests for assessing physiological quality of seeds besides pest attack and infection by microorganisms (Carvalho were carried out in the Central Laboratory for Seed and Nakagawa, 2000). Analyses, Federal University of Lavras, municipality of Therefore, an important aspect of seed production is Lavras, State of Minas Gerais, Southeastern Brazil. the correct determination of physiological maturity and the Seeds of two breeding lines of eggplant, for production ideal harvest moment, in order to reduce the losses caused by of hybrid GÊNOVA, provided by the company HortiAgro the previously mentioned factors. This manner, maturation Sementes Ltda (HortiAgro seeds Ltd.) headquartered in process and its relations with recommendable period for the municipality of Ijaci, State of Minas Gerais, were used harvest should be perfectly known (Marcos-Filho, 2005). in the experiments. This municipality is located in southern Some studies have demonstrated the positive effect Minas Gerais (21º10’ S latitude; 44º55’ W longitude; and of the post-harvest storage of eggplant fruits on the altitude of circa 832 m). improvement of quality of their seeds. Barbedo et al. The sowing for obtaining seedlings was performed into (1994) have found that better quality of eggplant seeds a seed germinator, in the laboratory, and then transplanted were obtained from fruits harvested at 50 days after anthesis to their definitive place, under greenhouse conditions. The (DAA) and subjected to 15 days post-harvest storage; the seedlings were planted with 1.20 m spacing between the same, however, has not occurred when the resting period rows and 1.0 m spacing between plants within the row, in a was applied to fruits harvested in 70 DAA. completely randomized experimental design. In conducting The use of seeds with high levels of germination the crop, the technical recommendations of Filgueira (2005) and vigor leads to a higher probability of success in the were followed. It has been necessary to provide individual horticultural production; and this fact is of great importance support with a stake to each plant; once these were not able due to high cost of seeds of the new cultivars available in the to withstand the weight of fruits. market (Nascimento, 2005). There are many constraints in The production of eggplants hybrid seeds was relation to unevenness of maturation of fruits among plants performed with the emasculation of the floral buds of one
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 536 Physiological maturity in eggplant seeds of the breeding line, followed by manual pollination of counting the number of normal seedlings until stabilization the emasculated floral bud; what was performed through of germination, at the fourteenth day. introduction of its stigma into a small vial containing pollen Electrical conductivity: for this test, the mass collected from the other parental. The flower buds, which conductivity method was used and performed according had already been pollinated, were then identified with dated to the methodology proposed by the Vigor Committee of strips or tags, to control the days after pollination, since the the International Seed Testing Association (ISTA, 1995). procedure was not carried out on the same day in all plants Four subsamples of 50 seeds each, with known mass, were previously selected. immersed into 50 mL of distilled water, into plastic cups, The fruits were harvested with 49, 56, 63, 79, and 77 days and then maintained under constant temperature of 25 ºC, after pollination (DAP) aiming at characterizing the point of during 24 h. After such period, the electrical conductivity physiological maturity of seeds and 12 fruits were randomly was determinated, with the aid of a conductivimeter, and harvested at each programmed date. Fruits collected in each results were expressed in µS.cm-1.g-1 of seeds. harvest date were submitted to two post-harvest storage Biochemical analyses: the seeds were stored into periods: zero (before storage): and seven days, in a shed, deep-freezer at - 84 ºC, until the moment of be macerated under natural environmental conditions. Seed were extracted into a porcelain mortar containing liquid nitrogen and immediately after harvest (0 day) or after a resting period Polyvinylpyrrolidone (PVP) (antioxidant). of seven days; and afterwards rinsed under tap water. After Electrophoretic analyses of isoenzymes: two samples, washing, the seeds were dried in the shade, under natural of 100 mg each, of the macerated material, were used for environment, during a period of two days to attain the each treatment, to which were then added extraction buffer adequate moisture content for storage (circa 8%). (Tris HCL 0.2 M, pH 8), in a volume equivalent to 2.5 times The seeds were then subjected to the following tests: the mass of each sample, and 0.1% β-Mercaptoethanol Germination: was performed with four replications of (BME). The material was placed overnight into a 50 seeds each, for each treatment. Seed of each replication refrigerator and afterwards centrifuged at 14,000 rpm, at were evenly distributed onto two sheets of Germitest® 4 ºC, during 30 min. Of the liquid supernatant, 50 µL were paper, covered with another sheet of the same paper, all of applied to polyacrylamide gel and the electrophoresis was which had been moistened with a 0.2% potassium nitrate run during 4 h, at 150 V. The gels were then stained for
(KNO3) solution, in a volume equivalent to 2.5 times the the enzymes: esterase (EST); catalase (CAT); peroxidase mass o dry substrate, and the set (paper + seeds) were (PER); and superoxide dismutase (SOD), according to turned into rolls. These rolls were then placed into a seed (Alfenas, 1998). germinator, under alternate temperatures of 20 ºC and The assessment of results of electrophoresis gels was 30 ºC, and photoperiod of 8/16 h (light/dark), respectively. performed, by considering the presence or lack of bands of Additional lighting was supplied during the 8 h period, similar molecular weight and the number and intensity of when temperature was 30 ºC. First count of germination bands for each treatment. test was performed at the seventh day after starting the A completely randomized experimental design was test and final assessments of emergence were performed used in the experiment, with the treatments arranged in a at the fourteenth day after sowing, by computing the mean 2 x 5 factorial scheme {2 periods for seed extraction (with percentage of normal seedling emerged, according to Rules and without post-harvest resting period) x 5 periods for fruit for Seed Testing (Brasil, 2009). harvesting (49, 56, 63, 70, and 77 days after pollination)}. Percentage of germination and germination speed For the tests of: germination; electrical conductivity; and index: four replications of 50 seeds each, for each treatment emergence, data were subjected to ANOVA, and the means were used in this test. For this, seeds of each treatment were compared by F test, at 5% probability. For comparing and replication were sown into plastic trays containing the factors: resting period of fruits after harvest and the commercial Plantmax® substrate. After the sowing, harvesting periods, the regression analysis was performed. which was performed, the trays were maintained into a growth chamber, at 25 ºC. The emergence speed index was Results and Discussion assessed by daily counting the number of normal seedlings emerged, according to Maguire (1962). The total number After ANOVA, data have shown that there have not of normal seedlings emerged was also determined by been statistically significant differences among values
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 D. C. Martins et al. 537 of: percentage of germination; germination speed index; 50 to 60 DAA, what correspond to the points of maximum emergence speed index; percentage of emergence; and germination and vigor of its seeds. electrical conductivity, when seeds were extracted soon In Figure 2, it is shown that percentage of seeds after harvest or after a resting period of seven days for the harvested in 63 and 70 DAP, germinated in higher fruits in a shed, under natural environmental conditions; percentage. Seeds harvested in 49 DAP; have already thus indicating that quality of seeds does not depend on presented germination capacity, although in low resting period for extraction of seeds (Figures 1 to 5). percentage. Oliveira et al. (1999), have obtained similar In studies performed with castor bean (Ricinus results, in a study with seeds of pepper (Capsicum communis L.) seeds, Silva et al., (2009) have observed annuum L.), and have found high values for germination that for obtaining higher germination percentage, the seeds and vigor of seeds extracted from older fruits, harvested should be harvested in 86 DAA, and that the post-harvest starting from 55 DAA, and that the best seed quality resting did not influence that parameter. In contrast, Martins was found for fruits harvested between 60 and 70 et al. (2006), in a study carried out with papaya (Carica DAA; Vidigal et al. (2006), in studies with seeds of papaya L.) seeds, to assess the influence of post-harvest tomato (Lycopersicon esculentum Mill. syn. Solanum storage of fruits on changes of the physiological quality of esculentum L.) have observed that high quality seeds seeds, have observed that the resting period of fruits for are obtained from newly-harvested fruits with 50 to 10 days, at 25 ºC, significantly increased germination and 60 DAA; and Miranda et al. (1992), studying eggplant vigor of seeds, for both genotypes studied. seeds have found that the seeds of fruits harvested in 50, In Figure 1, the results of germination speed index are 60, and 70 DAA, in the lower third of the plant, did not presented. Through the graph it is possible to observe that present difference in the physiological quality. for seeds harvested in the interval between 63 and 70 DAP; Through results achieved in the vigor tests, which the germination was faster than for the seed harvested are presented in Figures 3 and 4, it was possible to verify in the remaining periods. Marrocos et al. (2011) have the best results when the seeds were extracted from fruits observed that seeds of Summer squash (Cucurbita pepo L.) harvested in 63 and 70 DAP. Such results were similar to have attained physiological maturity in a period between the results observed in the germination test.
2 2 3,0 y = -0,0035x + 0,4672x - 13,196 2,5 y = -0,0024x + 0,3254x - 8,7949 R2 = 0,8482 R2 = 0,8592 2,5 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 GSI 1,0 ESI 0,5 0,5 0,0 0,0 42 49 56 63 70 77 84 42 49 56 63 70 77 84 DAP DAP Figure 1. Germination speed index (GSI) of Solanum Figure 3. Emergence speed index (ESI) of Solanum melongena seeds, in function of harvest period. melongena seeds, in function of harvest period.
y = -0,1225x2 + 16,976x - 499,36 y = -0,1225x2 + 16,976x - 499,36 100 R2 = 0,8515 100 R2 = 0,8515 80 80 60 60 (%) 40 (%) 40 GP EP 20 20 0 0 42 49 56 63 70 77 84 42 49 56 63 70 77 84 DAP DAP Figure 2. Germination percentage (GP) of Solanum Figure 4. Emergence percentage (EP) of Solanum melongena melongena seeds, in function of harvest period. seeds, in function of harvest period.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 538 Physiological maturity in eggplant seeds
In Figure 5 it can be observed high values for electrical early or late phases of maturation process of seeds is an conductivity of seeds harvested at 49 DAP, due to indicator that its defense action in reducing peroxide, and destruction of their membrane systems, probably because the consequente reduction of free radicals formation, have the seeds were still immature. Therefore, as in the remaining been most required on stages in which the seeds were not tests of vigor, there has been lower electrical conductivity, completely formed (49 DAP), i.e., already initiating the thus indicating higher vigor of seeds extracted from process of deterioration (from 70 DAP on). Such fact was fruits harvested between 63 and 70 DAP. Similar results also verifi ed on behavior of the enzyme CAT. were found by Vidigal et al. (2009), who have found that pepper seeds obtained at 40 DAA are still immature; while 49DAP 56DAP 63DAP 70DAP 77DAP seeds extracted from fruits harvested between 60 to 70 DAA, have their membranes well structured, therefore not affecting results of electrical conductivity test. 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7
30
) 25 2
-1 y = -0,051x + 6,9952x - 242,71 2 .g 20 R = 0,8845 -1 15 10 Figure 6. Electrophoretic profi les of the catalase enzyme (µS.cm 5 (CAT) in Solanum melongena seeds, extracted Electrical conductivity 0 from fruits harvested at 49, 56, 63, 70, and 77 42 49 56 63 70 77 84 DAP days after pollination (DAP) and stored during zero and seven days. Figure 5. Electrical conductivity (µS.cm-1.g-1) of Solanum melongena seeds, in function of harvest period. 49DAP 56DAP 63DAP 70DAP 77DAP
The enzymes catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) constitute effi cient mechanisms of detoxifi cation, 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7 acting on removal of free radicals (McDonald, 1999). By analyzing the activity of enzyme CAT (Figure 6), it is can be observed that there were not differences statistically signifi cant between the intensity and size of electrophoretic bands of seeds with and without rest time for the fruits, independently of harvest period. However, the progressive reduction on the effi ciency of the enzyme CAT, as the Figure 7. Electrophoretic profi les of the enzyme superoxide harvest period increases, can be indeed observed. It seems dismutase (SOD) in Solanum melongena seeds, that a progressive reduction on the effi ciency of the enzyme extracted from fruits harvested at 49, 56, 63, 70, CAT occurs; and therefore prevention of damages caused and 77 days after pollination (DAP) and stored by oxidation, mainly after 70 DAP, also happens. Such during zero and seven days. observation corroborates results of physiological quality assessments, where reduction on seed quality is verifi ed In studies with pepper seeds, Vidigal et al. (2009) have when the harvest is performed at later periods. found that there has been a small increase on intensity of SOD For the enzyme SOD (Figure 7) it is perceivable that enzyme bands in the seeds extracted from fruits harvested higher activity occurred in seed extracted from fruits starting from 50 DAA, and afterwards stored during six harvested at 49 DAP (with and without rest); and that days. The SOD is an enzyme that acts against reactive forms starting from 56 DAP a constant activity of this enzyme of oxygen, prevents the action of the radical superoxide occurred, with a discrete increase for the seeds extracted (O2-), and catalyzes reactions of electron transferences to from fruits harvested at 70 DAP, and without resting produce hydrogen peroxide (H2O2) (McDonald, 1999). period. A more intense activity of enzyme SOD, during The enzyme EST (Figure 8) is associated to reactions of
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 D. C. MARTINS et al. 539 the hydrolysis of esters and is directly linked to metabolism these membranes are not still well constituted; or on more of lipids and to degenerative processes of cell membranes advanced stages of development, i.e., when the processes (Santos et al., 2004). Increased activity of enzyme EST has of deterioration of membranes initiates. been verifi ed in seeds extracted from fruits harvested in 49 The enzyme PO (Figure 9) uses the hydrogen peroxide DAP (with and without resting period for the fruits); and to oxidize a large variety of hydrogen compounds starting from 56 DAP (without rest period) was perceived donors, such as: groups with aromatic rings; diamines; reduction on the activity of this enzyme, which returns on ascorbic acid; amino acids; and some inorganic ions presenting high activity around 70 DAP (with and without (Nkang, 1996). For the enzyme PO, it was observed resting period for the fruits), and again reducing its activity higher activity in seeds extracted from fruits at younger in seeds extracted from fruits harvested at 77 DAP (with maturation stages. Its activity keeps on diminishing and without rest). The changes verifi ed in the patterns of the with the advance of maturation stages; except for seed enzyme EST are evidences of occurrence of degenerative extracted from fruits harvested in 70 DAP (with storage), processes. Therefore, results achieved in this study can be when the enzyme PO increases its activity and then validated by the observations verifi ed in this enzymatic decreases again. The activity of this enzyme varies with system. It is possible that the membrane protection type of tissue and developmental stage of plant; and is system of cells is less effi cient in the early stages, when inversely proportional to the its growth.
49DAP 56DAP 63DAP 70DAP 77DAP 49DAP 56DAP 63DAP 70DAP 77DAP
0 7 0 7 0 7 0 7 0 7 X 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7
Figure 8. Electrophoretic profi les of the esterase enzyme Figure 9. Electrophoretic profi les of the peroxidase enzyme (EST) in Solanum melongena seeds, extracted (PO) in Solanum melongena seeds, extracted from fruits harvested at 49, 56, 63, 70, and 77 from fruits harvested at 49, 56, 63, 70, and 77 days after pollination (DAP) and stored during days after pollination (DAP) and stored during zero and seven days. zero and seven days. The letter x represents the corn standard sample.
At the 70 DAP; it seems that a specifi c stress occurs, By the results obtained it is possible to observe that which may be reduced with the increase of intensity of bands quality of seeds increases with evolution of development of the enzymes EST and PO. From the data on physiology, it and that 70 DAP is the initial point of deterioration process. is noticeable that at this point of development of the seeds, Although some enzymatic systems, that are typical of occurs the maximum physiological quality. The natural deterioration process, start to be perceived exactly in that disconnection of seeds or fruits from the mother-plant may same point; once is in it that occur the highest viability as be the event that triggers the increase of oxidation, which well as the highest vigor of seeds; what may be confi rmed is compensated by the increase on the activity of enzyme by the physiological quality assessments. PO; in addition to the increase on activity of enzyme EST in hydrolysis of lipids. The hydrogen peroxide, formed Conclusions as a sub-product of enzyme SOD activity, although less reactive, becomes toxic in high concentrations, once it The ideal point for harvesting eggplant fruits for may react forming hydroxyls, which cause peroxidation of extraction of seed with high physiological quality occurs at lipids (Bowler et al., 1992). 70 days after pollination.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 540 Physiological maturity in eggplant seeds
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 534 - 540, 2012 541
Influence of lignin content in soybean seed coat on the incidence of the storage fungus Aspergillus flavus1
Ísis Barreto Dantas2, João Almir de Oliveira2, Heloisa Oliveira dos Santos2, Édila Vilela Resende Von Pinho2, Sttela Dellyzete Veiga Franco da Rosa3*
ABSTRACT - Seed quality may be affected by several factors, including permeability, color, and lignin content in the seed coat. This study aimed at evaluating influence of lignin content in the tegument of seed samples of six different soybean cultivars, in which half of each sample was inoculated with the fungus Aspergillus flavus, on the physical and physiological quality, and on the seed health, during 180 days storage period, under cold chamber with controlled conditions of temperature and RH. For that, at each interval of 60 days, samples were removed, and the physiological quality of these seeds was assessed by means of moisture and lignin contents; and by tests of seed health, germination, and electrical conductivity. The moisture content of seeds remained constant during all storage period. In the seed health test, it was found that inoculation was efficient, once the minimum incidence of the fungus in the inoculated seeds was 85%. In the germination test, there was a trend of reduction on percentage germination with the increase in storage period. However, there was an increase on electrical conductivity of seeds assessed. It was concluded that there is no interference of the lignin content in the seed coat on the resistance to infection by the fungus Aspergillus flavus, even after seed storage for a period of 180 days.
Index terms: Glycine max, inoculation, seed storage, resistance to infection.
Influência do teor de lignina no tegumento de semente de soja na incidência do fungo de armazenamento Aspergillus flavus
RESUMO – A qualidade das sementes pode ser afetada por diversos fatores, entre eles permeabilidade, cor e teor de lignina do tegumento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do teor de lignina no tegumento de amostras de sementes de diferentes cultivares de soja, metade de cada uma delas inoculadas com o fungo Aspergillus flavus, na qualidade física, fisiológica e sanitária, durante o armazenamento por um período de 180 dias, em câmara fria. Para isso, a cada período de 60 dias, amostras foram retiradas e a qualidade fisiológica dessas sementes foi avaliada por meio dos teores de umidade e lignina; e pelos testes de sanidade, germinação e condutividade elétrica. O teor de umidade das sementes permaneceu constante durante todo o período de armazenamento. No teste de sanidade, foi verificado que a inoculação foi eficiente, visto que a incidência mínima do fungo nas sementes inoculadas foi 85%. No teste de germinação, houve tendência de redução da germinação com aumento do período de armazenamento. Entretanto, houve aumento da condutividade elétrica das sementes avaliadas. Conclui-se que não há interferência do teor de lignina no tegumento das sementes na resistência à infecção pelo fungo Aspergillus flavus, mesmo após o armazenamento das sementes por 180 dias.
Termos para indexação: Glycine max, inoculação, armazenamento de sementes, resistência à infecção.
1Submitted on 06/07/2011. Accepted for publication on 05/31/2012. 3Embrapa Café, 70770-901-Brasília, DF, Brasil. 2Departamento de Agricultura, UFLA, Caixa Postal 3037, 37200-000-Lavras, *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 541 - 548, 2012 542 i. b. dantas et al.
Introduction with high physiological potential; what, as consequence, would provide more resistance to weathering in the field Brazil is the second larger soybean worldwide producer. and less mechanical damages at harvest, as well as a more In the 2009/2010 crop season, the area cultivated with soybean protracted storage period (Marcos-Filho, 2001). in Brazil reached 24.2 million hectares, with a total production Among the several processes by which the soybean of 75 million metric tons (CONAB, 2011). The mean seeds have to pass until the next crop, the storage plays a productivity of Brazilian soybean is of 3,106 kg.ha-1; coming very important role, due to Brazilian tropical and subtropical to achieve circa 3,190 kg.ha-1 in the State of Mato Grosso, the climatic conditions. It is exactly during the storage phase largest soybean Brazilian producer (CONAB, 2011). that the largest worries of seed producers assume an The seed is responsible for transferring to field the essential significance, once it is related to preservation of technological innovations and the genetic gains resulting physiological quality of seeds in the sense of minimizing from the genetic breeding programs, be them obtained by the speed of the deterioration process. traditional breeding methods or by genetic engineering. Seed Many studies report the storage fungi, mainly species quality, defined as the sum of all the characteristics genetic, Aspergillus sp. and Penicillium sp., as the foremost physical, physiological, and sanitary of seeds, is one of main agents of seed deterioration (Tervet, 1945; Christensen factors in determining the success of a crop. Such attributes and Kaufmann, 1969; Neergaard, 1979; Dhingra, 1985; are largely reflexes of the functions of the soybean seed coat, Wetzel, 1987). Lorine (2008) reported that circa 10% whose quality may be affected by several factors; and among of seeds annually produced are lost due to infection by them should be emphasized the permeability, the color, and microorganisms, which affect germination and vigor. the content of lignin (Silva et al., 2008). Therefore, in this study the objective was to assess The barrier that the seed coat exerts in relation to its the influence of the lignin that is present in the seed coat of behavior, in face of adverse environmental conditions different soybean cultivars, on the physical, physiological and management practices, occur by the fact that it and sanitary quality of these seeds during storage. constitutes a protective layer, i.e., is what limits the direct contact of internal part of seed with the environment, thus Material and Methods protecting the embryo against mechanical injuries and from microorganisms and insects. Besides, the seed coat controls The experiment was carried out in the Laboratories of either the gaseous exchanges between the seed and the Seed Analysis and Pathology of Federal University of Lavras, environment or its imbibition process (Silva et al., 2008). municipality of Lavras, State of Minas Gerais, Brazil. The The lignin is a natural phenolic polymer, which is soybean cultivars Silvania RR, Valiosa, Conquista, Celeste, important for conferring mechanical resistance, to allow BRS 245, and BRS 247, produced during the 2008/2009 the transport of water within the plant, and to propitiate crop season, and with different contents of lignin in their defense to vascular plants. That compound plays a very teguments were used for the studies. important role for the physical and physiological quality The initial physiological quality of seeds (day 0) was of soybean seeds. The soybean seed coat is very thin and determined by assessing: moisture content (oven method at its lignin content is very low what provides little protection 105 ºC); germination; and seed sanity, according to standard to the radicle, which is situated in very vulnerable region Rules for Seed Analysis (RSA) (Brasil, 2009). The content of directly below it (Gloria and Camello-Guerreiro, 2006). lignin in the seed coat of each cultivar was also assessed by the Nowadays, the soybean breeding programs aim at potassium permanganate method (Van Soest and Wine, 1968). selecting soybean genotypes with high contents of lignin in As previously described, one seed subsample of each the seed coat, once these seeds will display good resistance cultivar was inoculated with the fungus Aspergillus flavus to mechanical impacts in relation to cultivars with an using the hydric restriction method described by Machado impermeable testa (Alvarez et al., 1997). However, it is still et al. (2001). The PDA culture medium (extract of 200 not totally clear if correlation exists between lignin content g potato; 20 g dextrose; and 20 g of Agar), was used for and the thickness of the testa of seed (Gris et al., 2010). inoculation; into which a mannitol solution was added It has to be emphasized, however that the studies aiming and adjusted to 1.0 MPa. After autoclaving, 150 mL of at incorporating such characteristic of the seed testa, i.e., the the culture medium containing mannitol were poured into control of water absorption, only aims production of seed plastic trays measuring (442 x 280 x75 mm), containing
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 541 - 548, 2012 Lignin content in soybean seeds 543 as substrate, three sheets of sterile Germitest® paper, to Krzyzanowski et al. (1999). previously moistened with distilled water and osmotic A completely randomized experimental design was potential of -1.0 MPa. To inoculate the substrate into the used in the experiment, which was performed with four tray, a scraping was made in a pure culture of the fungus, replications and with treatments arranged in a factorial grown into Petri dishes on common PDA medium, with the scheme 6 x 4 x 2 {6 cultivars (Silvania RR, Valiosa, aid of a Drigalsky loop, thus obtaining a mixture of conidia Conquista, Celeste, BRS 245 and BRS 247) x 4 storage mycelia, which was then smeared on top of the substrate. periods (0, 60, 120, and 180 days) x 2 conditions of seeds The trays were immediately and aseptically covered with (with and without inoculation)}. The statistical analyses transparent plastic film and placed into an environmental were performed using the software Sisvar® (Ferreira, 2000) chamber, at 20 ºC and photoperiod of 12/12 h (L/D), during with means for qualitative characteristics compared by five days, for fungus growth. Afterwards, the seeds were Scott-Knott test, at 5% probability; for the quantitative evenly distributed on the fungus colony, in a single layer. characteristics, regression analysis was performed. In addition, a conidia suspension of the fungus, in the concentration of 1x106 conidia mL-1 was sprayed over the Results and Discussion seeds to ensure their infection. Subsequent to inoculation, the trays were again placed The result means obtained in the assessment of initial into the environmental chamber, under conditions identical moisture content of soybean seeds with different contents to the previously described where, in this step, they remained of lignin, subjected or not to artificial inoculation with the during 48 h. After such period, the seeds were removed fungus Aspergillus flavus and stored until 180 days, were from the trays and left to drying under natural environment. not statistically analyzed and are presented on Table 1. By Afterwards, these seeds were stored and assessed as previously data therein presented, it can be observed that conspicuous described. The characteristics assessed were: germination, differences in the moisture content means, in function of performed according to Brasil (2009); seed health, by the store period, were not detected; independently of cultivar standard Blotter Test; and electrical conductivity, according or artificial inoculation with the fungus Aspergillus flavus.
Table 1. Moisture content (%) of seeds of six different soybean cultivars, with and without artificial inoculation with the fungus Aspergillus flavus and stored during 0, 60, 120 and 180 days, under controlled conditions of temperature and relative humidity.
Storage period Day 0 60 days 120 days 180 days Cultivar With Without With Without With Without With Without Silvania 9.66 9.54 8.67 8.65 9.44 9.21 9.71 9.59 Valiosa 9.17 9.12 9.79 9.45 9.54 9.52 9.12 9.11 Celeste 9.76 9.58 10.92 10.83 9.72 9.67 10.06 10.03 Conquista 10.56 10.22 9.20 9.12 10.05 9.98 9.87 9.86 BRS 245 10.78 10.76 9.33 9.23 9.18 9.17 10.43 10.39 BRS 247 10.68 10.5 10.55 10.46 10.56 10.41 10.07 10.02
The differences observed for lignin content on seed agreement with those results previously observed by coat among the cultivars assessed in the present study Alvarez et al. (1997). were statistically significant (Table 2); as found by Gris The stability of the lignin present in the seed coat, even et al. (2010) in studies performed with conventional under storage, may be explained by the insolubility and and transgenic (RR) soybean seeds. However, it has complexity of the polymer of lignin. Such characteristic not been found statistically significant changes for this makes the lignin a resistant component against degradation parameter after a 180 days storage period (Table 2), as caused by majority of microorganisms (Campbell and observed by Krzyzanowski et al. (2008) after a storage Sederoff, 1996). period of 12 months. Results on lignin content present It can be observed that for lignin content (Table 2), in the seed coat and in the ranking of cultivars are in the seeds of cultivars Silvania, Valiosa and Conquista
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 541 - 548, 2012 544 i. b. dantas et al. presented higher values, and were sorted as seeds with BRS 247 and BRS 245 presented lower values, and were high content of lignin; while the seeds of cultivars Celeste, sorted as seeds with low content of lignin.
Table 2. Percentage content of lignin (g) in the tegument of seeds of six different soybean cultivars, subjected to artificial inoculation with the fungus Aspergillus flavus and stored during periods of 0, 60,120 and 180 days, under controlled conditions of temperature and relative humidity.
Percentage content of lignin (g) Storage period Day 0 60 days 120 days 180 days (days)/Cultivar Silvania 0.446 aA* 0.443 aA* 0.442 aA* 0.442 aA* Valiosa 0.307 bA 0.306 bA 0.306 bA 0.304 bA Conquista 0.292 bA 0.290 bA 0.290 bA 0.288 bA BRS 247 0.199 cA 0.196 cA 0.195 cA 0.195 cA BRS 245 0.192 cA 0.189 cA 0.188 cA 0.188 cA Celeste 0.176 cA 0.172 cA 0.172 cA 0.171 cA
*Means followed by the same small letter in the columns and capital letter in the lines do not statistically differ from each other by the Scott-Knott test, at 5% probability.
Under conditions in which this study was carried out, the values (between 53 µS.cm-1.g-1 and 63 µS.cm-1.g-1), thus values for lignin content varied between 0.17% and 0.30%. suggesting a good initial physiological quality (Table 3). The lowest values were associated to seeds of cultivars BRS 245 and BRS 247 (0.17% and 0.20% respectively) and the Table 3. Initial physiological quality of seeds of six highest values were linked to seeds of cultivars Silvania different soybean cultivars assessed by tests of and Valiosa (0.30% e 0.27%, respectively). Similar values germination (G) and electrical conductivity (EC). were found by Gris et al. (2010) in study with conventional -1 -1 and genetically modified soybean seeds. Cultivar G (%) EC (µS.cm .g ) Differences on lignin content in the seed coat of Silvania 89.0 b* 63.5 a* Valiosa 88.0 b 58.4 a soybean seeds has been observed by several authors Conquista 87.0 b 59.1 a (Tavares et al., 1987; Carbonell et al., 1992; Alvarez, 1994; BRS 247 93.0 a 52.7 a Carbonell and Krzyzanowski, 1995; Panobianco et al., 1999; BRS 245 98.0 a 57.9 a Menezes et al., 2009). In addition, a large speculation has Celeste 95.0 a 53.8 a been raised in relation to lignin content in the soybean CV (%) 4.53 9.20 plant among the transgenic cultivars (RR) and conventional cultivars (Coghlan, 1999; Gertz-Junior et al., 1999; Kuiper *Means followed by the same letter in the columns do not statistically et al., 2001; Edmisten et al., 2006; Nodari and Destro, 2006). differ between each other by the Scott-Knott test, at 5% probability. In the test of initial germination, it was observed variation of 11 percentage points on germination By results achieved in the seed health test (Figure 1) it percentage; the cultivar Conquista presented the lowest can be verified that artificial inoculation was efficient, once germination percentage (87%) and the cultivar BRS 245 the minimum incidence of the fungus Aspergillus flavus had the highest germination percentage (98%) (Table 3). observed in the inoculated seeds was 85%, independent of All cultivars were produced at the same local, and under the cultivar or storage period. the same edaphoclimatic conditions. Such variation, The non-inoculated seed presented low incidence of the however, may be explained by the fact that not all cultivars fungus Aspergillus flavus, given that after 60 days storage, are adapted to the southern region of Minas Gerais state maximum incidence was observed for the cultivar Silvania, (Southeast Region of Brazil), but to the Southern Region with a mean of only 20.5%; and the minimum incidence of the country. For electrical conductivity values, it was was 0% for the cultivars Conquista, BRS 245, and Celeste, observed that initially the seeds of all lots presented similar after 180 days storage (Figure 1).
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Silvania Valiosa 100 100 80 80 60 60 40 40 incidence (%) incidence 20 20 (%) incidence 0 0 12 18 12 18 0 60 120 180 0 60 120 180 0 0 0 0 Penicillium Non Inoculated 0.50,5 3,5 2,53.5 3,5 Non Inoculated 2300,50.5 Penicillium Inoculated 86 88 9592.5 92,5 Inoculated 75.575,5 91 9398.5 98,5 Storage Period (days) Storage Period (days) Conquista BRS 247 100 100 80 80 60 60 incidence (%) incidence incidence (%) incidence 40 40 20 20 0 Penicillium 0 0 60 120 180 Penicillium 0 60 120 180 Non Inoculated 0320 Non Inoculated 02.5 2,5 0 0 Inoculated 76.576,5 8397.5 97,591.5 91,5 Inoculated 95 9398.5 98,5 99 Storage Period (days) Storage Period (days)
Celeste 100 BRS 245 100 80 80
incidence (%) incidence 60 60 incidence (%) incidence 40 40 20 20 Penicillium 0 0 0 60 120 180 Penicillium 0 60 120 180 Non Inoculated 0,5 3 0 0,5 Non Inoculated 0.50,52.5 2,5 0 0 Inoculated 62.562,589.5 89,5 9894.5 94,5 Inoculated 99.599,5 87 9194.5 94,5 Storage Period (days) Storage Period (days)
Figure 1. Incidence of the storage fungus Aspergillus flavus in inoculated and non-inoculated seeds of six different soybean cultivars subjected to storage periods of 0, 60, 120, and 180 days, under controlled conditions of temperature and relative humidity.
By data of ANOVA (Table 4) it can be verified that there of lignin in the tegument, were the ones presenting the have been significant interactions only for factors: Cultivar lowest reduction. x Storage, for the germination percentage variable; and By data shown on Table 5, it becomes evident the for factors Fungus incidence x Storage, for the electrical higher germination percent for seeds of the cultivars conductivity variable. Celeste and BRS 247, whose lignin contents in the seed A trend of reduction on percentage germination with coat were sorted as the lowest ones. the increase in storage period was detected for all cultivars According to McDougall et al. (1996), the assessed; independent if seeds were artificially inoculated impermeability of the seed coat, conferred by the lignin, or not (Figure 2). It was also found that such decrease exerts significant effect on capacity and speed of water was higher for seeds of the cultivar Conquista; which absorption through it; this way interfering in the amount was sorted as having high content of lignin, what is more of leachates released from seeds to external environment, evident starting from 60 days of storage. Despite the fact during imbibition phase in the germination process. that inoculation factor did not influence the interaction Crocker (1948) has already mentioned the need for of the factors cultivar x storage (Table 4); the seeds of a better knowledge of such mechanism, for considering the cultivars Celeste and BRS 247, with smaller content this as the largest example of efficiency against water
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 541 - 548, 2012 546 i. b. dantas et al. penetration, and therefore should be better used by plant As previously mentioned, for the electrical conductivity breeders, by adjusting this characteristic to their needs. variable, there has been significant interaction only for the As general characteristics of soybean cultivars with less factors Fungus x Storage (Table 4). Data obtained in this permeable seed coat, it can be cited better potential of study suggest a trend of increased electrical conductivity preservation, lower levels of infection by pathogens, and with the increase of storage period for both: either seeds higher vigor and viability; besides resistance to moisture artificially inoculated or non-inoculated; independent of absorption after maturation (Panobianco et al., 1999). cultivar (Figure 3).
100 Table 4. ANOVA of seeds of six different soybean cultivars y(silvania) = -1,0885x + 82,948 95 R² = 0,824 with different content of lignin in the tegument, y(Conquista) = -2,9265x + 87,902 90 inoculated or not with the storage fungus R² = 0,8238 85 y(Valiosa) = -1,3085x + 86,448 R² = 0,824 Aspergillus flavus and stored during 0, 60, 120, 80 y(BRS 245) = -3,375x + 95,9 75 R² = 0,8262 and 180 days, under controlled conditions of y(BRS 247) = -1,5695x + 96,201 70 temperature and relative humidity; and assessed (%) Germination R² = 0,8234 65 y(Celeste) = -1,514x + 97,037 R² = 0,8236 by the tests of germination percent (G), electrical 60 0 60 120 180 conductivity (EC), and lignin content (LC). Storage Period (days) Silvania Conquista Valiosa 245 247 Celeste Assessment tests G EC LC Linear (Silvania) Linear (Conquista) Linear (Valiosa) Linear (245) Linear (247) Linear (Celeste) Variation Factors DF MS MS MS Fungus (F) 1 1059.38* 4994.22* 0.3478n.s. Figure 2. Germination percentage of seeds of six different Cultivar (C) 5 1073.73* 1007.28* 0.1269* soybean cultivars, artificially inoculated with the Storage (S) 3 2263.29* 22174.98* 0.086n.s. fungus Aspergillus flavus and stored during 0, 60, F x C 5 37.98n.s. 244.70n.s 0.065n.s. 120, and 180 days, under controlled conditions of F x S 3 14.68n.s. 2007.59* 0.052n.s. temperature and relative humidity. C x S 15 87.91* 158.20n.s 0.024n.s. F x C x S 15 23.40n.s. 133.28n.s 0.006n.s. Mean 85 47.39 0.26 100,0 CV (%) 4.18 19.8 4.9 80,0 n.s. = non-significant, at 5% probability; * = statistically significant, at 5% probability 60,0
40,0 y (No/ Aspergillus)= 6,674x + 22,288
E.C. (µS cm-1 g) R² = 0,8226 Table 5. Germination percentage of seeds of six different 20,0 y (With/ Aspergillus) = 6,585x + 32,735 soybean cultivars stored during periods of 0, 60, R² = 0,8238 0,0 120, and 180 days, under controlled conditions of 060120180
temperature and relative humidity. Storage Period (days)
Germination (%) No/AspergillusS/ Aspergillus With/AspergillusC/ Aspergillus Cultivar Day 0 60 days 120 days 180 days Linear (S/ Aspergillus)(No/Aspergillus) Linear (C/ Aspergillus)(With/Aspergillus) Silvania 90 b* 76 c* 76 c* 77 b* Figure 3. Electrical conductivity (EC) of seeds of six Conquista 93 b 80 b 76 c 69 d different soybean cultivars, artificially Valiosa 91 b 83 b 78 c 79 b inoculated (With/Aspergillus) or non-inoculated BRS 245 96 a 92 a 83 b 73 c (No/Aspergillus) with the fungus Aspergillus BRS 247 98 a 92 a 91 a 86 a Celeste 99 a 95 a 90 a 87 a flavus and stored during periods of 0, 60, 120, and 180 days, under controlled conditions of *Means followed by the same letter in the columns do not statistically temperature and relative humidity. differ between each other by the Scott-Knott test, at 5% de probability.
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The inoculated seeds had the highest mean incidence with this fungus has led to an increase on electrical of Aspergillus flavus throughout the storage period, when conductivity of seeds with the increase of storage period, compared with non-inoculates seeds, with differences hence demonstrating that the fungus is able to accelerate statistically significant only for storage periods of 60 and the deterioration process, promoted by destruction of the 180 days (Table 6). It can also be observed that inoculation cellular membranes system.
Table 6. Electrical conductivity (EC) of seeds of six different soybean cultivars subjected or not to artificial inoculation with the fungus Aspergillus flavus, and stored under controlled conditions of temperature and relative humidity.
EC (µS.cm-1.g-1) Seed inoculation Day 0 60 days 120 days 180 days Inoculated 32.81 a* 53.57 b* 58.36 a* 71.25 b* Non-inoculated 22.67 a 32.17 a 49.34 a 59.84 a *Means followed by the same letter in the columns do not statistically differ between each other by the Scott-Knott test, at 5% de probability.
It was also observed that, even after 180 days storage, the References electrical conductivity values found in the inoculated seeds were still considered acceptable for sorting them as seeds ALVAREZ, P. J. C. Relação entre o conteúdo de lignina no tegumento with high vigor; although with a strong trend to be sorted de soja e sua relação ao dano mecânico. Londrina: FUEL, 1994. 43p. as medium vigor seeds. Vieira and Krzyzanowski (1999) ALVAREZ, P.J.C.; KRZYZANOWSKI, F.C.; MANDARINO, J. have considered as high vigor soybean seeds, those that M.; França-Neto, J.B. Relationship between soybean seed coat -1 -1 presented electrical conductivity between 70 µS.cm .g and lignin content and resistance to mechanical damage. Seed Science and 80 µS.cm-1.g-1. By correlating the variation on seed electrical Technology, v.25, n.2, p.209- 214, 1997. conductivity of soybean seeds with the content of lignin in the seed coat. Panobianco et al. (1999) have stated that the BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. soybean genotype may change the electrical conductivity in Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: MAPA/ACS, 2009. 395p. seeds with the same physiological quality standard. http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/file/laborat%c3%b3rio/ Such observation confirms that has indeed occurred sementes/regras%20para%20analise%20de%20sementes.pdf. Acesso em: reduction on physiological quality of the seeds assessed; once 10 fev. 2010. that the higher their electrical conductivity, the higher will be CAMPBELL, M.M.; SEDEROFF, R.R. Variation in lignin content and their deterioration. These data also confirm what was observed composition. Plant Physiology, n.110, p.3-13, 1996. in the germination test, where with the increase of storage period there was reduction on germination percent and on the increase CARBONELL, S.A.M.; KRZYZANOWSKI, F.C. The pendulum test for of electrical conductivity values, for all cultivars evaluated. screening soybean genotypes for seeds resistance to mechanical damage. Seed Science and Technology, v.23, n.2, p. 31-339, 1995.
Conclusions CARBONELL, S.A.M.; KRZYZANOWSKI, F.C.; KASTER, M. Avaliação do “teste de queda” para seleção de genótipos de soja com Soybean seeds with low content of lignin in their semente resistente ao dano mecânico. Revista Brasileira de Sementes, tegument have higher potential of germination, even after v.14, n.2, p.215-219, 1992.
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 541 - 548, 2012 549
Use of densimetric table to improve the quality of commercial castor bean seeds1
Antônio Lucrécio dos Santos Neto2*, Maria Laene Moreira de Carvalho3, João Almir Oliveira3, Antônio Carlos Fraga3, Ademária Aparecida de Souza2
ABSTRACT - Castor bean fruits are already used for biodiesel production but obtaining quality seeds is still a challenge. Seed cleaning improves lot quality but little is known about the effects of upgrading castor bean seed lots on a densimetric table. The objective of this study was to evaluate the influence of cleaning castor bean seed lots on a densimetric table on their physical, physiological and sanitary characteristics. Two commercial lots of the AL Guarani 2002 cultivar, separated into five categories according to their classification on a densimetric table (uncleaned and low, low intermediate, high intermediate and high outlets), were evaluated. Tests for the yield, one-thousand seed weight, germination, seedling emergence, electrical conductivity and seed health were performed. The classification of castor bean seeds on a densimetric table significantly improved the physical, physiological and sanitary quality of commercial seed lots. The physiological response of the different classified lots varied according to their initial weight. Castor bean seeds separated on a densimetric table for the upper outlet showed a better physical, physiological and sanitary quality compared to those for the lower outlet.
Index terms: Ricinus communis L., cleaning, germination, vigor, seed health.
Uso da mesa densimétrica na melhoria da qualidade de sementes comerciais de mamona
RESUMO - O uso de bagas de mamona para a produção de biodiesel já é realidade, entretanto, a obtenção de sementes de qualidade ainda é um desafio. O beneficiamento de sementes é uma etapa da produção que visa aprimorar a qualidade do lote, no entanto, pouco se conhece sobre os efeitos do aprimoramento de lotes de sementes de mamona em mesa densimétrica. O trabalho foi realizado com objetivo de avaliar a influência do beneficiamento de lotes de sementes de mamona em mesa densimétrica nos seus atributos físicos, fisiológicos e sanitários. Foram utilizados dois lotes comerciais da cultivar AL Guarany 2002 estratificados em cinco categorias de acordo com sua classificação em mesa densimétrica (alimentação e descargas inferior, inferior intermediária, superior intermediária e superior). Avaliaram-se: rendimento, peso de mil sementes, germinação, emergência de plântulas, condutividade elétrica e teste de sanidade. A classificação de sementes de mamona em mesa densimétrica melhora a qualidade física, fisiológica e sanitária de lotes comerciais. A resposta fisiológica dos diferentes lotes de sementes de mamona à classificação varia em função de sua densidade inicial. As sementes de mamona classificadas em mesa densimétrica na descarga superior apresentam melhor qualidade física, fisiológica e sanitária em relação àquelas provenientes da descarga inferior.
Termos para indexação: Ricinus communis L., beneficiamento, germinação, vigor, sanidade.
1Submitted on 07/15/2011. Accepted for publication on 06/29/2012. 3Departamento de Agricultura, UFLA, Caixa Postal 3037, 37200-000-Lavras, MG, Brasil. 2Universidade Federal de Alagoas, 57340-970-Arapiraca, AL, Brasil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 549 - 555, 2012 550 a. l. santos neto et al.
Introduction Department, of the Federal University of Lavras, between April and August 2007. The increase in carbon dioxide emissions in the world Castor bean seeds of the AL Guarani 2002 cultivar, from and the possible exhaustion of petroleum reserves has two commercial lots collected in the 2005/2006 (lot 1) and resulted in more research and development programs on 2006/2007 (lot 2) crop years were used, with water contents biomass and energy production, besides the development of 6.7% and 6.5% respectively. The seeds were cleaned on a of raw materials for the chemical industry, as part of a regulated, rectangular densimetric table and the lots classified potentially sustainable economy (Silva and Freitas, 2008). into different categories, which constituted the treatments. Ten Alternative energy sources drive the development of samples were taken at regular intervals during the seed flow on “clean” energy and place Brazil in an outstanding position due the densimetric table and repeated three times for uncleaned to the country’s favorable edaphoclimatic conditions, extensive seed (control) and for the lower, lower intermediate, upper territory and a variety of plants to grow. The castor bean plant intermediate and upper outlets (Figure 1). produces oil, which is a raw material for biodiesel production (Holanda, 2004), a fuel derived from animal or plant materials, or for use in the chemical industry (Freire, 2001). ALUN Castor bean seeds have a high oil content and yield (Azevedo and Lima, 2001; Savy Filho, 2005), but could potentially produce more considering that mean productivity for the last crop was only 633 kg.ha-1 (Brasil, 2011). The use of high quality seeds is a basic requisite for a profitable and productive agriculture. The physiological quality of commercial seeds starts in the seed production DSUO DSIIUO ILODII DILO 25 cm 30 cm 25 cm 20 cm field and they must be cleaned to improve the physical 25cm 30cm 25cm 20cm characteristics of lots. (Fessel et al., 2003; Giomo et al., 2004). During the cleaning of seed lots, undesirable materials Figure 1. Classification of castor bean seeds on a densimetric are eliminated and the seeds are classified according table for uncleaned (UN); upper output (UO); to their size and weight, resulting in lots with uniform intermediate upper output (IUO); intermediate characteristics. However, the use of all the available lower output (ILO); lower output (LO). resources in a Cleaning Unit, such as the densimetric table, which separates seeds according to their weight, has been During the process and after reduction of the samples uncommon for castor bean seeds (Martins et al., 2005). in a Gamet type homogenizer the following parameters Most commercial lots of castor bean seeds have a were measured: uniform width, depth and length but little is known about Participation in the outlets and yield: after the seeds, how weight influences seed quality. The separation of seeds the participation of each outlet in the total seed weight was on a densimetric table has been efficient for improving the determined as a percentage (weight/weight) and also the total seed lot quality of various species (Nascimento et al., 1994; yield of the cleaned seeds in kg.h-1 on a densimetric table. Possenti et al., 1997; Alexandre and Silva, 2000; Fantinatti et Weight of one thousand seeds: the weight of one al., 2002; Gadotti et al., 2006; Mertz et al., 2007). thousand seeds was calculated by separating eight sub- The objective of this study was to evaluate the physical, samples of 100 seeds at random with the results being physiological and sanitary quality of commercial seed lots expressed in grams (Brasil, 2009). of castor bean (Ricinus communis L.) collected in different Germination test: this test was done with eight replications fractions from the densimetric table. of 25 seeds per plot on rolls of germitest-type paper, moistened with a volume of water equivalent to 2.5 times the dry weight Material and Methods of the substrate. The rolls were kept in a germinator, without a regular photoperiod, at 25 °C. Counts were made 7 and 14 The present study was done in the Seed Analysis days after sowing and the results expressed as a percentage of Laboratory and Seed Unit of the Agricultural Department, the normal seedlings (Brasil, 2009). and in the Seed Pathology Laboratory of the Phytopathology First germination count: made with the germination test
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 549 - 555, 2012 Improvement on quality of castor bean seeds 551 by noting the percentages of normal seedlings seven days on the densimetric table for both lots for the upper outlet was after sowing. The results were expressed as a percentage of significantly higher than for the other outlets (Figure 2). normal seedlings. Seedling emergence: 200 seeds were evaluated per UOUO IUO ILO LO LO treatment, divided into four replications. The seeds were 48.0% 36.0%36.0% aa sown in a 10.0 x 1.0 m bed, with 0.05 m spacing within aa rows and 0.07 m between rows. The percentage of emerged seedlings was calculated 21 days after sowing.
Initial stand: determined with seedling emergence by 29.0%29.0% b 6.0% analyzing the percentage of emerged seedlings with their 9.0%9.0% d c 6.0% cotyledons above the soil surface, 14 days after the test began. d 28.0%28.0% b 18.0% Electrical conductivity: the bulk conductivity test was c 26.0% 18.0% made using four replications of 25 seeds, carefully weighed bb b to two decimal places and placed for imbibition in 300 mL 1 BatchesLots 2 plastic cups containing 75 mL of deionized water (< 2.0 Figure 2. Percentage of castor bean seeds in the outputs -1 μmhos.cm of conductivity). They were then kept in a BOD for two lots of castor bean seeds classified on at a constant temperature of 25 °C for six hours (Souza et a densimetric table for the upper output (UO); al., 2009). After this period, the electrical conductivity of intermediate upper output (IUO); intermediate the solution was measured by reading off the values from lower output (ILO); lower output (LO). a Digimed CD-21 conductivity meter and the results were Means followed by the same letter within each lot do not differ between -1 -1 expressed as μS.cm .g . themselves at the 5% significance level using the Scott-Knott test. Seed health test: it was made by the incubation method on filter paper without freezing (Neergaard, 1979), with However, the seeds distributed to the lower outlet (LO) eight replications of 25 seeds per plot. The seeds were in lots 1 and 2 were a mean 7.5%, which was a higher value distributed on a 15 cm diameter Petri dish containing three than those observed for other crops, such as dry beans – sheets of filter paper previously sterilized and moistened in a 6.6% (Buitrago et al., 1991), blue lupins – 6.0% (Ahrens solution of 2,4-D. The seeds were incubated at 20 ± 2 °C in a and Krzyzanowski, 1998) and tobacco – 6.0% (Gadotti et chamber with a 12 hour light and dark photoperiod for seven al., 2011), which these authors considered as rejects. days. A stereoscopic and optical microscopes were used to The total yield of the densimetric table for lots 1 and 2 identify pathogens on the seeds. Incidence was evaluated as was 843.3 kg.h-1 and 870.9 kg.h-1 respectively, representing a percentage of the seeds with fungi. data which were virtually unknown for cleaning castor Statistical analysis: the experimental design was a bean seeds on a densimetric table. completely random factorial, evaluating lots (1 and 2) and seed The thousand seed weight (PMS) as a function of the classes (uncleaned and upper, intermediate upper, intermediate lot and class of cleaned seed on a densimetric table is shown lower and lower outlets) obtained after on a densimetric table. in Table 1. Both lots showed a higher thousand seed weight The R (R Development Core Team, 2007) and SISVAR for seeds collected from the upper outlets. The seeds from (Ferreira, 2011) softwares used were to verify the basic the upper outlet (UO) of lot 1 were 109.1 g (28.6%) heavier assumptions of the variance analysis and compare means by the than those from the lower outlet (LO). The stratification of Scott-Knott test at the 5% probability level. the classes for lot 2 was significantly more for those seeds collected from the upper outlet, with a weight increase of Results and Discussion 44.7 g (12.2%) compared to the uncleaned seeds (UN). It was possible to see a statistically significant stratification The percentage seed distribution of both castor bean lots by weight within this lot for the different seed classes according to the outlets and collection on the densimetric from the outlets of the densimetric table, demonstrating table is shown in Figure 2. Most seeds were from the upper the efficiency of the gravitational table for separating by outlets, with the total of those belonging to the upper (UO) weight and/ or density. Gadotti et al. (2012) commented and intermediate upper outlets (IUO) being 65% and 76% for that it was possible to obtain higher quality seeds from lots 1 and 2, respectively. The percentage of seeds classified those distributed to the upper areas of the densimetric table.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 549 - 555, 2012 552 a. l. santos neto et al.
Table 1. Mean weights of 1000 seeds (WMS) for two lots of There was a 41.4% and 38.6% increase in the initial stand castor bean classified on a densimetric table. and seedling emergence respectively for seeds collected from Lots Class WMS (g) the upper outlet for both lots compared to uncleaned seeds. 1 UN 473.2 b Gadotti et al. (2006) observed that seed germination and vigor 1 UO 490.8 a in cabbage-brocolli increased when they originated from the 1 IUO 489.2 a upper outlets of the densimetric table. 1 ILO 461.1 b 1 LO 381.7 c 2 UN 365.2 c Table 2. Mean values for the first germination count (FC), 2 UO 409.9 a germination (GER), abnormal infected seedlings 2 IUO 387.6 b (AI), dormant (DOR) and dead seeds (DS) for two 2 ILO 321.8 d 2 LO 235.6 e castor bean seed lots classified on a densimetric table. CV = 2.8% Values (%) Lots Class UN - uncleaned; UO – Upper output; IUO – Intermediate upper output; FC GER AI DOR DS ILO – Intermediate lower output; LO - Lower output. 1 UN 42b 46b 21c 26a 3a 1 UO 51a 65a 13d 17a 1a Means followed by the same letter in the column do not differ between 1 IUO 54a 63a 17c 18a 1a themselves at the 5% significance level using the Scott-Knott test. 1 ILO 42b 47b 28b 22a 4a 1 LO 16c 20c 37a 32a 12a The results from the germination test show that those seeds 2 UN 28b 37c 21a 27a 10b from the first germination count collected from the highest 2 UO 50a 58a 24a 21a 1b 2 IUO 34b 49a 23a 25a 2b part of the densimetric table were significantly more vigorous 2 ILO 11c 23b 20a 36a 19b (Table 2). The percentage germination of seeds from the upper 2 LO 2d 5d 3b 16a 52a outlets was also high compared to the other classifications, CV (%) 11.8 9.7 11.0 14.9 77.6 demonstrating the efficiency of the table for cleaning castor UN - uncleaned; UO – Upper output; IUO – Intermediate upper output; bean seeds. A comparison of uncleaned seeds with those ILO – Intermediate lower output; LO - Lower output. collected from the upper outlet showed a mean increase for Means followed by the same letter in the column do not differ between both castor bean seed lots regarding vigor (first germination themselves at the 5% significance level using the Scott-Knott test. count) and a germination of 44.3% and 48.2%, respectively.
Increases of 10.5% and 17.7% were also obtained for vigor UN UOUO IUO ILOILO LOLO (A) UN AL DSIUO DSI DII DI (A) 100100 a and germination of coffee seeds (Giomo et al., 2004). 9090 b 8080 a The percentage of infected, abnormal seedlings in lot 1 a a a 7070 cc 6060 gradually increased in the samples collected from the lower b dd 5050 4040 outlets but in lot 2 there was a reduction in those seeds collected c 3030
Initial Stand (%) 2020 from the lower outlet. Cleaning had no effect on the percentage e Initial Stand (%) 1010 of dormant seeds for either lot. However, the percentage of dead 0 Lote 1 AL DS DSI DII DILote 2 (B)(B) seeds was higher in those samples from the lower outlet of the 100100 90 densimetric table but with a significant difference only for lot 2. 80 aa 70 aa bb According to Carvalho and Nakagawa (2000) and Gadotti 60 aa 60 aa c et al. (2011), seeds collected from the lower outlet are badly- 50 bb 40 d formed, attacked by fungi and empty, and weighed less and they 30 20 c
Emergence (%) 20 c (%) Emergence were efficiently separated on the densimetric table. 10 0 e The behavior of the initial stand and the emerging Lote1 1 Lots Lote2 2 1 2 seedlings was similar to the seed classification on the Figure 3. Initial stand (A) andBatches seedling emergence (B) for two densimetric table (Figure 3). There was no difference between lots of castor bean seeds classified on a densimetric those seeds collected from the upper outlets in lot 1 with table for uncleaned (UN); upper output (UO); uncleaned seeds. However, there was an increase in the initial intermediate upper output (IUO); intermediate lower stand and seedling emergence for lot 2 seeds collected from output (ILO); lower output (LO). the upper outlet compared to the others, with the seeds being Means followed by the same letter within each lot do not differ themselves more vigorous and having a higher percentage emergence. at the 5% significance level using the Scott-Knott test.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 549 - 555, 2012 Improvement on quality of castor bean seeds 553
) UNUN UOUO IUOIUO ILOILO LOLO
The seed lots were easily separated by the electrical -1 AL DS DSI DII DI ) g
50 -1 50 .
g conductivity test (Figure 4), where values for the older lot (lot -1 4848 -1 aa 4646 1) – 2005/2006 crop – were significantly higher compared to 4444 µs.cm 4242 a those for the newer lot (No. 2) – 2006/2007 crop, independently 40 a 40 b bb 38 of the seed weight. Seed cell membranes become unstructured 38 b b 3636 with storage time, consequently increasing deterioration and 3434 3232 product leaching. Souza et al. (2009) obtained identical results 3030 2828 b when differentiating seed lots from two castor bean cultivars 2626 24 cc using the electrical conductivity test. 24 c cc 2222 Electrical conductivity (µs cm 2020
Seed weight also affected the quantity of leachates with Electrical conductivity ( LotLoteLot 1 1 LoteLot 2 generally higher electrical conductivity values observed Lots Lots for lighter seeds, which may have been related to low seed Figure 4. Electrical conductivity (µS.cm-1.g-1) of castor quality. In the lot 2 seeds, leachate volumes increased from bean seed lots classified on a densimetric table -1 -1 -1 -1 21.18 µS.cm .g to 40.15 µS.cm .g for seeds collected at for for uncleaned (UN); upper output (UO); the highest and lowest outlets respectively. Similar results intermediate upper output (IUO); intermediate with cowpea seeds of different genotypes were described lower output (ILO); lower output (LO). by Mertz et al. (2007), where the electrical conductivity Means followed by the same small letter in the categories of output values of seeds from the higher and lower outlets varied zones of each lot and capital letters between lots do not differ at the 5% from 24.37 µS.cm-1.g-1 to 35.17 µS.cm-1.g-1, respectively. significance level using the Scott-Knott test.
Table 3. Mean percentage fungus incidence on castor bean seed lots classified on a densimetric table. Classes Treatment UN UO IUO ILO LO Aspergillus flavus1 Lot 1 74.8aA 57.5bA 55.8bA 66.0aA 66.2aA Lot 2 50.3cB 44.5cB 52.7cA 60.3bA 71.5aA Aspergillus ochraceus2 Lot 1 60.2cA 67.0bA 63.7cA 59.8cA 76.3aA Lot 2 3.2aB 3.7aB 3.5aB 0.5aB 1.8aB Aspergillus niger3 Lot 1 33.8bA 34.8bA 36.8bA 37.5bA 57.3aA Lot 2 1.7aB 3.3aB 4.2aB 4.3aB 5.0aB Fusarium spp.4 Lot 1 29.3aB 34.2aB 37.8aB 30.0aB 27.3aB Lot 2 94.7aA 93.7aA 95.8aA 92.2aA 91.0aA Penicillium sp.5 Lot 1 28.8aA 24.3bA 24.2bA 32.3aA 25.3bA Lot 2 7.0aB 0.0aB 0.2aB 0.3aB 1.0aB Cladosporium spp.6 Lot 1 7.2aA 5.5aA 6.3aA 4.5aA 8.0aA Lot 2 0.2aB 0.2aB 0.2aB 0.0aB 0.0aB 1C.V.= 12.0%; 2C.V.= 23.8%; 3C.V.= 22.3%; 4C.V.= 8.6%; 5C.V.= 21.7%; 6C.V.= 68.4%; UN - uncleaned; UO – Upper output; IUO – Intermediate upper output; ILO – Intermediate lower output; LO - Lower output. Means followed by the same small letter in the rows and capital letters in the columns do not differ between themselves at the 5% significance level using the Scott-Knott test.
The results of the mean incidence of fungi on castor the seeds of two cultivars of the same species. Aspergillus bean seeds (Table 3) indicated a high percentage of flavus was commoner in more than 50% of both lots. contamination by Aspergillus spp., Fusarium spp. and There was a reduction in Aspergillus flavus with Penicillium spp., also described by Souza et al. (2009) for increasing seed weight (UO and IUO) (Table 3). The
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 549 - 555, 2012 554 a. l. santos neto et al. directing of contaminated seeds to the lower outlet may be sementes manchadas de lotes de sementes de arroz, utilizando a mesa de associated with the parasitic action of pathogens on the seeds gravidade e sua influência na qualidade sanitária. Revista Brasileira de resulting in the consumption of part of the dry matter and, Sementes, v.20, n.1, p.106-111, 1998. http://www.abrates.org.br/revista/ artigos/1998/v20n1/artigo19.pdf consequently, leaving them lighter (Amaral et al., 1984). Although Fusarium spp. and Cladosporium spp. were BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. found on the castor bean seeds, cleaning on a densimetric Regras para análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária table did not affect fungal incidence in contrast to the results e Abastecimento. Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília, DF: obtained by Bicca et al. (1998) with rice seeds, where the MAPA/ACS, 2009. 395p. http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/ former fungus was significantly reduced on those seeds file/laborat%c3%b3rio/sementes/regras%20para%20analise%20de%20 sementes.pdf collected from the upper outlet of the table. However, the percentage of fungi present on the castor bean seeds varied, BRASIL. Ministério do Planejamento, Orçamento e Gestão. Instituto with lot 1 having a higher percentage of Cladosporium spp., Brasileiro de Geografia e Estatística. Levantamento Sistemático da whereas Fusarium spp. predominated in lot 2, demonstrating Produção Agrícola. 2010. Disponível: http://www.ibge.gov.br/home/ a difference in lot sanitary. The greater presence of Fusarium estatistica/indicadores/agropecuaria/lspa/lspa_201010.pdf. Acesso em: spp. in lot 2 coincided with a reduction in the incidence of 15 nov. 2011. other fungi, such as A. ocrhaceus, a. niger, Penicillium sp. and BUITRAGO, I.C.; VILLELA, F.A.; TILLMANN, M.A.; SILVA, J.B. Cladosporium spp. (Table 3). This result can also be explained Perdas de qualidade de sementes de feijão beneficiadas em máquina by the storage time since the seeds from lot 2 were harvested a de ventiladores e peneiras e mesa de gravidade. Revista Brasileira year after those from lot 1. de Sementes, v.13, n.2, p.99-104, 1991. http://www.agrolink.com.br/ downloads/81552.pdf
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Floral biology and characterization of seed germination in physic nut (Jatropha curcas L.)1
Beatriz Gonçalves Brasileiro2*, Denise Cunha Fernandes dos Santos Dias3, Maria Carmen Bhering3, Luiz Antônio dos Santos Dias3
ABSTRACT - The objective of this study was to characterize morphologically the seed germination and floral biology of Jatropha curcas grown in Viçosa, Minas Gerais state. The floral biology study was made on fresh inflorescences of 20 plants. For the post-seminal development study, the seeds were submitted to laboratory and greenhouse germination test. J. curcas has flowers of both sexes within the same inflorescence, with each inflorescence having an average of 131 flowers, being 120 male and 10.5 female flowers. Low numbers of hermaphrodite flowers were also found, ranging from 0 to 6 flowers per inflorescence. The germination of J. curcas begins on the third day with radicle protrusion in the hilum region. The primary root is cylindrical, thick, glabrous and branches rapidly, with about 4-5 branches three days after protrusion, when the emergence of the secondary roots begins. Seed coat removal occurs around the 8th day, when the endosperm is almost totally degraded and offers no resistance to the cotyledons that expand between the 10th and 12th day. A normal seedling has a long greenish hypocotyl, two cotyledons, a robust primary root and several lateral roots. On the 12th day after sowing, the normal seedling is characterized as phanerocotylar and germination is epigeal.
Index terms: physic nut, flowering, morphology, germination.
Biologia floral e caracterização morfológica da germinação de sementes de pinhão manso (Jatropha curcas L.)
RESUMO – Objetivou-se estudar a biologia floral e caracterizar morfologicamente a germinação das sementes de pinhão manso nas condições de Viçosa, MG. O estudo da biologia floral foi feito em inflorescências provenientes de 20 plantas. Para a descrição morfológica do desenvolvimento pós-seminal, as sementes foram submetidas ao teste de germinação, em laboratório e casa de vegetação. J. curcas possui flores dos dois sexos reunidas na mesma inflorescência. Cada inflorescência apresentou, em média, 131 flores, sendo 120 masculinas e 10,5 femininas. Flores hermafroditas também foram encontradas, porém, em número menor, que variou de 0 a 6 flores/ inflorescência. A germinação da semente inicia-se no 3° dia, caracterizada pela protrusão da raiz primária na região próxima ao hilo. A raiz primária é cilíndrica, espessa, glabra, apresentando cerca de 4-5 ramificações no 3° dia após a protrusão, quando tem início o aparecimento das raízes secundárias. A liberação do tegumento ocorre por volta do 8° dia, quando o endosperma, quase totalmente degradado, não oferece resistência aos cotilédones, que se expandem entre o 10° e o 12° dia. A plântula normal apresenta hipocótilo longo, de coloração esverdeada, 2 folhas cotiledonares, raiz principal robusta e muitas raízes secundárias. Por volta do 12° dia fica caracterizada a plântula normal, fanerocotiledonar, originada de germinação epígea.
Termos para indexação: pinhão manso, floração, morfologia, germinação.
1Submitted on 09/13/2011. Accepted for publication on 05/25/2012. 3Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa, 36570-000–Viçosa, MG, Brazil. 2Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Sudeste de Minas Gerais, 36880-000-Muriaé, MG, Brazil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 556 - 562, 2012 B. G. brasileiro et al. 557
Introduction Material and Methods
Jatropha curcas L., a plant species belonging to The study on floral biology was made between December the Euphorbiaceae, and known as the physic nut, is an 2010 and February 2011. Plants from the germplasm bank oilseed crop, with a large energy potential due to the oil of the Federal University of Viçosa, which was established content of the seeds (Achten et al., 2008). Its cultivation in an experimental area of the Department of Crop Science has various advantages for biodiesel production: the (Latitude: 20°45’14”south; Longitude: 42°52’54” west; plant is perennial, rustic, easy to manage, producing a Altitude: 648 m), were used. Observations were made early high-quality oil in the seeds (38% content) for biodiesel, in the morning and the floral morphology was described and is suitable for intercropping with food crops (dry using 30 inflorescences taken from 20 plants. Then, the beans) or other energy-producing crops (peanuts), since material was sent to the laboratory for counting and flower it is a shrub suitable for wide spacing planting. Such characterization, which was made using a stereo microscope. advantages make this species appropriate for growing on To quantify the reproductive success from free small farms using family labor, which generates income pollination under natural conditions, another 30 and encourages people to stay in the countryside (Dias inflorescences were tagged during anthesis and the number et al., 2007).Various studies have been done aiming the of fruits formed and seeds per fruit were counted later. characterization (Senthil et al., 2008; Sunil et al., 2008; The proportion of fruits per female flower was calculated Freitas et al., 2011; Dias et al., 2012) and breeding according to the method adopted by Silva et al. (2010). (Popluechai et al., 2009; Spinelli et al., 2010; Bhering To characterize the seedling and describe the morphology et al., 2012) of J. curcas. However, few basic regional of post-seminal development, the seeds were submitted to studies of the reproductive biology and seed and seedling laboratory and greenhouse germination test, according to morphology have been carried out. the methodology used by Vanzolini et al. (2010). Four sub- Knowledge of species floral structures and reproductive samples of 25 seeds were distributed on two sheets of paper biology are fundamental for genetic improvement towel previously moistened with a volume of water three programs since they provide information for developing times the weight of the dry paper. The paper towel sheets controlled pollination techniques. Several studies of J. were then turned into rolls and taken to a germinator at 25 ºC. curcas floral biology have been done over the last few years At the same time, another test with four sub-samples of 25 (Abdelgadir et al., 2008; Juhász et al., 2009; Paiva Neto seeds was done in greenhouse using sand as the substrate. et al., 2010). The variations found in flowering patterns Seed germination was evaluated daily until 12 days after can be attributed to species genetic variability and to the sowing to observe seedling development for both substrates. effects of environmental factors, principally photoperiod Real size illustrations were made manually with the and temperature. Considering that the transition from help of a stereo microscope and using the seedlings obtained the vegetative to the reproductive phase involves both from the paper roll test. The morphological characteristics environmental factors, as well as those inherent in the of the structures of each developmental stage were plant, such as genetic and hormonal characteristics (Gomes described from daily observations of the most vigorous et al., 2001; Silva et al., 2001), studies done in localities seedlings. The developmental and differentiation processes with different environments are justified. of all stages were described in order to characterize all Seed and seedling morphology have been analyzed the germination process, i.e. protrusion of the radical, as part of morpho-anatomical studies with the aim of development of the hypocotyls-radicle axis, emission of increasing knowledge of a certain species or plant group, the cotyledons and the plumule. The terms used here are or for seedling recognition and identification in a region the same as those adopted by Vidal and Vidal (2003) and with an ecological focus (Oliveira and Pereira, 1987). Gonçalves and Lorenzi (2007). Based on the morphological studies of seeds and seedlings, information on germination, storage, viability and sowing Results and Discussion methods can also be obtained (Matheus and Lopes, 2007). The objective of this study was to describe the floral Floral biology biology and the germination morphology of J. curcas in the conditions of Viçosa, Minas Gerais state. J. curcas has male and female flowers in terminal
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 556 - 562, 2012 558 Floral biology and seed germination in J. curcas L. corymbose cyme inflorescences (Figure 1A), with the flowers. Also in India, Bhattacharya et al. (2005) observed a normal occurrence of a central female flower surrounded by ratio of from 2 to 19 female flowers to 17 to 105 male flowers male flowers (Figure 1B). The inflorescences of the study per inflorescence. There were hermaphrodite flowers but in population had a mean of 135 flowers, where the number of much lower numbers, varying from zero to six flowers per male flowers varied from 42 to 241 and female flowers from inflorescence. However, Juhász et al. (2009) and Paiva-Neto 3 to 31 (Table 1). Similar results were obtained by Juhász et al. (2010) did not find hermaphrodite flowers in J. curcas et al. (2009), with the number of male flowers varying in North Minas Gerais and in Mato Grosso do Sul states, from 87 to 222, but with fewer female flowers, varying respectively. The occurrence of hermaphrodite flowers and from 4 to 12 flowers per inflorescence. In India, Raju the variation in the ratio of male to female flowers may be and Ezradanam (2002) stated that an inflorescence can related to genetic and environmental factors among other produce from 1 to 5 female flowers and from 25 to 93 male things (Bhattacharya et al., 2005).
Es
Tr Gl
Pt Sp
St
Ov Gl
Pd
Es Ov
Figure 1. Jatropha curcas L. A and B = inflorescence; C and D = male flower; E and F = female flower; G = ovary (transversal section); H and I = hermaphrodite flower. Es-stamen; Gl-gland; Ov-ovary; Pt-petal; Pd-peduncle; Sp-sepal; St-stigma; Tr-trichomes. Illustration: R. Pinto.
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Table 1. Floral characteristics of Jatropha curcas L. The hermaphrodite flowers are similar to the female flower in shape and size, with the main difference being the Mean ± Standard Floral characteristics Deviation presence of nine stamens (Figure 1H-I). The disposition of Mean number of flowers/inflorescence 135.4 ± 60.7 the reproductive structures favors pollinator access to all Mean number of male the stamens, and later to the stigma of the female flowers, 123.7 ± 57.7 flowers/inflorescence during each visit. Mean number of female There are five glands at the base of the stamens in male 11.2 ± 6.1 flowers/inflorescence flowers (Figure 1D) and at the base of the ovary in female Mean number of hermaphrodite 0.4 ± 1.2 flowers (Figure 1F) and hermaphrodites (Figure 1I). Glandular flowers/inflorescence trichomes are present inside the petals in the three flower types, Mean number of fruits/inflorescence 6.4 ± 2.9 probably releasing a sweet, bland odor on the corolla of the Number of seeds/fruit 3 ± 0 inflorescences studied. Since the plants are cross-pollinated and Reproductive success 57% entomophilous, these glands probably have a direct relationship
with nectar production, attracting pollinators (Heller, 1996; Male flowers have a greenish perianth, a dialisepalous Raju and Ezradanam, 2002; Saturnino et al., 2005). calyx with 5 sepals, a gamopetalous corolla with 5 petals In the study population, the female flowers opened before and an androecium with 10 stamens, with 5 stamens united the male flowers (Figure 2A), in the same inflorescence. in a central tube and 5 free. The anthers are yellow, dithecal This was also observed by Saturnino et al. (2005) and and dorsally fixed (Figure 1C-D). The female flowers are Juhász et al. (2009), but not by other authors, who reported also greenish, with a dialisepalous calyx with 5 sepals and the opposite, i.e. that the male flowers opened before the a corolla with 5 petals (Figure 1E-F). The ovary is superior, female ones (Raju and Ezradanam, 2002; Chang-Wei et al., trilocular, tricarpellate, triovular with apical placentation 2007; Dnissa and Paramathma, 2007). This non-uniform (Figure 1G). The female flowers are much bigger and, pattern of anthesis of the male and female flowers favors compared to the male flowers, are approximately twice cross fecundation and may be related to environmental the diameter of the peduncle (2 and 1 mm, respectively). conditions (Heller, 1996; Chang‑Wei et al., 2007).
Figure 2. Inflorescences of J. curcas. A- Anthesis of female flowers; B- Bee pollination (Apis mellifera L.); C- Visit by ant. Fh = Hermaphrodite flower; Ff = Female flower. Photos: B. G. Brasileiro.
Raju and Ezradanam (2002) listed ants, bees, flies, and seeds, as a reward. The flower visitors depend on nectar thrips and other insects as the principal pollinators, being (intra or extrafloral) and pollen for their nutrition.The lack the importance of each type of insect dependent on the of floral resources may result in a weak interaction between locality. In the current study, bees were often observed, plants and their specialist pollinators, which may limit but so were ants and other insects that visited the flowers pollination success (Bhattacharya et al., 2005). (Figure 2B-C). Bhattacharya et al. (2005) considered that The morphological differences of the pistillate and bees were the efficient pollinators of J. curcas. staminate flowers help in their recognition and in the The availability of floral resources (nectar and pollen) emasculation necessary for the crossing procedure in for visitors to insect-pollinated plants may regulate flower improvement programs. visits, maintain the visiting population and result in The natural reproductive success was 57% of pollination and, consequently, in the formation of the fruit completely formed fruits, all containing three formed
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 556 - 562, 2012 560 Floral biology and seed germination in J. curcas L. seeds. The characteristics involved in the reproductive similar to that observed in J. elliptica (Añez et al., 2005), but mechanisms of J. curcas, i.e.fruits with 100% of the seeds the average time for radicle emission was less in J. curcas. formed/fruit, in natural pollinations, and maintenance of The complete removal of the integument occurs around the 8th the fruits with seeds from crossed pollination, reflect the day, making the endosperm visible, which totally envelops the high reproductive success of J. curcas population. cotyledons (Figure 3H). The cotyledons expand between the 10th and 12th day, when the endosperm has almost completely Morphological aspects of germination: disintegrated (Figure 3I). The normal seedling has a long, From a morphological point of view, the germination greenish hypocotyl, two cotyledonous leaves, a strong main of physic nut starts on the 3rd day, characterized by the root and many secondary roots. The region of the stem base is protrusion of the radicle, which breaks the integument in the characterized by a slight narrowing compared to the diameter region next to the hilum (Figure 3D-E). The primary root of the hypocotyls. On the 12th day, the normal seedling, is white, cylindrical, thick, glabrous and branches rapidly, phanerocotyledonous, is characterized, which is originated with around 4-5 branches on the3rd day after protrusion. from epigeal germination (Figure 2J). As for most species of At the same time as the formation of the rooting system, this family, the seeds have phanerocotyledonous germination, the whitish-green hypocotyl develops (Figure 3F). Soon but exceptions to this pattern were seen in Hevea sp., th th after this period (6 -7 day), the first secondary roots also Huracrepitans L. and Omphaleadiandra Vell., which have start to appear (Figure 3G). The root development process is cryptocotyledonous germination (Oliveira and Pereira, 1987).
Tg
Pl
A B
Rd
Ct
Hp
C Hp
D 3 cm Co
En Hp
G
E F
Figure 3. Morphological aspects of germinative process of Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae). Legend: Co = stem base; Ct = cotyledon; En = endosperm; Hp = hypocotyl; Pl= plumule; Rd = radicle; Rf= rafe. Illustration: B.G. Brasileiro.
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Physiological potential of rice seeds treated with rhizobacteria or the insecticide thiamethoxam1
Vanessa Nogueira Soares2*, Maria Ângela André Tillmann2, Andréa Bittencourt Moura2, Zarela Gudelia Casas Navarro Zanatta2
ABSTRACT- Development of new technologies, aiming at increasing productivity in different crops, involves constant research on the effectiveness and application of these techniques in seed treatment. In this study, it was aimed at evaluating physiological potential of rice seeds treated with plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) (strains DFs185, DFs223, DFs306, DFs416), or with two dosages of the insecticide thiamethoxam. The variables assessed were: germination (G); first count of germination (FCG); cold test (CT); length of seedlings aerial parts (LAP), root system (LRS), and total length (TL); emergence speed index (ESI); emergence (E), at 14 days; and dry phytomass (DP). Treatments have had a positive effect on percentage of G, FCG and E. The strain DFs185 has promoted increase in percentage emergence, for five of the six lots assessed. The variables: LAP; LRS; TL; ESI; and DP have undergone low or none influence of treatments; and there has been no toxic effect of rhizobacteria or insecticide thiamethoxam. In the cold test, a negative effect of treatments has been detected. Seed treatment with rhizobacteria, as well as with thiamethoxam, improve quality of low quality rice seeds. The strain DFs185 is promising for treating rice seeds, once it stimulates seed germination and emergence.
Index terms: Oryza sativa, bioactivator, PGPR, vigor.
Potencial fisiológico de sementes de arroz tratadas com rizobactérias ou tiametoxam
RESUMO - O desenvolvimento de novas tecnologias, visando o aumento de produtividade em diferentes cultivos, implica em investigações constantes sobre a eficiência e aplicação dessas novas técnicas no tratamento de sementes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial fisiológico de sementes de arroz, tratadas com rizobactérias promotoras de crescimento de plantas (RPCP) (estirpes DFs185, DFs223, DFs306 e DFs416) e duas doses do inseticida tiametoxam. As variáveis avaliadas foram: germinação (G); primeira contagem da germinação (PCG); teste de frio (TF); comprimento da parte aérea (CPA), sistema radicular (CPR) e total (CT); índice de velocidade de emergência (IVE); emergência (E) aos 14 dias; e fitomassa seca (FS). Os tratamentos conferiram efeito positivo aos porcentuais de G, PCG, e E. Estirpe DFs185 conferiu aumento do porcentual de emergência para cinco dos seis lotes avaliados. As variáveis CPA, CPR, CT, IVE e FS sofreram pouca ou nenhuma influência dos tratamentos; porém não houve efeito tóxico das rizobactérias e do tiametoxam. No teste de frio foi observado efeito negativo dos tratamentos. O tratamento das sementes com rizobactérias e tiametoxam incrementa o potencial fisiológico de sementes de arroz com baixa qualidade. DFs185 é promissor, para o tratamento de sementes de arroz, por estimular a germinação e emergência.
Termos para indexação: Oryza sativa, bioativador, RPCP, vigor.
1Submitted on 09/31/2011. Accepted for publication on 01/11/2012. 2Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Caixa Postal 354, 96010-900-Pelotas, RS, Brasil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 563 - 572, 2012 564 v. n. soares et al.
Introduction demonstrated that this product possesses a wide spectrum of action (Acevedo and Clavijo, 2008). Rice (Oryza sativa L.), is one of the most consumed When used as soybean seed treatment, thiamethoxam sources of food worldwide, and is of essential importance for accelerates germination and induces greater development developing countries; once it presents high potential to combat of embryonic axis; minimizing negative effects in hunger and is adapted to different environments. However, the situations of presence of aluminum, salinity, and water annual production of this cereal does not meet the worldwide deficit. According to Cataneo (2008), the product demand; and despite Brazilian production be ranked among accelerates germination by stimulating activity of the the highest in the world, such amount is not sufficient to enzyme peroxidase; thus preventing oxidative stress. The supply the nationwide demand (Embrapa, 2010). action of thiamethoxam on seed germination reduces time In many crops, including rice, studies have been for establishment of crop in the field; diminishing negative demonstrating the capacity of microorganisms, or chemical effects of competition with weeds, or by essential nutrients activators, of incrementing physiological potential of seeds present in the soil (Cataneo, 2008). treated with rhizobacteria (Freitas et al., 2003; Freitas and Considering the scarceness of information referring to Aguilar-Vildoso, 2004; Ludwig and Moura, 2007) or with treatments that increment physiological potential of seeds, the insecticide thiamethoxam (Castro and Pereira, 2008). the objective of this study was to assess the performance of Seed treatment with some microorganisms has been rice seeds treated with PG PR and thiamethoxam. used aiming at increasing productivity; once, besides protecting plants against phytopathologic agents, it can Material and Methods also promote their growth. Such microorganisms are generally linked to development of plants; including Saline suspensions, each of which containing one of beneficial effects on seed germination and emergence, and four strains of the rhizobacterium or two different dosages development of seedlings, as well as production of grains of thiamethoxam, were applied on soybean seeds. and fruits (Harman, 2000). The rhizobacteria strains used were: DFs185 Studies carried out with bacteria isolated from [Pseudomonas synxantha (Ehrenberg) Holland], DFs223; rhizosphere have been showing the capacity of these (P. fluorescens Migula); DFs306 (non-identified strain); and microorganisms in promoting plant growth. These so called DFs416 (Bacillus sp. Cohn). These strains were preselected, plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) can colonize once they are able in controlling diseases and promoting different plant organs and exert beneficial effects on them; development of rice plants; according to data already published and are also able of promoting increase on seed germination by Ludwig and Moura, 2007 and Ludwig et al., 2009. rate under glasshouse conditions, as well as in the field Microbiolization of rice seeds was performed with saline (Kloepper and Schroth, 1978; Amorim and Melo, 2002; Dey suspension of rhizobacteria of each of the four strains, after each et al., 2004; Suslow and Schroth, 1982). Such benefits can strain had been grown during 24 h, on the culture medium 523 occur through production of hormones and/or enzymes by developed by Kado and Heskett (1970). Each of suspension these bacteria (Glick et al., 1999). was prepared with a saline solution, containing 0.85% of
The Discovery of the molecule thiamethoxam NaCl, with the concentration adjusted to A540=0.5; followed by ((3-[(2-chloro-5-thiazolyl) methyl] tetrahydro-5-methyl- microbiolization through immersing the rice soybean seeds in N-nitro-4H-1,3,5-oxadiazin-4-imine) has brought new the rhizobacteria suspension that then was shaken during 30 perspectives for agriculture; mainly for seed treatment. min., at 10 ºC, with the aid of a motorized shaker. Many studies have shown the efficiency of thiamethoxam For obtaining concentration of insecticide as a bioactivator; incrementing germination, emergence, thiamethoxam, seed were treated with an equivalent to and length of seedlings (roots and aerial parts) (Acevedo 100 mL or 200 mL of product per 100 kg of rice seeds. and Clavijo, 2008) and the dry phytomass, thus improving The product was directly applied in the bottom of plastic performance of the seedlings under stress conditions; and by bags before introducing seeds; which were then shaken increasing the levels of total proteins and enzymes in plants until the seeds were uniformly covered by the product. A (Acevedo and Clavijo, 2008). Efficiency of thiamethoxam has volume of the mixture (product + distilled water) was used; been proved, mainly for soybean (Castro and Pereira, 2008). what was sufficient to promote a uniform distribution of However, studies with other species, including rice, have thiamethoxam on the seeds. To measure the quantities of
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 563 - 572, 2012 Performance of rice seeds treated with rhizobacteria and thiamethoxam 565 product and distilled water were used micropipettes. total length (aerial part + roots) was obtained by summing The treatments used as control have consisted of: seeds the values of measurements acquired in each replication and without microbiolization; and without the tiametoxan. dividing by the total number of normal seedling assessed. The physiological potential of seeds was evaluated by the The results were expressed in cm./plântula. following tests: Dry phytomass: here, were used the same seedlings Germination: this test has been performed according to obtained from the length test, which after being measured, Rules for Seed Testing (Brasil, 2009). Except for the first were stored in Kraft paper bags and then placed into a drying day of assessment what was performed at the seventh day. oven, at 60 ºC, until reaching constant weight. The total dry First count of germination: performed in the seventh day after phytomass of seedlings was obtained by summing dry masses sowing, according to Brasil (2009), except for the assessment day. of seedlings from each replication, and then dividing result Cold test, without soil: for such test, the seeds have of this addition by the total number of seedling assessed; been sown in the same manner used for those subjected with the results being expressed in mg./plântula. to germination test. However, differently from standard Experimental design: a completely randomized germination test, rolls of paper towels containing the seeds, experimental design was used in the experiment, which were placed into plastic bags and were maintained into cold was carried out with four replications, and with treatments chamber, at 10 ºC, during seven days, previous to germination. arranged in a factorial scheme 7 x 6 [7 treatments (4 strains After this period, the rolls were removed from cold chamber of rhizobacteria; 2 dosages of thiamethoxam; and control and placed in a seed germinator, at 25 ºC, also during seven treatment) x 6 different lots of rice seeds]. Data with values days. Evaluations were performed according to RSA. expressed in percentages were computed after transformation Lengths of aerial parts and roots, and total length of by arc sine (√x÷100). The Tukey test was used for comparing seedlings: in this test, 16 subsamples of 10 seeds each, for means of treatments, at 5% probability level. each treatment, were used. These seeds were sown in the upper third of two sheets of germination paper (Germitest®), Results and Discussion covered with another sheet of the same paper, moistened with distilled water at an amount equivalent to 2.5 times the Based on results obtained in tests of germination and first mass of dry substrate, made into rolls and maintained into count of germination (vigor), the rice seed lots assessed were seed germinator, at 25 ºC, during seven days. Total length sorted as possessing: high vigor (lots 2 and 6); medium vigor (aerial part + root) was obtained, by summing the values (lots 1, 3, and 5; and low vigor (lot 4), as presented in Table 1. obtained for aerial part and root of each replication and In Table 2 it is possible to observe the general dividing by number of seedlings assessed. Results were performance of rice seed lots with high vigor (lots 2 and 6), expressed in cm./plântula. which have not responded to treatments, as much to the strains of rhizobacteria as to application of thiamethoxam; Assessments in the greenhouse: although, for the seed lots of medium vigor (lots 1, 3, Seedlings emergence: for such test, were used four and 5) and low vigor (lot 4) there have been positive and replications, with 100 seed each, which were sown into statistically significant responses to the treatments with individual cells of polystyrene trays containing commercial rhizobacteria strains and thiamethoxam. Lot 1, with 74% substrate. Assessments were performed 14 days after the of normal plants, and that initially was not presenting the sowing, by counting total number of emerging seedlings; minimum germination percentage established by Ministry and results were expressed in percentage. of Agriculture, Livestock and Food Supply (MAPA, 2005), Emergence Speed Index (ESI): was jointly conducted with has reached percents of until 88% germination when under the emergence test; and the assessments were daily performed microbiolization with the strain DFs416 of rhizobacterium; until the fourteenth day; by using such data in the equation and such percentage represents an increase of 14 percentage proposed by Maguire (1962) for computing the ESI. points on seed germination of such lot. Rhizobacteria of Lengths of aerial parts and roots and total length of the strains DFs306 and DFs223; as well as thiamethoxam, seedlings: for such tests were used four replications with 10 in dosages of 100 or 200 mL 100 kg of seeds-1, have also seeds each, which were obtained from test of emergence; conferred increases on germination percentage to seed lot and assessments were carried out 14 days after the sowing. 1, which then have reached the minimum limit established Lengths of aerial parts and roots were obtained, and then by legislation.
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Table 1. Initial characterization of rice seed lots selected with the strain DFs416; 13 percentage points for the for an experiment of seed treatment with Plant strains DFs223; and 12 percentage points for the strain Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) and DFs306. For thiamethoxam, in dosage of 100 mL 100 kg the insecticide thiamethoxam. of seed-1, the increase has reached 11 percentage points. Lot 4 has presented positive responses to strains DFs 306 Moisture content First count of Germination Seed lots and DFs185 of rhizobacteria, with increases of 14 and 11 (%) germination (%) percentage points, respectively, on germination, seven days 1 11.0 69 b* 74 bc* after microbiolization. 2 11.0 81 a 90 a Dileep et al. (1998) have found increase on germination 3 12.0 70 b 82 b 4 11.0 49 c 71 c on seeds of rice, peanut (Arachis hypogaea L.), and okra 5 11.0 62 b 80 bc [(Abelmoschus esculentus (L.) Moench.], inoculated with 6 12.0 84 a 90 a species of Pseudomonas spp. fluorescent, isolated from rhizoplane of rice and green pepper (Capsicum annuum *Means followed by the same lower case letters in the column do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability. L.) plants. For Araujo et al. (2005), rhizobacteria can produce hormones, such as acid indoleacetic (IAA) and Seed lot 4, with initial germination of 71%, in indolebutyric acid (IBA), besides the secretion of enzymes control treatment, has presented germination percentage that are important for nutrition of plants (Powar and of 83% after microbiolization with the strain DFs306 of Jagannathan, 1982). In a study on action of hormones in rhizobacteria (Table 2). The stimulus to germinations, the germination of soybean seeds, Vieira and Castro (2001) induced by rhizobacteria strains, may be related to have observed that the intermediary concentration of auxin production of hormones, such as gibberellins (Holl et hormone has significantly increased germination. al., 1988) and auxins (Araujo et al., 2005), as well as Within this study, the cold test has detected differences by enzymes, such as ACC (1-aminocyclopropane-1- statistically significant on seed quality among the six seed carboxylate) deaminase. For Glick et al. (1995), this lots of rice studied (Table 2); including lot 4 that, although enzyme can stimulate vegetal growth, particularly growth presenting low vigor, has shown lower values than the of roots, by kidnapping and hydrolyzing ethylene of the remaining lots in the germination test, after application of seeds. As example, it can be cited that ethylene stimulates some treatments. An hypothesis that can explain such event germination and dormancy overcoming of seeds of is that the cold possibly inhibited development of a given majority of plant species (Taiz and Zeiger, 2004). pathogen, which could be present in seeds of lot 4, causing The results positive and statistically significant herein the germination percentage, except for the treatment with obtained with thiamethoxam corroborate results achieved thiamethoxam in dosage of 200 mL 100 kg of seeds-1, was by Acevedo and Clavijo (2008), who have observed lower after the cold test. increase in percentage of germination in seeds of bean By data herein obtained, it was not possible (Phaseolus vulgaris L.), maize (Zea mays L.), and soybean to identify beneficial effects of thiamethoxam and [Glycine max (L.) Merrill]. Almeida et al. (2009) have rhizobacteria; once, after the cold test there has been observed increase on vigor of seeds of carrot (Daucus reduction on germination of rice seeds of 34 a 14 carota L.) treated with this bioactivator; and Lauxen et al. percentage points, for lots 4 and 6, respectively, after (2010) have reported the same effect on seeds of cotton microbiolization with the strain DFs223. Neither (Gossypium hirsutum L.) treated with thiamethoxam. rhizobacteria nor thiamethoxam have conferred According to reports of Cataneo (2008), thiamethoxam significant and positive effects on the rice seeds; similar accelerates germination, thus preventing oxidative stress. to what was observed by Bittencourt et al. (2000) with Through data presented in Table 2, it can be verified seeds of maize, in detecting significant reductions on that results obtained in the test of first count of germination vigor of seeds treated with insecticides; among them have presented the same behavior found in the germination the thiamethoxam. Notwithstanding, as the cold might test, once there has been no response for seed lots with have inhibited development of pathogens, possibly high vigor. Lot 5 has presented statistically significant present in seed lot 4, likewise might have inhibited response to three of the four strains of rhizobacteria: i.e., or impaired development of rhizobacteria, and thus increase of 15 percentage points after microbiolization prevented their beneficial effects.
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Table 2. Percentages of germination, first count of germination, and germination after the cold test, of six different lots of rice seeds without treatment (W/treat.) and treated with two dosages of thiamethoxam (Thiam., in dosages of 100 and 200 mL 100 kg of seeds-1) and four distinct strains of rhizobacteria (DFs).
Germination (%) Lots W/ treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 74 bcC* 83 bABC* 85 abAB* 78 bBC* 85 aAB* 86 aAB* 88 aA* 2 90 aA 86 abA 90 aA 90 aA 85 aA 90 aA 83 aA 3 82 bAB 79 bAB 77 bAB 83 abAB 85 aA 75 bB 85 aA 4 71 cBC 68 cC 65 cC 78 bAB 73 bBC 83 abA 72 bBC 5 79 bcB 81 bAB 88 aA 81 bAB 82 aAB 84 abAB 86 aAB 6 90 aA 91 aA 88 aA 89 aA 85 aA 89 aA 91 aA CV = 4.74% First count of germination (%) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs 185 DFs223 DFs306 DFs 416 1 69 bAB 75 bA 65 bcB 69 cdAB 65 bB 64 cdB 76 bA 2 81 aA 73 bAB 73 bAB 78 bAB 76 aAB 75 abAB 70 bB 3 70 bAB 61 cBC 59 cC 72 bcA 79 aA 73 bcA 79 bA 4 49 cC 38 dD 55 cABC 60 dAB 53 cBC 63 dA 49 cBC 5 62 bB 70 bcAB 73 bA 69 cdAB 75 aA 74 abA 77 bA 6 84 aA 83 aA 85 aA 86 aA 81 aA 82 aA 88 aA CV = 4.88% Germination after cold test (%) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs 185 DFs223 DFs306 DFs 416 1 78 aAB 78 abAB 81 abAB 87 aA 81 aAB 77 aB 78 abAB 2 78 aA 78 abA 85 aA 78 abA 80 abA 79 aA 78 abA 3 79 aA 80 abA 85 aA 78 abA 80 abA 79 aA 78 abA 4 83 aA 85 aA 77 abAB 67 bBC 49 dD 59 bCD 68 bBC 5 74 aA 71 bA 71 bA 81 aA 70 bcA 74 aA 77 abA 6 80 aAB 71 bBC 74 bABC 84 aA 66 cC 83 aA 83 aA CV = 5.83%
*Means followed by the same lower case letter in the column and upper case letter in the line do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability. CV = coefficient of variation; DFs185 = Pseudomonas synxantha; DFs223 = P. fluorescens; DFs306 = strain non-identified; and DFs416 = Bacillus sp.
There have been statistically significant differences, significant differences between each other, by Tukey test among seed lots, for almost all strains of rhizobacteria and at 5% probability (Table 3). Generally, for seed lot 3, there for the two dosages of thiamethoxam, for length of aerial has been no statistically significant response to strains of parts of seedlings in the experiment carried out under rhizobacteria, or to thiamethoxam bioactivator, for such glasshouse conditions (Table 3); except for lot 4, where the variable. However, the treatment with thiamethoxam, in the thiamethoxam, in the dosages of 100 or 200 mL 100 kg dosages of 200 or 100 mL 100 kg of seeds-1, or the strains of seeds-1, as well as for all strains of rhizobacteria have DFs306 and DFs416 of rhizobacteria have induced increases not caused statistically significant differences for increase in length of root system of seedling of the seed lot 2; while, in length of aerial parts, as compared to control treatment. for lot 4, only the strain DFs306 has caused statistically For seed lot 3, the treatment with thiamethoxam, in dosage significant difference, in relation to control treatment. of 100 mL 100 kg of seeds-1 has been responsible for an For total length of seedlings grown under glasshouse increase of 3.34 cm (30%), as compared with seedling from conditions, likewise, effect of thiamethoxam was not non-treated seeds. observed for both dosages used, and for almost all the strains The seed lots were quite uniform, as for length of root of rhizobacteria (Table 3); only lot 3 differed statistically system for seedlings grown under glasshouse conditions, from control treatment, when treated by microbiolization where only a few seedlings have shown statistically with the strains of the rhizobateria DFs223 and DFs306.
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Table 3. Lengths of aerial part and root system, and total length of rice seedling from six different lots of rice seeds without treatment (W/treat.) and treated with two dosages of thiamethoxam (Thiam., in dosages of 100 and 200 mL 100 kg of seeds-1) and four distinct strains of rhizobacteria (DFs), after 14 days, under greenhouse conditions.
Length of aerial part (cm.seedling-1) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 14.18 aAB* 14.50 aAB* 12.51 aB* 12.53 aB* 15.41 aA* 13.32 abAB* 13.88 aAB* 2 14.54 aA 14.26 aA 11.78 aA 13.64 aA 13.35 abA 13.03 abA 12.23 aA 3 10.90 bB 12.45 aAB 14.24 aA 12.89 aAB 14.05 abA 14.02 abA 12.85 aAB 4 14.00 aA 14.27 aA 13.83 aA 13.50 aA 14.73 aA 14.62 abA 12.07 aA 5 15.16 aA 15.19 aA 13.34 aA 14.29 aA 14.05 abA 15.01 aA 14.03 aA 6 13.29 abA 12.92 aA 13.75 aA 11.83 aA 11.95 bA 12.04 bA 13.24 aA CV = 9.94% Length of root system (cm.seedling-1) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 4.14 aAB 4.47 aA 4.21 aAB 3.78 aB 4.12 aAB 4.28 aAB 4.03 aAB 2 3.95 aD 4.18 aBCD 4.85 aA 4.00 aCD 3.98 aD 4.78 aAB 4.66 aABC 3 3.86 aA 4.23 aA 4.51 aA 4.30 aA 3.98 aA 4.25 aA 4.19 aA 4 4.02 aB 4.04 aB 4.27 aAB 3.92 aB 3.97 aB 4.87 aA 4.11 aB 5 4.04 aA 4.46 aA 4.37 aA 4.06 aA 4.12 aA 4.26 aA 4.35 aA 6 4.39 aAB 3.92 aAB 4.44 aAB 3.90 aB 3.90 aB 4.58 aA 4.08 aAB CV = 7.46% Total length (cm.seedling-1) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 17.36 abAB 18.52 abA 16.17 aAB 15.17 bB 18.39 aA 16.02 aAB 17.03 aAB 2 17.97 aA 18.07 abA 16.89 aA 16.75 abA 16.37 abA 17.18 aA 16.06 aA 3 14.75 bB 16.76 bAB 17.57 aAB 17.33 abAB 18.05 abA 18.28 aA 16.09 aAB 4 17.27 abAB 18.34 abA 16.97 aAB 17.41 abAB 18.14 aA 17.84 aAB 15.25 aB 5 18.48 aAB 20.08 aA 17.69 aAB 18.38 aAB 17.13 abB 18.41 aAB 17.93 aAB 6 17.68 aA 16.83 bA 17.67 aA 14.83 bA 15.33 bA 17.54 aA 15.30 aA CV = 7.93% *Means followed by the same lower case letter in the column and upper case letter in the line do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability. CV = coefficient of variation; DFs185 = Pseudomonas synxantha; DFs223 = P. fluorescens; DFs306 = strain non-identified; and DFs416 = Bacillus sp.
These results for length of seedling (aerial parts, For the dry phytomass of root system and aerial parts, root system, and total length) demonstrate that the there were no statistically significant differences among rhizobacteria, as well as the bioactivator thiamethoxam, do the majority of treatments; except for reductions on dry not present phytotoxic effect on rice seedlings. Results on mass of root system, as well as of aerial parts induced by length of seedlings with the bioactivator, are in agreement the strain DFs185 of rhizobacteria for lot 6, in relation to with those results obtained by Castro et al. (2008), who, control treatment (Table 4). in evaluating growth of soybean roots, grown from seeds Likewise, for the ESI variable there have not been treated with thiamethoxam, have concluded that such statistically significant differences among the majority of insecticide has not promoted greater growth of roots. treatments; only excepting a reduction on the ESI for seed lot 1, Araujo (2008) has assessed growth of plants of soybean, which was induced by treatments with thiamethoxam, in dosage maize, and cotton promoted by inoculation with the of 100 mL 100 kg of seeds-1, and by the strains DFs185 and bacteria B. subtilis, and found that only the maize plants DFs223 of the rhizobacteria (Table 5). For Dan et al. (2010), the have had increase on plant height and also on foliar area. speed of emergence plays a major role in the rapid establishment Therefore, these results demonstrate that, for plant growth of seedlings under field conditions; despite the same authors promotion, interaction between the plant species and the have confirmed that effects of treatments with thiamethoxam strain of rhizobacteria is necessary. on emergence speed of soybean seedlings have not been found.
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All the strains of the rhizobacteria, as well as the dosage of 100 responses and statistically significant differences on emergence mL.100 kg of seeds-1 of thiamethoxam have shown positive of at least one of the six seed lots assessed (lot 1) (Table 5).
Table 4. Dry phytomass of root system and aerial part of rice seedlings from six different lots of rice seeds without treatment (W/treat.) and treated with two dosages of thiamethoxam (Thiam., in dosages of 100 and 200 mL.100 kg of seeds-1) and four distinct strains of rhizobacteria (DFs), after 14 days, under greenhouse conditions. Dry phytomass of root system (mg) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 38.9 aA* 36.4 aA* 49.9 aA* 31.6 aA* 35.8 aA* 40.5 aA* 41.1 aA* 2 35.5 aA 37.3 aA 48.3 aA 35.6 aA 35.1 aA 46.9 aA 46.2 aA 3 34.8 aA 31.5 aA 44.8 aA 34.2 aA 39.0 aA 36.8 aA 39.7 aA 4 30.6 aA 35.8 aA 50.9 aA 34.5 aA 33.2 aA 45.1 aA 37.0 aA 5 40.0 aA 35.3 aA 50.9 aA 32.5 aA 41.2 aA 49.3 aA 39.2 aA 6 31.3 aAB 32.9 aAB 46.8 aAB 17.1 aB 48.2 aAB 54.6 aA 34.3 aAB Dry phytomass of aerial part (mg) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 72.0 aA 83.4 aA 72.0 aA 56.6 abA 71.1 aA 61.3 aA 66.5 aA 2 72.2 aA 84.3 aA 70.6 aA 63.1 abA 62.9 aA 65.5 aA 65.8 aA 3 60.8 aA 65.9 aA 72.6 aA 70.3 abA 64.4 aA 55.1 aA 63.9 aA 4 61.3 A 69.5 aA 70.4 aA 72.9 aA 58.4 aA 63.2 aA 46.1 aA 5 80.8 aA 76.1 aA 77.1 aA 61.0 abA 69.8 aA 73.9 aA 69.5 aA 6 74.5 aA 72.7 aAB 64.9 aAB 41.9 bB 58.0 aAB 66.1 aAB 55.7 aAB CV= 22,39%
*Means followed by the same lower case letter in the column and upper case letter in the line do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability. CV = coefficient of variation; DFs185 = Pseudomonas synxantha; DFs223 = P. fluorescens; DFs306 = strain non-identified; and DFs416 = Bacillus sp.
Table 5. Emergence Speed Index (ESI) and final emergence of rice seedlings from six different lots of rice seeds without treatment (W/treat.) and treated with two dosages of thiamethoxam (Thiam., in dosages of 100 and 200 mL 100 kg of seeds-1) and four distinct strains of rhizobacteria (DFs), after 14 days, under greenhouse conditions.
ESI Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs85 DFs223 DFs306 DFs416 1 4.93 aAB* 4.24 abBC* 3.84 abC* 3.60 bC* 3.30 abC* 4.27 bBC* 5.59 aA* 2 3.87 bcAB 4.81 aA 4.04 abAB 3.44 bB 4.31 aAB 4.32 bAB 4.61 bA 3 4.42 abA 3.79 bA 4.13 abA 3.93 abA 3.91 abA 4.23 bcA 4.31 bA 4 3.36 cA 3.56 bA 3.51 bA 3.55 bA 3.31 bA 3.31 cA 3.13 cA 5 4.39 abAB 3.85 bB 4.28 abAB 3.79 abB 4.05 abAB 5.02 abA 4.25 bAB 6 4.79 abAB 4.08 abB 4.64 aAB 4.57 aAB 4.08 abB 5.28 aA 3.96 bcB CV = 11.16% Final emergence (%) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 65 cC 69 cC 80 bB 86 aAB 82 abAB 88 abA 85 aAB 2 75 abBC 85 abA 67 dC 84 aA 80 bAB 82 bAB 67 Cc 3 72 bcBC 78 bB 71 cdBC 86 aA 70 cBC 70 cBC 68 cC 4 73 bcB 86 aA 71 cdBC 67 bBC 63 cC 66 cBC 62 cC 5 82 aBC 84 abABC 79 bcC 90 aA 88 aAB 82 bBC 79 abC 6 83 aCD 82 abCD 88 aABC 90 aAB 84 abBCD 92 aA 78 bD CV = 4.44% *Means followed by the same lower case letter in the column and upper case letter in the line do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability. CV = coefficient of variation; DFs185 = Pseudomonas synxantha; DFs223 = P. fluorescens; DFs306 = strain non-identified; and DFs416 = Bacillus sp.
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Despite negative result for the ESI of seeds of lot emergence of seeds of Tea (Camellia sinensis L.). Kishore 1, considering mean quality, such seed lot was the most and Pande (2007) have observed increase that ranged from positively influenced by treatments with thiamethoxam 12% to 19%, on emergence of peanut seeds, induced by (100 mL 100 kg of seeds-1) and by all strains of Gram-positive bacterium B. megaterium. rhizobacteria on emergence of seedlings, after 14 days Considering the possibility that the root growth of rice (Table 5). It has to be emphasized that the strain DFs185 seedlings cultivated under glasshouse conditions could be has increased final percentage emergence of five of the six limited by dimension of tray cells; the length of aerial parts lots assessed, inducing 21 and 14 additional percentage and root system were also assessed by the germination points, respectively, for lots 1 and 3, in relation to seeds method into rolls of paper towels (Table 6). By data of control treatment. The treatment with thiamethoxam, therein presented it can be verified that there have been in the dosage of 200 mL 100 kg of seeds-1, has been the no statistically significant differences, so much among only treatment that promoted increase on emergence of treatments as for among seed lots, for both factors (aerial seedlings in the lot 4 (13 percentage points); however it parts and root system). Among rhizobacteria, the strains has been also efficient for seeds of lot 2, which possessed DFs185 (P. synxantha) and DFs306 (non-identified) have high quality seeds (10 percentage points). The strain been the ones that propitiated the best performance for DFs306 induced positive and statistically significant seeds among the variables assessed (Figure 6). However, responses for seeds of lots 1 and 6; which for lot 1, with strain DFs185, which was pre-eminent in the emergence low quality seeds, represents an increase of 23 percentage of seedling for presenting positive effect in five of the six points, in relation to non-treated seeds. lots assessed (Table 5); have not induced a positive effect Positive effect of microbiolization by the Gram-positive in lot 4, for both factors. Nevertheless, when treated with rhizobacteria B. cereus and P. fluorescens, has already thiamethoxam, in dosage of 200 mL 100 kg of seeds-1, been reported by Saravanakumar et al. (2007), who have these seeds have presented emergence greater than non- observed increases varying from 37% to 50% on percentage treated seeds (Table 5).
Table 6. Length of aerial parts and root system of rice seedlings from six different lots of rice seeds without treatment (W/ treat.) and treated with two dosages of thiamethoxam (Thiam., in dosages of 100 and 200 mL 100 kg of seeds-1) and four distinct strains of rhizobacteria (DFs), incubated in roll of paper towels and assessed after seven days. Length of aerial parts (cm) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 2.95 aA* 2.92 aA* 3.15 aA* 2.83 abA* 2.96 aA* 3.58 aA* 2.90 aA* 2 2.79 aA 2.81 aA 3.22 aA 3.22 aA 3.33 aA 3.50 aA 3.25 aA 3 2.69 aA 2.70 aA 2.54 aA 3.03 abA 2.45 aA 3.27 aA 2.60 aA 4 2.77 aAB 2.78 aAB 2.62 aAB 2.00 bB 2.65 aAB 2.41 aA 2.73 aAB 5 2.87 aA 2.26 aA 2.77 aA 3.03 abA 2.93 aA 3.10 aA 3.26 aA 6 2.64 aA 2.86 aA 2.51 aA 2.90 abA 3.00 aA 2.84 aA 2.74 aA CV = 17.6% Length of root system (cm) Lots W/treat. Thiam. 200 Thiam. 100 DFs185 DFs223 DFs306 DFs416 1 4.56 aA 4.26 aA 3.99 aA 4.53 aA 4.48 aA 4.86 aA 3.80 abA 2 4.12 aA 5.02 aA 4.46 aA 5.03 aA 4.87 aA 4.77 aA 4.41 abA 3 3.72 aA 4.80 aA 3.82 aA 4.58 aA 4.41 aA 3.83 aA 4.52 abA 4 3.15 aAB 4.47 aA 3.00 aAB 2.53 bB 3.89 aAB 3.60 aAB 2.99 bAB 5 4.53 aA 4.78 aA 4.68 aA 4.52 aA 4.69 aA 4.65 aA 5.37 aA 6 4.67 aA 5.36 aA 4.44 aA 5.30 aA 4.99 aA 4.29 aA 4.98 aA CV = 16.8%
*Means followed by the same lower case letter in the column and upper case letter in the line do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability. CV = coefficient of variation; DFs185 = Pseudomonas synxantha; DFs223 = P. fluorescens; DFs306 = strain non-identified; and DFs416 = Bacillus sp.
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Araujo (2008) has verified that presence of B. subtilis BITTENCOURT, S.R.M.; FERNANDES, M.A.; RIBEIRO, M.C.; in lots of maize, cotton, and soybean seeds has positively VIEIRA, R.D. Desempenho de sementes de milho tratadas com influenced the metabolism and physiology of plants, what inseticidas sistêmicos. Revista Brasileira de Sementes, v.22, n.2, p.86-93, 2000. http://www.abrates.org.br/revista/artigos/2000/v22n2/artigo12.pdf is reflected on increase of emergence, growth, and nutrition of plants. According to Glick et al. (1999), bacteria may BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para promote vegetal growth by direct stimulus so much by análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. providing plant hormones, such as auxins and cytokinins, Secretaria de Defesa Agropecuária. 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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 563 - 572, 2012 573
Detection of adventitious presence of genetically modified seeds in lots of non transgenic soybean1
Gilda Pizzolante de Pádua2*, Adriana Madeira Santos Jesus2, Vanoli Fronza3, Neylson Eustáquio Arantes4, Roberto Kazuhiko Zito5
ABSTRACT – The difficulty on identifying, lack of segregation systems and absence of suitable standards for coexistence of non trangenic and transgenic soybean are contributing for contaminations that occur during productive system. The objective of this study was to evaluate the efficiency of two methods for detecting mixtures of seeds genetically modified (GM) into samples of non-GM soybean, in a way that seed lots can be assessed within the standards established by seed legislation. Two sizes of soybean samples (200 and 400 seeds), cv. BRSMG 810C (non-GM) and BRSMG 850GRR (GM), were assessed with four contamination levels (addition of GM seeds, for obtaining 0.0%, 0.5%, 1.0%, and 1.5% contamination), and two detection methods: immunoassay of lateral flux (ILF) and bioassay (pre-imbibition into 0.6% herbicide solution; 25 ºC; 16 h). The bioassay is efficient in detecting presence of GM seeds in seed samples of non-GM soybean, even for contamination lower than 1.0%, provided that seeds have high physiological quality. The ILF was positive, detecting the presence of target protein in contaminated samples, indicating test effectiveness. There was significant correlation between the two detection methods (r = 0.82; p ≤ 0.0001). Sample size did not influence efficiency of the two methods in detecting presence of GM seeds.
Index terms: Glycine max, glyphosate, transgenic.
Detecção de presença adventícia de semente geneticamente modificada em lotes de soja não transgênica
RESUMO - A dificuldade de identificação, a falta de sistemas de segregação e a ausência de normas adequadas à coexistência de soja não transgênica e transgênica têm contribuído para que ocorram contaminações durante as etapas do processo produtivo. O objetivo deste trabalho foi verificar a eficiência de dois métodos de detecção de misturas de sementes geneticamente modificadas (GM) em amostras de soja não transgênica, para avaliar lotes de sementes quanto aos limites da legislação. Foram avaliados dois tamanhos de amostra (200 e 400 sementes), das cultivares BRSMG 810C (não transgênica) e BRSMG 850GRR (GM), com quatro níveis de contaminação (sementes GM adicionadas para obter contaminações de 0,0%, 0,5%, 1,0% e 1,5%), e dois métodos de detecção: imunoensaio de fluxo lateral (IFL) e bioensaio (pré-embebição em solução do herbicida a 0,6%; 25 ºC; 16 h). O bioensaio é eficiente na detecção da presença de sementes GM em amostras de semente não transgênica, mesmo para contaminação inferior a 1,0%, desde que apresentem alta qualidade fisiológica. O IFL foi positivo, detectando a presença da proteína alvo nas amostras com contaminação, indicando a eficiência do teste. Houve correlação significativa entre os dois métodos utilizados (r = 0,82; p ≤ 0,0001). O tamanho da amostra não influenciou a eficiência dos dois métodos na detecção da presença de sementes GM.
Termos para indexação: Glycine max, glifosato, transgênicos.
1Submitted on 11/29/2011. Accepted for publication on 6/18/2012 4Fundação Triângulo, Caixa Postal 110, 38001-970 - Uberaba-MG, Brasil. 2Embrapa/Epamig, Caixa Postal 311, 38001-970 - Uberaba, MG, Brasil. 5Embrapa Soja, Caixa Postal 179, 75375-000 - Santo Antônio de Goiás, GO, Brasil. 3Embrapa Soja, Caixa Postal 311, 38001-970-Uberaba, MG, Brasil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 573 - 579, 2012 574 G. P. pádua et al.
Introduction systems, and the absence of adequate standards to coexistence of non transgenic and transgenic soybean has In Brazil, the first cultivation officially authorized of contributed for the occurrence of contaminations during genetically modified (GM) soybean, tolerant to glyphosate, the different steps of production and commercialization and denominated RR (Roundup Ready), has occurred processes; besides, imply in higher costs to seed companies in the 2003/2004 crop season, in an area of 2.78 million and to producers who want to have their product recognized hectares. In the next crop season (2004/2005), five million and certified as non-GM soybean seeds. hectares were cultivated with GM cultivars, representing The are several commercial niches within the an increase of 66%, in relation to the previous crop season agribusiness and the need of means for detecting the main (James, 2008). characteristics of a given cultivar becomes essential either According to Galvão (2012), in 2011 Brazil sowed for production of seeds with guaranteed genetic purity or 30.3 million hectares with biotechnological field crops, for the certification of products (Pereira et al., 2007). The divided among the three largest Brazilian crops: soybean, Genetic Breeding Program of the partnership of Embrapa, corn, and cotton; consolidating the second worldwide EPAMIG (Agricultural and Livestock Research Institution) position with transgenic cultivars; with an increase of from the State Government of Minas Gerais and Fundação 19.3%, in relation to 2010. From this total, soybean was Triângulo (Triangle Foundation), headquartered in cultivated in 20.6 million hectares, with 82.7% of the area municipality of Uberaba, State of Minas Gerais, is one of sowed with GM soybean, and only 17.3% of the total area the few examples of these niches that maintain researches sowed with non-GM soybean, thus substantially reducing for development of non transgenic cultivars. the supply of this product. The demand for non transgenic soybean grains According to information of Ministério da Agricultura, comes from the internal food industry, as well as from the Pecuária e Abastecimento (Ministry of Agriculture, external market, mainly from Europe. In internal market, Livestock and Food Suppy), the soybean seed production the industry and commerce have followed the limit of 1% area in the State of Minas Gerais, in the 2010/2011 crop for presence of genetically modified organisms (GMO) in season, was 104,211.62 hectares (personal communication). the foods; what is demanded by the law. The obligation of From this total area, 76% were intended to sowing of displaying on the label of food products the information transgenic cultivars. Estimates of the Associação Brasileira that, in its composition, the product contains GMO is de Sementes e Mudas (ABRASEM) (Brazilian Association clearly specified on the Article No. 40, of the Bio-security of Seeds and Seedlings) for the 2011/2012 crop season Law (Law No. 11.105/2005). indicate that the demand for transgenic soybean seeds is Some studies, such as those of Miranda et al. (2005) still more significant, and in mean figures, countrywide, the and Miranda et al. (2006), have assessed the presence area sowed with GM soybean has already surpassed 80%. of GM soybean seeds in lots of non-GM soybean seeds Zito et al. (2011) have reported that the decrease in at ratios of 0%, 1%, 3%, 5% and 8%; while Pereira et the area of non-GM soybean seed production is due to al. (2009) have found the presence of non-GM soybean the difficulty, each time greater, in producing seed exempt seeds in seed lots of GM soybean. of transgenic seeds. Although soybean is a cleistogamic Although further studies are still needed for the validation autogamous plant, the exchange of genetic material among of methods for a more accurate detection of adventitious plants in the field occurs in variable rates, according to the presence of genetically modified soybean seeds within seed distance of the transgenic pollen source and of the population lots of non-GM soybean; and that, in addition, meet the of insects. The same authors cited that the ABRASEM limits required by law. There are no studies in the literature conceptualizes the presence of small amounts of GM seeds concerning contamination percentages lower than 1%. In within a non-GM soybean seed lot as adventitious seeds, this sense, the establishment of adequate methodologies, once it is an eventual and non-intentional presence. Such safe and economical for the detection and identification of difficulty, besides the increase on the demand for seeds genetically modified soybean seeds within seed lots of non of transgenic soybean cultivars, led some companies of transgenic soybeans continues to be a challenge. seed production to opt in producing only seeds of soybean Considering the importance of the issue, it has to cultivars tolerant to glyphosate (RR). be considered the need for the adoption of appropriate The difficulty in identifying, the lack of segregation and economically viable technologies to support genetic
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 573 - 579, 2012 Adventitious presence of GM soybean seeds 575 improvement programs, in which thousands of soybean 50 seeds each and eight subsamples of 50 samples genotypes are annually evaluated. Given this, the objective each (depending on size of sample), were sown on of this study was to verify the effectiveness of two methods germination paper (Germitest®) moistened with a for the detection of soybean seed mixtures containing herbicide solution, in a concentration of 0.6% Acid genetically modified Roundup Ready (RR) gene in seed Equivalent (AE), and in a ratio of 2.5 times the mass samples of non-transgenic soybean to evaluate the seed of dry substrate; the set (substrate + seeds) were then lots, within the limits imposed by legislation. turned into rolls. Immediately after, these rolls were then placed into a seed germinator, at 25 ºC, during 16 Material and Methods h, in the dark (Tillmann and West, 2004). To obtain the standard solution of the AE of the herbicide glyphosate, The study was carried out at Seed Analysis Laboratory a formulation of the product Roundup® WG, containing and Molecular Biology of EPAMIG, Uberaba, State of 792.5 g.kg-1 glyphosate ammonium salt, 720.0 g.kg-1 of Minas Gerais, Brazil. Samples of foundation seeds, cv. AE of N - Phosphonomethyl (glyphosate), and 207.5 g BRSMG 810C (non-GM) and cv. BRSMG 850GRR kg-1 of other ingredients) were used. After that period, (GM), from genetic breeding program of the partnership the seeds were set to germinate; what was performed Embrapa Soybean/EPAMIG/Triangle Foundation were by placing the seeds, evenly distributed, on top of used in the experiments. paper towels moistened with distilled water; with eight Characterization of the samples as non transgenic subsamples of 25 seeds each or 16 subsamples of 25 soybean: for this procedure were utilized seeds from seeds each (depending on sample size), and then placed 840 plants of non-GM soybean, cv. BRSMG 810C, into a seed germinator, at 25 ºC, according to Rules in process of foundation seed production. Soon after for Seed Testing (Brasil, 2009). For the assessment of selection, these plants were tagged and immediately seedlings, the methodology described by Tillmann and after, one leaf of each plant was removed, thus West (2004) was used. Seedlings were sorted as normal forming lots of 40 leaves, which were used for analysis (tolerant to glyphosate) and abnormal (non-tolerant to and detection of the RR gene presence by using glyphosate, i.e., seedlings of non-GM soybean). Such immunoassay of lateral flux (ILF). At harvest, circa 60 assessment was performed at the fifth day after sowing; seeds were collected from each plant (to initiate their the percentage of seedlings infected by microorganisms progeny of genetic seed); and more four seeds were was also assessed. removed and used for verifying the presence of the RR Length of seedlings: at the end of germination test, 15 gene, by the ILF. The remaining seeds of each plant abnormal seedlings were withdrawn from each subsample, were grouped, constituting the origin seeds to carry out measured from tip of the main root until insertion of the present study. The four additional seeds removed cotyledons, with the aid of a ruler graduated in millimeters, from each plant constituted one subsample, forming and then five small seedlings (< 4 cm); five seedlings of 42 composed samples of 80 seeds each (with 20 plants median size (between 4 and 9 cm); and five larger seedlings providing four seeds each) for the 840 plants classified (> 9 cm), were selected. The mean length of seedlings as non-GM, by the analysis of leaves. was obtained by the sum of all lengths, which was then To perform the experiment aiming at detecting divided by the number of seedlings measured. Results were contamination of GM seeds within non-GM soybean expressed in cm.seedling-1. seed lots, two sizes of seed samples (200 seeds and 400 Immunoassay of lateral flux: four subsamples of 200 seeds) were used, with four contamination levels of GM and 400 seeds each, for each treatment were assessed for seeds added to non-GM soybean samples for obtaining presence of OGM, with 95% significance. The kit Trait contamination ratios of 0.0%, 0.5%, 1.0%, and 1.5% Rur - Soy Crops & Soybean testing® was used according (without the knowledge of the analyst). to instructions of manufacturer, with three replications per To carry out the studies of detection, based in the treatment. Dry soybean seeds were ground for 1 min. in presence of the CP4 EPSPS protein, two methods were a blender. Immediately thereafter, 250 mL of water were used: bioassay (with pre-imbibition of seeds in a glyphosate added, and the blender was turned on during 10 additional herbicide solution) and immunoassay of lateral flux (ILF). sec. To perform the test, 0.5 mL of the ground seeds extract Pre-imbibition of seeds: four subsamples of (supernatant) was removed with the aid of a pipette and
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 573 - 579, 2012 576 G. P. pádua et al. placed into a 1.5 mL capacity test tube. Afterwards, the seed analyst. The interaction between the factors: sample result was assessed by using the test strip. The presence the size and contamination level was not statistically significant. presence of two colorful bands on the test strip indicates that Sample size did not influence efficiency of the two methods the test was positive for target-protein, while the presence used in detecting the adventitious presence of GM seeds; of only one colorful band on the test strip indicates that the although it have been observed that detection was more precise test was negative. (mean of 0.63%), when the sample size 1 (200 seeds) was A completely randomized experimental design assessed; as compared to sample size 2 (400 seeds) (Table 3). was used, with treatments arranged into a 2 x 4 When abnormal seedlings as well as infected seeds factorial scheme {2 sample sizes (200 and 400 seeds) were assessed, statistically significant differences were x 4 contamination levels by GM soybean (0.0%, 0.5%, found for the sample size variable (Table3). Higher 1.0% and 5%)}, with three replications. After testing percentage of abnormal seedlings was found when the normality of errors distribution (Shapiro-Wilk test) and larger size of sample (400 seeds) was used; while for homogeneity of variances, data were subjected to ANOVA the infected seeds, higher percentage was detected in the and treatment means were compared by the Tukey test, at smaller size sample (200 seeds). These findings, however, 5% probability. The Spearman’s correlation analysis was are in function of contamination percentage and initial applied and the correlation coefficient (r) between the two quality of the seeds used, once seeds of the GM soybean detection methods of GM soybean contamination was cultivar have presented lower germination than the non- determined. For all the statistical analyses performed, the GM soybean cultivar. These factors probably have caused SAS software was used. interference on results. Such information corroborates results found by Miranda et al. (2005) who have stressed Results and Discussion that the success of the bioassay depends on physiological quality of the seeds lots. On the Table 1, results obtained for initial quality of the cultivars studied as well as the morphological characteristic Table 1. Percentage of germination, mass of 100 seeds, of hilum color are shown. Seeds of the two cultivars under and color of hilum obtained form seeds of two study {BRSMG 810C (non-GM) and BRSMG 850GRR soybean cultivars: BRSMG 810C (non-GM) and (GM)} have presented physiological quality above the BRSMG 850GRR (GM). standard established for seed commercialization, i.e., 80% Germination Mass of Color of Cultivar germination. Result obtained on detecting percentage of (%) 100 seeds (g) hilum GM seeds in seed samples of soybean cultivar BRSMG BRSMG 91.5 16.4 Black 810C, sensitive to glyphosate, in function of sample size 810C and percentage of contamination are shown of Table 2. The BRSMG 80.5 16.6 Black ILF test, also known as the fast test, which is performed 850GRR by using the Trait Test kit, was positive and has indicated the presence of the target-protein in samples of seeds with Table 2. Results of immunoassay of lateral flux, performed contamination levels of 0.5%, 1.0%, and 1.5%. In the in soybean seeds, cv. BRSMG 810C, sensitive samples where no GM seed were added (0%), the result to glyphosate, in function of sample size and of was negative, thus indicating efficiency of test. percentage contamination with soybean seeds, cv. The development of normal seedlings of the non-GM BRSMG 850GRR (GM) among seed samples of soybean, cv. BRSMG 810C, found in the germination test the non-GM cultivar. performed with pre-imbibition of seeds in paper towels moistened with the herbicide, was totally inhibited (Table 3); Contamination Immunoassay of lateral flux (*) (*) corroborating results obtained by (Tillmann and West, 2004; percentage Sample size 1 Sample size 2 Cunha et al., 2005; Miranda et al., 2005; and Pereira 0.0 Negative Negative et al., 2009). As higher the percentage of GM seeds was 0.5 Positive Positive added in seed samples of non-GM soybean, reductions of 1.0 Positive Positive normal seedling were detected; indicating the existence of 1.5 Positive Positive seed mixtures and the feasibility of their detection by the (*) Sample size 1 = 200 seeds; sample size 2 = 400 seeds.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 573 - 579, 2012 Adventitious presence of GM soybean seeds 577
Table 3. Percentage of normal and abnormal seedlings and seedlings infected by microorganisms, from seeds of the soybean cultivar BRSMG 810C (sensitive to glyphosate) obtained in the germination test performed with pre-imbibition of seed on paper towels moistened with the herbicide, in function of sample size and of percentage contamination with seeds of cultivar BRSMG 850GRR (genetically modified) among seeds of non-GM soybean seed samples.
Contamination Normal seedlings (%) Abnormal seedlings (%) Infected seedlings (%) percentage Size 1(*) Size 2(*) Mean Size 1 Size 2 Mean Size 1 Size Mean 0.0 0.00 0.00 0.00 c 91.33 90.50 90.92 a 8.67 9.33 9.00 ab 0.5 0.33 0.33 0.33 bc 85.67 86.83 86.25 b 14.00 12.67 13.33 a 1.0 0.67 0.67 0.67 b 87.67 95.00 91.33 a 11.67 4.33 8.00 b 1.5 1.50 1.17 1.33 a 88.17 93.00 90.58 a 10.33 5.83 8.08 b Mean 0.63 A 0.54 A 0.58 88.21 B 91.33 A 89.77 11.17 A 8.04 B 9.60 CV (%) 49.5 2.9 27.8 (*)Sample size 1 = 200 seeds; sample size 2 = 400 seeds. Means followed by the same capital letter on the line and small letter in the columns do not statistically differ between each other by the Tukey test, at 5% de probability.
Results of assessment on length of seedlings are seedling size), and 9.5 cm (large seedlings); with a total presented on Table 4; and the morphology of seedlings mean length of 6.3 cm. Funguetto et al. (2004), and Miranda is illustrated on Figure 1. As occurred in the germination et al. (2005), have also obtained results of bioassays with test, interaction between the factors: size of samples and solutions of glyphosate in which reduction on total length contamination levels was not significant. Variations on of seedlings occurred; and Pereira et al. (2009), have found length of seedlings were observed, whose mean lengths reduction on occurrence of normal seedlings and secondary were 2.9 cm (small seedlings), 6.5 cm (intermediary roots emission.
Table 4. Length of seedlings (small, intermediary, and large) and mean length of seedlings of the non-GM soybean cultivar BRSMG 810C (sensitive to glyphosate) using pre-imbibition of seeds on paper towels moistened with the herbicide, in function of sample size and of percentage contamination with seeds of the soybean cultivar BRSMG 850GRR (genetically modified), among seeds of non-GM soybean seed samples.
Seedling length (cm.seedling-1) Contamination Intermediary Mean length Small seedlings Large seedlings percentage size seedlings of seedlings Size 1(*) Size 2(*) Mean Size 1 Size 2 Mean Size 1 Size 2 Mean Size 1 Size 2 Mean 0.0 2.9 3.1 3.0 a 5.5 6.8 6.1 b 9.1 11.0 10.1a 5.8 7.0 6.4 a 0.5 2.9 2.9 2.9 a 5.9 6.3 6.1 b 9.1 9.6 9.4a 6.0 6.3 6.1 a 1.0 2.9 2.8 2.9 a 6.2 7.2 6.7 ab 9.1 9.3 9.2a 6.1 6.4 6.3 a 1.5 2.7 3.1 2.9 a 7.0 6.9 7.0 a 8.9 9.5 9.2a 6.2 6.5 6.3 a Mean 2.9 A 3.0 A 2.9 6.2 B 6.8 A 6.5 9.1 B 9.9 A 9.5 6.0 B 6.6 A 6.3 CV (%) 7,1 7,1 6,9 5,2
(*) Sample size 1 = 200 seeds; sample size 2 = 400 seeds. Means followed by the same capital letter on the line and small letter in the columns do not statistically differ between each other by the Tukey test, at 5% de probability.
In this study, with the pre-imbibition in the herbicide also found results on: reduction on length of primary glyphosate, the seedlings of cultivar BRSMG 810C root and its thickening (Funguetto et al., 2004; Pereira (sensitive to the herbicide) have presented several et al., 2009); paralyzation of development (Pereira abnormalities that had already been found in other studies et al., 2009); and lack of secondary roots (Funguetto with different transgenic cultivars. In the literature are et al., 2004; Cunha et al., 2005; Pereira et al., 2009).
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 573 - 579, 2012 578 G. P. PáDUA et al.
The sudden shortening and narrowing of the hypocotyl normal development of seedlings, with intactness on all (Figure 1) were also observed in this study. The cultivar the structures of hypocotyl; and with the primary and BRSMG 850GRR (tolerant to glyphosate) presented a secondary roots perfectly preserved (Figure 1). 1 2 a
b n n n
c
b a b c A B C 3 4 Figure 1. Illustration of size of soybean seedling obtained in the bioassay performed with pre-imbibition of seed. Photo A, upper part: n = normal seedlings {cultivar BRSMG 850GRR (genetically modifi ed), tolerant to the herbicide}; below: b = medium size abnormal seedlings (4 to 9 cm); c = short abnormal seedlings (< 4 cm) – cultivar BRSMG 810C (susceptible to the herbicide). Photo B, left: n = normal seedling (BRSMG 850GRR); right: a = large size abnormal seedlings (> 9 cm); below: b = medium size abnormal seedlings (BRSMG 810C). Photo C, left: n = normal seedlings (BRSMG 850GRR); b = medium size abnormal seedlings; and c = short abnormal seedlings (BRSMG 810C).
By the analysis of Spearman’s correlation, it was which did not germinate during the germination test, observed that there was high and statistically signifi cant likewise would not germinate in the fi eld; what would correlation between the two methods of detections used increase the safety of the bioassay results. (r = 0.82; p ≤ 0.0001). Such correlation, however, should have been equal to 1.0, or close to 1.0, to assure the high Conclusions effi ciency of the bioassay. In this study, the effi ciency observed was 88.9%, once that from the 18 samples with The bioassay method is effi cient in detecting the contamination of seeds GM varying from 0.5% to 1,5%, presence of seeds of GM soybean in seed samples of non- the bioassay method has failed for two samples with GM soybean, even for contamination level lower than 0.5% contamination with seeds GM (11.1); one of them 1.0%, once seeds of both genotypes present high and in size of sample 1 (200 seeds) and another in size of similar physiological quality; sample 2 (400 seeds). The immunoassay of lateral fl ux is able to detect The bioassay method is effi cient on detecting the the presence of the target protein in samples of non-GM presence of GM soybean seeds in seed samples of non-GM soybean seeds contaminated with GM soybean seeds, what soybean, even for contamination below 1.0%, although indicates effi ciency of the test; without guaranteeing the effi ciency of detection in 100% There is statistically signifi cant correlation between the of cases. However, if both seed samples present high detection methods. physiological quality, or if the adventitious seed presents a The sample size does not infl uence effi ciency of the germination percentage similar or higher than the remaining two methods (immunoassay of lateral fl ux and bioassay) in seeds of the lot, the bioassay effi ciency will be higher. In detecting the adventitious presence of GM soybean seeds contrast, it is possible to infer that the adventitious seeds, in samples of non-GM soybean seeds.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 573 - 579, 2012 Adventitious presence of GM soybean seeds 579
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Mobilization of reserves and germination of seeds of Erythrina velutina Willd. (Leguminosae - Papilionoideae) under different osmotic potentials1
Renata Conduru Ribeiro Reis2, 3*, Bárbara França Dantas3, Claudinéia Regina Pelacani2
ABSTRACT - Some environmental factors, including water availability, may influence seed germination. This study investigated the germination of E. velutina seeds submitted to different osmotic potentials and mobilization of reserves during water-stress. Scarified seeds were arranged in paper rolls and soaked in solutions of Polyethylene Glycol (PEG) prepared in osmotic potentials 0.0, -0.2, -0.4, -0.6, and -0.8 MPa and kept into a seed germinator, at 25 °C, and 12/12 h photoperiod (L/D), during 10 days. The percentage, mean time, mean speed, germination speed index; as well as the germination uniformity coefficient were assessed. During germination process the total soluble sugars, reducing sugars, soluble protein, and total amino acids were quantified in the cotyledon, hypocotyl and radicle of soaked seeds and cotyledons of quiescent seeds (control). There was influence of osmotic potential on E. velutina seed germination. The germination percentage remained at high levels until -0.6 MPa and above this osmotic potential there has been no germination. The mobilization of stored reserves of carbon and nitrogen in E. velutina seeds was also influenced by water-stress. There was sensitiveness between -0.2 and -0.6 MPa; however, the degradation and the mobilization of reserves was slower when the osmotic potential decreased.
Index terms: PEG 6000, water-stress, carbon of storage, soluble proteins, “mulungu”, “caatinga”.
Mobilização de reservas e germinação de sementes de Erythrina velutina Willd. (Leguminosae - Papilionoideae) sob diferentes potenciais osmóticos
RESUMO - Alguns fatores ambientais podem influenciar a germinação, dentre eles a disponibilidade hídrica para as sementes. Este estudo investigou a germinação e a mobilização de reservas de sementes de E. velutina, submetidas a diferentes potenciais osmóticos. As sementes escarificadas foram embebidas em soluções de PEG preparadas em potenciais osmóticos de 0,0, -0,2, -0,4, -0,6 e -0,8 MPa, dispostas em rolos de papel e mantidas em germinador, a 25 °C e fotoperíodo de 12/12 h (L/E), durante 10 dias. Foi avaliado: porcentagem, tempo médio, velocidade média e índice de velocidade de germinação; e coeficiente de uniformidade de germinação. Durante a germinação foram quantificados: açúcares solúveis totais, açúcares redutores, proteínas solúveis e aminoácidos totais nos cotilédones, no hipocótilo e na radícula das sementes embebidas e nos cotilédones de sementes quiescentes (controle). Houve influência do potencial osmótico na germinação de sementes de mulungu. A porcentagem de germinação permaneceu em níveis elevados até -0,6 MPa; acima deste potencial não houve germinação. A mobilização de reservas de carbono e nitrogênio em sementes de E. velutina também foi influenciada pelo estresse hídrico. Houve sensibilidade entre -0,2 e -0,6 MPa, no entanto, a degradação e a mobilização de reservas foi mais lenta quando o potencial osmótico foi diminuído.
Termos para indexação: PEG 6000, estresse hídrico, carbono de reserva, proteínas solúveis, mulungu, caatinga.
1Submitted on 02/06/2012. Accepted for publication on 08/13/2012 3Laboratório de Análise de Sementes - LASESA, Embrapa Semiárido, 56302-970-Petrolina, Pernambuco, Brasil. 2Departamento de Biologia, UEFS, 44036-900-Feira de Santana, Bahia, Brasil. *Corresponding author < [email protected]>
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Introduction for seed germination and establishment of seedlings (Barbedo and Marcos-Filho, 1998). Khajeh-Hosseini et Drought is a frequent phenomenon and characteristic al. (2003) have stated that from the several environmental of Brazil, with variable intensity and effects in space and factors that are able to influence germination process, time. It is triggered by persistent lack of significant rainfall, the water availability is one of the most important; what where the spatial variability of precipitation makes the becomes more evident, when plants grown in regions with occurrence of this phenomenon more frequent. scarce rainfalls are considered. As part of the Northeastern Semiarid Region of Brazil, Therefore, water availability is accounted as a limiting the so called “Caatinga” is one of the largest Brazilian factor for starting the seed germination and establishment biomes, occupying circa 734,478 km2 (Silva et al., 2003). of seedling in the field; once it directly affects water Within this region the climate, called “Droughts Polygon”, relations within the seed and the subsequent development is semiarid, hot, and with low annual precipitation (circa 250 of seedlings, implying directly or indirectly in all remaining mm to 800 mm). Rainfall may vary, reaching until 1,000 mm steps of plant metabolism, including reactivation of cellular year-1, in high precipitation years and 200 mm year-1 in years cycle and growth (Castro et al., 2000). of drought (Maia, 2004). The Caatinga still presents elevated For Larcher (2000), one of the most widely diffused annual temperature mean (28 ºC) what causes intense methods for determining tolerance of a given plant to evaporation (Araújo and Ferraz, 2003). In addition to these abiotic stress is observation of germination capacity of rigorous climatic conditions, the region is subjected to strong its seeds under the same conditions. Aiming at simulating and dry winds; that contribute for aridity of landscape during standardized water-stress situations under laboratory drought months (Sampaio and Rodal, 2000). conditions, germination studies have been performed by With a large biological diversity and high levels using of aqueous solutions of polyethylene glycol (PEG), of endemism, the northeaster semiarid region provides for being a chemical compound inert and non-toxic shelter to an ample range of species adapted to such type (Murillo-Amador et al., 2002; Fanti and Perez, 2004). of climate. Many plants, especially perennial plants, adjust Considering that quality of germination process is themselves to the periodicity of the climatic regimen by influenced by moisture conditions and that in available becoming deciduous plants during the dry period; being literature there is little information on use of polyethylene this a positive strategy adopted to avoid lost of water. glycol 6000 (PEG-6000) and its effects on germination of Other plants adopt a different strategy to overcome the E. velutina seeds; the aim of this study was to investigate rigor of dry periods by concentrating their life cycle in the the physiological and biochemical changes of seeds when rainy period; what mainly occurs with therophyte bushes subjected to different levels of osmotic potentials, induced (Araújo and Ferraz, 2003). The knowledge level in relation by PEG 6000, during germination phase. to vegetative adaptation characteristics of plant species to Caatinga environmental conditions is significant; however, Material and Methods little is known about the adaptation mechanisms of seeds of these species under such conditions. Obtaining seeds: seeds of Erythrina velutina Willd. According to Nonogaki et al. (2010), the germination (Leguminosae-Papilionoideae), commonly known in is a complex process in which the seed has to rapidly Brazil as “mulungu’, were obtained from matrixes-plants recuperate from the dryness from which has endured during in district of “Jutaí”, municipality of “Lagoa Grande”, the end of maturation process; and come back to a sustainable State of Pernambuco, Northeast Brazil (37º18’03’’ S metabolism intensity that will provide essential cellular events latitude; 90º52’92’’ W longitude) and were collected in to allow the emergence of the embryo, and be prepared for the October, 2009. These seed were manually processed, subsequent growth of seedlings. The beginning of this process packaged into transparent plastic bags (0.15 mm thick) and occurs by water absorption by the dry seeds until all matrixes, then maintained under normal environmental conditions as well as all cellular contents, are fully hydrated. (temperature of 30±5 ºC; and 56±6% RH), in the Seed Factors that interfere on seed germination of tropical Analysis Laboratory of Embrapa Semiarid (LAESA), arboreal species may be controlled genetically or controlled municipality of “Petrolina”, State of Pernambuco, where by environment. Among the factors controlled by the experiments were carried out during two months. environment, the most critical is lack of optimal conditions Germination test: previous to physiological test, a
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 580 - 588, 2012 582 Water-stress in E. velutina seeds mechanical scarification of the external tegument was performed centrifuged at 10,000 g during 20 min., at 4 ºC. From the with the aid of a mini-grinding machine (Brand Western, Model supernatant extract, the contents of soluble compounds R-40). Immediately after, scarified seeds were submitted to were obtained with the aid of a spectrophotometer. asepsis with a 2% commercial sodium hypochlorite solution, Total soluble sugars (TSS) were determined by reaction and then rinsed in sterile distilled water. After asepsis, seeds with anthrone (Morris, 1948; Yemm and Willis, 1954) were evenly distributed on top of sheets of Germitest® paper, and reducing sugars (RS) were quantified by using moistened with a PEG 6000 solution, at different osmotic 3,5 dinitrosalicylic acid (DNSA) for the oxidation of potentials (0.0, -0.2, -0.4, -0.6, and -0.8 MPa), prepared these compounds (Miller, 1959). Soluble proteins (SP) according to Villela et al. (1991), in a volume equivalent to 2.5 were determined according to methodology described times the mass of dry substrate, and made into rolls. Then, the by Bradford (1976); and the total amino acids (TAA) rolls were packaged into plastic bags and incubated into a were quantified according to methodology proposed by germinator, at 25 ºC, with a 12/12 h photoperiod (L/D), for (Rosen, 1957). 15 days. New sheets of paper Germitest®, moistened with Experimental design and statistical analysis: a test fresh solutions were replaced at each two days interval, completely randomized experimental design was used to allow exposing seeds to constant levels of osmotic for the experiment, which was composed of five osmotic potential of solutions and to avoid seed contamination by potential treatments (0.0, -0.2, -0.4, -0.6, and -0.8 MPa) pathogens. Only seeds presenting radicle protrusion at least and four replications of 25 seeds for each replication. with 2 mm in length were considered germinated, and were Data on percentage of germination, germination time daily counted. The variables assessed were: germination mean, germination speed mean, germination speed index, percentage; germination mean time; mean speed of germination uniformity coefficient, and amount of reserves germination; germination speed index, and germination were analyzed by ANOVA, using statistical program uniformity coefficient (Santana and Ranal, 2004). Assistat (Silva and Azevedo, 2006). The differences among Recuperation germination test: at the end of period means obtained were compared by the Tukey test, at 5% analyzed, seeds that did not germinate were rinsed in probability. For performing ANOVA, data on percentage distilled water and distributed into roll of Germitest® of germination were transformed by the function (x + 0.)0.5; paper, moistened with sterile distilled water at a volume and the standard error of mean were also established. corresponding to 2.5 times the mass of dry substrate, and then placed into a seed germinator, at 25 ºC and 12/12 h Results and Discussion photoperiod (L/D), according to methodology adapted from Brasil (2009). Seeds considered germinated were those that Percentage germination remained in high levels had radicle protrusion of at least 2 mm long, which were until osmotic potential of -0.6 MPa; above such level the counted daily. The variables assessed were: germination germination process was inhibited in function of water relative percentage and germination mean time (Santana restriction promoted. and Ranal, 2004). However, when adequate conditions for germination Extraction and analysis of reserves: scarified seeds were re-established the seeds subjected to osmotic potential of Erythrina velutina were subjected to three different of -0.8 MPa have had 100% germination. With this result osmotic potentials (0.0, -0.2, and -0.6 MPa), inside rolls of it becomes evident that in such osmotic potential, the seeds Germitest® paper and maintained into seed germinator, at have not lost their viability; and also have not entered 25 ºC and 12/12 h photoperiod (L/D) during periods of 2, the dormancy period. Such type of response comes to be 4, 7, and 10 days. At the end of such periods of imbibition, important in species subjected to more severe water-stress the cotyledons, aerial parts, and roots, as well as cotyledons conditions, where soon after environmental conditions of quiescent seeds, were collected and stored into a freezer, are restored the seeds display a germination capacity still at -20 ºC, until extraction moment. Simultaneously to this higher, when compared with seeds not submitted to water- procedure, germination of seeds of each collection period stress conditions; thus allowing their survival and survival of was assessed. the species. According to Bewley and Black (1994), under Extraction of reserves was performed after natural conditions, the water stress may act in a positive homogenization of 0.5 g of samples collected into 5 mL manner for the establishment of some plant species, causing of potassium phosphate buffer (0.1 M; pH 7.5) and a considerable delay in the germination time of seeds.
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This way, the germination is distributed in space and time, was obtained in osmotic potential of -0.2 MPa (Table 1). increasing probability of plants find adequate environmental Rosa et al. (2005) have clearly presented the difficulty conditions for their establishment and development. imposed by osmotic potential negative on germination The influence of water restriction imposed by osmotic of “Timbó” (Ateleia glazioviana Baill.) seeds, when potential from -0.2 to -0.6 MPa was more evident for seeds starting from -0.4 MPa, there was a sharp increase in the of the control treatment and, when the osmotic potential accumulated germination along time; what was still more of solution was reduced, longer time was needed for seeds worsened when were used osmotic potentials of -0.6 and to swell and germinate; resulting in lower mean speed of -0.8 MPa. Within this study, similar results were found for germination. The best germination uniformity rate of seeds the seeds of E. velutina.
Table 1. Percentage germination (G), mean time of germination (MT), germination speed mean (SM), germination speed index (GSI, radicle protrusion .day-1), and germination uniformity coefficient (GUC) of E. velutina seeds subjected to different levels of water stress (MPa) during germination.
Treatments (MPa) G (%) MT (days) SM (days-1) GSI GUC 0.0 100 a* 4.43 c* 0.23 a* 2.49 a* 0.78 bc* -0.2 96 a 5.59 c 0.18 b 1.77 b 1.63 a -0.4 96 a 8.02 b 0.12 c 1.27 bc 0.35 bc -0.6 96 a 11.77 a 0.08 c 0.83 c 0.95 ab
*Means followed by the same letter in the columns do not statistically differ between each other by Tukey test, at 5% probability.
Different results have been found for seeds of the plant of -0.6 MPa, the TSS degradation was even slower when known in Brazil as “Canafístula” [Peltophorum dubium compared to the other treatments assessed (Figure 1). An (Sprengel) Taubert], for which the limit of tolerance to water- increase of osmotic potential, with a subsequent reduction, stress was -1.4 MPa (Perez et al., 2001) and in seeds of Leucaena was also observed in levels of RS within two days; what [Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit] in which, although the might be related to smaller degradation of TSS under such seeds have had a negative response to the increase of water- condition (Figure 2). stress, the germination of those seeds have occurred normally The decrease of free-sugars observed during the in all the osmotic potentials studied; including water-stress radicle pre-protrusion period may have relation with initial conditions of -1.2 MPa (Souza-Filho, 2006). Other authors seed metabolism activation, providing energy for seed have attributed significant reduction on seed germination germination before the initial processes of mobilization of with the reduction in levels of osmotic potential, to an reserves can occur (Pritchard et al., 2002). insufficient diffusion of water through seed tegument As stated by Pontes et al. (2002), the use of starch or (Fanti and Perez, 2003; Bakke et al., 2006). soluble sugars is variable and depends on plant species The germination speed index (GSI) of E. velutina and occurs during germination, or during seedling stage. seeds was opposite to the increase in osmotic potential. During mobilization of reserves in seeds of Apuleia Percentage of germination has presented reductions leiocarpa (Vogel) J.F.Macbr. these same authors have not of circa 3.5%, while the GSI was of 50%, in the lower found statistically significant differences in content of osmotic potential (-0.4 MPa) (Table 1). Such information, soluble sugars along imbibition period. points out to GSI as one of the most sensitive factors Accumulation of TSS in seeds subjected to osmotic to the effects of osmotic potential than the germination potentials of higher water-restriction may also be an percentage (Marcos-Filho, 2005). attempt of osmotic adjustment, once soluble sugars have an Mobilization of carbon and nitrogen reserves analyzed important role in the osmotic adjustment, besides indirect was influenced by water restriction in seeds of E. velutina. protection effects such as in the stabilization of proteins There was a decrease of TSS in the cotyledons of the (Carpenter et al., 1990; Bianchi et al., 1991). Among the seeds of all treatments, in relation to quiescent seeds. soluble sugars, the sucrose is one of the most accumulated Water restriction sensitivity was observed in the osmotic in seeds and plays important role in the tolerance to cellular potential of -0.2 MPa, however, in the osmotic potential desiccation (Hincha et al., 2006).
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584 Water-stress in E. velutina seeds
1400 0 MPa 1400 -0.2 MPa R 1200 1200 AP 1000 1000 FM)
-1 NCOT FM) 800 800 -1 a 600 a 600 d
(µmol g d 400 d 400 b b bc d TSS (µmol.g d 200 c d 200 cd d Contents of total soluble sugars soluble total of Contents d d 0 0 Contents of total soluble sugars - Contents of total QS24710 QS 2 4 7 10 Days Days
1400 -0.6 MPa 1200 NCOT 1000 FM) -1 FM)
-1 800 600 a b (µmol g 400 c cd
TSS (µmol.g d 200 Contents of total soluble sugars soluble total of Contents 0 Contents of total soluble sugars - Contents of total QS 2 4 7 10 Days Figure 1. Content of total soluble sugars - TSS (µmol.g-1 FM) in cotyledons of quiescent seeds (QS) and in cotyledons of normal seeds (NCOT), aerial parts (AP), and radicle (R) of seeds of E. velutina subjected to different levels of water stress (MPa), during germination.
200 0 MPa 200 -0.2 MPa 180 180 R 160 abc 160 AP 140 140 a FM)
-1 120 abc 120 NCOT FM) 100 abc 100 -1 a 80 80 60 bc 60 a a (µmol g ab RS (µmol.g 40 abc 40 a a 20 c c 20 a a 0 0 Content of total reducing Contentsugars of total reducing Contents of total reducing sugar - reducing Contents of total QS 2 4 7 10 QS 2 4 7 10 Days Days
200 -0.6 MPa 180 NCOT 160 140 FM) FM) -1 120 -1 100 80
(µmol g 60 a
RS (µmol.g ab 40 bc 20 c c Content of total reducing total reducing Content of sugars
Contents of total reducing sugar - reducing Contents of total 0 QS24710 Days Figure 2. Content of total reducing sugars - RS (µmol.g-1 FM) in cotyledons of quiescent seeds (QS) and in cotyledons of normal seeds (NCOT), aerial parts (AP), and radicle (R) of seeds of E. velutina subjected to different levels of water stress (MPa), during germination.
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In studies of carbohydrates reserve composition, Mello Mean contents of SP and TAA in E. velutina seeds were et al. (2010) have found that in seeds of Erythrina speciosa influenced by the osmotic potential and also by imbibition Andr., sucrose was not the main accumulated sugar. time (Figures 3 and 4, respectively). In osmotic potentials However, the same authors have observed high quantities of 0 and -0.2 MPa, contents of proteins underwent reduction of oligosaccharides of the raffinose (C18H32O16) family, during the initial imbibition periods assessed (2 and 4 days) in associated to tolerance to desiccation. Similar results were relation to seeds with quiescent cotyledons. Values of SP have found by Mayworm et al. (1998) in E. velutina seeds. remained equal during pre-germination period and radicle Results found by these authors, jointly with high ratios of post-protrusion for the same osmotic potentials (0.0 and -0.2 unsaturated fatty acids, suggest that sugars and lipids could MPa), although with a decreasing trend (Figure 3). In control play an important role in the movement of water within treatment and in osmotic potential of -02 MPa, contents of the plant, thus protecting the embryonic cell membranes TAA in the cotyledons, aerial parts, and roots varied according against injuries cause during desiccation. to the rates of proteins mobilization (Figure 4).
200 0 MPa 200 -0.2 MPa 180 180 R 160 160 AP 140 140 NCOT FM) FM) 120 120 -1 -1 d d 100 d 100 a d a 80 d 80 d
(µmol g 60 60 b (µmol.g b c c c c SP 40 c 40 c
Contentsolubleof proteins 20 20 0 0
soluble proteins - Contents of total QS 2 4 7 10 QS24710 Days Days
200 -0.6 MPa 180 NCOT 160 140 FM) FM)
-1 120 -1 100 80 a b b
(µmol g 60
(µmol.g bc 40 c SP 20 Contentsolubleof proteins 0 QS 2 4 7 10 Contents of total soluble proteins - Contents of total Days Figure 3. Content of soluble proteins - SP (µmol.g-1 FM) in cotyledons of quiescent seeds (QS) and in cotyledons of normal seeds (NCOT), aerial parts (AP), and radicle (R) of seeds of E. velutina subjected to different levels of water stress (MPa), during germination.
According to Bewley and Black (1994), proteins are proteins were continuously degraded soon after beginning of mobilized during germination and the subsequent growth imbibition period (Suda and Giorgini, 2000). of seedlings. Such results also agree with those obtained by Mobilization of SP and TAA were reduced in seeds Müntz et al. (2001), in which the mobilization of proteins subjected to osmotic potentials of -0.6 MPa until the imbibition stored in cotyledons are only detectable after radicle period under study (10 days) (Figures 3 and 4, respectively). protrusion. As stated by Corte et al. (2006), in seeds of These results may be partially explained by possibility of “Sibipiruna” (Caesalpinia peltophoroides Benth.) the inhibition of proteases activity in the cotyledons and the content of proteins decreased only after radicle protrusion and translocation their products (amino acids) to the embryonic growth of seedlings. As for seeds of Milk Weed (Euphorbia axis of seeds of E. velutina, as consequence of higher water- heterophylla L.), as well as for seeds of E. velutina, the restriction provided by the osmotic potential of PEG solution.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 580 - 588, 2012 586 Water-stress in E. velutina seeds
350 350 -0.2 MPa 0 MPa R 300 e 300 e d AP 250
FM) 250 -1
FM) NCOT
-1 200 de 200 de bcd 150 150 (µmol.g (µmol g 100 a 100 a
TAA b b b bc cd bc bc cd Content of total amino acids total of Content 50 50 Contents of total amino acids - 0 0 QS 2 4 7 10 QS 2 4 7 10 Days Days
350 -0.6 MPa 300 NCOT
250 FM) -1 FM)
-1 200
150 (µmol.g (µmol g a 100 ab b b b TAA 50 Content acids Content total of amino
Contents of total amino acids - 0 QS 2 4 7 10 Days Figure 4. Content of total amino acids - TAA (µmol.g-1 FM) in cotyledons of quiescent seeds (QS) and in cotyledons of normal seeds (NCOT), aerial parts (AP), and radicle (R) of seeds of E. velutina subjected to different levels of water stress (MPa), during germination.
Water is responsible for re-hydration of seeds through The processes of mobilization and degradation of seed absorption and is directly or indirectly involved in all reserves are totally influenced by water restriction. steps of their subsequent metabolism. Its participation is Seeds of Erythrina velutina pose a differentiated decisive on enzymatic reactions, as solvent and transporter behavior in relation to performance of viability and of metabolites, and as reagent in the hydrolytic digestion of vigor when subjected to different levels of water stresses proteins, carbohydrates, and lipids of the reserve tissues of simulated by Polyethylene glycol. seeds (Carvalho and Nakagawa, 2000). Water-deficit imposes an elongation of the embryonic Acknowledgements phase of the imbibition process due to reduction in the enzymatic activity and consequently to a smaller The first author would like to thank to “CAPES” for the meristematic development and delay in radicle protrusion financial support granted to carry out this study. (Falleri, 1994); as has occurred for seeds of E. velutina subjected to osmotic potential of -0.2 MPa (and mainly References found in osmotic potential of -0.6 MPa). Seed vigor is more sensitive to water-deficit than rate of germination of ARAÚJO, E.L.; FERRAZ, E.M.N. Processos ecológicos mantedores E. velutina seeds. da diversidade vegetal na caatinga: estado atual do conhecimento. In: CLAUDINO, S.V. (Org.), Ecossistemas brasileiros: manejos e Conclusions conservação. Fortaleza: Expressão Gráfica, Fortaleza, p.115-128, 2003. BARBEDO, C.J.; MARCOS-FILHO, J. Tolerância à dessecação em Water-stress affects germination of Erythrina velutina sementes. Acta Botanica Brasilica, v.12, n.2, p.113-204, 1998. seeds. BAKKE, I.A; FREIRE, A.L.O.; BAKKE, O.A.; ANDRADE, A.P.; The maximum limit of tolerance of seeds of the species BRUNO, R.L.A. Water and sodium chloride effects on Mimosa tenuiflora Erythrina velutina, to water-restriction is the osmotic (Willd.) Poiret seed germination. Revista Caatinga, v.19, n.3, p.261-267, potential of -0.6 MPa.
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Computerized imaging analysis of seedlings for assessment of physiological potential of wheat seeds1
Vanessa Neumann Silva2*, Francisco Guilhien Gomes Junior2, Silvio Moure Cicero2
ABSTRACT – Nowadays, image analysis is one of the most modern tools in evaluating physiological potential of seeds. This study aimed at verifying the efficiency of the seedling imaging analysis to assess physiological potential of wheat seeds. The seeds of wheat, cultivars IAC 370 and IAC 380, each of which represented by five different lots, were stored during four months under natural environmental conditions of temperature (T) and relative humidity (RH), in municipality of Piracicaba, Stated of São Paulo, Brazil. For this, bimonthly assessments were performed to quantify moisture content and physiological potential of seeds by means of tests of: germination, first count, accelerated aging, electrical conductivity, seedling emergence, and computerized analysis of seedlings, using the Seed Vigor Imaging System (SVIS®). It has been concluded that the computerized analyses of seedling through growth indexes and vigor, using the SVIS®, is efficient to assess physiological potential of wheat seeds.
Index terms: Triticum aestivum, imaging analysis, vigor, SVIS®
Análise computadorizada de imagens de plântulas para avaliação do potencial fisiológico de sementes de trigo
RESUMO – Análise de imagens para avaliação do potencial fisiológico de sementes é uma das ferramentas mais modernas existentes atualmente. O objetivo deste estudo foi verificar a eficiência do sistema de análise computadorizada de plântulas para avaliação do potencial fisiológico de sementes de trigo. Sementes de trigo, das cultivares IAC 370 e IAC 380, cada uma delas representadas por cinco lotes diferentes, foram armazenadas durante quatro meses nas condições ambientais naturais de temperatura e umidade relativa do ar em Piracicaba, SP. Para isso, foram realizadas avaliações bimestrais para quantificar o teor de água e o potencial fisiológico das sementes, por meio dos testes de: germinação, primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica, emergência de plântulas e análise computadorizada de plântulas, por meio do Seed Vigor Imaging System (SVIS®). Concluiu-se que a análise computadorizada de plântulas, por meio dos índices de crescimento e vigor é eficiente para a avaliação do potencial fisiológico de sementes de trigo.
Termos para indexação: Triticum aestivum, análise de imagens, vigor, SVIS.
Introduction productive process including processing, storage and commercialization. For this type of assessment, the The assessment of physiological potential of seeds, germination test is commonly used. However, such test which involves germination and vigor, is essential for presents some limitations, once is carried out under ideal an adequate management of seed lots during all steps of conditions, which may contribute for the super estimation
1Submitted on 03/10/2012. Accepted for publication on 09/03/2012. 2Departamento de Produção Vegetal, ESALQ-USP, Caixa Postal 9, 13418-900 - Piracicaba, SP, Brasil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 589 - 596, 2012 590 v. n. silva et al. of physiological potential of seeds from the lots assessed. response to different environmental conditions and that all Because of limitations of this test, it is necessary to assess seeds within a given lot do not respond in the same manner vigor of seeds to provide complementary responses, this to these environments (Oakley et al., 2004). way allowing obtaining more consistent information. The majority of vigor tests involve interpretative For assessing vigor of wheat seeds, the tests of accelerated assessment by seed analysts, what brings at least two aging (Ohlson et al., 2010; Maia et al., 2007; Fanan et al., 2006; inconveniences: the results of seed vigor, achieved in distinct Lima et al., 2006) controlled deterioration (Modarresi and Van laboratories, may vary in consequence of subjective nature Damme, 2003) and growth of plants (Ohlson et al., 2010; Lima of these tests; many of such tests consume excessive time to et al., 2006) are emphasized in the pertinent literature. produce results. Notwithstanding, these limitations may be The standardization of methods for assessing seed overcome with the automatization of those tasks by using vigor is of essential importance, for the analyses carried computerized imaging analysis (Hoffmaster et al, 2003). out in different laboratories are able to provide comparable In an attempt to automate assessment of seeds, Sako and consistent results. Nevertheless, the standardization et al. (2001) have developed, at Ohio State University, still represents a challenge to seed analysts, once seed the software SVIS® (Seed Vigour Imaging System). This vigor is reflex of a set of characteristics. Based in such system uses a scanner, mounted in inverted manner, in fact, it becomes difficult the development of a single test, which images of seedling, usually three to four-days-old, which would be able in providing coherent information are obtained and processed by the software, which also concerning the possible behavior of seed lots in the field, computes vigor index based on their growth and uniformity; after the sowing or during storage. The use of several vigor parameters that are normally considered in assessment of tests is based on premisses that seed vigor is a complex seeds are in Figure 1.
Figure 1. Example of imaging analysis of wheat seedlings by the software SVIS®.
The system allows performing the imaging analysis of uniformity (also from 0 to 1,000). Thus, the most vigorous seedling in a form relatively fast (generally less than 60 seedlings would be those with the longest length and sec. for assessing the 50 plants usually contained in each best uniformity between each other. Besides for these roll of paper towel), representing significant time-saving, parameters a value for growth is obtained, representing as compared to the majority of routine tests for the seed the total length for the seedlings analyzed by the software quality assessments (Marcos-Filho et al., 2009). After the (Marcos-Filho et al., 2009). image processing, the software automatically generates Some research studies have indicated success in using numeric values, referent to the vigor index (between 0 and this system in the seed vigor assessment of soybean [Glycine 1,000, directly proportional to vigor) and to development max (L.) Merrill (Hoffmaster et al., 2003; Marcos-Filho et
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 589 - 596, 2012 Computerized analysis of wheat seedlings 591 al., 2009), corn (Zea mays L.) (Otoni and McDonald, 2005), replications of 50 seeds each, per lot of seeds, previously melon (Cucumis melo L.) (Marcos-Filho et al., 2006) and weighed in an analytical balance with 0.01 g precision. castor bean (Ricinus communis L.) (Kobori et al., 2010); The seed were then immersed into 75 mL distilled water, as well as for assessment of physiological conditioning of at 25 ºC, during 16 h (Lima et al., 2006) and the electrical sweet corn seeds (Gomes Junior et al., 2009) and mutamba conductivity reading was performed with the aid of a (Guazuma ulmifolia Lam.) (Brancalion et al., 2010). conductivimeter (brand DIGIMED, model DM-31). The Therefore, the aim of this study was verifying the values of readings were divided by the mass of seeds and efficiency of the Seed Vigour Imaging System (SVIS®) in the results were expressed in µS .cm-1.g-1 of seeds. assessing physiological potential of wheat seeds. Seedling emergence: for such test, were used four replications, of 50 seeds each, per seed lot and cultivar. Material and Methods For this, the seed were evenly distributed on the surface of a 5 cm layer of sterile sand, into plastic trays measuring The study was carried out in the Seed Analysis 32 cm x 28 cm x 10 cm. After the sowing, the covering of Laboratory and Imaging Analysis Laboratory of the seeds was performed with another sand layer of 2 cm thick. Department of Plant Production, Campus of Superior Substrate moisturizing has been achieved with distilled School of Agriculture “Luiz de Queiroz”, University of water, corresponding to 60% of retention capacity. The trays São Paulo, municipality of Piracicaba, São Paulo state, containing the seeds were kept under laboratory environment, Brazil. Wheat seed of cultivars IAC 370 and IAC 380, without environmental control (T and RH) during 14 days; each of which represented by five different seed lots, and the emergence percentage was determined by percentage presenting difference of physiological potential, were used seedling that emerged in each sample of seed and cultivar. in the experiments. These seed were stored into permeable Emergence speed index (ESI): this index was packages (Kraft paper bags) under natural environmental determined by the daily record of the number of seedlings conditions of temperature and RH in the laboratory. that have emerged until the fourteenth day after the sowing; Seed samples of each lot were assessed at beginning the data so obtained were then used to compute the ESP of study (before storage) and after two and four months of through the equation proposed by Maguire (1962). storage, by using the tests following described Computerized imaging analysis of seedling: for this Seed moisture content: the oven method was used at 105 ºC, assessment, four replications of 25 seed each, for each seed lot during 24 h, with two replications of 4 g of seeds each, per each and cultivar, were placed to germinate in two rows, located in seed lot, according to Rules for Seed Testing (Brasil, 2009). the upper surface third of paper towel sheets, at 20 ºC, during Germination and first count of germination: this test was 3 days. After germination, the imaging of the seedlings conducted with four replications of 50 seeds each, for each were digitalized, with the aid of a scanner (brand HP, model seed lot and cultivar, distributed in three sheets of paper towel, Scanjet 2004), inversely mounted inside an aluminum box moistened with distilled water in a volume equivalent to 2.5 (60 cm x 50 cm x 12 cm) run by a software Photosmart, times the mass of dry substrate, made into rolls, and then kept with 100 dpi resolution. After this procedure, the seedlings in a seed germinator, at 20 ºC. Assessments were performed at were transferred from the paper towels to a black sheet of the fourth day (first count) and seventh day after the sowing, pasteboard, measuring 30 cm x 22 cm (corresponding to the according to criteria established by Rules for Seed Testing actual size of area scanned), placed on an internal platform of (Brasil, 2009) and results were expressed in percentage of the metallic box. The scanned images were analyzed by the normal seedlings that emerged in each seed lot. software Seed Vigor Imaging System (SVIS®). The maximum Accelerated aging: for this test, a single layer of seeds was length established for 3-days-old seedlings has been 10.2 evenly distributed on a metallic screen, attached to the upper cm and this value was then used as referential and registered portion of a plastic box, measuring 11 cm x 11 cm x 3 cm by user in the software. On computing vigor index, the (gerbox), containing, at bottom, 40 mL of distilled water. variations of percentage growth and uniformity of seedlings The gerbox were then lidded and maintained into a BOD were assessed aiming at verifying the best combination for type chamber, at 43 ºC, during 48 h (Lima et al., 2006). After obtaining consistent results, where the 70:30 ratio (70% for such period, the seeds were placed to germinate, using the the growth: 30% for the uniformity) has been selected. procedure already described for the germination test. Statistical procedures: a completely randomized Electrical conductivity: was performed with four experimental design, with four replications, was used to
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 589 - 596, 2012 592 v. n. silva et al. perform the experiment. The ANOVA was computed, speed index (ESI) and emergence percentage of seedlings and treatment means were compared by the Tukey test, (SE), for seed lots 6 and 7 have been low, what could be an at 5% probability. The type of distribution of percentage indicative of the low physiological potential of these lots. data was verified and the test of Cochran was then applied However, it is also possible to observe that the performance to verify if variables were presenting homogeneity. Data of such lots, in the remaining vigor tests, has been adequate; transformation was not needed. in considering that germination, after the accelerated aging test, has been similar to results obtained for the best seed Results and Discussion lots (5 and 10), what was indicated by this variable (Table 1). Another possible cause for these results would be the Based on data obtained in all assessments performed in presence of pathogens in the seeds. Nevertheless, symptoms the first period of evaluation (before storage), statistically of contamination by microorganisms have not been observed significant differences of physiological potential among seed in any moment during assessments, and besides, the substrate lots, for both the cultivars, were detected by the ANOVA, used had been sterilized before the test, what would impair except in the electrical conductivity test (Table 1). Emergence proliferation of pathogenic agents.
Table 1. Moisture content (MC), germination (G), first count of germination (FC), accelerated aging (AA), seedling emergence (SE), emergence speed index (ESI) and electrical conductivity (EC) of wheat seeds, cv. IAC 370 and cv. IAC 380, performed before storage. EC Seed lot MC G FC AA SE ESI (µS.cm-1.g-1) (%) cv. IAC 370 1 11.0 95 A1 87 A 87 A 96 A 7.1 A 29 A 2 11.4 94 A 91 A 88 A 84 B 6.0 B 29 A 3 11.7 93 AB 92 A 86 A 94 AB 7.0 A 28 A 4 11.4 92 AB 89 A 72 B 90 AB 6.3 AB 28 A 5 11.1 86 B 79 B 80 AB 89 AB 6.5 AB 30 A CV(%) - 3.9 3.2 7.6 6.3 6.3 6.7 cv. IAC 380 6 11.3 92 AB 82 ABC 69 AB 20 B 2.7 B 48 A 7 11.7 93 A 88 AB 68 AB 20 B 2.3 B 41 A 8 12.1 96 A 88 AB 67 AB 65 A 5.0 A 40 A 9 11.4 90 AB 78 BC 59 B 78 A 5.5 A 43 A 10 11.5 86 B 73 C 71 A 90 A 6.0 A 43 A CV(%) - 3.2 5.8 9.9 16.0 12.8 10.1
1Means followed by the same letter in the column, for each cultivar, do not statistically differ between each other by the Tukey test, at 5% probability.
Through the computerized imaging analysis of potential of lot 1 was evidenced in the percentage and speed seedlings, by using the software SVIS®, it was possible to of emergence of seedling; in the same manner that the lot detect statistically significant differences in vigor among 10 was evidenced in the accelerated aging test. seed lots in the first assessment period (Table 2). The The sorting of seed lots has not occurred in a identical seedling growth index (GI) of lot 1 was been higher, in form for all assessments; once vigor tests are based on relation to lot 3 (cv. IAC 370) and of lot 10, compared to different principles and for such reason this analysis has lots 7 and 8 (cv. IAC 380). The vigor index emphasized to consider the set of information and cannot be based in physiological potential of seed lot 1, when compared to lots the analysis of results in an isolated form. It is important to 3 and 4 (cv. IAC 370) and of lot 10 in relation to lots 6 and 7 stress that for the initial quality of seeds small differences (cv. IAC 380). For these parameters, the high physiological may increase difficulties in sorting seed lots by vigor levels.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 589 - 596, 2012 Computerized analysis of wheat seedlings 593
Table 2. Values of growth index (GI), growth uniformity In the second assessment period (two months after the index (UI), and vigor index (VI) of wheat storage) and among assessments used, only the electrical seedlings, cv. IAC 370 and cv. IAC 380, obtained conductivity test, for the seeds of cv. IAC 380, and the test of after 0 (control), 2 and 4 months of storage. accelerated aging, for both cultivars, have indicated statistically significant differences among seed lots (Table 3). It has to be Seed lot GI UI VI emphasized the best physiological potential of lot 1, when First assessment period – cv. IAC 370 compared to lot 4, for cv. IAC 370, lot 6 in relation to lot 9, for 1 742 A* 890 A 786 A cv. IAC 380, in the test of accelerated aging and also for lot 2 581 AB 876 A 669 AB 10 when compared to lot 6, in the electrical conductivity test. 3 451 B 879 A 579 B 4 558 AB 875 A 654 B The computerized imaging analysis of seedlings, 5 626 AB 892 A 704 AB by the vigor and growth indexes, was able to detect the CV(%) 14.3 1.6 8.9 worst performance for the seed lot 4 (cv. IAC 370), when First assessment period – cv. IAC 380 compared to lots 1, 2, and 3 of the same cultivar and lot 9 6 511 AB 889 A 624 AB compared to lot 6, for cv. IAC 380 (Table 2). These results 7 478 B 876 A 597 B were coherent with results found in the test of accelerated 8 399 B 860 A 530 B aging. Similar to what was found within this study, in results 9 514 AB 893 A 627 AB achieved by Chiquito et al. (2012) for seed of cucumber 10 637 A 886 A 711 A (Cucumis sativus L.), the vigor index obtained with the CV(%) 10.3 1.6 6.2 imaging analysis of seedlings with the software SVIS® were Second assessment period – cv. IAC 370 efficient in detecting the lot with the worst physiological 1 597 A 896 A 687 A 2 549 A 895 A 653 A potential. The same authors have stressed that generally the 3 605 A 869 A 684 A objective of tests for assessing physiological potential is 4 446 B 869 A 572 B the distinction of seed lots with high performance among 5 533 AB 882 A 635 AB lots presenting low probability in providing the adequate CV(%) 8.2 2.2 5.1 establishment of seedling in the field after sowing, or Second assessment period – cv. IAC 380 identifying differences of storabiliy. Similarly, in the 6 421 A 824 A 541 A results herein obtained, the GI obtained by the software 7 384 AB 833 A 519 AB SVIS® was efficient in assessing physiological potential of 8 319 AB 849 A 481 AB soybean seeds, being this the most sensitive parameter in 9 301 B 796 A 449 B ® 10 385 AB 847 A 523 AB assessing vigor through SVIS (Marcos-Filho et al., 2009). CV (%) 14.8 4.0 7.2 The assessment of seedling growth is important, since their Third assessment period – cv. IAC 370 low physiological performance may result in difficulties 1 317 A 875 A 484 A for the establishment of plants in the field and occasionally 2 284 AB 871 A 459 AB cause gaps in the stand of plants (Soltani et al., 2006). 3 272 B 849 A 445 B The test of electrical conductivity, although able of 4 250 B 850 A 430 B statistically differentiating the seed lots of cv. IAC 380, 5 250 B 869 A 436 B has provided results incoherent with results obtained CV (%) 7,3 2.6 4.0 in remaining assessments. Possibly, ions quantification Third assessment period – cv. IAC 380 leached from the wheat seeds is not adequate for vigor 6 281 A 861 A 455 A 7 255 AB 849 A 433 AB identification in seeds of this species. Since wheat seeds 8 220 BC 814 A 397 B are composed of approximately 75% of carbohydrates, 9 169 C 802 A 358 B which in their majority are in the form of starch. Such 10 250 AB 812 A 418 AB carbohydrates have their interference reduced in the CV (%) 10.3 4.7 4.2 imbibition process, once they possess low electrical charge *Means followed by the same letter in the column, for each period and and low affinity with the water molecules; thus interfering cultivar, do not statistically differ between each other by the Tukey test, in the electrical conductivity detected by conductivimeter. at 5% probability. In the third assessment period (after four months storage) the first count of germination and the test of
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 589 - 596, 2012 594 v. n. silva et al. accelerated aging were sufficiently sensitive for detecting during seedling emergence test, environmental conditions differences among seed lots of both cultivars, what was were very suitable for germination, thus not allowing opposite to remaining assessments used (Table 4). Possibly, identification of differences on vigor.
Table 3. Moisture content (MC), germination (G), first count of germination (FC), accelerate aging (AA), seedling emergence (SE), emergence speed index (ESI) and electrical conductivity (EC) of wheat seeds, cv. IAC 370 and cv. IAC 380, obtained after two months of storage.
EC Seed lot MC G FC AA SE ESI (µS.cm-1.g-1) (%) cv. IAC 370 1 12.0 95 A1 91 A 65 A 91 A 4.0 A 33 A 2 11.3 96 A 92 A 59 AB 89 A 3.8 A 31 A 3 12.0 94 A 92 A 57 AB 93 A 4.1 A 35 A 4 12.0 92 A 89 A 47 B 91 A 3.8 A 30 A 5 11.0 92 A 89 A 53 AB 90 A 4.0 A 34 A CV(%) - 5.0 5.0 12.2 3.4 4.3 7.1 cv. IAC 380 6 11.0 95 A 85 A 48 A 87 A 3.4 A 56 C 7 11.0 83 C 83 A 47 AB 88 A 3.6 A 49 AB 8 12.0 89 B 83 A 41 AB 88 A 3.5 A 51 BC 9 11.0 90 B 81 A 34 B 87 A 3.4 A 45 AB 10 12.0 88 B 84 A 44 AB 91 A 3.8 A 37 A CV(%) - 2.6 4.9 14.4 4.3 5.8 10.0 1Means followed by the same letter in the column, for each cultivar, do not statistically differ between each other by the Tukey test, at 5% probability.
Table 4. Moisture content (MC), germination (G), first count of germination (FC), accelerate aging (AA), seedling emergence (SE), emergence speed index (ESI) and electrical conductivity (EC) of wheat seeds, cv. IAC 370 and cv. IAC 380, obtained after four months of storage.
EC Seed lot MC G FC AA SE ESI (µS.cm-1.g-1) (%) cv. IAC 370 1 12.3 95 A1 93 AB 68 A 94 A 5.5 A 35 A 2 12.3 95 A 93 AB 71 A 89 A 5.2 A 35 A 3 12.0 97 A 97 A 51 B 88 A 5.1 A 36 A 4 12.0 92 A 89 B 40 B 86 A 5.0 A 31 A 5 11.7 95 A 93 AB 47 B 85 A 5.0 A 34 A CV(%) - 3.0 3.5 13.8 6.7 6.7 6.7 cv. IAC 380 6 12.4 88 A1 78 B 45 AB 80 A 4.6 A 56 A 7 12.3 94 A 92 A 55 A 81 A 4.6 A 50 A 8 12.4 89 A 83 B 42 AB 83 A 4.8 A 48 A 9 12.1 88 A 79 B 37 B 76 A 4.3 A 51 A 10 12.2 90 A 83 B 41 AB 84 A 4.9 A 60 A CV(%) - 4.6 4.5 16.3 8.4 8.2 11.9
1Means followed by the same letter in the column, for each cultivar, do not statistically differ between each other by the Tukey test, at 5% probability.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 589 - 596, 2012 Computerized analysis of wheat seedlings 595
Through computerized imaging analysis of seedlings, stored by means of assessment of germination percentage. by using the software SVIS®, it was possible to identify Marchi et al. (2011) have verified that, in peanut (Arachis statistically significant differences of physiological hypogaea L.) seeds, the reduction of physiological potential potential among seed lots (Table 2). The growth and has been detected in advance by computerized imaging vigor indexes showed the highest physiological potential analysis of seedlings through the SVIS®. of seeds of lot 1, in the first and third assessment periods The use of software SVIS® has contributed for the for the cv. IAC 370, and of lot 6 in the second and third assessment of physiological potential of seeds of cucumber assessment periods, for cv. IAC 380. These results agree (Chiquito et al., 2012), rattle pods (Crotalaria spp.) (Silva et in part with results obtained in the test of accelerated al., 2012), castor bean (Kobori et al., 2010), soybean (Marcos- aging, as for example: in the second assessment period, the Filho et al., 2009) and corn (Otoni and McDonald, 2005) and identification of superiority in physiological potential of lot for assessment of physiological conditioning of sweet corn 1 in relation to lot 4 (IAC 370), of the lot 6 in relation to lot seeds (Gomes Junior et al., 2009) and mutamba (Brancalion 9 (IAC 380), and on third assessment period, of seeds of the et al., 2010). Such system may be a supplementary tool for lots 1 and 2, when compared to the remaining seed lots for interpretation others tests as accelerated aging, germination the cv. IAC 370 (Tables 3 and 4). in low temperature, germination speed and growth of The identification of differences on seed vigor, obtained seedling, or even in identifying effects of chemical treatments by means of computerized image analysis of seedlings, by and physiological conditioning; besides other situations in using the SVIS®, indicates the viability in using this software which monitoring of germination and growth of seedlings, for analysis of seeds in a consistent and fast manner. For at regular intervals, is of interest (Marcos-Filho et al., 2009). Gomes Junior et al. (2009), seed vigor assessments using In addition, future perspectives of interest of researchers the software SVIS® has advantages, such as simplicity and seed technology analysts are focused in introducing of execution and swiftness, once results may be obtained computerized systems in seed laboratories to integrate data within two to three minutes, for a sample of 50 seeds; besides obtained by human inspection and imaging processing to allowing eliminating human errors, by increasing reliability seed analysis standard procedure (Dell’Aquila, 2007). on data obtained for comparisons, for archiving of images It was possible to verify the efficiency of computerized for further analysis and lowering costs, which in this case is imaging analysis of seedlings, under conditions in which this equivalent to the cost of germination assessment. study was performed. Such technology has been routinely By means of computerized image analysis of seedlings used in laboratories of seed certification entities and seed through the SVIS®, it was still possible verifying that wheat producing enterprises in USA, particularly in Ohio State, seedling assessed on the third period, have had lower GI being considered a promising procedure for safe evaluation than those seedling assessed in the earlier period. Although of seed vigor of several cultivated plant species (Marcos- these comparisons had been performed among assessment Filho et al., 2009); once the use of growth and vigor indexes periods, it is possible inferring that likely such decrease is supplied by the software SVIS® can provide fast, precise, associated to a vigor reduction of seeds. An example that can and reproducible information for safe analysis of seed lots. be cited is the growth index of seedlings of lot 1, which was 742, on the first assessment period, and has reached 317, Conclusion in the third assessment period. This reduction on vigor has not been evident on the remaining assessment performed; The computerized imaging analysis of seedling, by except in the test of accelerated ageing. This indicates means of growth and vigor indexes is efficient for the potential of the use of computerized image analysis of assessment of vigor of wheat seeds. seedling through the SVIS®, for monitoring physiological quality of seeds during storage. Especially considering that, References within this study, the tests of germination and emergence of seedlings, used to assess physiological potential of seeds, BRANCALION, P.H.S.; TAY, D.; NOVEMBRE, A.D.L.C.; RODRIGUES, did not detect losses of vigor. It is important to emphasize R.R.; MARCOS-FILHO, J. 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Relationship between eggplant seed morphology and germination1
Vanessa Neumann Silva2*, Silvio Moure Cicero2, Mark Bennett3
ABSTRACT – Structural differences such as abnormalities, damage and free spaces in seeds may affect germination. The aim of this study was to study the relationship between eggplant seed morphology and seed germination. Ten seed lots of the eggplant cultivar Embu were evaluated by X-ray image analysis and the germination test. Seed image analysis was performed by Image Pro Plus® software and the whole seed area and free space between the embryo and endosperm were measured. The internal seed area filled by the embryo and endosperm was calculated from the difference between the whole seed and free space areas. Based on these results and visual seed analysis, seeds were classified into three categories and information on germination was obtained for each one. X-ray image analysis provides a perfect view of the internal seed parts and for seed morphology studies. An increase in seed area filled by the endosperm and embryo does not improve seed germination. Mechanical seed damage and deteriorated tissues can adversely affect seed germination.
Index terms: X-ray, Solanum melongena L., embryo.
Relação entre a morfologia interna e a germinação de sementes de berinjela
RESUMO – Diferenças estruturais como anormalidades, danos e áreas livres no interior da semente podem afetar diretamente a germinação. O objetivo deste trabalho foi verificar a relação existente entre a morfologia interna de sementes de berinjela e a germinação. Para tanto, sementes de berinjela, representadas por 10 lotes (cultivar Embu), foram avaliadas por meio do teste de raios X, sendo posteriormente submetidas ao teste de germinação. As imagens das sementes foram analisadas com o software Image Pro Plus® e o espaço livre entre o embrião e o endosperma de cada semente foi mensurado calculando-se o espaço da cavidade interna das sementes ocupado pelo embrião e endosperma, por diferença; com base nestes dados e na análise visual das sementes, foi realizada a classificação das sementes em três categorias e os resultados foram confrontados com os dados de germinação. Conclui-se que a análise de raios X permite a visualização das partes componentes das sementes de berinjela e, assim, possibilita o estudo da relação entre a morfologia interna e a germinação. A presença de maior área ocupada pelo embrião e endosperma não favoreceu a germinação. Danos mecânicos ou presença de tecidos deteriorados nas sementes podem afetar negativamente a germinação.
Termos para indexação: Solanum melongena L., raios X, embrião.
Introduction lack or excess of water and disease attack, among other things, which besides adversely affecting plant metabolism During seed formation, conditions for plant development may result in poor seed formation. Thus ripe seeds may may be unfavorable. These include temperature extremes, show structural differences, including abnormalities, and
1Submitted on 05/04/2012. Accepted for publication on 07/19/2012. 3Department of Horticulture and Crop Science, The Ohio State University (OSU), 43210-1086-Ohio, USA. 2Departamento de Produção Vegetal, USP/ESALQ, Caixa Postal 9, 13418-900-Piracicaba, SP, Brasil. *Corresponding author
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 597 - 604, 2012 598 v. n. silva et al. may directly affect germination and vigor, which can be relationship between internal seed morphology and evaluated by analyzing X-ray images. germination in eggplants. The X-ray test consists of the X-ray analysis of the internal seed structure by exposing it to a low energy source Material and Methods of X-rays and a photosensitive film. When the X-rays pass through the seeds and reach the film they form an image The research was done at the Seed Analysis and Image with different levels of grey. The principle of the technique Analysis Laboratories of the Plant Production Department is defined by the absorption of X-rays in different quantities of the Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” by the seed tissues due to their structure, composition and of São Paulo University, Piracicaba, São Paulo state and in density, as well as the radiation exposure time (ISTA, 2004). the Seed Laboratory of Ohio State University, Columbus It is a relatively quick test, standardized by the International - Ohio/U.S.A. Ten lots of eggplant seeds (Embu cultivar) Rules for Seed Analysis (ISTA, 2004) and recommended in were treated with Thiram fungicide and stored in aluminium the Brazilian Rules for Seed Analysis (Brasil, 2009). paper containers, hermetically sealed, in a controlled Although the X-rays are potentially harmful to environment at 20 ± 1 °C and 45-50% relative humidity for seeds, the low dose absorbed during the analysis does 12 months. After storage, the seeds were analyzed with the not cause genetic mutations or affect seed germination X-ray test and later subjected to the germination test. (Simak and Gustafsson, 1953). Therefore, it is non- The X-ray test was done with eight replications of 25 seeds, destructive, allowing physiological tests with seeds and placed on double-faced adhesive tape on a transparent plastic the establishment of cause and effect relationships (Cicero sheet; the seeds were numbered according to their position on and Banzatto-Junior, 2003). the sheet , so they could be identified later. The plastic sheet The X-ray test has been used with various objectives was placed inside a Faxitron®digital X-ray machine (model including relating internal morphology to seed germination MX-20 DC-12) linked to a Core 2 Duo computer (3.16 GHz, in tomatoes (Van Der Burg et al., 1994), Lithraea molleoides 2 GB of memory RAM, 160 GB Hard Disk) and a MultiSync (Machado and Cicero, 2003), Peltophorum dubium (Oliveira monitor (17 inch LCD1990SX) and submitted to radiation for et al., 2003), bell pepper (Dell’Áquilla, 2007; Gagliardi and 20 seconds at 20 kV. The images produced were saved in the Marcos-Filho, 2011) and rice (Menezes et al., 2012). computer hard disc for later analysis. The seeds were removed In studying internal seed morphology, one parameter from the transparent sheet and transferred to an acrylic tray which may be evaluated is embryo size, which can be with individual cells numbered in the same order as they were defined by the degree of development and the free space for the X-ray images. in the internal seed cavity (Marcos-Filho et al., 2010); this The germination test was done on a paper towel free space was determined for the first time for tomato moistened with distilled water in a ratio equivalent to 2.5 seeds and includes the free spaces between the embryo times the weight of the paper. The previously numbered and the endosperm or between the seed contents and the seeds were distributed on two sheets of paper towel (on tegument, which can occur in different parts of the seed, the upper third of the substrate to allow individual seedling but normally around the embryo (Liu et al., 1993). development) and covered with another sheet. The rolls The measurement of the free space inside the seed and were taken to the germinator at 20-30 ºC and the evaluation the embryo size can be done by analyzing the X-ray images was made on the seventh day after sowing. The normal with Image Pro Plus® software. This computer program was and abnormal seedlings and the dead seeds were removed used to quantify the free space in bell pepper seeds, when from the substrate and photographed with a Nikon® model those seeds with free spaces larger than 2.7% compared to D10 digital camera linked to a computer. The images were their total area, showed a progressive reduction in normal saved on the computer hard disc for later analysis. seedling germination (Dell’Áquilla, 2007). Research done The images of the X-rayed seeds were analyzed by Gagliardi and Marcos-Filho (2011) gave a similar with a version 7.0 Image Pro Plus® (Media Cybernetics®, result for the same species, where the number of abnormal EUA) software to determine the area of the seed and the seedlings increased proportionately with the increase in free space inside the seed and also the ratio between these free space; however, the quantification of free space in this areas. A calculation was made subtracting the free space study was made visually and this can be subjective. area from the total seed area to obtain the area occupied by The objective of this study was to verify the the embryo and endosperm tissues. The mean value of the
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 597 - 604, 2012 Morphology and germination in eggplant seed 599 area of the internal seed cavity occupied by the embryo and internal seed cavity and germination and show the isolated endosperm in the 200 seeds sample was also calculated to cases of damage. facilitate analysis as well as the standard deviation of each lot. Based on these results, the seeds were classified into Results and Discussion three categories as follows: a) category 1: seeds with endosperm and embryo areas The cavity area of the eggplant seeds occupied by the less than the mean minus one standard deviation; b) category embryo and endosperm was greater than 88% for all lots 2: seeds with endosperm and embryo areas between the mean (Table 1), and it can be seen from Figure 1 that for most seeds minus one standard deviation and the mean; c) category 3: in all lots , the area occupied by the embryo and endosperm seeds with an area greater than the mean. was greater than 97%. Evaluation of internal seed morphology Since few seeds were damaged (poor formation of their is important both to characterize poorly studied species as parts and/ or deteriorated tissues), it was decided to focus well as to evaluate seed quality regarding the physical and the study on the relationship between the filling of the physiological attributes (Gomes Junior, 2010).
Table 1. Area (%) occupied by the embryo and endosperm of eggplant seeds, Embu cultivar, in relation to the total seed area (mean for each lot) and values of the categories used for data analysis.
Area Standard Category Lot (Embryo + Endosperm) Deviation (area embryo + endosperm) 1 97.53 1.57 1 2 3 2 97.70 1.84 3 97.18 1.83 4 97.62 1.69 5 97.97 1.38 6 97.77 1.56 7 97.63 1.64 <95.98 95.98-97.64 >97.64 8 97.87 1.60 9 97.92 1.69 10 97.24 1.82 Mean 97.64 1.66
When the seeds of Tabebuia avellanedae were analyzed when analyzing internal seed morphology is the presence or with X-rays, it was observed that in most cases, when the absence of any damage. In this study, the overall observation embryonic cavity was totally filled with the cotyledon axis was that few of the sample seeds had been damaged. Some and well-formed cotyledons, normal seedlings were produced examples of seeds with mechanical damage and deteriorated (Amaral et al., 2011). However, until now, there have been no tissues, which affected germination, are shown in Figure 3. In data on this topic for eggplant seeds in the literature. Figure 3A, mechanical damage to the embryo is apparent and Regarding the percentage of seeds in each lot with a caused death of the seed (Figure 3A’). Similarly, it was found greater internal area occupied by the embryo and endosperm, that mechanical damage to the embryonic axis of corn seeds more than 60% were classified in category 3 in most lots. affected germination, resulting in abnormal seedlings or dead Examples of seeds with different internal cavity areas seeds (Cicero and Banzatto-Junior, 2003). In Figures 3B and occupied by the embryo and endosperm can be seen in 3C, dark areas caused by deterioration of the radicle extremity Figure 2. When the internal cavity is not completely filled by (Figure 3B) and the cotyledon (Figure 3C) can be seen, and the embryo and the endosperm or contains less dense tissues, this adversely affected the germination, resulting in seedlings the X-ray analysis produces images with dark areas, because with a root abnormality (Figure 3B’) and an abnormal seedling the resistance is not strong enough to block the passage of (Figure 3C’). Similar results are described for the seeds of the X-rays (Gagliardi and Marcos-Filho, 2011). Lithraea molleoides (Machado and Cicero, 2003) and bell Another important factor which should be considered pepper (Gagliardi and Marcos-Filho, 2011).
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Lot 1 Lot 2 Lot 3 100 100 100 98 98 98 96 96 96 94 94 94 Area (%) Area (%)
92 Area (%) 92 90 92 90 88 90 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 Seed number Seed number Seed number Lot 5 Lot 6 Lot 4 100 100 100 98 98 98 96 96 94 96
Area (%) 94 Area (%) 92 Area (%) 94 90 92 88 92 90 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 Seed number Seed number Seed number Lot 7 Lot 8 Lot 9 100 100 100 98 98 98 96 96 96 94 94 94 92 Area (%) Area (%) Area (%) 92 92 90 90 88 90 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 Seed number Seed number Seed number Lot 10 100 98 96 94
Area (%) 92 90 88 0 50 100 150 200 Seed number Figure 1. Area (%) of the internal cavity occupied by the embryo and endosperm of each seed for a sample with 200 individuals, of eggplant, Embu cultivar.
From the results shown in Table 2, relating seed morphology to the results of the germination test, a small difference in the germination of seeds from the different morphological categories could be seen, when only seeds from lot 1 with lot larger area of endosperm and embryo produced a higher percentage of normal seedlings. It is possible that completely formed seeds have a
greater probability of producing normal seedlings since Figure 2. Examples of egg plant seeds with differences in their embryos have a greater chance of developing the internal area cavity filled with the embryo and more storage reserves in the endosperm can favor and endosperm, category 1 (A), category 2 (B) germination; however, other factors interfere in this and category 3 (C). process, such as the history of the seeds produced, including production place and time, fruit harvesting,
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 597 - 604, 2012 Morphology and germination in eggplant seed 601 fruit storage time before seed extraction, extraction conditions, all of which influence the physiological method, type of drying, the packaging used and storage potential and, therefore, the germinative capacity.
Figure 3. Eggplant seeds, Embu cultivar, showing: deformed seed (A) and deteriorated embryo tissues (B and C) and the respective dead seed (A’) and abnormal seedlings (B’ and C’).
Table 2. Percentage of seeds (S) of each category (C) of internal morphology and normal (NS), abnormal seedlings (AS) and dead seeds (DS) obtained in the germination test for eggplant seeds.
Lot C S (%) NS (%) AS (%) DS (%) Lot C S (%) NS (%) AS (%) DS (%) 1 17 36 58 6 1 12 40 60 0 1 2 27 61 39 0 6 2 27 48 50 2 3 56 66 34 0 3 61 52 46 2 1 15 7 8 0 1 12 70 30 0 2 2 21 10 11 0 7 2 24 67 27 6 3 64 33 30 1 3 64 58 38 4 1 23 42 53 5 1 12 44 20 36 3 2 28 45 55 0 8 2 22 37 48 15 3 49 48 52 0 3 66 43 52 5 1 15 50 47 3 1 11 61 35 4 4 2 25 54 44 2 9 2 18 69 31 0 3 60 55 44 1 3 71 72 25 4 1 9 61 39 0 1 26 12 9 5 5 2 22 40 53 7 10 2 29 13 10 6 3 69 52 46 2 3 45 19 24 2
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In some cases, such as in lot 5, for example, seed and 2, those with a smaller area occupied by embryonic germination was lower even with a larger area was filled seed tissues; therefore, in most cases, the physiological with the embryo and endosperm (category 2 compared potential was responsible for this result and not the to 1 and category 3 compared to 2) (Table 2). It is worth seed morphology. pointing out that the differences in seed area occupied Downie et al. (1999) verified that considerable by the embryo and endosperm between the categories differences in the physiology of tomato seeds, such as were small and that the seed structures were undamaged. the activity of the cell cycle and the micropylar energy Therefore, for this reason, the physiological potential of the endosperm, were present in seeds with the same was responsible for their germination performance, area occupied by the embryo and endosperm and the considering that seeds with a greater filled area presence of the free space cannot be considered isolated (category 3) gave rise to both normal and abnormal to predict seed behavior and germination. seedlings (Figure 4). Similar results were observed Studying the relationship between the seed by Gagliardi and Marcos-Filho (2011) for bell pepper morphology of castor bean and germination from seeds, when even the undamaged seeds in some lots individual seedlings, Gomes Junior (2010) observed that with an internal area completely filled by the embryo seeds with a larger embryonic area did not necessarily and endosperm gave rise to abnormal seedlings and produce taller seedlings, that is, the relationship between non-germinated seeds. seed morphology and physiological potential was not always positive. Besides the seed morphology, other factors act in seedling germination and development, including the mobilization of reserves, which is one of the first phases of germination and is essential for the embryo to complete seedling establishment (Nonogaki, 2006). The analysis of the X-rays allowed the visualization of the component parts of the seeds, and, consequently, the study of internal morphology, while the Image Pro Plus® software permitted the measurement of the seed area and the internal cavity occupied with the tissues. These results are important because computerized methods, using high velocity image capture and data
processing, are the most advanced ones for a high level Figure 4. Eggplant seeds, Embu cultivar, represented by of precision in seed quality analyses (Dell’Áquila, 2009). lot 5, category 3 (A and C) and the respective An analysis of the images of eggplant seedlings abnormal (B) and normal (D) seedlings. (Figure 5) showed that the main abnormality found was a shortening and thickening of the roots. The An analysis of the germination results showed that reduction in seedling growth is a consequence of seed the percentage of dead seeds was small for most of the deterioration. Mohammadi et al. (2011) observed that lots compared to the percentage of abnormal seedlings the growth of seedlings from soybean seeds and the (Table 2). This higher percentage of abnormal seedlings mobilization of reserves decreased with increasing occurred for most lots independently of the seed area deterioration, attributing this to a reduction in the occupied by the embryo and endosperm, that is, the amount of reserves mobilized and not in the efficiency seed physiological potential was more important for this of the use of the reserves. Cytogenetic analyses have aspect and only the seeds of lot 1 with a greater area shown that the decrease in seed viability during aging occupied by the embryo and endosperm (category 3) is correlated with the increase in the frequency of showed higher germination. For dead seeds, only in lots aberrations in meristem cells of the seedling roots 8 and 10 was there a greater percentage in categories 1 (Pijlen et al., 1995).
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Figure 5. Types of seedling abnormality in eggplant observed in the germination test with problems in the roots (A, C, D, E and F) and the aerial part (B, E, F).
Conclusion http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/file/laborat%c3%b3rio/sementes/ regras%20para%20analise%20de%20sementes.pdf
The analysis of X-rays permits the visualization of the CICERO, S.M.; BANZATTO-JUNIOR, H.L. Avaliação do relacionamento component parts of eggplant seeds, permitting the study entre danos mecânicos e vigor, em sementes de milho, por meio da of the relationship between the internal morphology and análise de imagens. Revista Brasileira de Sementes, v.25, n.1, p.29- germination. The presence of a larger area occupied by 36, 2003. http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_pdf&pid=s0101- the embryo and endosperm did not favor germination. 31222003000100006&lng=en&nrm=iso&tlng=pt Mechanical damage or the presence of deteriorated tissues DELL’AQUILA, A. Pepper seed germination assessed by combined in seeds can adversely affect germination. X-radiography and computer-aided imaging analysis. Biologia Plantarum, v.51, p.777-781, 2007. http://www.springerlink.com/content/ Acknowledgements k615279r5854l88j/fulltext.pdf
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Efectos de la temperatura, el ambiente lumínico y la escarificación sobre la germinación de semillas de Bromelia serra Griseb. (Bromeliaceae)1
Graciela Noemí Klekailo2,3*, Daniel Tuesca2,4, Ignacio Martín Barberis2,3
RESUMEN - Bromelia serra Griseb. (Bromeliaceae) es una hierba terrestre que habita en el sotobosque de bosques abiertos del Chaco y el Cerrado. En este trabajo se analizó el efecto de la temperatura, el clima lumínico y la escarificación sobre la germinación de semillas. Se evaluaron dos regímenes de temperatura (15/20 ºC y 20/30 ºC), tres ambientes lumínicos (Luz, Filtro y Oscuridad; 100% luz y 0.65 R:FR, 100% luz y 0.09 R:FR y sin luz respectivamente) y
dos tratamientos de escarificación (Escarificación durante 1 min. con H2SO4 al 30% y Control sin escarificar). La temperatura fue un factor clave ya que solo se registró germinación (una reducida fracción de las semillas y en forma lenta) en el tratamiento a 20/30 ºC. Las semillas fueron indiferentes a la intensidad de luz, germinando tanto en condiciones de luz como de oscuridad. La calidad de la luz afectó la germinación, registrándose mayores porcentajes de germinación a altas relaciones R:FR. No se detectaron efectos de la escarificación en la germinación de las semillas. Los resultados de este trabajo aportan información básica sobre la germinación de semillas, que resultan útiles para el manejo de la especie.
Términos para indexación: calidad de la luz, Chaco, dormición, semillas herbáceas, manejo.
The effects of temperature, light environment and scarification on seed germination of Bromelia serra Griseb. (Bromeliaceae)
ABSTRACT – Bromelia serra Griseb. (Bromeliaceae) is a terrestrial herb that grows in the understory of Chaco and Cerrado woodlands. In this study, the effects of temperature, light environment and scarification on seed germination were analyzed. Two temperature regimes (15/20 ºC and 20/30 ºC), three light environments (Light, Filter and Darkness; 100% light and 0.65 R:FR, 100% light and 0.09 R:FR, and without light, respectively) and two scarification treatments (Scarification for 1
min. with H2SO4 at 30% and Control without scarification). Temperature was a key factor because germination was only recorded (a small fraction of seeds and very slowly) at the 20/30 ºC treatment. Seeds were indifferent to light intensity, germinating at full light, as well as at darkness. Light quality affected seed germination, with higher germination percentage at high R:FR. No effect of scarification on seed germination was recorded. The results of this work provide basic information about seed germination that could be useful for the management of this species.
Index terms: light quality, Chaco, dormancy, herbaceous seeds, management.
Introducción (Pitcairnioideae, Tillandsioideae y Bromelioideae). Dentro de la última subfamilia, el género Bromelia abarca 47 especies La familia Bromeliaceae comprende tres subfamilias principalmente sudamericanas (Smith y Downs, 1979).
1Sometido el 30/03/2012. Aprobado para publicación el 07/08/2012. 3CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Cinetificas y Técnicas). 2Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario, Código 4CIUNR (Consejo de Investigaciones de la Universidad Nacional de Rosario). Postal S2125ZAA, Zavalla, Santa Fe, Argentina. *Autor para correspondencia
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 605 - 612, 2012 606 g. n. klekailo et al.
Una de las especies terrestres de más amplia distribución Pinheiro y Borghetti, 2003; Graham y Andrade, 2004; es Bromelia serra Griseb. que se extiende en Argentina, Wiesbauer et al., 2007; Pereira et al., 2009; Duarte et Paraguay, Bolivia y Brasil (Smith y Downs, 1979), en las al., 2010; Dutra et al., 2010; Pereira et al., 2010b; Silveira regiones del Chaco (Zuloaga et al., 2008) y del Cerrado et al., 2010; Vieira y Silveira, 2010; Coelho et al., 2011; (Forzza et al., 2010). Estas regiones se caracterizan por Silveira et al., 2011). la presencia de parches leñosos intercalados con áreas Los frutos de varias bromeliáceas terrestres son graminosas (Lewis, 1991; Cabacinha y de Castro, 2009). consumidos por numerosas especies de mamíferos que En el Chaco Oriental, B. serra forma densas colonias luego dispersan sus semillas (Motta-Junior y Martins, 2002; junto a otras bromeliáceas (Aechmea distichantha) en los Beisiegel y Mantovani, 2006). El pasaje de las semillas parches leñosos de los bosques de Schinopsis balansae por el tracto digestivo de estos animales produce un (Lewis, 1991; Barberis et al., 2002; Barberis y Lewis, 2005). escarificado de la cubierta seminal que podría modificar la El sotobosque de estos parches leñosos presenta una elevada capacidad germinativa. Unos pocos estudios han evaluado heterogeneidad ambiental dada por la micro-topografía y la el efecto de la escarificación sobre la germinación de estructura del canopeo (Barberis et al., 2002), lo cual resulta semillas de bromeliáceas, demostrando la existencia de en condiciones lumínicas y de temperatura muy heterogéneas dormición por presencia de tegumentos impermeables para el establecimiento, crecimiento y desarrollo de las (Pompelli, 2006; Coelho et al., 2011). Los frutos de B. plantas del sotobosque (Cavallero et al., 2009). serra también son consumidos por varias especies de El establecimiento de nuevos individuos depende mamíferos que luego dispersan sus semillas. Se desconoce de las condiciones del hábitat, la disponibilidad de sin embargo, si sus semillas presentan dormición por propágulos (vegetativos o reproductivos), así como de los presencia de tegumentos impermeables. requerimientos particulares de las especies (Harper, 1977; Con el objetivo de evaluar la capacidad de Bromelia Baskin y Baskin, 1998). En el caso particular de B. serra, serra de reclutar individuos a partir de semillas en distintos las distintas áreas del sotobosque suelen ser colonizadas por microclimas generados por la cobertura vegetal heterogénea, individuos producidos vegetativamente mediante estolones. se realizaron experimentos en condiciones de laboratorio para Las plantas adultas alcanzan 0,6 m de altura y 1-1,5 m de determinar los efectos de la temperatura, el ambiente lumínico diámetro, poseen hojas lanceoladas con espinas antrorsas y la escarificación sobre la germinación de semillas. y retrorsas en sus bordes (Smith y Downs, 1979; Barberis et al., 2011). Se observan también individuos generados Material y Métodos a partir de semillas, las cuales son de color pardo rojizas, lenticulares y pesan alrededor de 35 mg. Sin embargo se Selección de plantas, cosecha de frutos y procesamiento desconoce en qué medida las condiciones ambientales de las semillas: en marzo de 2010 se cosecharon las (e.g. temperatura, intensidad y calidad lumínica) afectan la infrutescencias de 10 individuos reproductivos presentes capacidad de germinar de las semillas de esta especie. en parches convexos de un bosque de S. balansae ubicado En los últimos años se han realizado numerosos estudios en Las Gamas (21°16’ S y 40º48’ W), provincia de Santa a campo o en condiciones controladas, sobre germinación de Fe, Argentina. Las infrutescencias se almacenaron en un semillas de bromeliáceas. Los mismos abarcan especies de lugar seco durante una semana hasta su procesamiento. En las distintas subfamilias, de distintos hábitos de crecimiento gabinete, se abrieron los frutos con un bisturí y las semillas (i.e. epífitas, terrestres, rupícolas) y con distintos medios de fueron removidas, lavadas con agua corriente y luego dispersión (i.e. viento, animales) (da Rosa y Ferreira, 1998; secadas a temperatura ambiente. Pinheiro y Borghetti, 2003; Graham y Andrade, 2004; Tratamientos de temperatura, ambiente lumínico Mondragón y Calvo-Irabien, 2006; Pompelli, 2006; Vieira y escarificación: se utilizó un diseño factorial con dos et al., 2007; Wiesbauer et al., 2007; Pereira et al., 2009; tratamientos de temperatura, tres de ambiente lumínico y dos Anastácio y Santana, 2010; Bonin et al., 2010; Duarte et de escarificación. Se colocaron 25 semillas seleccionadas al., 2010; Dutra et al., 2010; Pereira et al., 2010a,b; Silveira al azar en cajas de Petri de vidrio de 15 cm de diámetro et al., 2010; Vieira y Silveira, 2010; Coelho et al., 2011; sobre hojas de papel de filtro húmedo. La germinación de Silveira et al., 2011). Varios de estos estudios muestran que las semillas se realizó en cámaras de crecimiento (Diurnal las especies de bromeliáceas difieren en los requerimientos de Growth Chamber, Forma Scientific Inc. Modelo 3740), temperatura y luz para germinar (da Rosa y Ferreira, 1998; equipadas con 8 lámparas fluorescentes de 15 W que generan
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3550 lux/estante y se simuló un fotoperíodo de 16 h. Los k C tratamientos de temperatura se obtuvieron regulando dos ∑ ni ,2 del proceso de germinación (Z) como Z = i=1 siendo cámaras de crecimiento con dos regímenes de temperaturas C ∑ nii ,2 (15/20 °C y 20/30 °C, respectivamente). Los tratamientos C = n (n −1) / 2 (Ranal y Santana, 2006; Ranal et de ambiente lumínico (i.e. Luz, Filtro y Oscuridad) se ni ,2 i i obtuvieron mediante la manipulación de la cantidad y calidad al., 2009). Bajos valores de U indican que la germinación de luz que recibían las cajas de Petri. En el tratamiento ‘Luz’ está más concentrada en el tiempo, mientras que los valores las semillas recibían 100% de luz sin ningún tipo de filtro. En de Z miden el grado de superposición de la germinación el tratamiento ‘Filtro’, las cajas de Petri estaban recubiertas (Ranal y Santana, 2006). Finalmente, para expresar los por un filtro (LEE Modelo 124) que permitía obtener una requerimientos de luz para la germinación se utilizó el relación de luz roja:roja lejana (i.e. relación R:FR) de 0,09, índice de Germinación Relativa a la Luz (GRL) (Milberg mientras que el control sin filtro tenía una relación R:FR de et al., 2000), donde GRL = GL / (GO + GL), siendo GL= % 0,65. Finalmente, en el tratamiento ‘Oscuridad’ las cajas de germinación a la luz, y GO= % germinación en oscuridad Petri fueron colocadas dentro de bolsas plásticas negras. Para permanente. Para ello se tomaron los valores promedio los tratamientos de escarificación, la mitad de las semillas de la germinación a la luz y a la oscuridad. El índice de GRL varía entre 0 (germinación sólo en oscuridad) y 1 fueron sumergidas en SO4H2 (30%) durante un minuto (i.e. tratamiento ‘Ácido’), mientras la otra mitad no fue tratada (germinación sólo a la luz). Si el índice GRL es superior a 0,75 se considera que la especie es dependiente de la luz (i.e. tratamiento ‘Control’). Esta concentración de SO4H2 y tiempo de exposición fueron utilizados considerando (fotoblásticas positivas), si es menor a 0,25 se considera los resultados obtenidos para Dyckia encholirioides var. repelente de la luz (fotoblásticas negativas), y si el valor encholirioide (Pompelli, 2006). está entre 0,25 y 0,75 se considera como indiferente a la luz Se utilizaron cuatro réplicas de 25 semillas en cada (Funes et al., 2009). combinación de tratamientos. Cada dos días se contaron Para ambos experimentos, el porcentaje de las semillas germinadas. Las observaciones se realizaron germinación se evaluó con modelos lineales generalizados bajo luz verde segura (i.e. green safe light sensu Baskin y que consideraban distribución quasi-binomial del error y Baskin, 1998), y se agregó agua desmineralizada cuando función logit de ligamiento (Crawley, 2007), mediante el fue necesario. El criterio de germinación fue la protrusión programa R (versión 2.9.0; The R Foundation for Statistical de la radícula. El experimento finalizó a los 80 días, cuando Computing). Las variables t, v, CVt, U y Z también se no se registraron nuevas semillas germinadas durante evaluaron con modelos lineales generalizados pero con cuatro controles sucesivos distribución normal y función ‘identidad’ de ligamiento Análisis de los datos: El porcentaje de germinación (Crawley, 2007). Se compararon modelos estadísticos Ngerm con y sin el efecto de la interacción entre los factores (i.e. (G) se calculó como G = ×100 , siendo Ngerm= Nsemb Ambiente Lumínico × Escarificación) mediante una prueba Nº de semillas germinadas, Nsemb= Nº de semillas de F (Crawley, 2007). Dado que el efecto de la interacción sembradas. El tiempo medio de germinación (t) se estimó no fue significativo (p > 0,05 para todas las pruebas), se n × t volvieron a realizar los análisis sólo con los factores = ∑ i i como t , donde ni es el número de semillas principales (Crawley, 2007). ∑ ni que germinaron en el tiempo ti y ti es el tiempo entre el inicio del experimento y la i-ésima observación. La tasa Resultados y Discusión media de germinación (v) se estimó como la recíproca del tiempo medio de germinación. El coeficiente de variación Se observó un marcado efecto de la temperatura. del tiempo de germinación (CVt) se estimó como el desvío En el tratamiento 15/20 °C no se registró germinación estándar del tiempo de germinación (st) dividido el tiempo inclusive 80 días luego de la siembra (datos no mostrados), medio de germinación multiplicado por 100. Se estimó mientras que a 20/30 °C las semillas lograron germinar, aunque en un bajo porcentaje (Figura 1). Estos resultados la incertidumbre del proceso de germinación (U) como k n concuerdan con lo registrado para otras especies de la siendo f = i , y la sincronización U = −∑ f i log 2 f i i k subfamilia Bromelioideae, como Aechmea nudicaulis, = i 1 ∑ ni i=1 Ananas ananassoides, Bromelia antiacantha, Bromelia
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 605 - 612, 2012 608 g. n. klekailo et al. balansae, Bromelia laciniosa, Neoglaziovia variegata, Vriesea penduliflora (Pereira et al., 2009; Duarte et Pseudoananas sagenarius y Streptocalyx floribundus, para al., 2010; Pereira et al., 2010b). Resultados similares a los las cuales la germinación se vio favorecida entre 25 y 30 ºC obtenidos para Bromelia serra han sido observados para (da Rosa y Ferreira, 1998; Pinheiro y Borghetti, 2003; Dutra otras especies herbáceas y leñosas del Chaco argentino, et al., 2010; Silveira et al., 2010; Vieira y Silveira, 2010; donde existe una amplia variación anual de temperatura Coelho et al., 2011; Silveira et al., 2011), así como para entre invierno y verano (Funes et al., 2009). Debe tenerse las subfamilias Pitcairnioideae y Tillandsioideae, en en cuenta que la población de B. serra utilizada en este la cuales la germinación estuvo favorecida en el rango estudio está ubicada al sudeste del Chaco, en el límite sur de temperaturas comprendido entre 20 y 30 ºC, en las de distribución de la especie, por lo cual la probabilidad de especies Pitcairnia albiflos, Dyckia goehringii, Alcantarea germinación de semillas y establecimiento de plántulas en imperialis, Pitcairnia flammea, Vriesea heterostachys y invierno es muy baja.
8080 6060 A B 5050 B 6060 a abab 4040 4040 b 3030 G (%) G (%) t (días) t (días) 2020 2020 1010 00 00 0.050.05 6060 C D 0.040.04 5050 ) ) 4040 -1 -1 0.030.03 3030 0.020.02 v (día v (día CVt (%) CVt CVt (%) CVt 2020 0.010.01 1010 0.000.00 00 44 0.120.12 a E F abab a 0.100.10 33 b 0.080.08 Z
22 Z 0.060.06 U (bits) U (bits) 0.040.04 11 0.020.02 00 0.000.00 Osc. Fil. Luz No SiSi Osc. Fil. Luz No SiSi Ambiente lumínico lumínico Escarificación Escarificación Ambiente lumínico lumínico Escarificación Escarificación Figura 1. Efectos del ambiente lumínico y la escarificación a temperaturas de 20/30 ºC sobre A) el porcentaje de germinación (G), B) el tiempo medio de germinación (t), C) la tasa media de germinación (v), D) el coeficiente de variación en el tiempo de germinación (CVt), E) la incertidumbre del proceso de germinación (U) y F) el índice de sincronización del proceso de germinación (Z). Letras distintas indican diferencias significativas entre tratamientos (i.e. p < 0,05). Tratamientos de ambiente lumínico: Oscuridad (Intensidad = 0 lux), Filtro (Intensidad = 3550 lux y relación R:FR = 0,09) y Luz (Intensidad = 3550 y relación R: FR = 0,65). Tratamientos de escarificación: No (Control) vs. Si (Escarificación con
SO4H2 (30%) durante un minuto) y Luz (Intensidad = 3550 lux y relación R:FR = 0,65). *En los gráficos se muestran los promedios + el error estándar de la medía.
En el rango de temperatura de 20/30 °C la Sin embargo, estudios posteriores muestran que en la germinación fue lenta, iniciándose a los 14 días y subfamilia Bromelioideae, a la que pertenece B. serra, extendiéndose hasta los 72 días. Smith y Downs (1974) el comportamiento no es uniforme. Por ejemplo, la señalan que a 25 °C la germinación de la mayoría de germinación de Ananas ananassoides también fue lenta las bromeliáceas ocurriría entre los 7 y los 28 días. (21-27 días) y se extendió por un largo plazo (hasta
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 605 - 612, 2012 Germinación de semillas de Bromelia serra 609 los 86 días) (Anastácio y Santana, 2010), al igual que apreciarse que no existen diferencias significativas en Bromelia balansae que comenzó a germinar a los 33 el porcentaje de germinación de semillas de B. serra días y se prolongó hasta los 110 días (Coelho et al., 2011), expuestas a diferentes intensidades de luz (i.e. Luz vs. mientras que para Nidularium innocentii la germinación Oscuridad) (Figura 1). Además el valor del índice de se inició a los 10 días (Pereira et al., 2010a). La Germinación Relativa a la Luz, que en este estudio germinación durante un período prolongado podría fue de 0,54, sugiere que esta especie es indiferente a ser parte de una estrategia que permitiría a la especie la luz. Estos resultados contrastan con lo registrado formar bancos de semillas persistentes, sin embargo se para otras bromeliáceas, donde las semillas son desconoce si B. serra presenta este comportamiento. consideradas fotoblásticas positivas como sucede en En condiciones de altas temperaturas (20/30 ºC), se Aechmea nudicaulis, Alcantarea imperialis, Ananas observaron diferencias significativas en el porcentaje ananassoides, Bromelia laciniosa, Dyckia distachya, de germinación y la incertidumbre del proceso de Pseudoananas sagenarius, Pitcairnia flammea y germinación debido al ambiente lumínico (Tabla 1). Streptocalyx floribundus (Pinheiro y Borghetti, 2003; Ambas variables fueron mayores en el tratamiento Wiesbauer et al., 2007; Pereira et al., 2009; Dutra et Luz que en el tratamiento Filtro, mientras que en al., 2010; Silveira et al., 2010; Vieira y Silveira, 2010). el tratamiento Oscuridad, el comportamiento fue Sin embargo, también se han registrado especies como intermedio (Figura 1). Por el contrario, no se observaron Bromelia antiacantha, Tillandsia brachycaulos, T. diferencias entre tratamientos respecto al tiempo medio elongata, Vriesea heterostachys y V. penduliflora que de germinación, la tasa media de germinación, el pueden germinar tanto en la luz como en la oscuridad (da coeficiente de variación en el tiempo de germinación o Rosa y Ferreira, 1998; Graham y Andrade, 2004; Pereira el índice de sincronización del proceso de germinación et al., 2009). Esto último, coincide con lo observado para (Tabla 1, Figura 1). Al analizar los contrastes entre los la mayoría de las especies herbáceas y leñosas chaqueñas distintos tratamientos del Ambiente lumínico, puede que parecen ser indiferentes a la luz (Funes et al., 2009).
Tabla 1. Resultados de modelos lineales generalizados para evaluar los efectos del ambiente lumínico y la escarificación a temperaturas de 20/30 ºC sobre el porcentaje de germinación (G), el tiempo medio de germinación (t), la tasa media de germinación (v), el coeficiente de variación de la germinación (CVt), la incertidumbre del proceso de germinación (U) y el índice de sincronización (Z). Se muestran los grados de libertad (g.l.) del numerador y denominador, la desviación, desviación residual, valores de F y probabilidad (P) para cada factor. Los valores en negrita muestran valores estadísticamente significativos (i.e. p < 0,05). Tratamientos de ambiente lumínico: Oscuridad (Intensidad = 0 lux), Luz (Intensidad = 3550 lux, y relación R:FR = 0,65) y Filtro (Intensidad = 3550
lux, y relación R:FR = 0,09). Tratamientos de escarificación: No (Control) vs. Si (Escarificación con SO4H2 (30%) durante un minuto). Desviación Variable Tratamiento g.l. Desviación Residual F P Ambiente lumínico 2,19 12,798 33,728 3,626 0,046 G Escarificación 1,19 1,577 46,525 0,894 0,356 Ambiente lumínico 2,19 133,935 877,32 1,635 0,221 t Escarificación 1,19 99,097 778,22 2,419 0,136 Ambiente lumínico 2,19 6,43e-05 4,17e-04 1,619 0,224 v Escarificación 1,19 3,99e-05 3,77e-04 2,011 0,172 Ambiente lumínico 2,19 52,661 1931,6 0,816 0,457 CVt Escarificación 1,19 161,469 1879,0 0,536 0,474 Ambiente lumínico 2,19 1,956 3,359 6,021 0,009 U Escarificación 1,19 0,279 3,087 1,674 0,211 Ambiente lumínico 2,19 0,0009 0,023 3,085 0,069 Z Escarificación 1,19 0,0074 0,022 0,819 0,377
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Al evaluar el efecto de la calidad de la luz (i.e. Luz vs. sulfúrico germinaron en mayor porcentaje. En ese estudio Filtro), se encontraron mayores valores de germinación con se analizaron los efectos de distintas concentraciones una relación R:FR alta que con una relación menor (i.e. de ácido sulfúrico y distintos tiempos de exposición al 0,65 y 0,09 respectivamente) (Figura 1). Estos resultados mismo. El tiempo de exposición más eficiente para romper coinciden con lo registrado por Pereira et al. (2009) para la dormición dada por la cubierta seminal fue igual al cuatro especies bromeliáceas, donde se encontraron utilizado en el presente estudio (1 minuto). Sin embargo, diferencias significativas en los porcentajes de germinación la concentración de ácido fue más elevada (98%) que la para valores de R:FR similares a los utilizados en este utilizada en el presente estudio (30%). Por consiguiente, estudio. De manera similar, Graham y Andrade (2004) para corroborar si las semillas de B. serra requieren encontraron que la germinación de las semillas de dos escarificación deberían realizarse nuevos estudios que bromeliáceas epífitas fue inhibida por la luz roja lejana. evaluaran distintas concentraciones de ácido y tiempos de Asimismo, los resultados encontrados en el presente trabajo exposición al mismo. coinciden con lo expresado por Pons (2000) quien plantea La información básica sobre los requerimientos de que en muchas especies la exposición de las semillas germinación de B. serra podría ser de utilidad ya que, de a la luz durante períodos prolongados tiende a inhibir la la misma manera que sucede con otras bromeliáceas, las germinación cuando la densidad del flujo de fotones (PFD) plantas de esta especie podría emplearse para otros fines es alta, especialmente a bajos niveles de relación R:FR. como por ejemplo, artesanías, industria farmacéutica, usos La incertidumbre del proceso de germinación fue más alta ornamentales, etc. (Bonin et al., 2010). para las semillas de B. serra que germinaron en el tratamiento con luz, que para aquellas que germinaron en el tratamiento Conclusiones con filtro, y se observó un comportamiento intermedio en el tratamiento de oscuridad (Tabla 1, Figura 1). Esto La temperatura posee un efecto marcado sobre la indica que tanto en presencia de luz como en oscuridad, la germinación de semillas de B. serra, ya que sólo germinan germinación es más heterogénea que en el tratamiento con a 20/30 ºC. La germinación de semillas no es afectada por filtro, sin estar concentrada en un solo momento. Vieira et la intensidad de la luz, pero sí por la calidad de la misma. La al. (2007) encontraron que las semillas de Dyckia tuberosa germinación es mayor a altas relaciones R:RL. Finalmente, presentaron una alta incertidumbre a bajas temperaturas, la escarificación no mejora la germinación, pero dados los tanto en luz como en oscuridad y una baja incertidumbre resultados observados en otras especies del mismo género en la temperatura óptima de germinación (30/35 ºC). Esto sería conveniente realizar nuevos estudios. último difiere de los resultados obtenidos en este trabajo, donde la incertidumbre fue alta en la temperatura óptima Agradecimientos de germinación. Si como se sugiere, las semillas de B. serra permanecen en el banco de semillas del suelo, la alta Agradecemos a Verónica Albute y Marta Bianchi incertidumbre encontrada (que se traduciría en un período por su colaboración en la recolección de frutos. Por el prolongado de germinación) aumentaría las probabilidades apoyo logístico durante la tarea de campo agradecemos la de que las plántulas generadas en distintos momentos colaboración de los miembros del Centro Experimental Dr. encuentren condiciones favorables para su desarrollo. Tito Livio Coppa, Ministerio de la Producción de Santa Fe. Tampoco se observaron diferencias significativas Agradecemos al CONICET por el apoyo financiero y a la debidas a la escarificación de las semillas respecto a Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de ninguna de las variables evaluadas (Tabla 1; Figura 1). Estos Rosario por el uso de las instalaciones. resultados contrastan con lo observado por Pompelli (2006), quien al exponer semillas de Dyckia encholirioides var. Referencias encholirioide a una concentración y tiempo de exposición a SO4H2 similares a los utilizados en este estudio logró ANASTÁCIO, M.R.; SANTANA, D.G.D. Germination characteristics remover la dormición impuesta por las cubiertas seminales. of seeds of Ananas ananassoides (Baker) L.B. Sm. (Bromeliaceae). Acta Asimismo, los resultados aquí presentados contrastan con Scientiarum - Biological Sciences, v.32, p.195-200, 2010. http://eduem. un estudio reciente (Coelho et al., 2011), donde las semillas uem.br/ojs/index.php/actascibiolsci/article/view/1693 de Bromelia balansae al ser escarificadas con ácido
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 605 - 612, 2012 613
Avaliação do potencial de uso da restrição hídrica em teste de sanidade de sementes de trigo visando à detecção de fungos1
Mauricio Mega Celano2, José da Cruz Machado3*, David de Souza Jaccoud Filho4, Renato Mendes Guimarães5
RESUMO - Objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar a viabilidade do uso da restrição hídrica, em substituição ou alternativa ao uso da técnica de congelamento de sementes de trigo, no teste de incubação em substrato de papel, blotter test. O trabalho consistiu na comparação das duas técnicas por meio do exame de 60 amostras de sementes, coletadas em diferentes áreas do Estado de Minas Gerais e outras regiões do país, tendo como restritor hídrico o soluto manitol, no potencial de -1,10 MPa, valor este determinado preliminarmente com base na capacidade de redução da germinação das sementes de trigo em condições do teste de sanidade. A incidência média de Bipolaris sorokiniana não foi afetada por nenhuma das técnicas comparadas, havendo, por outro lado, um maior estímulo da restrição hídrica em relação à Pyricularia grisea, Aspergillus ochraceus, Cladosporium cladosporioides e Epicoccum purpuracens. Para Alternaria alternata, Drechslera tritici-repentis e Fusarium graminearum, os maiores valores de incidência ocorreram no método do congelamento.
Termos para indexação: Triticum aestivum, patologia de sementes, blotter test.
Potential of water restriction technique for wheat seed health testing
ABSTRACT - The objective of this study was to evaluate the use of the water restriction technique as an alternative to deep freezing for inhibiting wheat seed germination during blotter test incubation. The two techniques were compared using sixty seed samples collected in different areas of Minas Gerais state and other regions of Brazil. The water restriction established was determined by using manitol, at a potential of -1.10 MPa, based on the results of preliminary essays. The mean incidence of B. sorokiniana was not affected by any of the two techniques. Values for the incidence of Pyricularia grisea, Aspergillus ochraceus, Cladosporium cladosporioides and Epicoccum purpuracens were higher when water restriction was used. On the other hand, values for the incidence of Alternaria alternata, Drechslera tritici- repentis and Fusarium graminearum were lower with water restriction. Elongation of the seed radicle can be tolerated to a certain degree during blotter test incubation and the water restriction technique is a potential alternative of the freezing technique for detecting most of the fungi associated with wheat seeds.
Index terms: Triticum aestivum, seed pathology, blotter test.
Introdução agentes etiológicos. Além de danos diretos a cultura no campo, sementes portadoras de patógenos constituem Inúmeras doenças que prejudicam a cultura do trigo focos primários para a cultura em fases posteriores de podem ser disseminadas por sementes portadoras de seus desenvolvimento. As plantas doentes produzem sementes
1Submetido em 11/04/2011. Aceito para publicação em 20/07/2012. 4Departamento de Fitossanidade, Universidade Estadual de Ponta Grossa, 84010-330-Ponta Grossa, PR, Brasil. 2Celano Rep. Com. Ltda, 84040-220, Ponta Grossa, PR, Brasil. 5Departamento de Agricultura, Universidade Federal de Lavras, 3Departamento de Fitopatologia, Universidade Federal de Lavras, 37200-000-Lavras, MG, Brasil. 37200-000-Lavras, MG, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 613 - 618, 2012 614 m. m. celano et al. infectadas, que por sua vez garantem a sobrevivência das para alguns patossistemas, conforme relatados na literatura doenças por diferentes gerações (Reis et al., 2001). (Falleiro et. al., 2010, Carvalho et al., 2009, Machado et No Brasil, dentre os patógenos transmitidos pelas al., 2008; Machado et al., 2007, Machado et al., 2004; Coutinho sementes de trigo, destacam-se: Bipolaris sorokiniana et al., 2001). (Sacc) Shoem. (agente etiológico da helmintosporiose ou Diante das dificuldades identificadas com o uso do mancha marrom e podridão comum das raízes), Drechslera método de congelamento para o teste de sanidade de tritici-repentis (Died) Shoem. (agente etiológico da sementes de trigo, o propósito deste trabalho foi avaliar a mancha amarela), Gibberella zeae (Schw.) Petch possibilidade de utilizar a técnica da restrição hídrica como (anamorfo: Fusarium graminearum Schwabe) (agente alternativa à referida técnica, partindo-se do princípio que etiológico da giberela e podridão comum de raízes), ela já tem sido empregada com vantagens em outros casos Pyricularia grisea (Cooke) Sacc. (agente etiológico da como arroz, sorgo, milho, cenoura para a mesma finalidade. brusone), Colletotrichum graminicola (Ces.) Wilson (agente etiológico da antracnose), Ustilago tritici Pers. Material e Métodos (agente etiológico do carvão), Septoria tritici Rob. in Desm. (agente etiológico da mancha salpicada da folha) e O trabalho foi conduzido no Laboratório de Patologia de Stagonospora nodorum (agente etiológico da septoriose, Sementes, Departamento de Fitopatologia da Universidade mancha da gluma e mancha do nó) (Reis et al., 2001). Federal de Lavras (DFP-UFLA). A análise de sementes visando à avaliação da qualidade Origem das amostras de sementes de trigo: foram obtidas sanitária de uma amostra e, consequentemente, do lote 60 amostras de sementes de trigo provenientes dos estados de que representa, é um pré-requisito fundamental do ponto Minas Gerais (1), Mato Grosso do Sul (2), Paraná (23), Rio de vista de defesa vegetal, certificação de sementes e Grande do Sul (7), Santa Catarina (7) e São Paulo (20). de grande valor em programas de melhoramento, entre Incubação das sementes em substrato de papel com outros. A escolha do método utilizado na análise sanitária congelamento: após a homogeneização das amostras, as de sementes depende, entre vários fatores, do tipo de sementes foram distribuídas em placas de Petri de 15 cm de patógeno, das condições disponíveis e dos objetivos do diâmetro (25 sementes/placa de Petri), contendo três folhas teste (Machado, 1988, Machado et al., 2002). de papel de filtro previamente esterilizadas e umedecidas em A detecção de patógenos em sementes de trigo pode água destilada e esterilizada (2,5 vezes o peso do papel de filtro ser realizada por diversos métodos, sendo a incubação em seco). As sementes, nas placas de Petri, foram inicialmente substrato de papel (blotter test) e em meio agarizado os mantidas por 24 horas à temperatura de 20 ºC ± 1 ºC, depois mais utilizados. Estes métodos são aplicados para quase em congelador a -20 ºC por 24 horas e, posteriormente, todos os tipos de sementes, incluindo cereais, hortaliças, incubadas a 20º C ± 1 ºC em câmara com fotoperíodo de ornamentais e florestais (Neergaard, 1979). 12 horas de luz negra (comprimento de onda próximo a Embora o método de incubação em substrato de ultravioleta), durante cinco dias. papel, blotter test, com congelamento seja utilizado em Incubação das sementes em substrato de papel com todo o mundo com a finalidade de impedir a germinação restrição hídrica: para este teste, foram distribuídas das sementes de diversas espécies, principalmente das sementes de trigo em placas de Petri de 15 cm de diâmetro gramíneas, durante o período de incubação, ele apresenta (25 sementes/placa de Petri), contendo três folhas de papel algumas restrições. Trata-se de um teste que, por causar a de filtro previamente esterilizadas e umedecidas com morte das sementes, superestima a ocorrência de alguns solução osmótica (2,5 vezes o peso do papel de filtro seco) fungos, incluindo os saprófitos, presentes nas sementes de manitol, potencial de -1,1 MPa (82,19 g/L), previamente devido à eliminação do componente resistência do esterilizadas. Para calcular a quantidade de manitol utilizada hospedeiro, além de constituir-se em obstáculo ao fluxo na preparação da solução, foi utilizado o programa SPMM operacional de um maior número de amostras para análise (Michel e Radcliffe, 1995). A temperatura utilizada no em curtos períodos de tempo. cálculo foi de 20 ºC, por ser esta a temperatura da câmara O uso da restrição hídrica em testes de sanidade de sementes de incubação. As sementes foram incubadas em câmara para controlar o processo de germinação de sementes durante o com temperatura de 20 ºC ± 1 ºC e fotoperíodo de 12 horas período de incubação em substituição a 2,4-Diclorofenoxiacetato de luz negra (comprimento de onda próximo a ultravioleta) de sódio ou uso do congelamento tem sido bem sucedido durante sete dias.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 613 - 618, 2012 Teste de sanidade de sementes de trigo 615
Avaliação da incidência e intensidade dos fungos nas Os dados relativos à incidência e intensidade de inóculo amostras de sementes: decorrido o período de incubação, foram comparados pelo Teste F. procedeu-se ao exame individual das sementes ou plântulas, com auxílio de um microscópio estereoscópico, Resultados e Discussão computando-se o percentual de incidência e intensidade de inóculo. Em alguns casos, a identificação foi confirmada Através da aplicação dos métodos de incubação pela visualização das estruturas morfológicas dos de sementes em substrato de papel com congelamento fungos em microscópio óptico. A intensidade de inoculo e em substrato de papel com restrição hídrica foram baseou-se no percentual da superfície de cada semente detectados neste trabalho, em níveis variáveis, nas recoberta por estruturas típicas de cada espécie de fungo, amostras de sementes examinadas, os fungos Bipolaris individualmente. A escala visual de colonização dos fungos sorokiniana, Drechslera tritici-repentis, Fusarium nas sementes foi constituída por quatro notas obedecendo graminearum, Pyricularia grisea, Penicillium spp., às proporções: zero (nenhuma estrutura típica do fungo Aspergillus ochraceus, Alternaria alternata, Cladosporium sobre as sementes); 1 (estrutura do fungo cobrindo até cladosporioides e Epicoccum purpuracens (Figura 1A). 10% do total da superfície das sementes); 2 (colonização Bipolaris sorokiniana e F. graminearum foram os fungos entre 11 e 50% da superfície das sementes); 3 (colonização patogênicos de maior ocorrência, sendo detectados acima de 50% da superfície das sementes ). em 93,3% e 65,0% das amostras, respectivamente. As Delineamento estatístico: o delineamento experimental ocorrências generalizadas dos fungos A. alternata, C. utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC), com dois cladosporioides e E. purpuracens, detectados em 60, tratamentos e oito repetições na avaliação do efeito dos 56 e 52 lotes, respectivamente (Figura 1A) devem-se, métodos de incubação de sementes em substrato de papel provavelmente, ao fato de que as sementes submetidas aos com congelamento e com restrição hídrica na detecção de testes não sofreram desinfestação superficial. Estas espécies fungos nas sementes em teste. Cada parcela experimental são consideradas contaminantes comuns em associação foi constituída por uma placa de Petri, com 25 sementes. com sementes das mais diversas espécies de vegetais.
Nº total de lotes Nº de lotes 60 Congelamento 606060 56 605656 6060 5656 6060 5453 565652 5252 54 53 Restrição Hídrica 525151
3939 3939 4040 4040 3636
22 2222 18 18 20 15 20 1515 1517 20 20 17121414 n° total de lotes 7 5 7 00 00 Bs Dtr Fg Pg Pn Ap At Cl Ep Bs Dtr Fg Pg Pn Ap At Cl Ep A Bs Dtr Fg P Pn Ap At Cl E B Bs Dtr Fg P Pn Ap At Cl E Figura 1. Número total de lotes (A) para cada fungo detectado em sementes de trigo submetidas ao teste de sanidade pelo método de incubação em substrato de papel com congelamento e substrato de papel com restrição hídrica (B) (total de 60 lotes). Bs = Bipolaris sorokiniana, Dtr = Drechslera tritici-repentis, Fg = Fusarium graminearum, Pg = Pyricularia grisea, Pn = Penicillium spp., Ap = Aspergillus ochraceus, At = Alternaria alternata, Cl = Cladosporium cladosporioides e Ep = Epicoccum purpuracens.
Pela análise comparativa realizada entre os dois métodos foi detectado em 3 desses lotes, sendo a incidência nestes de detecção, D. tritici-repentis ocorreu em apenas cinco casos de 3,5, 1,0 e 0,5% (Figura 1B). Por sua vez, Aspergillus amostras pelo método de restrição hídrica, ao passo que pelo ochraceus, considerado um fungo de armazenamento, foi método de congelamento ele foi detectado em 15 amostras favorecido nas condições do método osmótico, estando (Figura 1B). De um total de 39 lotes onde F. graminearum presente em 22 lotes. Pelo método do congelamento este estava presente, pela técnica da restrição hídrica este fungo organismo ocorreu em apenas sete lotes (Figura 1B).
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 613 - 618, 2012 616 m. m. celano et al.
Os valores médios de incidência dos fungos D. tritici- do conteúdo das sementes no substrato de papel, determinado repentis, F. graminearum e A. alternata pelo método do pela ação do congelamento, que leva ao rompimento de congelamento foram estatisticamente superiores do que aqueles estrutura celular e assim, proporcionando condições para o registrados pelo método da restrição hídrica (Figura 2). Uma das maior crescimento dos fungos nestas circunstâncias. Nestas hipóteses que pode explicar esse fato é o efeito de contaminação condições verifica-se que a incidência de alguns fungos no lote secundária entre sementes decorrente da elevada exsudação é superestimada pelo método do congelamento.
8080 Congelamento 4040 Congelamento RestriçãoRestrição Hídrica Restrição Hídrica a 6060 b 3030 a a b média (%) média (%) aa a b 4040 2020 aa aa a a a b b aa a a aa 20 b 10 b aa Incidência 20 10 Incidência média (%)
a Intensidade a aa a b Intensidade média (%) a a b aa aa a a b a b a b b a 00 00 A AA Bs Dtr Fg PgPg Pn Ap At Cl Ep BB BsBs Dtr Fg Pg Pn Ap At ClCl Ep 100 Congelamento 50 Congelamento RestriçãoHídrica Hídrica Restrição HídricaHídrica
80 (%) 40
60 30 máxima (%) máxima (%) máxima 40 20 Incidência 20 Intensidade 10 Incidência máxima (%) Intensidade
0 0 C Bs Dtr Fg Pg Pn Ap At Cl Ep D Bs Dtr Fg Pg Pn Ap At Cl Ep CC Bs Dtr Fg Pg Pn Ap At Cl Ep DD Bs Dtr Fg Pg Pn Ap At Cl Ep Figura 2. Valores médios (A e B) e máximos (C e D) de incidência e intensidade para cada fungo detectado em sementes de trigo submetidas ao teste de sanidade pelo método de incubação em substrato de papel com congelamento e substrato de papel com restrição hídrica (total de 60 lotes). Bs = Bipolaris sorokiniana, Dtr = Drechslera tritici-repentis, Fg = Fusarium graminearum, Pg = Pyricularia grisea, Pn = Penicillium spp., Ap = Aspergillus ochraceus, At = Alternaria alternata, Cl = Cladosporium cladosporioides e Ep = Epicoccum purpuracens.
Outra hipótese levantada diz respeito à quebra de que ocorre com o congelamento. resistência da semente pela sua morte determinada pela A incidência média dos fungos Pyricularia grisea, ação do congelamento (-18 ºC / 24 horas). Com a resposta A. ochraceus, C. cladosporioides e E. purpuracens, de defesa da semente reduzida, o desenvolvimento do pelo método da restrição hídrica, foi estatisticamente fungo é facilitado. Em relação ao efeito da restrição superior (Teste F, p ≤ 0,01) àquela obtida pelo método do hídrica, ela apenas inibe ou reduz a protrusão radicular, congelamento (Figura 2A). Possivelmente esses fungos sem que ocorra morte da semente. Desta maneira, estando possuam uma maior habilidade em desenvolverem-se a semente fisiologicamente ativa, o crescimento do (s) em ambiente com maior potencial hídrico (-1,1 MPa), e fungo (s) contidos nessas sementes poderá sofrer a ação também, em utilizar o manitol como fonte adicional de de certos metabólitos liberados pela semente. Portanto, os carbono, favorecendo o seu crescimento. valores observados no método de incubação em substrato Em relação aos valores médios de intensidade de de papel com restrição hídrica parecem retratar com mais inóculo, foram detectadas diferenças estatísticas entre os dois naturalidade o que ocorre nesta interação, ao contrário do métodos de sanidade comparados (Teste F, p £ 0,01) para
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 613 - 618, 2012 Teste de sanidade de sementes de trigo 617 os fungos D. tritici-repentis, A. alternata ,A. ochraceus e C. constatação merece, no entanto investigações adicionais cladosporioides. O método do congelamento proporcionou mais aprofundadas. valores mais elevados aos dois primeiros fungos, ao contrário Este estudo deixa claro que o método de incubação em de A. ochraceus e C. cladosporioides (Figura 2B). substrato de papel com congelamento é mais sensível que Estes resultados evidenciam que o método de o método osmótico na detecção de fungos em programas incubação em substrato de papel com restrição hídrica, voltados para a diagnose de patógenos de natureza comparado ao método com congelamento, foi menos quarentenária. Do ponto de vista de certificação, o método sensível na detecção de Drechslera tritici-repentis (Figuras da restrição hídrica configura-se como uma alternativa das 1 e 2). Os maiores valores de incidência deste organismo mais promissoras, sendo ele um método não destrutivo e obtido a partir da avaliação das 60 amostras de sementes que não oferece riscos para a saúde humana e nem envolve pelos métodos de congelamento e restrição hídrica foram contaminantes químicos em laboratórios onde sementes de 21% e 8%, respectivamente, sendo os valores médios de são manipuladas. É válido lembrar que, pelo método de incidência nestas amostras de 3,1% e 0,9% para o método restrição hídrica, o fluxo operacional de análise de amostras do congelamento e restrição hídrica. D. tritici-repentis em laboratório de rotina não sofre restrições como no caso produziu menos conidióforos e conídios nas sementes do uso do blotter test com congelamento. Além dessas submetidas ao teste com restrição hídrica, por conseguinte vantagens, por meio do blotter com restrição hídrica, a sua detecção e quantificação foram dificultadas. manipulação das sementes em pré-incubação é menor, O uso de solução osmótica em testes de sanidade, o que previne problemas resultantes da movimentação especificamente no blotter test foi relatado inicialmente indesejável das sementes nos substratos do blotter test. por Brodal (1997) na Noruega e Suécia com a finalidade de detectar espécies de Drechslera e Bipolaris em sementes Conclusões de alguns cereais, de maneira indireta. Com a incorporação de uma solução de sacarose 0,5 M ao substrato de papel, A técnica da restrição hídrica pode ser empregada observou-se que sementes portadoras daqueles gêneros com sucesso na análise de sementes de trigo, em produziam logo abaixo ou ao seu redor uma coloração programas de certificação, como alternativa à técnica do azulada. Segundo relatos de Sivanesan (1987), a formação congelamento pelo teste de Incubação em Substrato de e liberação de antraquinonas por aqueles gêneros eram os Papel- blotter test, para a detecção de parte dos fungos responsáveis por esta mudança de coloração no substrato. fitopatogênicos e de deterioração em armazenamento Em estudos comparativos entre o método de congelamento associados a estas sementes. e o blotter osmótico, com base na análise de 57 amostras A recomendação da restrição hídrica na detecção de sementes de cevada, no período de 1990-93, Brodal de alguns dos fungos como Drechslera tritici-repentis e (1997) relata que o método osmótico (sacarose 0,5 M) Fusarium graminearum ainda requer estudos adicionais. proporcionou valores mais elevados de detecção daqueles fungos do que o blotter com congelamento. Relata ainda Agradecimentos Brodal (1997) que além da maior sensibilidade do método osmótico, da ordem de 40%, ele apresenta a vantagem Ao Engº. Agr. Amando Ribas Stabach. Ao Dr. Augusto de retardar a germinação das sementes. Neste trabalho Cesar Pereira Goulart. Ao Engº. Agr. Anderson Feltrin. o objetivo não era, portanto, determinar as espécies dos Ao Engº. Agr. Carlos Utiamada. À Dra. Maria Heloisa D. fungos em foco, mas sim a mudança de coloração do Moraes e Dra. Norimar Denardin, pelo fornecimento de substrato em nível de gênero. parte dos lotes de sementes. Ao CNPq/CAPES/FAPEMIG, No presente trabalho, pelo método com restrição pelo apoio financeiro e logístico na condução destes estudos. hídrica foi observada produção de uma coloração rosa- claro no substrato de papel na região abaixo das sementes Referências que pertenciam a lotes em que, por meio do método do congelamento, foi detectado Drechslera tritici-repentis. BRODAL, G. Comparative tests with the osmotic blotter method for Este fato faz com que a avaliação da incidência desse detection of Drechslera spp. in barley seeds. In: HUTCHINS, J.D.; fungo possa ser realizada, pelo blotter com restrição REEVES, J.C. Seed health testing: progress towards the 21st century. hídrica, com base na formação daquela coloração. Esta NIAB / ISTA / CAB International, 1997. p.211-218.
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 613 - 618, 2012 619
Germinação, biometria de sementes e morfologia de plântulas de Guizotia abyssinica Cass.1
Carla Regina Baptista Gordin2*, Rodolpho Freire Marques2, Tathiana Elisa Masetto2, Silvana de Paula Quintão Scalon2
RESUMO - O niger (Guizotia abyssinica Cass.) é uma herbácea anual com potencial para produção de biodiesel, porém com poucas informações referentes à qualidade de suas sementes. Com isso, objetivou- se determinar as temperaturas e substratos para a germinação e desenvolvimento inicial de plântulas, além de caracterizar morfologicamente as sementes e plântulas. Foram determinados o peso de mil sementes, grau de umidade, massa, comprimento, largura e espessura das sementes. No teste de germinação foram utilizadas quatro temperaturas constantes sob luz branca constante (15 °C, 20 °C, 25 °C e 30 °C) e uma temperatura alternada (20-30 °C) sob regime de 10 horas de escuro e 14 horas de luz branca para a temperatura mais elevada e dois substratos (entre papel e sobre papel). Foram determinadas as curvas de embebição das sementes, a germinação, o índice de velocidade de germinação, o tempo médio de germinação e o comprimento e massa seca de plântulas. As sementes de niger possuem dimensões semelhantes entre si, média de 4,54 mm de comprimento, 1,39 mm de largura, 1,15 mm de espessura e 0,0043 g de peso. As temperaturas 20-30 °C e 25 °C e ambos os substratos testados são eficientes para a condução do teste de germinação em sementes de niger.
Termos para indexação: Asteraceae, embebição de sementes, niger, temperaturas.
Germination, seed biometrics and seedling morphology of Guizotia abyssinica Cass.
ABSTRACT - The niger plant (Guizotia abyssinica Cass.) is a herbaceous annual with a potential for biodiesel production but information on seed quality is scarce. The objective of this study was to determine the temperatures and substrates for seed germination and initial seedling development, besides characterizing niger seed and seedling morphology. One thousand seed weight, moisture content, weight, length, width and thickness of seeds were determined. The seed germination test was done at a constant temperature in continuous light (15 °C, 20 °C, 25 °C and 30 °C) and with an alternating temperature (20-30 °C) with 10 h dark and 14 h of white light for the highest temperature and two substrates (on paper and between paper). The seed imbibitions curves germination percentage, germination speed index, mean germination time, seedling length and dry weight were determinated. The niger seeds had similar dimensions: 4.54 mm long, 1.39 mm wide, 1.15 mm thick and a mean weight of 0.0043 g. The 20-30 °C and 25 °C temperatures and the two substrates tested are suitable for the niger seed germination test.
Index terms: Asteraceae, niger, seeds imbibitions, temperatures.
Introdução uma espécie herbácea anual cujas sementes contêm 30% de teor de óleo. Esse óleo é composto por 9,2% de ácido O niger (Guizotia abyssinica Cass.) (Asteraceae) é palmítico, 10,1% de ácido esteárico, 9,0% de ácido oléico
1Submetido em 13/04/2011. Aceito para publicação em 17/04/2012. 2Faculdade de Ciências Agrárias/Universidade Federal da Grande Dourados, Caixa Postal 533, 79804-970–Dourados, MS, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 620 C. R. B. GORDIN et al. e 71,7% de ácido linoleico, que o torna adequado para a observa-se recomedações para a condução do teste de produção comercial de biodiesel (Sarin et al., 2009). O óleo germinação de várias espécies, no entanto, as informações pode ainda ser usado na culinária e fabricação de tintas e sobre as espécies exóticas com potencial para a produção iluminação. As plantas de niger podem ser utilizadas na de biodiesel ainda são escassas. Até o momento, não foram alimentação de ovinos, enquanto aos bovinos é fornecida verificadas recomendações para a realização do teste de como silagem (Getinet e Sharma, 1996). Podem ser usadas germinação de niger. Com o avanço dos estudos e comprovado também na bordadura dos campos de cereais para evitar potencial dessas espécies, espera-se um crescente interesse que animais danifiquem a produção (Sarin et al., 2009). para sua exploração agrícola, o que justifica a necessidade De acordo com Carneiro et al. (2008), o niger deve ser de métodos padronizados para analisar a viabilidade de suas considerado uma espécie promissora para a produção de sementes em laboratório (Bergo et al., 2010). fitomassa quando utilizada como cobertura do solo. Diante disso, objetivou-se determinar as temperaturas As pesquisas com o niger justificam-se pela e substratos ideais para a germinação de sementes e potencialidade da espécie e pela escassez de informações desenvolvimento inicial de plântulas, além de caracterizar referentes à qualidade fisiológica com que suas sementes morfologicamente as sementes e as plântulas de niger. são produzidas (Souza et al., 2009), especialmente na região Centro-Oeste, onde as áreas anteriormente mantidas Material e Métodos em pousio durante o inverno estão sendo destinadas à produção de plantas oleaginosas. O trabalho foi conduzido no Laboratório de Tecnologia Os estudos com germinação de sementes são realizados, de Sementes da Faculdade de Ciências Agrárias da geralmente, com o objetivo de ampliar os conhecimentos Universidade Federal da Grande Dourados, em 2010. fisiológicos e morfológicos do embrião e da plântula, As sementes utilizadas foram colhidas na safra 2009/10 verificar as influências de fatores ambientais no processo; no município de Primavera do Leste – MT. A colheita e estimar as causas e avaliar métodos de superação de a trilhagem dos capítulos foram realizadas manualmente dormência; avaliar o estádio de maturação das sementes e e, em seguida, os aquênios foram acondicionados em verificar o efeito do processamento e armazenamento sobre embalagens permeáveis e armazenados em câmara fria e a qualidade de sementes (Baskin e Baskin, 1998). seca (15 °C e 60% UR) até a instalação dos experimentos. A temperatura é um dos fatores ambientais mais O peso de mil sementes foi determinado a partir da limitantes para o processo germinativo por afetar a contagem de oito subamostras de 100 sementes tomadas embebição e os processos metabólicos, determinando a ao acaso, sendo os valores expressos em gramas, conforme capacidade germinativa (Baskin e Baskin, 1998; Castro e (Brasil, 2009). Também foi determinado o grau de umidade Hilhorst, 2004) e interferindo na velocidade de absorção pelo método da estufa a 105 ºC por 24 horas (Brasil, 2009) da água e nas reações bioquímicas (Marcos Filho, 2005). com quatro repetições de 25 g de sementes inteiras. Os O tipo de substrato influencia tanto a germinação das resultados foram calculados com base no peso das sementes sementes quanto o desenvolvimento das plantas (Tonin úmidas e foram expressos em porcentagem. e Perez, 2006). Dessa forma, deve ter a capacidade de O comprimento, a largura e a espessura de 200 reter água suficiente de forma a assegurar o suprimento sementes foram determinados com auxílio de paquímetro de umidade para as sementes; ter uma estrutura aberta e digital (0,01 mm) e a massa individual das sementes foi porosa, permitindo boa aeração; e ser isento de fungos determinada por meio de balança de precisão (0,0001 g). e bactérias que possam interferir no crescimento ou na Considerou-se como comprimento a região compreendida avaliação das plântulas (Brasil, 2009). entre a porção basal e a apical da semente e a largura e O conhecimento da morfologia da semente e da plântula a espessura foram tomadas na parte intermediária da nos estádios iniciais de desenvolvimento contribui tanto para semente. As características morfológicas da semente foram a Sistemática quanto para a Ecologia, fornecendo subsídios descritas de acordo com Barroso et al. (1999). importantes para a diferenciação de espécies do mesmo O teste de germinação foi conduzido em câmaras gênero, reconhecimento da planta no campo e indicações de germinação do tipo BOD e os tratamentos foram sobre armazenamento, viabilidade e métodos de semeadura, constituídos de quatro temperaturas constantes (15 °C, entre outros (Andrade et al., 2006; Abreu et al., 2005). 20 °C, 25 °C e 30 °C) sob luz branca constante (seis Nas Regras para Análise de Sementes (Brasil, 2009), lâmpadas fluorescentes tipo “luz do dia” Philips®
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 Teste de germinação de sementes de niger 621 com fluência de 32,85 μmol m-2 s-1) e uma temperatura 8,3%. Foi verificado que todas as sementes avaliadas alternada (20-30 °C) sob regime de 10 horas de escuro e possuem dimensões semelhantes entre si, obtendo- 14 horas de luz branca para a temperatura mais elevada. se em média 4,54 mm de comprimento, 1,39 mm de Dois tipos de substrato (sobre papel e entre papel) foram largura, 1,15 mm de espessura e pesaram 0,0043 g umedecidos com água destilada ao equivalente a 2,5 (Figuras 1A, 1B, 1C e 1D). Em geral, as sementes de vezes o peso do papel seco, em caixas do tipo “gerbox”, niger são pouco angulosas, com seção longitudinal previamente esterilizadas com álcool 70%. O teste teve obovada afilando gradativamente em direção a base, a duração de sete dias e as contagens foram realizadas e seção transversal elíptica. Externamente são lisas, diariamente, obtendo-se ao final o registro de sementes glabras, negras, sem papus, costelas, rostro ou bordos germinadas e plântulas normais, plântulas anormais e alados (Barroso et al., 1999). sementes mortas. Não houve efeito significativo das temperaturas e substratos Juntamente com o teste de germinação, obteve-se testados nas porcentagens de germinação e de sementes mortas o tempo médio de germinação (TMG) de acordo com de niger (Tabela 1). Os maiores resultados de germinação foram Edmond e Drapalla (1958) e o índice de velocidade de observados em sementes submetidas à temperatura alternada de germinação (IVG), de acordo com a fórmula proposta por 20-30 °C e temperatura constante de 25 °C e o maior número (Maguire, 1962). As plântulas foram analisadas quanto de sementes mortas foi computado nas temperaturas de 25 °C ao comprimento médio da parte aérea e da raiz, e massa e 30 °C. De forma semelhante, a porcentagem de plântulas seca de plântulas inteiras, com auxílio de régua graduada e normais foi superior nas temperaturas de 20-30 °C e 25 °C balança analítica de precisão (0,0001 g), respectivamente. em ambos os substratos. Na temperatura de 15 °C, os valores Os dados de comprimento foram expressos em centímetros de plântulas anormais foram significativamente superiores as e os de massa de plântulas em gramas. demais temperaturas nos dois substratos. Paralelamente, foram determinadas as curvas de Estudando a germinação de aquênios de Baccharis embebição das sementes nas condições testadas de dracunculifolia (Asteraceae), Gomes e Fernandes (2002) temperaturas e substratos. Para isso, utilizaram-se observaram que as maiores porcentagens de germinação quatro repetições de dez sementes para cada tratamento. (aproximadamente 80%) foram obtidas nas temperaturas Inicialmente, as sementes foram pesadas durante as seis de 15 °C e 20 °C na presença de luz branca constante e primeiras horas de embebição, por meio de balança analítica substrato sobre papel. Já para Baccharis retusa (Asteraceae) de precisão (0,0001 g). Após esse período as sementes constatou-se que as maiores porcentagens de germinação foram pesadas em intervalos de 24 horas, encerrando-se as ocorreram nas temperaturas de 15 °C e 25 °C, havendo um pesagens 24 horas após a protrusão da raiz primária. decréscimo na temperatura de 30 °C, nas mesmas condições O delineamento experimental utilizado foi o de luz e substrato (Garcia et al., 2006). Frequentemente as inteiramente casualizado, constituindo-se de um fatorial condições ambientais exigidas para a germinação estão 2 x 5 (dois substratos e cinco temperaturas), com quatro relacionadas com as condições ecológicas predominantes repetições de 50 sementes. Os dados de biometria foram no habitat da planta. Normalmente, as temperaturas em analisados por meio de distribuição de frequência. Os que ocorrem as maiores taxas germinativas correspondem valores de porcentagem de germinação, tempo médio aos valores registrados nas épocas e microambientes mais de germinação, índice de velocidade de germinação e propícios para as plântulas (Baskin e Baskin, 1992). comprimento e massa seca das plântulas foram submetidos Em ambos os substratos as temperaturas de 20-30 °C e à análise de variância e no caso de significância as médias 30 °C proporcionaram significativo aumento na velocidade dos tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey, a de germinação, enquanto a temperatura de 15 °C prolongou 5% de probabilidade, por meio do programa computacional também significativamente o teste. A germinação das sementes SISVAR (Ferreira, 2000). sobre papel foi inferior a germinação entre papel apenas na temperatura de 25 °C, não sendo observada diferença entre Resultados e Discussão os dois substratos nas demais temperaturas. Confirmando os resultados obtidos para o IVG a temperatura de 15 °C retardou Pelos resultados obtidos, o peso de mil sementes o tempo médio de germinação e as temperaturas de 20-30 °C de niger foi de 4,210 g, sendo que o grau de umidade e 30 °C proporcionaram germinação significativamente mais das sementes na ocasião da realização dos testes foi de rápida (Tabela 1).
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 622 C. R. B. GORDIN et al.
Figura 1. Comprimento (A), largura (B), espessura (C) e massa de sementes (D) de niger (Guizotia abyssinica Cass.).
Tabela 1. Porcentagens de germinação (G), plântulas normais (PN), plântulas anormais (PA), sementes mortas (SM), índice de velocidade de germinação (IVG) e tempo médio de germinação (TMG) de sementes de niger (Guizotia abyssinica Cass.) sob diferentes temperaturas e substratos.
Temperatura G (%) PN (%) PA (%) (°C) Sobre Papel Entre Papel Sobre Papel Entre Papel Sobre Papel Entre papel 15 95,00 Aa 95,00 Aa 68,50 Aa 46,00 Bb 14,00 Bb 23,00 Ab 20 94,50 Aa 96,50 Aa 75,50 Aa 73,50 Aa 7,50 Aab 5,50 Aa 20-30 99,00 Aa 98,00 Aa 77,00 Aa 79,50 Aa 8,00 Aab 6,50 Aa 25 96,50 Aa 97,50 Aa 78,50 Aa 84,00 Aa 4,50 Aa 5,50 Aa 30 95,00 Aa 96,00 Aa 58,00 Aa 66,50 Aab 4,50 Aa 7,50 Aa SM (%) IVG TMG (dias) 15 1,00 Aa 0,50 Aa 13,47 Ac 13,81 Ac 3,83 Ac 3,70 Ac 20 1,50 Aa 2,50 Aa 23,18 Ab 23,94 Ab 2,06 Ab 2,10 Ab 20-30 2,00 Aa 1,50 Aa 39,97 Aa 40,42 Aa 1,40 Aa 1,40 Aa 25 3,00 Aa 3,00 Aa 24,74 Bb 27,88 Ab 2,03 Ab 1, 88 Ab 30 3,50 Aa 3,00 Aa 39,88 Aa 41,40 Aa 1,39 Aa 1,39 Aa
Médias seguidas por pelo menos uma mesma letra minúscula na coluna e uma mesma letra maiúscula na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05).
O processo de germinação envolve uma série de eixos embrionários submetidos a essas condições perdem atividades metabólicas, durante as quais ocorre uma sequência substâncias orgânicas, já que sofrem danificações no programada de reações bioquímicas; cada uma dessas sistema de membranas (Marcos Filho, 2005). Por outro reações apresenta exigências próprias quanto à temperatura, lado, temperaturas altas aumentam a velocidade de principalmente porque dependem da atividade de sistemas germinação, devido ocorrer modificação da fluidez de enzimáticos específicos (Marcos Filho, 2005). Dessa forma, membranas, alteração da estrutura de proteínas e ácidos a temperatura tem efeito direto, via termoindução da nucleicos e da concentração de metabólitos (Rodrigues germinação. Temperaturas baixas reduzem a atividade et al., 2010; Zinn et al., 2010). cinética das moléculas, reduzindo a velocidade das As curvas de embebição das sementes de niger nas reações químicas (Oliveira et al., 2006). Além disso, os diferentes combinações de temperaturas e substratos
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 Teste de germinação de sementes de niger 623 utilizados encontram-se nas Figuras 2A, 2B, 2C, 2D, 2E entre as sementes e o substrato; em geral, para as sementes e Figuras 3A, 3B, 3C, 3D, 3E. De acordo com Bewley e de niger esta fase foi completada já na primeira hora de Black (1994), a fase I corresponde a uma rápida entrada de embebição, quando foi verificado acréscimo superior a água, em função da grande diferença de potencial hídrico 14% no peso inicial das sementes.
Figura 2. Curvas de embebição de sementes de niger (Guizotia abyssinica Cass.) nas temperaturas de 15 °C (A), 20 °C (B), 20-30 °C (C), 25 °C (D) e 30 °C (E) no substrato sobre papel.
Na fase II, a velocidade de absorção de água se 25, 20-30 e 30 °C nos substratos sobre e entre papel, torna mais lenta e ocorrem diversas reações metabólicas observou-se comportamento semelhante das sementes com preparatórias à emergência da raiz primária (Bewley e a caracterização da fase III após 24 horas da semeadura, Black, 1994). Na germinação do niger sob temperatura de quando as sementes de niger atingiram de 38,6% a 45,2% 15 °C essa fase foi mais longa, estendendo-se por 71 horas de acréscimo no seu peso inicial por ocasião da protrusão no substrato sobre papel (Figura 2A) e por 47 horas no da raiz primária. substrato entre papel (Figura 3A). Nas demais temperaturas Sendo assim, com exceção da temperatura de 15 °C essa fase foi observada até 24 horas após a semeadura, observou-se a emergência da raiz primária das sementes de havendo uma variação de 31,9% a 41,6% no aumento de niger 24 horas após a semeadura, enquanto o alongamento peso das sementes. do hipocótilo iniciou-se dois dias após a semeadura. Com o Na fase III, com o metabolismo ativado e em função crescimento da raiz primária verificou-se intensa formação da produção de substâncias osmoticamente ativas, ocorre de pêlos absorventes ou radiculares, que entre o terceiro e redução no potencial hídrico das sementes, resultando em quarto dias do desenvolvimento pós-seminal deram lugar rápida absorção de água do meio (Bewley e Black, 1994). às raízes secundárias. Os cotilédones das plântulas de niger No presente trabalho, sob a temperatura de 15 °C a fase III são verdes, oblongos e glabros e emergem dos tegumentos iniciou-se 72 horas após a semeadura no substrato sobre por volta do terceiro dia após a semeadura, caracterizando papel (Figura 2A), observando-se 28% de germinação uma germinação epígea ou fanerocotiledonar. Iniciaram sua e após 48 horas no substrato entre papel, com 20% de expansão aos quatro dias após a semeadura, completando-a germinação (Figura 3A). Para as temperaturas de 20, entre o quinto e sexto dias após a semeadura. Aos sete dias
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 624 C. R. B. GORDIN et al. após a semeadura, a plântula normal apresentou hipocótilo longa e raízes secundárias; e cotilédones completamente longo, cilíndrico e delgado de cor esverdeada; raiz principal expandidos e verdes (Figura 4).
Figura 3. Curvas de embebição de sementes de niger (Guizotia abyssinica Cass.) nas temperaturas de 15 °C (A), 20 °C (B), 20-30 °C (C), 25 °C (D) e 30 °C (E) no substrato entre papel.
Figura 4. Aspectos do desenvolvimento pós-seminal de niger (Guizotia abyssinica Cass.).
As plântulas anormais encontradas no teste de em todas as temperaturas (Figura 5). germinação apresentaram raiz curta e grossa ou ausência Houve interação significativa entre as temperaturas de raiz principal, com maior frequência nas temperaturas e os substratos utilizados para o comprimento médio da de 15 °C e 20 °C; plântulas com raiz e/ou hipocótilo com parte aérea de plântulas de niger (Tabela 2). Observou-se infecção primária, com maior frequência na temperatura que a temperatura de 25 °C nos dois substratos utilizados de 30 °C; e plântulas com hipocótilo retorcido ou curvado proporcionou plântulas com comprimento superior e os
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 Teste de germinação de sementes de niger 625 menores comprimentos de parte aérea foram obtidos nas A embebição sob baixas temperaturas pode provocar temperaturas de 15 °C, nos dois substratos e a 20 °C, no redução do crescimento das plântulas, mesmo quando a substrato sobre papel. Já para o comprimento médio da temperatura retornar a níveis favoráveis. Esse prejuízo raiz a temperatura alternada de 20-30 °C proporcionou os geralmente é proporcional ao período de exposição a essa melhores resultados e as temperaturas de 15 °C e 20 °C, ao temperatura, podendo haver, inclusive, extensão do problema contrário, contribuíram para raízes mais curtas. Nesse caso, ao restante do ciclo da planta, com efeitos sobre a rapidez do os dois substratos utilizados não diferiram estatisticamente desenvolvimento e a produção por área. Possivelmente, as entre si. injúrias por resfriamento estão relacionadas a danificações ao sistema de membranas, devido à perda de substâncias orgânicas dos eixos embrionários submetidos a essas condições (Marcos Filho, 2005). De maneira geral, o substrato entre papel ofereceu melhores resultados de comprimento de parte aérea quando comparado com o substrato sobre papel, entretanto, não diferiram estatisticamente entre si nas temperaturas de 15 °C e 30 °C (Tabela 2). Possivelmente, a capacidade de retenção da água de cada substrato, aliada às características intrínsecas que regulam o fluxo de água para as sementes, influenciaram os resultados do teste, sendo que o substrato sobre papel exigiu reumedecimento com maior frequência em relação ao substrato entre papel. A massa seca de plântulas de niger não foi influenciada pelos substratos testados, sendo maior na temperatura de 15 °C, seguida das temperaturas de 20-30 °C e 25 °C no substrato sobre papel (Tabela 2). De acordo com Stefanello et al. (2006), as sementes vigorosas expostas as condições necessárias à germinação originam plântulas com maior taxa de crescimento, Figura 5. Plântulas anormais de niger (Guizotia abyssinica em função de apresentarem maior capacidade de transformação Cass.) detectadas no teste de germinação realizado do suprimento de reservas dos tecidos de armazenamento e sob diferentes temperaturas e substratos. maior incorporação destes pelo eixo embrionário.
Tabela 2. Comprimento médio da parte aérea (CMPA) e da raiz (CMR) e massa seca (MS) de plântulas de niger (Guizotia abyssinica Cass.) submetidas a diferentes temperaturas e substratos.
CMPA (cm.plântula-1) CMR (cm.plântula-1) MS (g.plântula-1) Temperatura (°C) Sobre papel Entre papel Sobre papel Entre papel Sobre papel Entre papel 15 2,9 Ad 3,1 Ad 5,4 Abc 5,0 Ac 0,031 Aa 0,031 Aa 20 3,1 Bd 3,8 Ac 4,8 Ac 5,5 Abc 0,024 Ab 0,025 Ab 20-30 3,8 Bc 4,4 Ab 7,6 Aa 7,8 Aa 0,027 Aab 0,026 Ab 25 5,0 Ba 5,3 Aa 6,6 Aab 6,7 Aab 0,028 Aab 0,026 Ab 30 4,3 Ab 4,4 Ab 6,7 Aab 6,4 Ab 0,025 Ab 0,024 Ab
Médias seguidas por pelo menos uma mesma letra minúscula na coluna e uma mesma letra maiúscula na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05).
Enquanto a temperatura e outros estresses abióticos agricultáveis passará por situações de extremas flutuações são fatores limitantes para as culturas produzidas em ambientais (Zinn et al., 2010). O fato das sementes de regiões periféricas, a produtividade agrícola está sujeita niger serem indiferentes as variações de temperaturas entre as variações sazonais. As especulações sobre as mudanças 15 ºC e 30 ºC durante a germinação infere que a espécie, climáticas globais concluem que a maioria das áreas possivelmente, apresenta vantagens de estabelecimento em
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 626 C. R. B. GORDIN et al.
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 619 - 627, 2012 628
Indexação do Lettuce mosaic virus em sementes e plântulas de genótipos de alface1
Lillian Silveira Pereira2, Alexandre Levi Rodrigues Chaves2, Joaquim Adelino Azevedo Filho3, Addolorata Colariccio2*
RESUMO - O Lettuce mosaic virus espécie mais importante na cultura de alface (Lactuca sativa L.) no Brasil, causando sintomas de mosaico, clareamento das nervuras, necrose, distorção foliar e redução do crescimento da planta, pode ser transmitido por sementes com uma taxa de 1% a 16%, dependendo da interação dos genótipos de alface com os isolados LMV-Most ou LMV-Common. Neste trabalho, avaliou-se a detecção do LMV por PTA-ELISA, em sementes e plântulas de oito genótipos de alface: ‘Vanessa Roxa’, ‘Baba de Verão’, ‘Verdinha’, ‘Maravilha das 4 Estações’, ‘Evely’, ‘Marcela’, 687 (‘Sapore’ x ‘Vera’ ), 784 (‘Sapore’ x ‘Vera’), utilizando anti-soro policlonal específico. O vírus não foi detectado em sementes do genótipo ‘Verdinha’ e, em plântulas dos genótipos 687, ‘Marcela’ e ‘Evely’, após a germinação em papel e 687, 784 e ‘Marcela’ com gene mo1¹, após a germinação em substrato. A avaliação individual do número de sementes infectadas foi de 100% para ‘Vanessa Roxa’ e ‘Baba de Verão’, 87,7% para ‘Verdinha’, 46,6% para ‘Maravilha das 4 Estações’ e 16,6% para ‘Evely’. Nos genótipos com gene de resistência o percentual foi de 15,6%, 26,6%, 90% em ‘Marcela’, 687 e 784, respectivamente. A detecção do LMV por PTA-ELISA foi eficiente tanto em sementes quanto em plântulas.
Termos para indexação: alface, detecção, sementes, sorologia e genótipos.
Lettuce mosaic virus indexation in seeds and seedlings of lettuce genotypes
ABSTRACT - Lettuce mosaic virus is the major virus in lettuce (Lactuca sativa L.) in Brazil, causing symptoms of mosaic, vein clearing, necrosis, leaf distortion and growth reduction. The LMV is transmitted by seeds at a rate of 1% to 16%, mostly due to interaction between the isolates LMV-Most and LMV-Common and the lettuce cultivar. In this study, LMV detection by PTA-ELISA in seeds and seedlings of eight lettuce genotypes, ‘Vanessa Roxa’, ‘Baba de Verão’, ‘Verdinha’, ‘Maravilha das 4 Estações’, ‘Evely’, ‘Marcela’, 687 (‘Vera’ X ‘Sapore’), 784 (‘Vera’ X ‘Sapore’), was evaluated, using specific polyclonal antisera. The virus was not detected in seeds of ‘Verdinha’ genotype and seedlings of 687, ‘Marcela’ and ‘Evely’ after germination in a paper towel or in 687, 784 and ‘Marcela’ with the mo1¹ resistance gene, after germination in a substrate. The individual evaluation of the number of infected seeds made by PTA-ELISA was 100% for ‘Vanessa Roxa’ and ‘Baba de Verão’, 87.7% for ‘Verdinha’, 46.6% for ‘Maravilha das 4 Estações’ and 16.6% for ‘Evely’. In the genotypes with the resistance gene the percentage was 15.6%, 26.6%, 90% in ‘Marcela’, 687 and 784, respectively. Virus detection in seeds and seedlings by PTA-ELISA was very efficient for both seeds and seedlings.
Index terms: lettuce, detection, seed, serology, genotypes.
1Submetido em 13/05/2011. Aceito para publicação em 06/05/2012. 3Pólo Regional Leste Paulista Monte Alegre do Sul, 13910-000-Monte Alegre do Sul, SP, Brasil. 2Instituto Biológico, Laboratório de Fitovirologia e Fisiopatologia, 04114-002–São Paulo, SP, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 628 - 635, 2012 L.S. Pereira et al. 629
Introdução os genes de resistência mo1¹ e mo1² foram constatadas baixas taxas de transmissão (1,9%) (Jadão et al., 2002). A transmissão de vírus por sementes ocorre em Mas, mesmo com baixas taxas de transmissão de 0,001 aproximadamente, 18% das espécies de vírus descritas, aproximadamente, a porcentagem de plantas infectadas pode por uma ou mais das suas hospedeiras naturais e, um terço ser alta, devido a posterior disseminação do vírus, por afídeos dos vírus pode ser transmitido por pelo menos uma de suas vetores causando severas perdas na produção (Hull, 2002). hospedeiras (Hull, 2002). Para a maioria das interações No Brasil, também ocorreram perdas totais em campos de vírus hospedeiro, a semente pode oferecer uma efetiva alface com populações ativas de afídeos, mesmo quando barreira contra a passagem dos vírus, mesmo quando estes a porcentagem de transmissão pelas sementes foi baixa, são altamente infectivos (Daniels, 1999). Apesar dessa aproximadamente 0,5% (Pavan et al., 2005). barreira, existem vírus que passam de uma geração a outra A transmissão de vírus pelas sementes não é uma regra, pelas sementes (Bennett, 1969; Shepherd, 1972), existindo mas esta via pode ser uma fonte primária de infecção na aproximadamente 100 espécies de vírus transmitidos por cultura e pode representar um meio eficiente de sua introdução sementes, dos quais 18 pertencem ao gênero Nepovirus; em regiões geográficas nas quais, ainda não ocorre, sendo 17 ao gênero Potyvirus; 13 ao gênero Alphacryptovirus; responsável pela disseminação dos vírus a longas distâncias, 9 ao gênero Ilarvirus e outras espécies em 21 dos demais devido ao intercâmbio nacional e internacional de sementes gêneros de vírus (Batista e Marinho, 2002; Zerbini, 2005). (Dinant e Lot, 1992; Chung et al., 2007). A transmissão de vírus por sementes pode ser influenciada A identificação dos patotipos, do LMV em sementes pela espécie ou genótipo do hospedeiro, pela espécie ou de alface é de fundamental importância, uma vez que, a patotipo do vírus, pelas condições ambientais, pela idade porcentagem de transmissão pelas sementes está associada da planta mãe e mais frequentemente, pela infecção dos aos diferentes patotipos do LMV e ao comportamento gametas antes da fertilização, embora para alguns vírus a das variedades resistentes ou tolerantes, podendo esta infecção ocorra após a fertilização (Maule e Wang, 1996). associação resultar em perda total da produção, sendo, um Dentre os vírus transmitidos por sementes, o Lettuce fator importante no controle do vírus, concomitantemente mosaic virus (LMV) é o mais disseminado no Brasil a produção de sementes certificadas (Krause-Sakate et (Zerbini, 2005) e em todo o mundo, podendo infectar al., 2001). O LMV pode ser transmitido pelas sementes diversas variedades de alface e causar sérios prejuízos à do LMV-Common e LMV-Most, sendo que a taxa de cultura (Dinant e Lot, 1992; Zerbini, 2005). transmissão pelas sementes do LMV-Most é de 1,9% O LMV pertence à família Potyviridae, gênero Potyvirus, quando infecta genótipos com gene de resistência e de possui partículas alongadas, medindo aproximadamente 16,6% quando infecta genótipos sem gene de resistência 750 nm de comprimento e 13 nm de diâmetro (Fauquet (Krause-Sakate et al., 2002). et al., 2005) com genoma composto por uma molécula de Apesar dos fatores que levam à transmissão de vírus de RNA fita simples, sentido positivo (Dinant e Lot, 1992). planta por sementes não serem bem conhecidos, existem O LMV é transmitido por sementes de alface, nas quais algumas teorias para explicar esse fenômeno. Hunter infecta os tecidos embrionários (Tomlinson, 1970). e Bowyer (1994), por imuno-marcação em embriões A epidemiologia do LMV está associada à imaturos de alface constataram que partículas do LMV transmissão por sementes, cuja taxa varia de acordo com se encontravam em todos os tecidos do óvulo, exceto no o patotipo e a cultivar utilizada (Dinant e Lot, 1992; saco embrionário. Porém, não foi possível determinar se as Jadão et al., 2002), à rápida disseminação pelos afídeos partículas do LMV presentes nos tecidos não-embrionários vetores, sendo as principais espécies descritas no Brasil, necessariamente tornavam as sementes infectadas (Hunter Myzus persicae, Aphis gossypii, A. fabae, Macrosiphum e Bowyer, 1994). solanifolli e Uroleucon sonchi (Costa,1998), das quais A detecção de vírus em sementes pode ser dificultada destacam-se como mais eficientes A. gossypii, A. pela baixa concentração de partículas nas sementes, por fabae e também à ocorrência de espécies da vegetação isso os programas de indexação adotam o teste sorológico espontânea (Chaves et al., 2007). de ELISA para detectar a presença do vírus, devido a sua No Brasil, em genótipos de alface sem genes de alta sensibilidade e possibilidade de avaliar um grande resistência foi constatada uma alta taxa de transmissão número de amostras (Hull, 2002). Entretanto, a eficiência pelas sementes (16,5%), enquanto em genótipos com do ELISA depende de diferentes fatores, dentre eles o tipo
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 628 - 635, 2012 630 Indexação de vírus em sementes e plântulas de alface de placa, o antissoro, a preparação e o tempo de incubação A germinação das sementes das dez subamostras, em da amostra, (Falk e Purciful, 1983). caixas de germinação foi realizada acondicionando cada Assim, tanto a determinação do número de sementes subamostra de 100 sementes, em um dos quadrantes da por amostra, quanto às técnicas utilizadas para avaliar caixa forrado com papel filtro (Germitest) umedecido com a presença de vírus em sementes e plântulas torna-se água esterilizada, totalizando 400 sementes em cada caixa, extremamente importante, considerando que a taxa de subdividida em quatro quadrantes sendo utilizadas 2,5 transmissão varia de acordo com a combinação do cultivar caixas para cada amostra. As caixas foram acondicionadas e da espécie ou estirpe de vírus que infecta a cultura (Batista em câmara climatizada (BOD) em condições controladas de e Marinho, 2002). luz (20 watts) de 12 h de fotoperíodo positivo e temperatura Dentre as sementes importadas pelo Brasil estão as de 25 °C. As plântulas foram avaliadas no estádio de folhas de alface, cuja sanidade no cultivo depende da qualidade cotiledonares, 15 dias após a semeadura. fitossanitária, uma vez que o LMV é o mais disseminado A germinação das sementes em substrato das dez nesta cultura, causando os maiores danos no campo (Batista subamostras, em caixas plásticas de 30 cm de largura X e Marinho, 2002). 50 cm de comprimento contendo 100 g de substrato, Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a foi realizada acondicionando cada subamostra de 100 presença do LMV em sementes e plântulas, em diferentes sementes em duas caixas, cada uma subdividida em cinco estádios de desenvolvimento, de variedades comerciais e compartimentos, totalizando 500 sementes em cada caixa. linhagens promissoras de alface, bem como, propor um As caixas foram mantidas em casa de vegetação, até a tamanho de amostra de sementes que possibilite a detecção germinação das sementes. As plântulas foram avaliadas no segura do vírus. estádio de duas folhas verdadeiras desenvolvidas, cerca de 25 dias, após a semeadura. Material e Métodos A detecção sorológica do LMV por PTA-ELISA foi realizada para as 10 subamostras de sementes, de L. Os experimentos foram realizados no Laboratório de sativa das variedades empregadas neste trabalho. Cada Fitovirologia e Fisiopatologia (LFF) do Centro de Pesquisa subamostra foi constituída de 100 sementes. O extrato e Desenvolvimento de Sanidade Vegetal (CPDSV), do bruto das sementes e das plântulas em papel filtro e Instituto Biológico, São Paulo, SP. substrato foi obtido pela redução a pó das sementes ou das Foram avaliadas sementes de alface dos genótipos plântulas com nitrogênio líquido acrescentando-se a seguir ‘Baba de Verão’, ‘Maravilha das 4 Estações’, ‘Vanessa o tampão Carbonato de Sódio 0,05 M, pH 9,6 na proporção Roxa’ e ‘Verdinha’, pertencentes ao Banco Ativo de 1/10 (g/mL). O PTA-ELISA foi realizado de acordo Germoplasma – Instituto Agronômico de Campinas (BAG- com (Clark e Adams 1977). Foram consideradas positivas IAC), provenientes de campo aberto do município de Jarinu, as subamostras em que, a média da leitura da triplicata de e sementes de alface das variedades ‘Evely’, ‘Marcela’, cada um foi 3,0 vezes maior do que a média da leitura da 687 (‘Vera’ X ‘Sapore’), 784 (‘Vera’ X ‘Sapore’) do BAG- triplicata do controle negativo. Como controles positivo Estação Experimental Hortec (BAG-EEH) provenientes do e negativo foram empregados, respectivamente, extrato município de Bragança Paulista. Todas as sementes estavam bruto de alface infectada pelo LMV e extrato bruto de acondicionadas em sacos de papel mantidos à 5 ºC. alface sadia, obtidos pelo mesmo procedimento empregado As amostras de cada genótipo avaliado foram para as subamostras avaliadas. constituídas de 3000 sementes, separadas em três lotes de Para a avaliação da porcentagem de sementes L. sativa 1000 sementes. Cada lote foi subdividido em 10 subamostras infectadas pelo LMV, foram empregadas 90 sementes com 100 sementes por subamostra. A presença do LMV de cada um dos genótipos avaliados. Cada semente foi foi avaliada em cada um dos três lotes, constituído de 10 macerada, individualmente, em tampão Carbonato de subamostras, em um dos lotes, diretamente nas sementes; sódio 0,05 M, pH 9,6 na proporção de 1/10 (g/mL) e o em outro em plântulas após a germinação em papel filtro extrato foi colocado em um único poço da placa de Elisa. O (gerbox) em substrato de papel filtro, e no último, em procedimento para o PTA-ELISA foi o mesmo empregado plântulas após a germinação em substrato comercial. Todas nos testes anteriores. A porcentagem de sementes infectadas as subamostras foram avaliadas por PTA-ELISA com de cada genótipo foi estimada pelo número de sementes antissoro policlonal para o LMV. positivas avaliadas na amostra total.
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Resultados e Discussão reforçam a necessidade da realização de testes fitossanitários complementares à inspeção visual de sintomas em mudas de De acordo com as Regras para Análise de Sementes alface provenientes de sementes, pois de acordo com Rohloff do Ministério da Agricultura, as sementes dos genótipos de e Marrou (1981), plântulas desta espécie quando infectadas alface avaliadas apresentaram 100% de germinação quando pelo LMV devem apresentar sintomas de mosaico a partir da submetidas ao teste de germinação em substrato papel de terceira folha desenvolvida. filtro (Brasil, 2009). Nas plântulas obtidas em papel filtro, O resultado do PTA-ELISA para a presença do LMV no período avaliado, houve somente o desenvolvimento nas 10 subamostras de sementes de L. sativa dos genótipos das folhas cotiledonares. Porém, em substrato comercial, do BAG-IAC foi positivo para os genótipos ‘Vanessa Roxa’, as plântulas desenvolveram as primeiras folhas verdadeiras, ‘Baba de Verão’ e Maravilha das 4 Estações’ e negativo para nas quais não foram visualizados sintomas de mosaico. A ‘Verdinha’(Tabela 1). Os valores médios de absorbância diferença do vigor das plântulas pode ser atribuída à falta para o controle positivo e negativo foram de 0,918 e 0,032, de nutrientes para o desenvolvimento da primeira folha respectivamente. Os valores da média de absorbância das 10 verdadeira em papel filtro, uma vez que não foi utilizada subamostras foram de 0,169, 0,178 e 0,609, respectivamente, solução nutritiva e a germinação ocorreu com as reservas dos para ‘Vanessa Roxa’, ‘Baba de Verão’ e Maravilha das 4 cotilédones das sementes (Zerbini, 2005). Estes resultados Estações’ e de 0,082 para ‘Verdinha’ (Tabela 1).
Tabela 1. Detecção do Lettuce mosaic virus (LMV) por PTA-ELISA em sementes e plântulas de Lactuca sativa após a germinação em papel filtro e substrato comercial dos genótipos do Banco Ativo de Germoplasma.
Subamostra ‘Maravilha ‘Vanessa Roxa’ ‘Baba de Verão’ ‘Verdinha’ (sem)1 4 estações’ Sem2 Ger3 Subt4 Sem2 Ger3 Subt4 Sem2 Ger3 Subt4 Sem2 Ger3 Subt4 A (100) 0,114 0,164 0,008 0,132 0,166 0,013 0,103 0,128 0,015 0,664 0,071 0,035 B (100) 0,191 0,216 0,015 0,151 0,163 0,018 0,084 0,163 0,009 0,540 0,108 0,035 C (100) 0,169 0,227 0,022 0,119 0,160 0,018 0,078 0,297 0,028 0,534 0,121 0,032 D (100) 0,140 0,286 0,023 0,169 0,142 0,013 0,092 0,257 0,012 0,612 0,267 0,082 E (100) 0,157 0,137 0,016 0,208 0,137 0,019 0,072 0,331 0,011 0,618 0,167 0,032 F (100) 0,153 0,127 0,018 0,191 0,187 0,018 0,074 0,091 0,015 0,637 0,135 0,024 G (100) 0,146 0,137 0,020 0,204 0,173 0,005 0,082 0,170 0,017 0,646 0,128 0,037 H (100) 0,170 0,153 0,023 0,205 0,229 0,016 0,087 0,221 0,016 0,639 0,133 0,052 I (100) 0,152 0,175 0,053 0,216 0,167 0,027 0,073 0,103 0,030 0,530 0,107 0,005 J (100) 0,193 0,141 0,024 0,190 0,111 0,008 0,075 0,129 0,005 0,672 0,163 0,010 ∑ (medias 0,169 0,176 0,022 0.178 0,180 0,015 0,082 0,189 0,015 0,609 0,147 0,034 subamostra) C+ 0,918 C- 0,032 Média 5,30 5,61 0,69 5,57 5,62 0,48 2,56 5,90 0,46 19,03 4,59 1,06 amostras/C- 1Subamostra: 1000 sementes de cada variedade sub amostradas em lotes de 100 sementes. 2 Sem: Média do valor da absorbância do LMV na amostra de sementes de L. sativa. 3Ger: Média do valor da absorbância do LMV em plântulas de L. sativa germinadas em papel filtro. 4Subt: Média do valor da absorbância do LMV em plântulas de L. sativa germinadas em substrato comercial. C+: Média do controle positivo. C -: Média do controle negativo .
O resultado do PTA-ELISA para a presença do genótipos ‘Marcela’, 687 (‘Vera’ X ‘Sapore’), 784 (‘Vera’ LMV nas 10 subamostras de sementes de L. sativa dos X ‘Sapore’) e ‘Evely’ do BAG-EEH, foi positivo para
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 628 - 635, 2012 632 Indexação de vírus em sementes e plântulas de alface todos os genótipos avaliados (Tabela 2). Os valores da média de absorbância das 10 subamostras de ‘Marcela’, médios de absorbância foram de 1,030 e 0,025, para o 687, 784 e ‘Evely’ foi de 0,440, 0,373, 0,468 e 0,138, controle positivo e negativo, respectivamente. Os valores respectivamente (Tabela 2).
Tabela 2. Detecção do Lettuce mosaic virus (LMV) por PTA-ELISA em sementes e plântulas de Lactuca sativa após a germinação em papel filtro e substrato comercial dos genótipos do Banco Ativo de Germoplasma.
Subamostra ‘687’5 ‘784’5 ‘Marcela’5 ‘Evely’ (sem) 1 Sem2 Ger3 Subt4 Sem2 Ger3 Subt4 Sem2 Ger3 Subt4 Sem2 Ger3 Subt4 A(100) 0,449 0,064 0,080 0,399 0,082 0,064 0,441 0,073 0,089 0,131 0,078 0,076 B(100) 0,395 0,062 0,077 0,486 0,087 0,088 0,440 0,053 0,082 0,152 0,068 0,059 C(100) 0,419 0,060 0,077 0,459 0,093 0,071 0,471 0,076 0,126 0,156 0,065 0,065 D(100) 0,305 0,047 0,097 0,431 0,090 0,038 0,499 0,061 0,084 0,139 0,076 0,072 E(100) 0,377 0,071 0,093 0,370 0,099 0,082 0,456 0,072 0,084 0,139 0,069 0,057 F(100) 0,348 0,067 0,067 0,411 0,073 0,088 0,451 0,110 0,094 0,137 0,076 0,068 G(100) 0,383 0,052 0,084 0,377 0,089 0,084 0,400 0,051 0,110 0,156 0,069 0,064 H(100) 0,327 0,095 0,099 0,405 0,079 0,069 0,368 0,061 0,099 0,119 0,082 0,075 I(100) 0,308 0,075 0,103 0,735 0,086 0,080 0,520 0,145 0,086 0,121 0,078 0,071 J(100) 0,420 0,074 0,083 0,567 0,084 0,097 0,362 0,056 0,103 0,139 0,072 0,064 ∑ (média 0,373 0,066 0,085 0,464 0,086 0,163 0,440 0,073 0,095 0,138 0,073 0,067 subamostra) C+ 1,03 C- 0,025 Média 14,92 2,66 3,41 18,56 3,44 6,53 17,63 2,92 3,82 5,55 2,93 2,68 amostras/C-
1Subamostra: 1000 sementes de cada variedade sub amostradas em lotes de 100 sementes. 2Sem: Média do valor da absorbância do LMV na amostra de sementes de L. sativa. 3Ger: Média do valor da absorbância do LMV em plântulas de L. sativa germinadas em papel filtro. 4Subt: Média do valor da absorbância do LMV em plântulas de L. sativa germinadas em substrato comercial. 5Genótipos de L. sativa com gene de resistência mol1. C+: Média do controle positivo. C -: Média do controle negativo.
Os valores de absorbância da detecção do LMV Lot, 1992; Maule e Wang, 1996). Porém, além do genótipo em sementes foram altos nos genótipos ‘Maravilha das outros fatores, como o subgrupo do LMV, a idade das 4 Estações’ que não possui genes de resistência e nos plantas e fatores ambientais, podem influenciar a presença genótipos ‘Marcela’, 687 e 784 que possuem o gene de do LMV nas sementes, conforme relatado por (Dinant e resistência mo1¹ que confere resistência ao patotipo II ou Lot, 1992; Maule e Wang 1996). No genótipo ‘Maravilha subgrupo LMV-Commom. Nos genótipos que possuem o das 4 Estações’ foram obtidos os valores de absorbância gene mo1¹ não ocorre a presença do LMV em sementes mais altos de detecção do LMV em sementes (Tabela 1). (Jadão et al., 2002), fato que não foi verificado para os Pelos resultados obtidos verificou-se que a ocorrência do genótipos ‘Marcela’, 687 e 784 (Tabela 2). Entretanto, os LMV nas sementes está diretamente associada à combinação valores de absorbância foram baixos nos genótipos ‘Evely’, entre a cultivar e o isolado do vírus. Em estudos realizados por ‘Vanessa Roxa’, ‘Baba de Verão’ e nulos para ‘Verdinha’, Krause-Sakate et al. (2002) com base na análise filogenética de que não possuem gene de resistência (Tabelas 1, 2). Este 73 isolados de LMV com diferentes propriedades biológicas, resultado evidencia que a presença do LMV nas sementes a interação entre as cultivares de alface e os isolados do pode ser influenciada pelo genótipo do hospedeiro (Dinant e LMV ocorreu independentemente da presença dos alelos de
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 628 - 635, 2012 L.S. Pereira et al. 633 resistência recessivos, com relação à capacidade de infectar (Nayudu, 2008). No presente trabalho houve transmissão do sementes. Fato observado neste trabalho, uma vez que nas LMV das sementes para as plântulas obtidas em substrato variedades com o gene de resistência foram obtidos valores nos genótipos 687, 784 e ‘Marcela, que apresentavam altos de absorbância nas sementes infectadas, sendo que o genes de resistência sendo que no genótipo 784 houve, esperado em genótipos com o gene de resistência mo1¹ seriam também, detecção do vírus nas plântulas obtidas em papel valores nulos de absorbância em sementes infectadas, de filtro (Tabela 2). Frequentemente, a transmissão do vírus acordo com os resultados obtidos por (Jadão et al., 2002). de sementes para plantas ocorre pela infecção dos gametas A detecção do LMV por PTA-ELISA, nas 10 antes da fertilização, mas a infecção do embrião também subamostras de plântulas avaliadas, obtidas em papel pode ocorrer após a fertilização, pela passagem do vírus para filtro, foi positiva para todos os genótipos, com exceção o núcleo ou para o embrião da planta-mãe (Nayudu, 2008). dos 687, ‘Marcela’ e ‘Evely’. A detecção do LMV nas Na avaliação individual das sementes, por PTA-ELISA, 10 subamostras de plântulas germinadas em substrato dos genótipos do BAG-IAC e BAG-EEH, agrupadas em lotes comercial foi positiva, somente para os genótipos com de 90 sementes, o LMV foi detectado em 100% das sementes o gene de resistência (Tabela 1). Neste caso houve a dos genótipos sem gene de resistência ‘Vanessa Roxa’, ‘Babá transmissão do LMV das sementes para as plântulas. de Verão’ e em 87,7% e 46,6% para ‘Verdinha’ e ‘Maravilha O resultado da detecção do LMV por PTA-ELISA, nas das 4 Estações’, respectivamente. Nos genótipos com gene de 10 subamostras de plântulas dos genótipos ‘Marcela’, 687, resistência o LMV foi detectado em 90%, 26,6% e 15,5% das 784 e ‘Evely’, obtidas em papel filtro foi positivo, para 784 sementes dos genótipos 784, 687 e ‘Marcela’, respectivamente e negativo para os demais genótipos, enquanto a detecção (Tabela 3). As taxas de sementes infectadas podem indicar que do LMV nas 10 subamostras de plântulas germinadas em as plantas mães dos genótipos ‘Marcela’, 687 e 784 tenham substrato comercial foi negativa, somente para ‘Evely’ e sido infectadas no campo pelo LMV-Most, uma vez que estes positivo para os demais genótipos (Tabela 2). genótipos tiveram uma porcentagem de sementes infectadas O resultado negativo para a detecção do LMV em superior a 1,33% como ocorre com os genótipos infectados plântulas obtidas em substrato pode ser atribuído a uma pelo LMV-Common (Jadão et al. 2002). Nos genótipos sem baixa concentração do vírus nas sementes no período gene de resistência o LMV foi detectado nas sementes, com de desenvolvimento da plântula em substrato. Wang et porcentagens que variaram de 16,6% a 100% (Tabela 3) al. (1993) verificaram o desenvolvimento de plântulas resultado semelhante ao obtido por Jadão et al. (2002), no sadias a partir de embriões infectados, o que pode ser qual a porcentagem de sementes infectadas pelo LMV-Most devido à baixa concentração ou à localização do vírus nas de genótipos sem gene de resistência é de16,6%. sementes. A localização do LMV em sementes e plântulas Os valores médios da leitura da absorbância foram de alface foi observada por Hunter e Bowyer (1993) pela diretamente proporcionais ao número de sementes positivas presença de virions e inclusões citoplasmáticas em tecidos em PTA-ELISA. Não houve diferenças entre o valor obtido embrionários, indicando a replicação viral. A infecção pela divisão das médias das sementes infectadas sobre a viral no tecido apical durante a germinação é um indício média do controle negativo, com relação à porcentagem de que a taxa de divisão celular excede o movimento do de sementes positivas em PTA-ELISA, entre os genótipos vírus para a plântula. De acordo com Wang et al. (1993), a com e sem gene de resistência (Tabela 3). invasão de embriões nem sempre é suficiente para induzir à Pelos resultados obtidos verificou-se que a detecção do transmissão do vírus das sementes para as plântulas. LMV por PTA-ELISA foi mais eficiente em sementes do Nos genótipos ‘Vanessa Roxa’, Baba de Verão’, que em plântulas de alface, uma vez que houve detecção ‘Verdinha’ e ‘Maravilha das 4 Estações’, sem genes de nas sementes de sete dos oito genótipos avaliados e somente resistência, houve transmissão do LMV das sementes para as em seis genótipos das plântulas, obtidas em papel filtro e plântulas, obtidas em papel filtro e não houve transmissão para substrato comercial (Tabelas 1, 2). as plântulas obtidas em substrato comercial (Tabela 1). O que De acordo com as recomendações da “International pode ser atribuído ao genótipo ou a baixa concentração do Seed Testing Association - ISTA” e “International Seed vírus nas plântulas. A transmissão de vírus por sementes para Federation - IFS” em análises de sanidade de sementes plantas raramente atinge 100%, porém em muitas cultivares e plântulas de alface, recomenda-se empregar o método a transmissão pode ser nula, devido à taxa de transmissão sorológico, para a detecção do LMV, utilizando-se para tanto estar mascarada pela inviabilidade das sementes infectadas uma amostragem mínima de 10.000 sementes divididas em
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 628 - 635, 2012 634 Indexação de vírus em sementes e plântulas de alface subamostras de 500 sementes e de 2.000 plântulas divididas ser um processo rápido e com constante padrão de leitura de em subamostras de 100 plântulas. Na análise de sementes absorbância (A405), das subamostras dos genótipos avaliados. pode ser detectada 1 em 500 e na análise de plântulas pode Pela detecção do LMV em sementes individualizadas, foi ser detectada 1 em 100 (ISF, 2011). estimada a porcentagem de sementes infectadas em cada Pelos resultados obtidos em PTA-ELISA demonstrou- genótipo avaliado. Foi constatada a eficiência do PTA- se a eficiência da técnica para a detecção do LMV em ELISA e a viabilidade de redução do número de sementes sementes e plântulas pela utilização de 1000 sementes de para a detecção do LMV, fator importante para a redução alface divididas em 10 subamostras de 100 sementes, que foi do número de sementes para análise, principalmente devido suficiente para a detecção segura do LMV. O que pode agilizar ao elevado custo de produção de sementes certificadas desta a interceptação do LMV em sementes comercializadas, por espécie de olerícola.
Tabela 3. Detecção do LMV por PTA-ELISA em sementes individualizadas pertencentes aos genótipos do Banco Ativo de Germoplasma.
Nº sementes Sementes 1 (M) BAG Genótipos (Avaliadas / infectadas (MC-)2 (M) /(MC-)3 (M C+)4 absorbância Infectadas) (%) ‘Vanessa Roxa' 90 / 90 100 0,329 0,033 9,96 0,689 ‘Baba de Verão' 90 / 90 100 0,117 0,012 9,75 0,547 BAG ‘Verdinha' 90 / 79 87,7 0,092 0,017 5,41 0,485 (IAC) ‘Maravilha 4 90 / 42 46,6 0,324 0,088 3,68 0,736 Estações' 687(‘Vera Sapore’) 90 / 24 26,60 0,487 0,038 12,8 1,500 BAG 784 (‘Vera Sapore’) 90 / 81 90,00 0,133 0,013 10,23 0,771 (EEH) ‘Marcela' 90 / 14 15,50 0,259 0,071 3,64 0,945 ‘Evely' 90 / 15 16,60 0,161 0,05 3,22 0,801
1(M): Média da leitura da absorbância a 405 nm da amostra de sementes. 2(MC-): Média da leitura da absorbância a 405nm do controle negativo. 3(M)/(MC-): Média da leitura da absorbância a 405 nm das sementes sobre a média da leitura do controle negativo. 4(MC+): Média da leitura de absorbância a 405nm do controle positivo.
Conclusões BENNETT, C.W. Seed transmission of plant viruses. Advances in Virus Research, v.14, p.221-261, 1969.
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Armazenamento de sementes de pinhão manso em diferentes embalagens e ambientes1
Artur Soares Pinto Junior2*, Vandeir Francisco Guimarães2, João Alexandre Lopes Dranski2, Fabio Steiner2, Marlene de Matos Malavasi2, Ubirajara Contro Malavasi2
RESUMO – Sementes de pinhão manso (Jatropha curcas L.) possuem características ortodoxas e requerem conhecimento sobre os fatores que afetam a manutenção de sua qualidade fisiológica. Assim, objetivou-se neste estudo identificar as condições adequadas de armazenamento para a manutenção da qualidade fisiológica de sementes de pinhão manso. Na avaliação dos métodos de armazenamento, utilizou-se delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3x3+1, sendo os fatores constituídos por três embalagens (saco de papel Kraft, saco de polietileno e embalagem de vidro), três ambientes de armazenamento (laboratório com condições não controladas, câmara refrigerada a 14 - 16 ºC e refrigerador a 4-6 ºC) e avaliação inicial do material em estudo. Foram analisados os valores de teor de água, primeira contagem de germinação em ambiente controlado. Também se avaliou o índice de velocidade de emergência, porcentagem de germinação das sementes e Índice de Qualidade de Dickson para as mudas após 45 dias da semeadura em ambiente propagativo não controlado. As sementes armazenadas em embalagem de vidro e ambiente de geladeira mantiveram a sua qualidade fisiológica, podendo ser armazenadas pelo período de 180 dias.
Termos para indexação: germinação, índice de Qualidade de Dickson, produção de mudas, temperatura.
Storage of physic nut seeds in different environments and packaging
ABSTRACT- Seeds from the physic nut (Jatropha curcas L.) have orthodox characteristics and knowing the factors that affect their physiological qualities is necessary. The objective of this study was to identify the appropriate storage conditions for maintaining the physiological quality of physic nut seeds. Storage methods were evaluated using a randomized factorial 3x3+1 design, with factors constituted by three different packagings (Kraft paper bags, polythene bags and packaging in glass), three storage environments (laboratory room temperature, refrigerated chamber at 14-16 °C and a refrigerator at 4-6 °C) and with an initial assessment of the study material. The water content, first germination count in a controlled environment, emergence speed, percentage seed germination and Dickson’s quality index for the seedlings 45 days after sowing in an environment of uncontrolled propagation, were evaluated. The characteristics of seed stored in glass containers and a refrigerated environment were maintained better and seeds can be stored for 180 days without any reduction in their physiological quality.
Index terms: germination, Dickson’s quality index, seedlings production, temperature.
Introdução muitas partes dos trópicos e subtrópicos da África e Ásia (Openshaw, 2000; Brittaine e Lutaladio, 2010). São O pinhão manso (Jatropha curcas L.) é uma planta arbustos caducifólios perdendo suas folhas na estação seca perene originária da América Central, cultivada em e a floração ocorre na estação chuvosa podendo florescer o
1Submetido em 05/07/2011. Aceito para publicação em 02/04/2012. 2Departamento de Ciências Agrárias, UNIOESTE, Caixa Postal 91, 85960-000-Marechal Candido Rondon, PR, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 636 - 643, 2012 a. s. pinto junior et al. 637 ano todo em regiões úmidas (Joker e Jepsen, 2003). de tempo possível são de extrema importância para o As sementes amadurecem aproximadamente três meses estabelecimento da espécie. Neste contexto, objetivou- após a floração sendo consideradas maduras quando da abertura se identificar as condições adequadas de armazenamento natural dos frutos. A colheita é realizada manualmente, sendo para a manutenção da qualidade fisiológica de sementes de que cada árvore pode produzir aproximadamente 30 kg de frutos pinhão manso. rendendo 12 kg de sementes por ano (Joker e Jepsen, 2003). Segundo Joker e Jepsen (2003), após a colheita as sementes Material e Métodos não devem ser expostas a secagem na incidência direta de luz solar, pois esta pode interferir negativamente no vigor e Foram utilizadas sementes de pinhão manso viabilidade do material. Estas devem ser secas à sombra, sendo provenientes do município de Eldorado-MS, com altitude este processo de extrema importância devido à existência de média de 342 metros e coordenadas geográficas de 23º 47’ dormência pós-colheita em sementes desta espécie, podendo ser 13” S e 54º 17’ 01” W. O clima da região é Subtropical superada facilmente no processo de secagem com a manutenção Úmido Mesotérmico (classificação de Köppen), com do grau de umidade ≤ a 10% (Joker e Jepsen, 2003; Arruda et verões quentes (temperatura média superior a 22 ºC), com al., 2004). Dentre as qualidades atribuídas à espécie destacam- tendência a concentração de chuvas e invernos com geadas se o uso medicinal e doméstico, na indústria de cosméticos e pouco frequentes, e precipitação média anual de 1148 mm. inseticidas, como cerca viva em pequenas propriedades, sendo A colheita dos frutos foi realizada de forma manual, bem recomendado para programas de produção de biodiesel. em uma área de sete hectares, da qual foram selecionados Os resíduos gerados na extração do óleo geram um valioso apenas os frutos que se encontravam no estádio final de adubo orgânico com significante teor de nitrogênio (Arruda et maturação (abertura natural). As sementes foram extraídas al., 2004; Cáceres et al., 2007). dos frutos de forma manual sendo posteriormente secas em A reprodução de pinhão manso pode ser via semente, local coberto e ventilado durante 45 dias. bem como por estacas (Arruda et al., 2004) sendo o plantio Após a secagem, as sementes foram acondicionadas por estacas mais simples e econômico. Entretanto, de maneira nas seguintes embalagens: saco de polietileno de baixa geral, as plantas originadas de sementes são mais resistentes e densidade, transparente, com 0,06 mm de espessura; saco de apresentam maior longevidade (Arruda et al., 2004). papel Kraft com 40 g m2 e embalagem de vidro com tampa, De acordo com Joker e Jepsen (2003), as sementes com capacidade para 500 mL. Em cada embalagem foram de pinhão manso possuem comportamento ortodoxo colocadas 400 sementes para as avaliações posteriores. (tolerantes à dessecação), fazendo com que estas possuam Depois de acondicionadas, as sementes foram armazenadas maior longevidade no armazenamento, desde que este seja por até 180 dias em três diferentes ambientes: laboratório, sem realizado com a manutenção do grau de umidade entre controle de condições ambientais (10 a 29 °C; 50 a 98% de 5 a 10%, preservando assim a integridade do sistema de umidade relativa); refrigerador (4 a 6 °C; 35 a 43% de membranas das sementes. umidade relativa) e em câmara refrigerada (14 a 16 °C; A conservação das sementes é de grande importância, 75 a 80% de umidade relativa, obtida com o uso de um uma vez que tem a função básica de manter as qualidades condicionador de ar e um desumidificador). Para evitar o física, fisiológica e sanitária preservando sua viabilidade ataque de insetos as embalagens foram acondicionadas em para obtenção de plantas sadias (Schumacher et al., 2002). caixas plásticas protegidas por tela antiafídica. Na determinação da qualidade das mudas, os parâmetros A temperatura e umidade do ar dos locais de utilizados se baseiam em aspectos internos, denominados armazenamento foram monitoradas diariamente com o auxílio fisiológicos e em aspectos fenotípicos, denominados de Data logger modelo AK 275, com sensor de temperatura e morfológicos, os quais na prática são mais utilizados devido umidade relativa, (-40 a +85 ºC / 0 a 100%, respectivamente). à facilidade das mensurações (Sturion e Antunes, 2000; Antes do armazenamento e após os períodos de 90 Gomes e Paiva, 2004). As características morfológicas e 180 dias as sementes foram submetidas às seguintes podem ser mensuradas até mesmo em mudas mortas sendo avaliações em ambiente controlado: necessária a utilização de parâmetros fisiológicos para a Teor de água: determinado pelo método gravimétrico, avaliação da qualidade das mudas (Gomes et al., 2002). pela diferença de massas após as sementes serem Os ajustes de métodos que visem à conservação das submetidas à estufa com temperatura de 105 ± 2 ˚C por sementes com sua máxima qualidade pelo maior período 24 horas, conforme especificado nas Regras para Análise
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 636 - 643, 2012 638 Armazenamento de sementes de pinhão manso de Sementes (Brasil, 2009). Para o teste foram utilizadas inteiramente casualizado, com quatro repetições, em quatro repetições de 25 sementes. esquema fatorial 3x3+1, sendo os fatores constituídos Germinação: foi determinado utilizando-se quatro por três embalagens, três ambientes de armazenamento e repetições de 25 sementes. Utilizou-se como substrato o avaliação inicial do material em estudo (fator adicional). rolo de papel Germitest umedecido com água destilada, na Os dados obtidos em cada período avaliativo foram quantidade de 2,5 vezes a massa do papel. Após a distribuição submetidos à análise de variância utilizando-se o “software” das sementes no substrato, estes foram envolvidos em sacos SISVAR (Ferreira, 2000), e as médias comparadas pelo plásticos e mantidos em câmara tipo BOD (Eletrolab®, modelo teste Tukey a 5% de probabilidade. Na comparação das EL02) com temperatura de 25 °C a 30 °C, sem fotoperíodo. médias da avaliação inicial (fator adicional) em contraste No 5° dia após a semeadura foi realizado o teste de aos demais tratamentos utilizou-se o teste de Bonferroni a primeira contagem de germinação e no 10° dia realizou- 5% de probabilidade. se a contagem final das sementes germinadas. As sementes foram consideradas germinadas quando apresentaram protrusão de raiz primária igual ou superior a 2,0 mm (Martins et al., 2008). Paralelamente aos testes em ambiente controlado foi determinada a qualidade fisiológica das sementes em ambiente propagativo não controlado. Para estes, 3 as sementes foram semeadas em tubetes de 120 cm preenchidos com substrato comercial Plantmax HA® Figura 1. Temperatura ambiente mínima, média e máxima previamente adubado com 4 kg m-3 da formulação N-P-K (valores médios do mês). (10-10-10). Os tubetes foram mantidos em ambiente propagativo com 50% de luminosidade, sendo realizadas Resultados e Discussão as seguintes avaliações: Índice de velocidade de emergência (IVE) e Na Tabela 1, são apresentados os valores médios de teor de porcentagem de germinação: realizadas por meio de água das sementes de pinhão manso, antes e após cada período contagens diárias, consideradas emergidas as plântulas de armazenamento. Os dados mostram que os valores de teor de que apresentavam os cotilédones acima do substrato. As água obtidos antes do armazenamento foram compatíveis com contagens ocorreram até a estabilização e a partir dos os desejados para sementes com características oleaginosas, valores coletados foi calculado o índice de velocidade de sendo estes inferiores a 10% (Marcos Filho, 2005), indicando emergência (IVE) proposto por Maguire (1962). Após este que a retirada das sementes do fruto seguido da secagem por período foi realizada a contagem final, sendo consideradas 45 dias em ambiente coberto e ventilado foi eficiente para a sementes germinadas as que geraram plântulas normais secagem das sementes. Isso se deve ao fato de as sementes se com base na emissão do primeiro par de folhas definitivas e encontrarem com teor de água de 20% logo após a coleta (dados os valores expressos em porcentagem. Para ambos os testes não mostrados) e após a secagem o valor ter sido reduzido para foram utilizadas quatro repetições de 25 sementes. 7,4% em média. Segundo Marcos Filho (2005), a secagem pós- Após 45 dias da emergência, quantificou-se a qualidade colheita das sementes é realizada com o objetivo de reduzir das mudas por meio de análises destrutivas, sendo estas o teor de água das sementes até níveis seguros, sendo esse realizadas pelo seguinte método: processo de extrema importância, pois quando bem conduzido Índice de Qualidade de Dickson (IQD): sendo este tende a desacelerar o metabolismo destrutivo sem promover determinado em função da altura da parte aérea (cm), do distúrbios às sementes. diâmetro do coleto (mm), da biomassa da parte aérea e Quando da comparação do teor de água das sementes raízes (g). antes e depois dos períodos de armazenamento (Tabela 1), As plantas foram irrigadas quando da inexistência a análise revelou interação significativa entre os fatores de precipitação por mais de dois dias até a capacidade de evidenciando a influência das embalagens com característica saturação do substrato. Os dados de temperatura do ambiente permeável e semipermeável armazenadas em ambiente de para esta fase do experimento são apresentados na Figura 1. geladeira, expressando médias inferiores às demais nos dois O experimento foi conduzido em delineamento períodos testados.
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Tabela 1. Teor de água (%) de sementes de pinhão manso sob diferentes condições de armazenamento e de embalagem. Teor de água (%) 90 dias 180 dias Ambiente Embalagem Embalagem Papel Plástico Vidro Papel Plástico Vidro Laboratório 9,14 aA* 8,44 aAB 7,85 aB 8,51 aA 8,80 aA 7,80 aA Câmara 8,40 aA 8,96 aA 7,84 aA 9,31 aA* 8,71 aAB 7,98 aB Refrigerador 6,98 bA 6,93 bA 7,82 aA 6,31 bB 7,26 bAB 8,06 aA Média (P)1 8,04 8,08 CV (%) 8,7 7,7 Avaliação inicial 7,4
Médias seguidas da mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05). *Difere estatisticamente da avaliação inicial (fator adicional) pelo teste t (Bonferroni) (p < 0,05). 1Média por período.
Ao se observar as avaliações do teor de água das Quanto ao efeito do ambiente dentro de cada sementes realizadas após o armazenamento, verificou- embalagem de armazenamento aos 90 dias, evidenciou- se estabilidade dessa variável em relação aos valores se a superioridade para as médias de primeira contagem obtidos inicialmente, exceto para as sementes armazenadas de germinação das sementes armazenadas em refrigerador em sacos de papel no ambiente de laboratório (9,14%) em todas as embalagens de armazenamento. Entretanto, e câmara (9,31%) aos 90 e 180 dias de armazenamento, estas não diferenciaram dos valores encontrados para respectivamente com valores superiores. sementes armazenadas em saco de papel em laboratório e De acordo com Carvalho e Nakagawa (2000), saco plástico em câmara fria (Tabela 2). Estes resultados mudanças na temperatura e umidade relativa do ar demonstram que baixa temperatura e umidade relativa do provocam constantes ajustes no teor de água das sementes ar são de extrema importância para a preservação do vigor armazenadas em embalagem permeável. Assim, a das sementes de pinhão manso. melhor manutenção do grau de umidade das sementes De acordo com Carvalho e Nakagawa (2000), as condições armazenadas em refrigerador ocorreu devido a esse ideais para a manutenção da qualidade fisiológica de sementes ambiente possuir temperatura e umidade relativa inferior com características ortodoxas são baixa temperatura e umidade aos demais ambientes (6 °C; 35 a 43% de umidade relativa, pelo fato de manterem o embrião com atividade relativa), ocasionando perda de água da semente para o metabólica reduzida. Souza et al. (2005) verificaram que ambiente. Porém, este fato não ocorreu para as sementes sementes de Tabebuia serratifolia armazenadas em ambiente de acondicionadas em embalagem de vidro (impermeável), laboratório (27 ± 3 ºC e 62 ± 2% UR) apresentaram perda total mesmo em ambiente de refrigerador, demonstrando a de vigor aos 120 dias de armazenamento. Neste sentido, Nunes eficiência dessa embalagem na manutenção do grau de e Nunes (2005), armazenando sementes de espécies florestais umidade das sementes durante o armazenamento. de ocorrência no cerrado mineiro, verificaram que a qualidade A análise de variância realizada com os dados de fisiológica das sementes não foi afetada após três e seis meses primeira contagem de germinação em ambiente controlado de armazenamento em refrigerador (5 °C) mantendo o vigor demonstrou efeito de interação entre embalagens e ambientes inicial. Também Pontes et al. (2006) trabalhando com sementes de armazenamento após 90 dias (Tabela 2). Já aos 180 dias de de Caesalpinia peltophoroides e Borba Filho e Perez (2009), armazenamento, apenas o fator embalagem foi significativo. com sementes de T. roseo-alba e T. impetiginosa, verificaram No desdobramento da interação entre ambientes x que o armazenamento sob temperatura e umidade reduzida embalagens de armazenamento (Tabela 2), verificou- manteve a qualidade fisiológica das sementes. se redução acentuada no vigor (primeira contagem de Para o teste de germinação não se observou efeito germinação) das sementes de pinhão manso armazenadas significativo para os diferentes ambientes (90 dias, 87% e pelo período de 90 dias em saco plástico e papel nos ambientes 180 dias, 89%) e embalagens (90 dias, 87% e 180 dias, de laboratório (68%) e câmara (54%), respectivamente. Para 90%) (dados não mostrados), o mesmo ocorrendo quando o período de 180 dias de armazenamento não foi observada comparadas as médias dos períodos com a avaliação inicial influência significativa para os fatores avaliados (Tabela 2). das sementes.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 636 - 643, 2012 640 Armazenamento de sementes de pinhão manso
Tabela 2. Primeira contagem de germinação (%) de sementes de pinhão manso sob diferentes condições de armazenamento e de embalagem.
Primeira contagem (%) 90 dias 180 dias Ambiente Embalagem Embalagem Papel Plástico Vidro Papel Plástico Vidro Laboratório 75 aAB 68 bB 84 aA 84 69 79 Câmara 54 bB* 76 abA 85 aA 76 77 88 Refrigerador 84 aA 85 aA 93 aA 79 74 79 Média (P)1 78 78 CV (%) 6,61 4,11 Avaliação inicial 77
Médias seguidas da mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05). *Difere estatisticamente da avaliação inicial (fator adicional) pelo teste t (Bonferroni) (p < 0,05). 1Média por período.
A variação anual das temperaturas média, máxima e embalagens, os valores de IVE das sementes armazenadas mínima encontra-se na Figura 1. Os maiores valores de em embalagem impermeável (vidro) mantiveram valores temperatura média foram observados entres os meses de estáveis aos 90 dias de armazenamento (Tabela 3), indiferente janeiro (24 °C) a março (26 °C), sendo estas normais para do ambiente de armazenagem, tendo o mesmo ocorrido a estação do verão. A partir da segunda quinzena do mês para a embalagem permeável (papel). Também, aos 90 de março ocorreu a queda gradual da temperatura, sendo os dias de armazenamento observa-se que houve redução valores mínimos observados entre os meses de junho a agosto. significativa dos valores de IVE quando comparados à Na comparação entre o efeito dos ambientes e avaliação inicial.
Tabela 3. Índice de velocidade de emergência (IVE) de sementes de pinhão manso sob diferentes condições de armazenamento e de embalagem. Índice de velocidade de emergência (IVE) 90 dias 180 dias Ambiente Embalagem Embalagem Papel Plástico Vidro Papel Plástico Vidro Laboratório 0,62 aA* 0,90 aA* 0,59 aA* 1,97 bA 2,17 bA 2,03 bA Câmara 0,32 aAB* 0,17 bB* 0,60 aA* 2,48 aA 2,07 bB 2,44 aAB Refrigerador 0,44 aA* 0,42 bA* 0,53 aA* 2,20 abA 2,59 aA* 2,31 abA Média (P)1 0,51 2,26 CV (%) 32,7 12,6 Avaliação inicial 2,11
Médias seguidas da mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05). *Difere estatisticamente da avaliação inicial (fator adicional) pelo teste t (Bonferroni ) (p < 0,05).1Média por período.
Quando comparada a eficiência das embalagens dentro tanto a embalagem de vidro como a de papel tiveram maiores de cada ambiente, constatou-se superioridade do IVE para médias de IVE nos ambientes de câmara e refrigerador. as sementes armazenadas em embalagem semipermeável Na comparação dos valores médios de germinação (plástico) no ambiente de laboratório, aos 90 dias de das sementes de pinhão manso nos diferentes métodos armazenamento, porém aos 180 dias de armazenamento de armazenamento com a média da avaliação inicial, o maior IVE foi constatado no ambiente de refrigerador verificou-se que aos 90 dias de armazenamento todos os (Tabela 3), tendo este obtido média superior à avaliação inicial. valores foram significativamente inferiores aos iniciais, Em relação às demais embalagens dentro de cada ambiente exceto para as sementes armazenadas no ambiente de
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 636 - 643, 2012 a. s. pinto junior et al. 641 laboratório em saco plástico (Tabela 4). inferior às obtidas em embalagem de vidro. Já aos 180 dias de Quando contrastados os métodos de armazenamento armazenamento foi verificado apenas o efeito da embalagem verificou-se que aos 90 dias a porcentagem de germinação sobre a porcentagem de germinação, onde as sementes obtida nas sementes armazenadas em ambiente de câmara armazenadas em embalagem impermeável (vidro), indiferente nas embalagens de plástico e papel foi significativamente do ambiente mantiveram os valores estáveis (Tabela 4).
Tabela 4. Porcentagem de germinação (%) de sementes de pinhão manso sob diferentes condições de armazenamento e de embalagem. Germinação (%) 90 dias 180 dias Ambiente Embalagem Embalagem Papel Plástico Vidro Papel Plástico Vidro Laboratório 44 aB* 65 aA 40 aB* 73 b 73 b 73 a Câmara 23 bB* 12 cB* 42 aA* 90 a 79 ab 85 a Refrigerador 30 abA* 29 bA* 36 aA* 87 ab 90 a 84 a Média (P)1 35 81 CV (%) 17,9 4,72 Avaliação inicial 89
Médias seguidas da mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05). *Difere estatisticamente da avaliação inicial (fator adicional) pelo teste t (Bonferroni ) (p < 0,05).1Média por período.
Evidenciou-se uma redução nos valores de IVE condições consideradas ideais, minimizam efeitos que e porcentagem de germinação aos 90 dias em relação possam interferir no máximo potencial de germinação. Já aos obtidos na avaliação inicial (Tabelas 3 e 4). Estes os testes de emergência em casa de vegetação, sob alguma resultados podem ser explicados devido ao fato de o condição controlada, são válidos em trabalhos de pesquisa, ambiente de realização dos testes não possuir controle local mas não são padronizados, podendo por este motivo estarem de temperatura, sendo a semeadura realizada em diferentes mais próximos das condições ideais para o caso de espécies épocas do ano devido aos períodos pré-determinados que não possuem protocolo na RAS (Brasil, 2009). de armazenamento. Para as sementes armazenadas pelo Martins et al. (2008) avaliando a germinação de sementes período de 90 dias a semeadura foi realizada no dia 02 de de pinhão manso sob diferentes temperaturas, obtiveram junho, tendo neste período ocorrido queda na temperatura, as maiores médias de germinação e primeira contagem sendo esta normal para o final da estação de outono. Já quando as sementes foram submetidas as temperaturas para a segunda época de semeadura (01 de setembro) as variadas de 20 e 30 °C. Carvalho e Nakagawa (2000) temperaturas estavam mais elevadas tendo a média para afirmam que a temperatura exerce forte influência na este período alcançado os 26 °C (Figura 1). germinação, estando relacionada diretamente aos processos Segundo Popinigis (1977) a velocidade da absorção bioquímicos da semente. A faixa de temperatura entre da água pela semente varia principalmente com a espécie, 20 e 30 °C é recomendada para um grande número de permeabilidade do tegumento, disponibilidade de água espécies subtropicais e tropicais, uma vez que estas são as e temperatura, sendo que normalmente sob temperaturas temperaturas encontradas em suas regiões de origem, na elevadas, as sementes iniciam o processo de germinação época propícia para a germinação natural (Andrade, 1995). mais rapidamente devido a maior absorção de água. Nesse Em uma análise geral das variáveis do índice de sentido, Marcos Filho(2005), descreveu que quando as velocidade de emergência e porcentagem de germinação em condições ambientais se desviam das mais adequadas, ambiente propagativo não controlado (Tabelas 3 e 4), fica os resultados dos testes de vigor e viabilidade podem ser evidente que para as condições de refrigerador, as embalagens inferiores aos obtidos em laboratório. Esse fato também utilizadas não tiveram efeito significativo, bem como a é explicado por Figliolia et al. (1993), pois os testes embalagem impermeável (vidro) demonstrou-se mais estável de germinação que são realizados em laboratório sob na manutenção do vigor e viabilidade das sementes.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 636 - 643, 2012 642 Armazenamento de sementes de pinhão manso
Na Tabela 5 encontram-se os resultados para o Índice de das mudas após os diferentes períodos de armazenamento Qualidade de Dickson de mudas de pinhão manso. Quando em relação aos valores obtidos na avaliação inicial comparada a eficiência dos ambientes e embalagens de evidenciou-se que aos 90 dias houve uma redução na armazenamento dentro de cada período de tempo, não foi qualidade das mudas (Tabela 5). Este fato confirma o efeito verificado efeito significativo entre os tratamentos para negativo das baixas temperaturas tanto na germinação ambos os períodos de avaliação. Na comparação dos IQD quanto no estabelecimento da planta.
Tabela 5. Índice de qualidade de Dickson (IQD) de mudas de pinhão manso sob diferentes condições de armazenamento e de embalagem. Índice de Qualidade de Dickson (IQD) 90 dias 180 dias Ambiente Embalagem Embalagem Papel Plástico Vidro Papel Plástico Vidro Laboratório 0,07* 0,06* 0,05* 0,18 0,16 0,17 Câmara 0,05* 0,07* 0,06* 0,17 0,18 0,17 Refrigerador 0,05* 0,06* 0,07* 0,16 0,17 0,14 Média (P)1 0,06 0,17 CV (%) 19,87 8,80 Avaliação inicial 0,16
Médias seguidas da mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (p < 0,05). *Difere estatisticamente da avaliação inicial (fator adicional) pelo teste t (Bonferroni ) (p < 0,05).1Média do período.
O IQD é importante e considerado como promissora das sementes de pinhão manso. medida morfológica ponderada (Gomes e Paiva, 2004), O armazenamento de sementes de pinhão manso sob podendo ser bom indicador da qualidade das mudas, pois temperaturas de 4 a 6 ºC e 35 a 43% de umidade relativa considera para o seu cálculo a robustez e o equilíbrio da pode ser realizado pelo período de 180 dias, sem que distribuição da biomassa da muda, com ajuste de vários ocorram perdas na qualidade fisiológica das sementes. parâmetros considerados importantes (Fonseca et al., 2002). Segundo Johnson e Cline (1991), o IQD é uma Referências medida morfológica integrada, e o valor mínimo considerado padrão para mudas florestais, recomendado ANDRADE, A.C.S. Efeito da luz e da temperatura na germinação por Hunt (1990), é de 0,20, portanto os valores obtidos de Leandra breviflora Cogn., Tibouchina benthamiana Cogn., neste estudo são menores do que os recomendados. Tibouchina grandifolia Cogn. e Tibouchina moricandiana (DC.) BAill. Porém, informações sobre valores específicos para o (Melastomataceae). Revista Brasileira de Sementes, v.17, n.1, p.29-35, 1995. http://www.abrates.org.br/revista/artigos/1995/v17n1/artigo06.pdf IQD em mudas de J. curcas, ainda são escassas. Considerando a condição das mudas ao final do ARRUDA, F.P.; BELTRÃO, N. E. M.; ANDREDE, A.P.; PEREIRA, ciclo em ambiente propagativo (45 dias após o início da W.E.; SEVERINO, L.S. Cultivo de pinhão manso (Jatropha curcas germinação) e os valores dos parâmetros avaliados, pode- L.) como alternativa para o semi-árido Nordestino. Revista Brasileira se dizer que o IQD igual a 0,17 mostrou-se satisfatório, de Oleaginosas Fibrosas, v.8, n.1, p.789-799, 2004. http://www.cnpa. porém para a definição de um índice adequado para mudas embrapa.br/rbof/artigos/812004006_rbof,8(1),789-799,2004.pdf de J. curcas., torna-se essencial a realização de mais testes BORBA FILHO, A.B.; PEREZ, S.C.J.G.A. Armazenamento de sementes relacionados ao vigor das mudas. de ipê-branco e ipê-roxo em diferentes embalagens e ambientes. Revista Brasileira de Sementes, v.31, n.1, p.259-269, 2009. http://www.scielo.br/ Conclusões pdf/rbs/v31n1/a29v31n1.pdf BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para A embalagem impermeável mostrou-se eficaz na análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. manutenção do grau de umidade e na qualidade fisiológica Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: MAPA/ACS, 2009. 395p.
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 636 - 643, 2012 644
Qualidade de sementes e desenvolvimento inicial de plântulas de pimenta malagueta e sua relação com a posição de coleta de frutos1
Liana Hilda Golin Mengarda2, José Carlos Lopes2*
RESUMO - O objetivo neste estudo foi avaliar a relação entre a posição de coleta dos frutos de pimenta malagueta na planta, a qualidade das sementes e o desenvolvimento inicial das plântulas. As sementes foram obtidas de frutos coletados em diferentes posições na copa (C) e nos ramos (R): 1- apical, 2- mediana e 3- basal, e avaliados o teor de água, peso de mil sementes (PMS), número de sementes por quilo, tamanho de sementes (comprimento, largura e espessura), germinação e vigor pelo índice de velocidade de germinação (IVG), tempo médio de germinação (TMG), comprimento da raiz, parte aérea, massa fresca e massa seca das plântulas após 28 dias da semeadura. As sementes de frutos coletados na porção basal e mediana da copa, e basal dos ramos (C2R3 e C3R3) apresentaram maior PMS, associado ao maior comprimento e largura. Estes tratamentos apresentaram maior valor para a porcentagem de germinação, maior índice de velocidade de germinação e menor tempo médio de germinação. Além do maior vigor, as sementes provenientes de frutos coletados na região basal (C3R3) propiciaram o melhor desenvolvimento inicial de plântulas com relação ao comprimento da raiz, massa fresca e seca de plântulas.
Termos para indexação: Capsicum frutescens, germinação, qualidade fisiológica.
Seed quality and initial seedling growth of malagueta pepper and their relationship to the position of fruit collection
ABSTRACT - The objective of this study was to evaluate the relationship between the collection position of fruits from the malagueta pepper plant and seed quality and initial seedling development. The seeds were obtained from fruits collected at different positions in the canopy (C) and branches (R): 1 – apical, 2 – median, and 3 – basal. The following evaluations were made: water content, seed weight (PMS), number of seeds per kilogram, seed size (1ength , width and thickness), germination and vigor, according to the germination speed index (IVG), the average time of germination (TMG), root and seedling length, and the fresh and dry weights of seedlings 28 days after sowing. Seeds from fruits collected from the basal and median positions of the canopy, and base of branches (C2R3 and C3R3) had a higher PMS, associated with a greater seed length and width. These treatments also showed a higher germination percentage, germination speed index and lower mean germination time. Besides the higher vigor, seeds from fruits collected in the basal region (C3R3) show greater plant development for root length and fresh and dry weight of the seedlings.
Index terms: Capsicum frutescens, germination, physiological quality.
Introdução culinária mundial, que vem ganhando destaque, como alimento funcional, devido ao seu alto valor nutricional dos seus frutos, A pimenta é uma importante especiaria, símbolo da ricos em vitaminas A, C e E, carotenos, minerais fundamentais
1Submetido em 25/08/2011. Aceito para publicação em 11/05/2012. 2Departamento de Produção Vegetal, UFES, 29075-910-Vitória, ES, Brasil *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 644 - 650, 2012 l. H. G. mengarda e J. C. LOPES 645 e substâncias antioxidantes (Reifschneider, 2000; Conforti et Além disso, sob os diferentes estratos da copa, diferentes al., 2007). Estas características conferem valor comercial quantidade e qualidade de luz incidem sobre as folhas, o que e maior importância à cultura da pimenta, quem vem se condiciona a produção e translocação de fotoassimilados de tornando a fonte primária de renda para pequenos e médios forma diferenciada entre as porções da copa e dos ramos. agricultores, principalmente nos estados de MG, BA e GO Este padrão de alocação parcial de nutrientes é observado (Reifschneider, 2000). em espécies que apresentam produção estendida (Pereira e As pimenteiras pertencem à família Solanaceae, Mantovani, 2001), como a pimenteira que pode estender a gênero Capsicum. São caracterizadas agronomicamente produção por mais de um ano (Reindeschefer, 2000). Nestes como cultura olerícola, e as principais espécies cultivadas casos, os fotoassimilados são distribuídos em pulsos de no Brasil são Capsicum frutescens (pimenta malagueta), maneira a suprir a planta nos diferentes estádios, à medida C. baccatum (dedo-de-moça), C. chinese (de cheiro), C. que a mesma solicita recursos para finalizar os processos praetermissum, C. annuum (jalapeño) (Filgueira, 2003). de desenvolvimento vegetativos ou reprodutivos, entre A pimenta malagueta (C. frutescens) é uma das eles, o desenvolvimento dos frutos e sementes (Pereira variedades mais conhecidas e amplamente utilizadas no e Mantovani, 2001). Desta forma, a posição que os frutos país. Suas plantas são arbustivas, bastante ramificadas. ocupam na copa e nos ramos pode estar relacionada ao Os frutos são cônicos, eretos, de parede muito delgada, desenvolvimento diferencial de frutos e à qualidade das com polpa mole. Antes de estarem maduros seus frutos sementes formadas. A investigação da influência da posição apresentam coloração verde, e já podem ser consumidos. de coleta na qualidade física e fisiológica de sementes pode, Quando maduros, tornam-se vermelhos, atingindo entre portanto, trazer informações tecnológicas relevantes para 1,5 e 3 cm de comprimento, e 0,4 a 0,5 cm de largura. Suas a obtenção de sementes que apresentem melhor qualidade sementes apresentam coloração palha, e são mais espessas física e fisiológica, em estádio ideal de maturação, e, assim, na região do hilo (Reifschneider, 2000). na obtenção de plantas mais vigorosas. Em todos os segmentos da produção vegetal, a produção Com base nisso, objetivou-se com o presente trabalho de frutos com melhores características agronômicas avaliar a qualidade física e fisiológica de sementes coletadas e industriais requer, primordialmente, a utilização de em diferentes porções da copa e dos ramos de pimenteira (C. sementes de alta qualidade na produção das mudas. É frutescens), inferindo sobre os procedimentos adequados de consenso entre os pesquisadores, tecnologistas e produtores coleta de frutos para a obtenção de sementes de maior vigor. de sementes, a importância do vigor e a necessidade de avaliá-lo (Marcos-Filho, 1999). Por este motivo, pesquisas Material e Métodos acerca da qualidade de sementes de pimenta vêm sendo realizadas, investigando o processo de maturação (Oliveira O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Análise et al., 1999; Vidigal et al., 2009), o potencial fisiológico por de Sementes (LAS), do Centro de Ciências Agrárias da meio de teste de envelhecimento acelerado (Torres, 2005; Universidade Federal do Espírito Santo (CCA-UFES). Bhering et al., 2006) e condutividade elétrica (Vidigal et Foram utilizadas sementes de pimenta malagueta coletadas al., 2008; 2009), além de estudos de interações bióticas e de matrizes propagadas pelo LAS. As sementes foram abióticas na germinação (Rueda-Poente et al., 2010). obtidas pela coleta de frutos em diferentes combinações da De acordo com estudos sobre a maturação dos posição na copa (C), no ramo (R) e nas porções: apical (1), frutos, Vidigal et al. (2009) verificaram que colheitas mediana (2) e basal (3). Assim, foram estabelecidos nove precoces acarretam prejuízos à qualidade fisiológica das tratamentos: C1R1 (porções apicais da copa e do ramo); sementes, prejudicando a germinação, a emergência e C1R2 (porção apical da copa e mediana do ramo); C1R3 o desenvolvimento das mudas de Capsicum annuum. (porção apical da copa e na base do ramo); C2R1 (porção Em espécies que apresentam frutificação heterogênea, mediana da copa e no ápice do ramo); C2R2 (porções como é comum no gênero Capsicum, são encontrados medianas da copa e do ramo); C2R3 (porção mediana da frutos em diversas fases de maturação distribuídos de copa e na base do ramo); C3R1 (porção basal da copa e no maneira desigual nos ramos (Pereira e Mantovani, 2001) ápice do ramo); C3R2 (porção basal da copa e mediana do e assim, a posição na qual estão dispostos os frutos na ramo) e C3R3 (porções basais da copa e do ramo). planta, pode estar relacionada com diferentes estádios de Foram selecionados frutos maduros, apresentando desenvolvimento e maturidade dos frutos e sementes. coloração vermelha, isentos de qualquer indício de
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 644 - 650, 2012 646 Posição de coleta de frutos de pimenta deterioração. Os frutos apresentavam tamanho médio de 2,04 computadas na primeira, na segunda e na última contagem. cm de comprimento (1,50 – 2,42 cm) x 0,52 cm de largura N1, N2, ... Nn = número de dias de semeadura à (0,45 – 0,65 cm). Os frutos recém coletados foram abertos primeira, segunda e última contagem. e, com auxílio de pinça e espátula, retiradas as sementes. Comprimento e massa das plântulas: aos 28 dias após a Estas foram lavadas em água corrente, sofreram assepsia em instalação do experimento foram avaliados o comprimento álcool 70% por 5 minutos + hipoclorito 2% por 2 minutos, da raiz e da parte aérea das plântulas normais, e calculadas enxaguadas em água destilada por três vezes, e deixadas a massa fresca e massa seca (estufa de circulação forçada secar sob papel toalha. Em seguida, foram acondicionadas 80 ºC por 72 h). Foram consideradas normais as plantas em potes herméticos, em temperatura ambiente. completas, constituídas das partes: raiz primária (raízes Teor de água: o teor de água das sementes foi obtido secundárias), hipocótilo e cotilédones. por meio do método de estufa à baixa temperatura (105 ± Delineamento estatístico: o experimento foi estabelecido 3 ºC por 24 horas), conforme Brasil (2009), usando quatro em delineamento inteiramente casualizado (DIC), com subamostras de 25 sementes para cada tratamento. Os nove tratamentos e quatro repetições de 25 sementes por resultados foram expressos em porcentual. tratamento. Os resultados obtidos foram submetidos à análise Peso de mil sementes (PMS): para a determinação do de variância e realizada a comparação das médias pelo teste PMS foram usadas oito repetições de 25 sementes, e o valor de Scott-Knott, no nível de 1% de probabilidade. obtido calculado de acordo com Brasil (2009). Tamanho das sementes: foi obtido com o auxílio de Resultados e Discussão paquímetro analógico, verificando-se altura, largura (lado mais largo) e espessura (lado mais estreito) das sementes, utilizando A posição de coleta apresentou influência na qualidade quatro repetições de 25 sementes para cada tratamento. física e fisiológica das sementes de pimenta malagueta. Com Germinação: a semeadura foi feita em placas de Petri relação à análise física (Tabela 1), não foi verificada diferença forradas com papel “germitest” umedecido com água destilada significativa para o teor de água entre as sementes oriundas de (7 mL). Foram utilizadas quatro repetições de 25 sementes para frutos de diferentes posições da planta. Com relação ao peso cada tratamento. As placas foram colocadas em câmara de de mil sementes (PMS), evidenciou-se valor significativamente germinação tipo BOD regulada à temperatura de 20 – 30 ºC. superior em C3R2, seguido de C3R3. Foram observados Baseado em contagem diária de germinação, foram calculados maiores valores médios de comprimento e largura de sementes a porcentagem de germinação (G), tempo médio de germinação obtidas de frutos coletados nas porções mediana (2) e basal (TMG), e o índice de velocidade de germinação (IVG) conforme (3) da copa e dos ramos (C2R3, C3R2 e C3R3). Verifica-se, a equação proposta por Maguire (1962): portanto, que as sementes de frutos coletados na porção basal da IVG = G1/N1+ G2/N2+...+ Gn/Nn, onde: copa e dos ramos, apresentaram maior tamanho (comprimento G1, G2, ... Gn = número de plântulas normais e largura), associado ao maior peso.
Tabela 1. Características físicas de sementes de Capsicum frutescens provenientes de frutos coletados em diferentes posições na copa da planta: teor de água (U), peso de mil sementes (PMS), número de sementes por Kg (S kg-1), comprimento médio (C), largura média (L), espessura média (E). Posição U (%) PMS (g) S kg -1 (105) C (mm) L (mm) E (mm) C1R1 8,25 a 2,14 d 4,71 b 3,09 b 2,45 c 0,68 a C1R2 9,13 a 2,21 d 4,58 b 3,13 b 2,49 c 0,64 a C1R3 8,71 a 2,27 d 4,42 b 2,87 c 2,41 c 0,63 a C2R1 7,24 a 2,24 d 4,48 b 3,05 b 2,61 b 0,61 a C2R2 7,72 a 1,97 e 5,12 a 3,16 b 2,58 c 0,56 a C2R3 7,78 a 2,52 c 3,98 c 3,13 b 2,70 a 0,64 a C3R1 7,82 a 2,35 c 4,25 b 3,09 b 2,51 c 0,64 a C3R2 7,57 a 3,12 a 3,21 d 3,32 a 2,75 a 0,65 a C3R3 7,26 a 2,92 b 3,43 d 3,32 a 2,75 a 0,65 a CV (%) 14,82 6,64 7,82 3,75 2,73 8,09 Médias seguidas de letras distintas diferem entre si pelo teste de Scott-Knott a 1% de probabilidade (n = 4).
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O PMS é uma informação que dá ideia do tamanho provenientes de frutos coletados da posição basal, além das sementes, assim como de seu estado de maturidade de apresentaram maior massa seca e maior tamanho, e de sanidade (Brasil, 2009). De acordo com Piña- fatores estes atribuídos a maior qualidade física, também Rodrigues e Aguiar (1993), o maior peso de matéria apresentaram qualidade fisiológica superior. seca das sementes tem sido apontado como o indicador Verificaram-se maiores valores de germinação físico mais seguro quanto ao estádio de maturidade (98 e 96%) para as sementes provenientes de frutos fisiológica. Segundo os mesmos autores, o teor de água coletadas na região basal da copa e mediana e basal poderia ser também um dos indicativos do estádio de dos ramos (C3R2 e C3R3), não diferindo de C1R3 maturação da semente. No entanto, não foi observada (Tabela 2). Maior índice de velocidade de germinação variação significativa com relação ao teor de água para as (IVG = 3,20) e menor tempo médio de germinação sementes provenientes de frutos das diferentes posições (TMG = 7,69 dias) foram observados em sementes de da planta de C. frutescens. Entretanto, com base nestas frutos coletados na porção basal da copa e dos ramos informações e, de acordo com os resultados obtidos no (C3R3). Verifica-se ainda, uma relação direta entre o presente estudo, a disposição dos frutos na planta pode aumento do peso de matéria seca de sementes (PMS) ser um indicativo da maturidade se baseada na qualidade com o aumento do IVG, conforme pode ser observado física das sementes: os frutos posicionados na região na Figura 1, e, consequentemente, redução do TMG basal e mediana da copa e dos ramos (C3R2 e C3R3) (Tabela 2). No caso de C. frutescens, esta relação pode apresentaram sementes de maior tamanho e maior PMS ser um parâmetro prático de avaliação, baseado nas (maior massa seca de sementes). características físicas, pois sementes de maior peso As modificações visuais no aspecto externo das apresentam melhor qualidade fisiológica. sementes, ou seja, suas características físicas podem As combinações C3R2 e C3R3 também foram as ser usadas como indicadores da maturidade fisiológica, posições de coleta de frutos as quais, após a germinação a partir dos quais podemos obter um índice de das sementes, observou-se melhor desenvolvimento das qualidade de sementes direto, de observação prática e plântulas com relação à massa fresca (16,23 mg e 17,12 mg) fácil utilização em condições de campo, se comparado e massa seca totais (0,84 mg e 0,83 mg), respectivamente, aos índices bioquímicos e fisiológicos (Piña-Rodrigues conforme constatado na Tabela 3. e Aguiar, 1993). Por outro lado, o estudo do processo de maturação envolve observações complexas sobre 3,5 3,5 as modificações de natureza morfológica (como tamanho, teor de água, conteúdo de massa seca) com as modificações de natureza fisiológica (germinação 3,0 3,0 e vigor), além das características bioquímicas (Piña- Rodrigues e Aguiar, 1993; Vidigal et al., 2009). 2,5 2,5 A maturação de sementes pode ser acompanhada, principalmente, por meio de avaliações do teor de água e 2,0 2,0 do peso da massa seca, aliadas à avaliação da porcentagem e velocidade de germinação. Em geral, durante a fase de 1,5 1,5 maturação fisiológica, sementes ortodoxas se desligam da planta mãe, cessando a translocação dos fotoassimilados, 1,0 1,0 levando a planta a acionar mecanismos para promover a C1R1 C1R2 C1R3 C2R1 C2R2 C2R3 C3R1 C3R2 C3R3 desidratação das sementes, e este momento seria aquele Figura 1. Peso de mil sementes, em gramas (colunas) e onde as sementes apresentam máximo poder germinativo, índice de velocidade de germinação (linha) de máximo vigor e maior peso de massa seca (Piña-Rodrigues sementes de Capsicum frutescens provenientes e Aguiar, 1993). Fica evidente, assim, a necessidade de de frutos coletados em diferentes posições da investigar conjuntamente as características físicas e copa (C) e dos ramos (R), nas porções apical (1), fisiológicas como possíveis indicadores de qualidade e mediana (2) e basal (3). As barras representam o maturidade da semente. erro padrão da média (n = 4). No caso de C. frutescens foi verificado que as sementes
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 644 - 650, 2012 648 Posição de coleta de frutos de pimenta
Tabela 2. Germinação (G), índice de velocidade de na planta e mais afastado da haste principal ele estiver germinação (IVG) e tempo médio de (posição apical), menor o peso médio e menor o rendimento germinação (TMG) de sementes de Capsicum (Pereira e Mantovani, 2001). Dias et al. (2006) observaram frutescens provenientes de frutos coletados em que a maturidade dos frutos e a maturação fisiológica das diferentes posições da copa e dos ramos. sementes de tomate estão relacionadas com a posição que estes ocupam na planta. Em geral, nas espécies do gênero Posição G (%) IVG TMG (dias) Capsicum são encontrados frutos distribuídos de maneira C1R1 88 b 2,37 c 9,66 b desigual nos ramos. C1R2 87 b 2,05 c 11,15 a Dependendo da arquitetura da copa, e da incidência de luz C1R3 96 a 2,40 c 10,47 a C2R1 93 b 2,68 b 8,92 c entre os estratos, a produção e translocação de fotoassimilados C2R2 79 b 2,43 c 8,59 c podem ocorrer de forma diferenciada, favorecendo C2R3 85 b 2,28 c 9,66 b determinadas porções da copa ou dos ramos, influenciando C3R1 93 b 2,24 c 10,72 a o desenvolvimento e maturação dos frutos e sementes. C3R2 98 a 2,80 b 9,00 c Assim, a porção que os frutos ocupam pode ter relação com C3R3 96 a 3,20 a 7,69 d diferentes fases de desenvolvimento e maturação dos frutos, CV (%) 9,84 3,86 5,52 influenciando assim, a maturidade fisiológica e qualidade das sementes (Pereira e Mantovani, 2001; Dias et al., 2006). Médias seguidas de letras distintas diferem entre si pelo teste de Scott- Knott a 1% de probabilidade (n = 4). Ao atingirem a maturidade fisiológica, as sementes possuem condições ideais para apresentarem o máximo poder Tabela 3. Comprimento de raiz (Raiz), da parte aérea germinativo e máximo vigor (Piña-Rodrigues e Aguiar, 1993). (PA), massa fresca (MF) e massa seca (MS) das Esta relação entre a maturidade fisiológica e resultados plântulas de Capsicum frutescens, após 28 dias superiores de germinação e vigor são descritas em diversas da semeadura de sementes provenientes de frutos espécies, Cedrela fissilis (Corvello et al., 1999); Miconia coletados em diferentes posições na planta. cinnamomifolia (Pereira e Mantovani, 2001); Tibouchina granulosa (Lopes et al., 2005); Capsicum annuum (Vidigal Raiz MS Posição PA (cm) MF (mg) (cm) (mg) et al., 2008; 2009); Eugenia uniflora (Ávila et al., 2009); e Erythrina crista-galli (Lazarotto et al., 2011). C1R1 0,37 b 3,28 a 12,96 b 0,62 b C1R2 0,39 b 3,40 a 13,36 b 0,66 b São muito comuns os estudos que relacionam a maturação C1R3 0,41 b 3,53 a 12,91 b 0,61 b fisiológica de sementes com o seu tempo de origem (dias C2R1 0,40 b 3,51 a 13,71 b 0,69 b após a antese). Em geral, estes estudos têm como parâmetros C2R2 0,40 b 3,54 a 13,55 b 0,59 b básicos de avaliação a porcentagem de germinação e de vigor C2R3 0,37 b 3,56 a 14,50 b 0,70 b como indicativos da fase ideal de maturidade das sementes. C3R1 0,35 b 3,23 a 12,24 b 0,64 b Em frutíferas como pitanga (Eugenia uniflora), o valor C3R2 0,46 b 3,55 a 16,23 a 0,84 a de germinação considerado indicativo da maturação das C3R3 0,58 a 3,79 a 17,12 a 0,83 a sementes é de 81%. A maturação fisiológica foi verificada CV (%) 11,19 10,92 8,18 8,70 quando a altura, diâmetro e peso de frutos e sementes Médias seguidas de letras distintas diferem entre si pelo teste de Scott- atingiram seus valores máximos, e o teor de umidade e Knott a 1% de probabilidade (n = 4). massa seca das sementes tenderam a estabilização (Ávila et al., 2009). Para a arbórea Erythrina crista-galli, os valores Durante o ciclo da planta, diversos eventos ocorrem do porcentual de germinação indicativos de maturidade ao mesmo tempo: crescimento vegetativo, surgimento das sementes são de 50% (Lazarotto et al., 2011). Em de gemas reprodutivas, florescimento, crescimento e quaresmeira (Tibouchina granulosa), Lopes et al. (2005) maturação de frutos e sementes. Por conta disso, o fluxo de observaram que, no período na qual as sementes atingem carboidratos para os frutos pode ocorrer de forma desigual sua maturidade fisiológica (77 e 110 DAA), a germinação quando existe mais de um fruto por ramo. Em culturas como média é de 12,5 %. Em cedro (Cedrela fissilis), o teor de o algodoeiro, isso explica porque os frutos localizados na umidade é um bom indicativo da maturidade fisiológica das posição basal dos ramos são mais desenvolvidos que os sementes, e este é considerado ideal baseado na maior taxa demais, entretanto, quanto mais alta a posição do capulho de germinação (91,8%) (Corvello et al., 1999).
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Como os resultados são variáveis para diferentes e peso), associada à melhor qualidade fisiológica (maior espécies, nem sempre é observada uma relação temporal porcentual de germinação, maior índice de velocidade de (DAA) entre a germinação, vigor e acúmulo de matéria seca, germinação e menor tempo médio de germinação), além como indicativo da maturidade fisiológica de sementes. de melhor desenvolvimento inicial de plântulas (maiores Em calêndula (Calendula officinalis), por exemplo, não foi valores de massa fresca e massa seca). verificada tal relação temporal entre DAA e vigor (Silveira et al., 2002), sendo que a maturidade fisiológica foi relacionada Conclusões a características físicas da semente. Em pimentão, a maturidade fisiológica das sementes também pôde ser As sementes de frutos coletados na porção basal relacionada a características físicas dos frutos (coloração) e e mediana da copa, e basal dos ramos (C2R3 e C3R3) da semente (teor de água) (Oliveira et al., 1999). apresentaram maior PMS, associado ao maior comprimento Em pimenta (C. annuum) verifica-se a relação temporal e largura, além de maior valor para a porcentagem de da maturidade fisiológica das sementes com a germinação germinação, maior índice de velocidade de germinação e e o vigor, além de maior atividade enzimática. Sementes menor tempo médio de germinação. coletadas 60 DAA apresentavam-se no seu maior estádio As sementes provenientes de frutos coletados na de maturação, sendo que estas não necessitaram de região basal (C3R3) propiciaram também o melhor armazenamento pós-colheita para expressar o máximo poder desenvolvimento inicial de plântulas com relação ao germinativo (Oliveira et al., 1999; Vidigal et al., 2009). comprimento da raiz, massa fresca e seca de plântulas. Segundo Lee (1990), apesar da variável relacionada à maturação dos frutos e sementes mais conhecida e trabalhada Referências ser o tempo para a origem dos mesmos, ou dias após a antese (DAA), a sua localização na planta também é um forte indicativo ÁVILA, A.L.; ARGENTA, M.S.; MUNIZ, M.F.B.; POLETO, I.; da maturação fisiológica. Santos et al. (2007), investigando a BLUME, E. Maturação fisiológica e coleta de sementes de Eugenia qualidade fisiológica de sementes de Mimosa caesalpiniaefolia, uniflora L. (Pitanga), Santa Maria, RS. Ciência Florestal, v.19, n.1, relacionaram a maturação com a posição do fruto no ramo, e p.61-68, 2009. http://cascavel.ufsm.br/revistas/ojs-2.2.2/index.php/ ramos em diferentes vertentes (pontos cardeais), observando cienciaflorestal/article/view/420/293 variação na qualidade fisiológica das sementes. BHERING, M.C.; DIAS, D.C.F.S.; VIDIGAL, D.S.; NAVIEIRA, D.S.P. Dias et al. (2006) estudaram a maturação de sementes Teste de envelhecimento acelerado em sementes de pimenta. Revista de tomate em função da posição dos frutos em diferentes Brasileira de Sementes, v.28, n.3, p.64-71, 2006. http://www.scielo.br/ racimos, na posição distal (apical) e proximal (basal). pdf/rbs/v28n3/10.pdf
Estes observaram que, as sementes de frutos localizados na BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para porção proximal (basal) dos racimos atingiram a maturação análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. fisiológica precocemente com relação às sementes de Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: MAPA/ACS, 2009. 395p. frutos localizados na porção distal (apical). As sementes http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/file/laborat%c3%b3rio/ da porção basal apresentaram maior acúmulo de matéria sementes/regras%20para%20analise%20de%20sementes.pdf seca e redução do teor de água. Observaram ainda que, CONFORTI, F.; STATTI, G.A.; MENICHINI, F. Chemical and biological sementes do racimo basal expressaram seu máximo poder variability of peper fruits (Capsicum annum var. acuminatum L.) in germinativo mesmo sem que o conteúdo máximo de massa relation to maturity stage. Food Chemistry, v.102, p.1096-1104, 2007. seca fosse atingido. Estes resultados corroboram com as http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0308814606005371 afirmações da presente pesquisa, sendo que as sementes provenientes de frutos da porção basal da pimenteira CORVELLO, W.B.V.; VILLELA, F.A.; NEDEL, J.L.; PESKE, S.T. Maturação fisiológica de sementes de cedro (Cedrela fissilis Vell.). apresentaram melhor qualidade física e fisiológica. Revista Brasileira de Sementes, v.21, n.2, p.23-27, 1999. http://www. Desta forma, de acordo com o presente estudo, a abrates.org.br/revista/artigos/1999/v21n2/artigo04.pdf posição dos frutos na copa e nos ramos pode ser um indicativo da maturidade fisiológica das sementes de DIAS, D.C.F.S.; RIBEIRO, F.P.; DIAS, L.A.; SILVA, D.J.H.; VIDIGAL, pimenta malagueta. Sementes de frutos da porção basal da D.S. Maturação de sementes de tomate em função da ordem de frutificação na planta. Ceres, v.53, n.308, p.446-456, 2006. http://www. copa e dos ramos, representadas pelos tratamentos C3R2 e ceres.ufv.br/ceres/revistas/v53n308p06306.pdf C3R3, apresentam melhor qualidade física (maior tamanho
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 644 - 650, 2012 650 Posição de coleta de frutos de pimenta
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 644 - 650, 2012 651
Germinação e tolerância à dessecação de sementes de bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.)1
Anderson Cleiton José2*, Eduardo Andrea Lemus Erasmo3, Adriano Barros Coutinho3
RESUMO - A Bacaba (Oenocarpus bacaba) é uma palmeira típica da região amazônica, muito utilizada para alimentação pela população local, na região norte do Brasil. Objetivou-se com esta pesquisa avaliar o efeito de diferentes temperaturas e substratos na germinação das sementes de bacaba e fazer a classificação fisiológica das sementes quanto à secagem e ao armazenamento. Os frutos foram coletados em Caseara, Tocantins, Brasil. A germinação foi realizada em diferentes temperaturas e substratos após o beneficiamento. A viabilidade também foi avaliada após a secagem a diferentes conteúdos de água para classificação fisiológica quanto à secagem e ao armazenamento. O melhor substrato para a germinação de sementes de bacaba foi sobre areia. Não foi verificado efeito da temperatura na germinação das sementes, exceto quando as sementes foram incubadas a 35 °C, temperatura que não foi observada germinação. Apesar de não haver efeito da maioria das temperaturas testadas sobre a porcentagem final de germinação, quando as sementes foram incubadas nas temperaturas de 30 °C e 25 - 35 °C observou-se maior velocidade -1 de germinação. As sementes de bacaba não toleram a secagem abaixo de 0,36 g H2O g peso seco, sendo portanto classificadas como recalcitrantes.
Termos para indexação: viabilidade, espécie florestal, recalcitrante, secagem.
Germination and storage behaviour of bacaba (Oenocarpus bacaba Mart.) seeds
ABSTRACT – Bacaba (Oenocarpus bacaba) is a palm species typical from Amazon region, widely used by local people for feeding. This work aimed to evaluate the effect of different conditions of temperature and substrate in the germination of seeds and to determine the seed storage behaviour of bacaba (Oenocarpus bacaba) seeds. Fruits were collected at Caseara, Tocantins, Brazil. The germination was carried out at different temperatures and substrates after cleaning. Seed viability was also determined after drying at different water content in order to determine the seed storage behavior. The best substrate for germination of bacaba seeds was in sand. It was not verified effect of temperature on the germination of the seeds, except when seeds were incubated at 35 °C, which germination was not observed. Although there is no effect on the most of the temperature tested on the final percentage of germination, seeds incubated at 30 °C and 25-35 °C showed higher speed -1 of germination. Seeds of bacaba cannot be dried below 0,36 g H2O g dry weight, and so they are classified as recalcitrant.
Index terms: forest species, drying, recalcitrant, viability.
Introdução espécies, distribuídas em 200 gêneros, predominantemente nos trópicos. Constitui a terceira família botânica A família Arecaceae é constituída por mais de 2.500 economicamente mais importante, depois das famílias
1Submetido em 05/09/2011. Aceito para publicação em 12/04/2012. 3Departamento de Agronomia, UFT, Caixa Postal 66, 77402-970-Gurupi, TO, Brasil. 2Departamento de Ciências Florestais, UFLA, Caixa Postal 3037, 372000-000-Lavras, MG, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 651 - 657, 2012 652 A. C. JOSÉ et al.
Poaceae e Fabaceae (Janick e Paull, 2006). O Brasil é qual é realizado sob condições de temperatura e substrato considerado o terceiro país com maior diversidade de ideais para cada espécie (Brasil, 2009). palmeiras nativas, possuindo aproximadamente 37 gêneros As sementes de diferentes espécies apresentam e 387 espécies. Desse total, 32 gêneros e 232 espécies comportamentos variáveis em relação à temperatura, o estão na região amazônica, sendo a maioria dessas espécies que pode fornecer informações de interesse biológico e considerada de importância econômica, social e ambiental ecológico (Labouriau, 1983). Dentro da faixa de temperatura (Zeven, 1964; Valois, 2009). em que as sementes de uma espécie germinam, há uma As palmeiras, especialmente na região amazônica, temperatura ótima, denominada como aquela em que ocorre têm sido utilizadas pelo homem como fonte energética na o máximo de germinação em menor intervalo de tempo. dieta alimentar, como material para construção de casas Temperaturas mínimas e máximas são consideradas como (estruturas e cobertura), utensílios caseiros, como bebida, sendo os limites, que uma vez superados, a germinação ou fazendo parte da arborização regional (Kahn e Castro, é nula. Algumas espécies, principalmente aquelas não 1985; Mendonça e Araujo, 1999; Viégas e Müller, 2000) e domesticadas apresentam melhor comportamento fabricação de artesanato, incluindo as biojóias. germinativo quando submetidas à alternância de temperatura Atualmente, devido às mudanças climáticas globais, (Salomão et al., 1995; Albuquerque et al., 1998; Marcos- tem-se buscado alternativas que reduzam as emissões de Filho, 2005). Essa alternância de temperatura corresponde gases causadores do efeito estufa. Nesse sentido, as ações às flutuações naturais encontradas em condições naturais, internacionais estão voltadas para o desenvolvimento de especialmente clareiras. Por outro lado, existem espécies programas de substituição dos combustíveis fósseis por que a germinação de suas sementes é favorecida quando combustíveis produzidos a partir de fontes renováveis, submetidas à temperatura constante (Lima et al., 1997). como o biodiesel. No Brasil existem várias iniciativas O substrato utilizado nos testes de germinação também privadas e públicas que visam à produção de energia apresenta grande influência na germinação, pois fatores por fontes sustentáveis. Dentre essas, destaca-se o Plano como aeração, estrutura, capacidade de retenção de água, Nacional de Agroenergia, lançado em 2006, e o Programa grau de infestação de patógenos, entre outros, podem variar Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB). de um substrato para outro, favorecendo ou prejudicando a Dessa forma, é primordial a realização de estudos que germinação das sementes (Gosling, 2002). Na escolha do forneçam informações que auxiliem na domesticação de material para substrato, deve ser levado em consideração o espécies nativas com potencial para exploração econômica. tamanho da semente, sua exigência com relação à umidade, A utilização dessas espécies tem como objetivo priorizar sensibilidade ou não à luz, a facilidade que este oferece para arranjos produtivos locais, tais como sistemas agroflorestais o desenvolvimento e a avaliação das plântulas (Brasil, 2009). e o manejo extrativista sustentável, de forma que os mesmos Outro ponto importante que deve ser observado, não desloquem os cultivos alimentares e nem avancem sobre para que uma espécie seja utilizada em programas de áreas de florestas (Costa e Marchi, 2008). Neste contexto, reflorestamento, ou quando se pretende fazer a conservação as palmeiras nativas apresentam-se como uma alternativa ex situ em bancos de sementes é o conhecimento prévio para composição dos plantios. do seu comportamento fisiológico durante a secagem Dentre as palmeiras com importância econômica, e armazenamento, já que nem todas as sementes são a bacaba, espécie nativa da região norte do Brasil, é tolerantes à dessecação, exigindo condições especiais de bastante explorada pela população local no preparo de armazenamento (Hong et al., 1996). suco, vinho, sorvete, palmito e extração de óleo comestível Atualmente as sementes são classificadas em três (Lorenzi, 1996). Entretanto, pouco se conhece sobre as categorias quanto ao seu comportamento durante a características silviculturais e potencial de exploração desta dessecação e armazenamento sendo as sementes ortodoxas, espécie. A utilização racional de qualquer espécie exige o aquelas que toleram dessecação a baixos conteúdos de água conhecimento de vários aspectos relacionados à fisiologia (2% a 5%, em base úmida) e podem ser armazenadas em das sementes, tais como germinação e a tolerância à baixas temperaturas (-20 oC), condições que maximizam dessecação, o que facilitará o armazenamento e a produção o tempo de armazenamento; sementes intermediárias, de mudas para atender aos programas de plantio. que não toleram a dessecação a baixos conteúdos de água Uma das formas de determinar a qualidade das (10% - 12%), mas que podem ser armazenadas a baixas sementes é através da realização de teste de germinação, o temperaturas (geralmente acima de 0 oC); e sementes
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 651 - 657, 2012 Germinação e secagem de sementes de bacaba 653 recalcitrantes, comuns entre as espécies florestais da região antes de colocá-las para germinar. tropical, as quais não toleram dessecação a baixos conteúdos A contagem da germinação foi realizada diariamente, de água (<12%, em base úmida), e nem o armazenamento iniciando aos dois dias após a semeadura, sendo finalizada a baixas temperaturas (Roberts, 1973; Ellis et al., 1990; aos 30 dias. Considerou-se germinadas todas as sementes com Hong et al., 1996; Sacandé et al., 2004). protrusão do botão germinativo e crescimento da raiz primária No entanto, os estudos relacionados às sementes de (maior que 2 mm). Foram avaliadas a porcentagem final de bacaba ainda são incipientes e exploratórios (Mendonça germinação e a velocidade de germinação por meio do T50 e Araújo, 1999), e segundo Lorenzi (1996) a germinação (tempo necessário para a germinação de 50% das sementes). das sementes desta espécie é lenta e desuniforme e sua A classificação fisiológica das sementes quanto à longevidade no armazenamento é baixa. Assim, face ao secagem e ao armazenamento foi realizada logo após o exposto, objetivou-se com esse trabalho, avaliar o efeito beneficiamento. As sementes foram colocadas em sala de diferentes condições de temperaturas e substratos na de secagem (20 °C e 50% Umidade Relativa) dentro de germinação das sementes de bacaba, e avaliar a tolerância bandeja de polietileno em camada única e foram revolvidas à dessecação e ao armazenamento. periodicamente para facilitar a secagem. Para determinação da curva de secagem das sementes Material e Métodos foi realizada a estimativa do conteúdo de água das sementes durante a secagem. Para realizar essa estimativa a massa Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de sementes (após determinação do conteúdo de água) foi de Análises de Sementes da Universidade Federal do pesada a cada 1hora nas primeiras oito horas e a partir deste Tocantins, Campus Universitário de Gurupi - TO e no ponto a cada 12 horas até o sétimo dia. A partir do sétimo Laboratório de Sementes Florestais da Universidade dia as pesagens passaram a ser diárias até que as sementes Federal de Lavras - MG. atingissem a umidade de equilíbrio, ou seja, quando não Os frutos de Oenocarpus bacaba foram coletados de houve mais variação de massa. Para estimativa do conteúdo árvores no município de Gurupi, Tocantins, em dezembro de água das sementes foi utilizada a expressão proposta por de 2010. Após a coleta, foram mantidos em sacos DFSCI/IPGRI (1999) para a estimativa do conteúdo de plásticos por três dias para que ocorresse a fermentação água pela diferença de massa: dos frutos. Posteriormente, o epicarpo e o mesocarpo dos frutos foram removidos por meio do atrito manual contra uma peneira (maceração) sob água corrente e secados à sombra para remoção da água superficial. As sementes M: massa (g) no conteúdo de água desejado; foram armazenadas em saco plástico e acondicionadas a Mi: massa (g) no conteúdo de água inicial; temperatura de 20 °C durante 10 dias. CAi: conteúdo de água inicial (% base úmida); Logo após o beneficiamento foi realizada a CAd: conteúdo de água desejado (% base úmida). determinação do conteúdo de água das sementes. Foram usadas quatro repetições de quatro sementes as quais foram A classificação fisiológica das sementes, quanto ao secas em estufa a 105 °C ± 2 °C por 17 horas (Brasil, 2009). comportamento durante a secagem e o armazenamento O efeito do substrato e da temperatura sobre o foi feita de acordo com o protocolo proposto por Hong e desempenho germinativo das sementes foi avaliado pelo Ellis (1996) revisto por (Sacandé et al., 2004). Durante teste de germinação, com quatro repetições de 16 sementes. a secagem foram retiradas amostras de sementes com os Os substratos testados foram sobre areia (em caixas seguintes conteúdos de água: 0,67; 0,51; 0,36; 0,25; 0,15 e -1 tipo gerbox) e rolo de papel toalha. Foram testadas 0,10 g H2O g para a avaliação da viabilidade pelo teste de o -1 quatro temperaturas contínuas (20, 25, 30 e 35 C) e duas germinação. Sementes secas a 0,15 e 0,10 g H2O g foram alternadas (20-30 e 25-35 oC). Os testes de germinação armazenadas a -20 °C em embalagem hermética para foram conduzidos em germinadores tipo B.O.D. com avaliação da viabilidade aos 30, 60 e 90 dias. Os testes de luz constante. Para reduzir a infestação por fungos nas germinação foram realizados em B.O.D, sob luz constante, sementes foi feita a imersão das sementes em solução de a 30 °C em caixas tipo gerbox sobre areia. hipoclorito de sódio 2% por 10 minutos, sendo realizada O experimento foi conduzido em delineamento logo em seguida a lavagem em água corrente por 1 minuto inteiramente ao acaso, com os tratamentos distribuídos
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 651 - 657, 2012 654 A. C. JOSÉ et al. em esquema fatorial 2 x 6 (substratos e temperaturas), em contagens de germinação, não foram observadas diferenças quatro repetições de 16 sementes. significativas na germinação em temperaturas constantes Os dados obtidos foram submetidos à análise de (20, 25 e 30 °C) e alternadas (20-30 e 25-35 °C), entretanto, variância e comparação de médias pelo teste de Scott-Knott sementes incubadas a 35 °C não germinaram (Figura 2). a 5% de probabilidade. 100 a Resultados e Discussão b
80 As sementes sem secagem, embebidas sobre areia na temperatura de 30 °C iniciaram a germinação (emissão do 60 botão germinativo) aos cinco dias, estendendo-se por no máximo 30 dias, quando a maioria das sementes germinou 40 (iniciou o desenvolvimento da raiz primária). Em estudo
sobre morfologia e caracterização da germinação de germinação de Porcentagem 20
sementes de bacaba Queiroz e Bianco (2009) observaram Porcentagem de germinação c que a germinação iniciou-se aos sete dias e se estendeu por 0 35 dias em condições de viveiro. 0.67 0.51 0.36 Conteúdo de água (g H O g-1 peso-1 seco) No estudo da tolerância à dessecação das sementes de O. Conteúdo de água (g.H2 2O.g peso seco) bacaba, a germinação das sementes foi reduzida de 91,1% Figura 1. Efeito da secagem na germinação de sementes para 84,8% quando as sementes foram secas de 0,67 para de Oenocarpus bacaba. Barras verticais indicam -1 0,51 g H2O g de peso seco (39,9 para 33,9% de conteúdo o desvio padrão. Letras diferentes indicam de água em base úmida). As sementes não sobreviveram diferença significativa pelo teste Scott-Knott a -1 a secagem para 0,36 g H2O g de peso seco (26,6% de 5% de probabilidade. conteúdo de água em base úmida), ficando acima dos limites estabelecidos para as sementes ortodoxas e dentro dos 100 Rolo de papel limites encontrados para espécies recalcitrantes, propostos Sobre areia a a por Roberts (1973), Ellis et al. (1990), Hong et al. (1996) e 80 a a a a Sacandé et al. (2004) (Figura 1). A secagem de 0,67 para 0,51 a a a g H O g-1 de peso seco foi realizada num período de 2 dias, a 2 60 enquanto o período necessário para a secagem de 0,51 para -1 0,36 g H2O g peso seco foi de 12 dias. Sementes após secagem -1 40 a 0,25; 0,15 e 0,10 g H2O g e sementes secas e armazenadas -1 a -20 °C (com conteúdo de água de 0,15 e 0,10 g H2O g ) não foram colocadas para germinar, uma vez que as mesmas já de germinação Porcentagem 20 Porcentagem de germinação haviam perdido a viabilidade devido à secagem no conteúdo -1 bb de água de 0,36 g H2O g , caracterizando o comportamento 0 recalcitrante para a espécie estudada. 20 20/30 30 25/35 25 35 A família Arecaceae apresenta espécies com sementes TemperaturaTemperatura de Germinação (°C) de geminação (°C) classificadas nos três grupos propostos por (Roberts, 1973; Figura 2. Germinação de sementes de Oenocarpus bacaba Ellis et al., 1990). Em geral espécies associadas a ambientes em temperaturas constantes (20, 25, 30 e 35 °C) e mais úmidos, com ocorrência em áreas de mata ciliar alternadas (20/30 e 25/35 °C), em dois substratos como Euterpe edulis, Elaeis oleifera, Mauritia flexuosa e (sobre areia e em rolo de papel). Letras iguais Bactris gasipaes apresentam sementes com sensibilidade indicam que não houve diferença significativa à dessecação (Tweddle et al., 2002; Tweddle et al., 2003). entre os tratamentos pelo teste Scott-Knott a 5% Essa característica é compartilhada pela espécie em estudo, de probabilidade. a qual, segundo Lorenzi (1996), é típica de áreas alagáveis da floresta ombrófila densa na região amazônica. Em todas as outras temperaturas testadas o crescimento Ao final de 30 dias, quando foram encerradas as do botão germinativo através do endocarpo pode ser
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 651 - 657, 2012 Germinação e secagem de sementes de bacaba 655 relacionado com a formação de plântulas 30 dias após a germinativo não desenvolveram o sistema radicular, nem embebição das sementes (Figura 3), entretanto, a 35 °C emitiram os primórdios foliares, ocorrendo a morte de as sementes apesar de iniciarem o crescimento do botão todas as sementes dentro do período de estudo.
Figura 3. Germinação de sementes de Oenocarpus bacaba aos 7 dias (desenvolvimento do botão germinativo-BG), 15 dias (emissão da raiz primária-RP e formação da lígula-LG) e 30 dias (emissão de raízes adventíceas-RA e emissão da bainha protetora-BP) após a embebição a 30 °C. Barra horizontal = 1 cm.
Ao comparar os substratos rolo de papel e sobre areia porcentagem final de germinação de O. bacaba, verificou- não foram verificadas diferenças significativas nas diferentes se efeito significativo sobre a velocidade de germinação temperaturas utilizadas na germinação (Figura 2), entretanto, nas sementes germinadas tanto em rolo de papel, quanto o desenvolvimento das plântulas foi favorecido quando a sobre areia (Figura 4). Em ambos os substratos utilizados a germinação foi realizada no substrato sobre areia (dados não maior velocidade de germinação foi nas temperaturas 30 °C apresentados). constante e na temperatura alternada 25-35 °C. Estudando a germinação de sementes da palmeira Dypsis decaryi em diferentes temperaturas e substratos, Pimenta et 12 d d Rolo de papel al. (2008) verificaram que as melhores temperaturas para a d Sobre areia 10 c germinação foi à temperatura ambiente (variação de 24,5 à c c
b 27,5 oC), não havendo diferença entre os substratos testados. 8 b b b Sento (1972) estudando a germinação de Phoenix dactilifera 6 também verificou que 90% das sementes germinaram em T50 (dias) T50 (dias) temperaturas entre 25 °C e 35 °C e que os substratos utilizados 4
(areia/vermiculita e areia/terra) foram igualmente eficientes. 2
Analisando o efeito da temperatura e substratos na a a 0 germinação de espécies de outras famílias, Albuquerque et 20 20/30 30 25/35 25 35 al. (1998) conduziram estudos com sementes de Colubrina TemperaturaTemperatura de germinação (°C) de geminação (°C) glandulosa e recomendaram as temperaturas de 25, 30 e Figura 4. Velocidade de germinação (T50) de sementes de 20 - 30 oC e os substratos sobre e entre vermiculita, areia Oenocarpus bacaba em temperaturas constantes e papel de filtro para o teste de germinação. Medeiros e (20, 25, 30 e 35 °C) e alternadas (20/30 e 25/35 °C), Zanon (1998), recomendaram a utilização do substrato em dois substratos (sobre areia e em rolo de papel). papel de filtro e a temperatura de 30 oC para a germinação Letras diferentes indicam diferença significativa de sementes de Sebastiania commersoniana e papel de entre os tratamentos pelo teste Scott-Knott a 5% de filtro e areia, na temperatura de 25 oC para Podocarpus probabilidade. lambertii. Fowler e Carpanezzi (1998) recomendaram para o teste de germinação de sementes de Mimosa bimucronata Neste contexto, em estudo do efeito de diferentes os substratos papel toalha, papel mata-borrão, areia ou temperaturas na germinação de sementes de quatro espécies vermiculita, na temperatura de 25 oC. de palmeiras: Acoelorraphe wrightii, Coccothrinax argentata, Apesar de não haver efeito da temperatura na Sabal etonia e Thrinax morrisii Carpenter (1988) verificou
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 651 - 657, 2012 656 A. C. JOSÉ et al. que quando a germinação é realizada em temperaturas que com potencial para produção de agroenergia. Informativo ABRATES, excedem 5 a 10 °C acima ou abaixo temperatura ótima v.18, n.1, p.39-50, 2008. de germinação, há uma resposta negativa, resultando DANIDA FOREST SEED CENTRE. Desiccation and storage protocol. na redução da porcentagem final e na velocidade de Humlebaek: DFSC, 1999. p.23-40 (Technical Note, 5). germinação das sementes dessas espécies. Por outro lado, ao contrário do encontrado por ELLIS, R.H.; HONG, T.D.; ROBERTS, E.H. An intermediate category Lorenzi (1996), a germinação de sementes de bacaba, em of seed storage behaviour? I. Coffee. Journal of Experimental Botany, v.41, n.230, p.1167-1174, 1990. http://jxb.oxfordjournals.org/ comparação com outras espécies florestais, é relativamente content/41/9/1167.short rápida e uniforme. Como exemplo, Koebernik (1971), analisando a germinação de 200 espécies de palmeiras FOWLER, J.A.P.; CARPANEZZI, A.A. Tecnologia de sementes de verificou que em 54% das espécies a germinação ocorreu marica (Mimosa bimucronata (DC) O. Ktze.). Boletim de Pesquisa após os 100 dias e 19% necessitaram de mais de 200 dias Florestal, n.36, p.47-56, 1998. http://www.cnpf.embrapa.br/publica/ boletim/boletarqv/boletim36/fowler2.pdf para germinarem. Entretanto, a germinação de sementes de bacaba iniciou-se aos 5 dias após a embebição e apresentou GOSLING, P.G. Viability testing. In: SMITH, R.D.; DICKIE, J.B.; um T50 que variou entre as condições testadas de 6,6 a LININGTON, S.H.; PRITCHARD, H.W.; PROBERT, R.J. (Ed.). Seed 11,27 dias (Figura 4). conservation: turning science into practice. London: The Royal Botanic Gardens, 2002. p.445-481.
Conclusões HONG, T.D.; LININGTON, S.; ELLIS, R.H. Seed storage behaviour: a compendium. Rome: International Pant Genetic Resources Institute, Sementes de O. bacaba são recalcitrantes e não toleram 1996. (IPGRI Handbooks for Genebanks, n. 4.) a secagem até 0,36 g H O g-1 de peso seco; 2 JANICK, J.; PAULL, R.E. The Encyclopedia of fruit & nuts. Cambridge: Não há efeito das temperaturas (20, 25, 30, 20-30 e 25- Cambridge University, 2006. 160p. 35 oC) na porcentagem final de germinação das sementes de O. bacaba; KAHN, F.; CASTRO, A. The palm community in a forest of Central Sementes de O. bacaba iniciam o desenvolvimento do Amazonia, Brazil. Biotropica. v.17, n.3, p. 210-216, 1985. http://www. botão germinativo, entretanto morrem antes de completar a jstor.org/pss/2388221 germinação quando são incubadas a 35 °C; KOEBERNIK, J. Germination of palm seed. Principes, v.15, p.134-137, As temperaturas que proporcionaram maior velocidade 1971. de germinação das sementes de O. bacaba, nos dois substratos LABOURIAU, L.G. A germinação de sementes. Washington: OEA, testados, são 30 °C (constante) e 25-35 °C (alternadas). 1983. 174p. O melhor substrato para germinação das sementes de O. bacaba é sobre areia. LIMA, C.M.R.; BORGHETTI, F.; SOUSA, M.V. Temperature and germination of the Leguminosae Enterolobium contortisiliquum. Revista Referências Brasileira de Fisiologia Vegetal, v.9, n.2, p.97-102, 1997. http://www. cnpdia.embrapa.br/rbfv/pdfs/v9n2p97.pdf
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 651 - 657, 2012 658
Características físicas e estrutura de sementes e morfologia de plântulas de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston1
Gabriel Talamini de Abreu2, Higino Marcos Lopes2*, Cláudia Antônia Vieira Rossetto2, Pedro Germano Filho2, Elania Rodrigues da Silva2
RESUMO - A Flemingia macrophylla (Willd.) Alston tem sido introduzida em diferentes sistemas de produção em razão de sua versatilidade de cultivo. Objetivou-se com este trabalho avaliar a estrutura e características físicas da semente e a morfologia de plântulas de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston. Amostras de três lotes de sementes colhidos em 2007, 2008 e 2009 foram avaliadas em relação ao tamanho, grau de umidade, massa de mil sementes, massa do hectolitro e número de sementes por grama. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três lotes e oito repetições. Em outro ensaio, as sementes foram seccionadas para a observação e descrição da anatomia do tegumento, tecido de reserva e do embrião. As estruturas de plântulas foram avaliadas e registradas durante o seu desenvolvimento. As sementes de flemingia são globulares e esféricas, o tegumento apresenta coloração preta e marron. O grau de umidade das sementes variou entre 9,5 e 12,1%, a massa de mil sementes variou de 18,11 a 19,28 g, o peso hectolitro de 72,23 a 74,39 kg e o número de sementes por grama de 52 a 55. A estrutura do tegumento é formada por camada de células paliçádicas, característica da família Fabaceae. A germinação é do tipo hipógea.
Temos para indexação: Fabaceae, estruturas, tecidos, dormência, germinação.
Seed physical characteristics and structure and seedling morphology of Flemingia macrophylla (Willd.) Alston
ABSTRACT - Flemingia macrophylla (Willd.) Alston has been introduced into different production systems due to its easy cultivation. The objective of this study was to evaluate the structure and physical characteristics of the seed and also seedling morphology. Three seed samples collected in 2007, 2008 and 2009 were used to evaluate the size, moisture content, thousand seed weight, and number of seeds per gram. The experimental design was completely randomized with eight replications. In another trial, seeds were sectioned and the morphologies of the seed coat and embryo tissues were studied. Seedling structure was evaluated by sowing seeds and assessing seedling development daily. The seed moisture content ranged from 9.46 to 12.10%, the weight of 1,000 seeds varied from 18.11 to 19.28 g, the hectoliter weight ranged from 72.23 to 74.39 kg and the number of seeds g-1 from 52 to 55. The seed coat consists of a layer of palisade cells, with an external glossy color of black or brown spots. The seeds have two cotyledons with an embryonic axis and no endosperm and germination is hypogeal.
Index terms: Fabaceae, structures, tissues, dormancy, germination.
Introdução Angiospermas depois das Orchidaceae e Compositae e agrupa aproximadamente 650 gêneros e 18.000 espécies. A família Fabaceae Juss. é a terceira maior das Dentre as subfamilias, a Faboideae é a maior e inclui
1Submetido em 21/09/2011. Aceito para publicação em 06/04/2012. 2Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, 23890-000-Seropedica, RJ, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 3 p. 658 - 664, 2012 G. T. abreu et al. 659 cerca de 440 gêneros e 12.000 espécies, estando bem A flemingia está sendo introduzida nos sistemas de representada nas regiões tropicais (Polhill et al., 1981). cultivo em diversas áreas, sendo usada em consórcio com A Flemingia macrophylla (Willd.) Alston, cujo nome outras culturas, em sistema de cultivo em aléias, fornecendo comum é flemingia, é uma planta desta subfamília, com nutrientes e proteção ao solo para a cultura consorciada. centro de origem na Ásia e mais tarde naturalizada na A sua propagação pode ser realizada por semeadura direta África Subshariana. Esta espécie encontra-se com baixa ou por transplantio de mudas. Uma das características das pressão antrópica e com potencial de utilização como sementes desta espécie é a impermeabilidade do tegumento planta medicinal, ornamental, adubo verde, cobertura e a alta porcentagem de sementes dormentes (Andersson et do solo no período de entressafra, alimentação animal al., 2006). No entanto, existem poucas informações sobre e para recuperação de áreas degradadas. Diferentes as suas características físicas, estruturas externas e internas morfotipos de flemingia foram identificados, o que leva e morfologia de plântulas. Sendo assim, o objetivo com este a necessidade de estudos relacionados às estruturas trabalho foi avaliar a estrutura e características físicas da reprodutivas para definir seus estados taxonômicos semente, bem como a morfologia de plântulas de flemingia. (espécies, subespécies, variedades botânicas) e suas relações (Andersson et al., 2006). Material e Métodos Em Fabaceae, o embrião é constituído por um eixo embrionário e dois cotilédones. O eixo embrionário é As amostras de sementes de Flemingia macrophylla composto de três partes: o epicótilo ou plúmula, que é a parte (Willd.) Alston utilizadas neste experimento foram obtidas situada acima do ponto de ligação dos cotilédones ao eixo; a de vagens colhidas de plantas localizadas em sistemas de radícula na extremidade inferior do eixo e o hipocótilo, entre cultivo em aléias no Campo Experimental do Departamento a radícula e os cotilédones. O desenvolvimento da radícula de Fitotecnia da Universidade Federal Rural do Rio de forma a raiz primária ou seminal, após a germinação das Janeiro (UFRRJ) e no Sistema de Produção Integrado de sementes (Marcos Filho, 2005). O tegumento é constituído Produção Agroecológica (SIPA). A SIPA e a UFRRJ estão por camadas celulares originárias dos integumentos ovulares. situadas na latitude 22° 45’ S, longitude 43° 41’ W Greenwich A permeabilidade do tegumento deve ser considerada, pois a e altitude de 33 m; o solo é classificado como Planossolo porosidade, a composição química, a estrutura e a pigmentação Háplico. De acordo com a classificação de Koeppen, o clima afetam diretamente essa característica, principalmente em predominante na região é AW, com precipitação pluvial no Fabaceae (Demir et al., 1998). Em algumas espécies, a restrição verão e seca no inverno (Bernardes, 1952). à embebição de água é resultante de modificações causadas pela Foram utilizados três lotes de sementes: Lote 1: desidratação das paredes celulares do tegumento da semente. sementes colhidas em agosto de 2007 na UFRRJ; Lote 2: Estas modificações ocorrem na estrutura micelar das membranas sementes colhidas em agosto de 2008 na EMBRAPA (SIPA); e manifestam-se na modificação da capacidade potencial de Lote 3: sementes colhidas em maio de 2009 na UFRRJ. dilatação do gel. Em outras, é causada pela impregnação das Após a colheita manual das vagens, estas foram submetidas membranas celulares, como lignina, lipídios, suberina ou à secagem ao sol por dois dias e trilhadas manualmente. taninos (Marcos Filho, 2005). O desenvolvimento de sementes Posteriormente, as sementes foram beneficiadas com “duras” ou com tegumentos impermeáveis são influenciados ventilação forçada para a retirada das impurezas. As pelo fotoperíodo durante o desenvolvimento das plantas, taxa e massas iniciais obtidas por lote foram: lote 1 - 270 g, lote grau de secagem na maturação ou pós-colheita e a presença de 2 - 316 g e o lote 3 - 659 g. Posteriormente, as sementes substâncias fenólicas oxidadas que conferem a coloração escura foram acondicionadas em embalagem impermeável e no tegumento da semente (Bewley e Black, 2004). conservadas a 8 °C até o início das avaliações, realizadas Os aspectos morfológicos das plântulas podem ser em maio de 2009. empregados, tanto para a identificação de espécies quanto As amostras de sementes foram fracionadas e para facilitar a interpretação de testes de germinação em classificadas por tamanho com uso de peneiras ABNT 6, laboratório (Oliveira, 1993). A interpretação dos resultados 7, 8 e 10 com aberturas quadriculadas que correspondem a do teste de germinação é baseada na presença e identificação 3,35 mm, 2,80 mm, 2,36 mm e 2,00 mm, respectivamente. das estruturas essenciais, como raízes primárias e secundárias, Posteriormente, foram avaliadas quanto ao: Grau de umidade epicótilo e hipocótilo, cotilédones, folhas primárias em (b.u.): determinado pelo método estufa a 105 °C ± 3 °C por plântulas da família Fabaceae (Brasil, 2009a, 2009b). 24 h. Massa de Mil Sementes (MMS): obtida a partir
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 3 p. 658 - 664, 2012 660 Sementes e plântulas de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston de oito repetições de 100 sementes (Brasil, 2009a). Massa Resultados e Discussão Volumétrica: determinada com proveta graduada, obtendo- se a massa média do volume de 50 mL de sementes com A maior proporção das sementes de flemingia ficou grau de umidade ajustado para 10%. Os resultados obtidos retida na peneira ABNT 7, sendo 97,88% para o lote foram transformados para Massa do Hectolitro (M.Hect. 1 e 84,13% para o lote 2 (Tabela 1). Já, para o lote 3, em kg/100 L), adaptado de (Brasil, 2009a). Número de 57,16% das sementes ficaram retidas na peneira ABNT sementes por grama: com a massa de mil sementes calculou- 6, apresentando comprimento e largura acima de 2,35 se o número de sementes por grama. As medidas de largura mm. Considerando as sementes retidas na peneira 7, em e o comprimento das sementes, em mm, foram obtidas maior proporção, a massa de mil sementes foi de 19,28 com o uso de paquímetro. O delineamento experimental g para o lote 1 e de 18,41 g para o lote 2. A média da empregado foi o inteiramente casualizado com três lotes massa volumétrica para as sementes retidas na peneira 7 de sementes e oito repetições. Os resultados obtidos foram foi de 72,23 kg/100 L no lote 1; 74,39 kg/100 L no lote submetidos à análise de variância e as médias foram 2 e 72,97kg/100 L no lote 3. A presença de pedúnculo comparadas pelo teste de Tukey (p < 0,05). ou pedicelo (Brasil, 2009b) remanescente nas sementes, Para a avaliação da morfologia de sementes e resultou em separação desuniforme e pouco eficiente. plântulas de flemingia, amostras de sementes de cada As sementes de flemingia são pequenas, esféricas, lote com mistura das peneiras e as sementes retidas na globulares, com tegumento rígido e de coloração peneira ABNT 7 foram visualizadas e fotografadas em escura e brilhosa. Comparando com outras espécies de microscópio estereoscópio BEL Photonics modelo SZT Fabaceae, por exemplo, feijão guandu, Cajanus cajan com câmera digital de alta resolução BEL Photonics (L.) Millsp. (Brasil, 2009a), as sementes de flemingia USB 9MP conectada ao microcomputador. Outra amostra são menores, mais uniformes e contém 5 a 10 vezes do lote 3, retida na peneira ABNT 7 foi umedecida e mais sementes por grama. Na Figura 1 são apresentadas posteriormente as sementes foram seccionadas, utilizando- amostras de sementes de flemingia de diferentes se lâmina sob lupa de mesa com luz fluorescente, expondo tamanhos e uniformes retidas na peneira ABNT 7. os dois cotilédones e o eixo epicótilo-radícula. A escala foi Também, Andersson et al. (2006) descreveram as representada pela medida de 1 mm, conforme trabalho de sementes de flemingia como globulares de coloração (Imatomi et al., 2009). Na caracterização anatômica, uma brilhosa marrom heterogênea ou preta com 2 a 3 mm amostra de sementes e plântulas de flemingia foi utilizada de diâmetro. para a visualização e descrição das estruturas internas Houve diferenças nas características físicas e externas. As sementes foram previamente imersas avaliadas a partir das sementes retidas na peneira por 5 min em água e seccionadas transversalmente e ABNT 7 entre os três lotes de sementes de flemingia longitudinalmente com o uso de micrótomo. As lamínulas (Tabela 2). As sementes do lote 1 apresentaram maior foram preparadas para a observação utilizando lupa massa de mil sementes em relação aos demais lotes, (Microscópio Estereoscópio Binocular modelo WILD correspondendo ao menor número de sementes por M-5) com aumento de 12x. Fez-se a descrição da anatomia grama. A maior massa do hectolitro foi observada para das sementes, principalmente dos tecidos do tegumento e os lotes 2 e 3 e as medidas de comprimento e largura dos cotilédones. não apresentaram diferenças estatísticas devido às Para o estudo das estruturas de plântulas, as sementes sementes serem globulares e esféricas. As variações foram imersas por 20 min em ácido sulfúrico concentrado observadas podem ser resultantes das condições P.A. (98%) e semeadas em areia esterilizada e umedecida edafoclimáticas de cultivo diferentes a cada ano, diariamente. Foi realizado o acompanhamento do crescimento e desenvolvimento diferentes das plantas, desenvolvimento das plântulas até 21 dias, classificando formação e maturação das sementes, época de colheita como plântulas normais quando estas apresentavam e o período de armazenamento. O grau de umidade das todas suas estruturas, de acordo com (Melo et al., 2004). sementes de flemingia variou de 9,5 a 12,1% indicando Considerou-se plântula a fase de desenvolvimento em que tolerância à dessecação e que, possivelmente, possam o segundo folíolo estava totalmente formado. As diferentes ser classificadas como ortodoxas. No entanto, deve-se fases de desenvolvimento das plântulas foram registradas considerar que são necessários estudos de secagem e em desenhos e figuras. armazenamento dessas sementes para esta classificação.
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Tabela 1. Massa total da amostra, distribuição percentual da massa em diferentes peneiras (Percent.); massa de mil sementes (MMS), número de sementes (N° Stes), número de sementes por g (N° Stes/g), massa do hectolitro (M.Hect. em Kg/100 L), largura (Larg.) e comprimento (Compr.) de sementes de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston retidas nas peneiras ABNT 6, 7, 8 e 10.
Lote 1 (2007) Massa M.Hect. Larg. Compr. Peneira ABNT Percent. (%) MMS (g) N° Stes N° Stes/g (g) (Kg/100 L) (mm) (mm) 6 2,44 0,90 21,59 113 46,31 67,78 3,03 3,09 7 264,52 97,88 19,28 13,720 51,87 72,23 2,35 3,21 8 3,07 1,14 13,35 230 74,92 68,22 2,96 3,07 10 0,22 0,08 7,59 29 131,82 44,00 2,15 2,34 Média 67,56 25,00 17,97 3,523 76,23 63,06 2,62 2,93 Desvio-padrão 131,31 48,59 - 6,798 39,07 12,86 0,44 0,40 Total 270,25 100,00 - 14,092 - - - - Peneira ABNT Lote 2 (2008) 6 27,50 8,69 19,46 1,413 51,38 72,37 3,00 3,12 7 266,35 84,13 18,41 14,467 54,33 74,39 2,58 3,19 8 22,68 7,16 15,79 1,436 63,32 75,58 2,90 2,98 10 0,05 0,02 9,00 6 120 52,17 2,10 2,34 Média 79,15 25,00 18,33 4,331 72,26 68,63 2,65 2,91 Desvio-padrão 125,38 39,60 - 6,791 32,23 11,05 0,41 0,39 Total 316,58 100,00 - 17,322 - - - - Peneira ABNT Lote 3 (2009) 6 376,78 57,16 19,99 18,848 50,02 71,7 3,05 3,13 7 266,00 40,35 18,11 14,688 55,27 72,97 2,40 3,16 8 15,08 2,29 7,28 2,071 137,33 32,6 2,96 3,04 10 1,34 0,20 5,28 253 188,81 4,5 2,14 2,27 Média 164,80 25,00 17,74 8,965 107,86 45,44 2,64 2,90 Desvio-padrão 186,47 28,29 - 9,199 67,16 33,11 0,44 0,42 Total 659,20 100,00 - 35,862 - - - -
1) 1 mm 2) 1 mm 3) 1 mm ______
4) 1 mm 5) 1 mm 6) 1 mm ______
Figura 1. Amostras de sementes de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston. de diferentes tamanhos misturadas (1 - Lote 1 (2007) mistura de todas as peneiras; 2 - Lote 2 (2008) mistura de todas as peneiras; 3 - Lote 3 (2009) mistura de todas as peneiras) e uniformes retidas na peneira ABNT 7 Tyler 7 (4 - lote 1; 5 - lote 2 e 6 - lote 3).
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Tabela 2. Dados médios da massa de mil sementes (MMS), número de sementes por grama (NSG), massa do hectolitro (M.Hect.), Largura (L), comprimento (C), grau de umidade (GU) de três lotes de sementes de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston.
Lote MMS* (g) NSG M.Hect (kg) L (mm) C (mm) GU (%) 1 (2007) 19,28 a 51,89 b 72,23 b 2,35 a 3,21 a 9,46 c 2 (2008) 18,40 b 54,33 a 74,39 a 2,58 a 3,19 a 10,32 b 3 (2009) 18,11 b 55,27 a 72,97 ab 2,40 a 3,16 a 12,10 a CV (%) 2,57 2,63 2,04 10,63 7,56 2,00
*Massa de mil sementes corrigida para o grau de umidade 10%. Médias seguidas por letras iguais, para cada característica, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na avaliação da morfologia de sementes e plântulas colocam acima da superfície do solo. Tal fato caracteriza a de flemingia, observa-se na Figura 2 a fase inicial de germinação epígea. No entanto, há exceções que apresentam germinação, com a emissão da raiz primária (Rp) e também germinação do tipo hipógea, como no caso da ervilha (Pisum as fases posteriores, caracterizando as plântulas normais, sativum L.) e do guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp.), onde como aquelas que apresentavam as seguintes estruturas: o epicótilo é a estrutura que emerge do solo, e os cotilédones epicótilo (Ep), folhas (Fl) e raiz primária (Rp) e a raízes permanecem abaixo da superfície do solo, sendo decompostos secundárias (Rs). Também se observam os cotilédones logo após o consumo das reservas (Zimmer, 2006). Assim, próximos ao sistema radicular axial ou pivotante, bem como as sementes de flemingia são mais uma exceção dentro do a estrutura que se alonga que é o epicótilo. Na germinação grupo das dicotiledôneas, a exemplo da ervilha e do guandu, de sementes da maioria das dicotiledôneas, os cotilédones se pois apresentam germinação do tipo hipógea.
Figura 2. Estágios sucessivos do desenvolvimento da plântula de Flemingia macrophylla (Willd.) Alston., no período de 21 dias; Legenda: Rd – Radícula; Hi – Hilo; Tg – Tegumento; Pl – plúmula; Rp – Raiz primária; Ep – Epicótilo; Rs – Raiz secundária; Fl – Folha.
Na semente de flemingia seccionada longitudinalmente, planos convexos de coloração creme e o embrião é salmão- foi possível visualizar o eixo epicótilo-radícula e os claro. Na semente seccionada transversalmente foi possível cotilédones que fazem parte do embrião (dicotiledôneas), visualizar o tegumento formado pela camada de células bem como o tegumento (Figura 3). As sementes de paliçádicas e também os cotilédones (Figura 4). O tegumento flemingia observadas são reniformes, com testa lisa de das sementes de flemingia externamente é de coloração coloração brilhosa negra ou marrom. Os cotilédones são brilhosa preta ou marrom heterogênea sendo constituído
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 3 p. 658 - 664, 2012 G. T. ABREU et al. 663 por duas camadas de tecidos, testa (externa) e tegma e brilhantes, mostrando-se mais propensas a injúrias (interna). Estes dados são semelhantes aos observados durante a embebição. A impermeabilidade do tegumento por Esaú (1997) que descreve as sementes das Fabaceae é, normalmente, associada à presença de uma ou mais com dois tegumentos, sendo que o interno desaparece camadas impermeáveis de células, dispostas em paliçada, durante a ontogênese e o externo se diferencia em diversas com espessas paredes secundárias lignifi cadas, sendo camadas. A camada mais externa, a epiderme, permanece os macroesclerídeos as células mais comuns (Baskin e unisseriada e origina a camada paliçádica característica das Baskin, 1998). Os macroesclerídeos são impermeáveis por sementes das Fabaceae. A chamada linha lúcida das células estarem impregnados de substâncias hidrofóbicas como em paliçada é considerada como região particularmente cutina, lignina, quinonas, materiais pécticos insolúveis, impermeável. A linha lúcida resulta do alto grau de reforço suberina e cera (Rolston, 1978). O tegumento também de uma região restrita das paredes da epiderme. pode conter uma mucilagem que se expande na presença
de água, formando uma barreira à difusão de oxigênio e 1 mm 1 mm diminuindo a velocidade de germinação e substâncias fenólicas oxidadas que conferem a coloração escura ao
TEGUMENTO tegumento (Bewley e Black, 2004).
Conclusões COTILÉDONE O grau de umidade das sementes de fl emingia varia EIXO entre 9,5 e 12,1%, a massa de mil sementes de 18,11 a EMBRIONÁRIO 19,28 g, o peso hectolitro de 72,23 a 74,39 kg e o número Figura 3. Corte transversal da semente de Flemingia de sementes por g de 52 a 55.
macrophylla (Willd.) Alston. visualizando o As sementes de fl emingia são globulares e esféricas, eixo embrionário (epicótilo radícula). com coloração do tegumento preta e marron. A estrutura do tegumento é formada por camada de células paliçádicas e a germinação é do tipo hipógea.
TEGUMENTO Agradecimentos (TESTA E TEGMA)
TESTA Aos auxílios prestados pela discente do Curso de Graduação em Agronomia Amanda Rêgo Lorosa e pela CÉLULAS PALIÇÁDICAS orientação do professor Pedro Correa Damasceno Junior CÉLULAS COTILEDONARES do Departamento de Fitotecnia da UFRRJ.
Referências
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Potencial fisiológico de sementes armazenadas e desempenho de plantas de ervilha1
Fábio Mielezrski2, Júlio Marcos Filho2
RESUMO - Os efeitos do vigor de lotes de sementes sobre a emergência das plântulas e estabelecimento do estande, principalmente sob condições menos favoráveis de ambiente, estão bem documentados na literatura. Porém, há necessidade de intensificar a pesquisa para esclarecer as relações entre o potencial fisiológico das sementes e o desempenho das plantas em campo; este foi o principal objetivo deste estudo.Utilizaram-se duas cultivares de ervilha, ‘Telefone Alta’ (crescimento indeterminado) e ‘Itapuã’ (determinado), cada uma representada por quatro lotes armazenados, durante oito meses, em três ambientes: laboratório, câmara fria e seca (10 ºC e 30% de umidade relativa do ar) e ambiente controlado (20 ºC e 70% de umidade relativa do ar); este procedimento permitiu criar diferenças entre o potencial fisiológico dos lotes de cada cultivar. Após a determinação da germinação e do vigor (condutividade elétrica, envelhecimento acelerado, comprimento e emergência de plântulas), foi conduzido ensaio de campo, realizando-se avaliações do estande inicial e final, altura e área foliar de plantas, número de vagens e produção de grãos verdes e secos. O vigor das sementes de ervilha influencia a emergência de plântulas e o estabelecimento do estande em campo, especialmente em lotes pouco vigorosos. O vigor de sementes de ervilha afeta negativamente o desenvolvimento das plantas e a produção final, quando há redução acentuada do estande; a extensão desses efeitos é proporcional à intensidade dessa redução.
Termos para indexação: Pisum sativum, vigor de sementes, armazenamento, deterioração, produção de grãos.
Physiological quality of stored pea seeds and plant performance
ABSTRACT - The effects of seed vigor on seedling emergence and stand establishment, especially under less favorable environmental conditions, are well documented in the literature. However, additional research is needed to clarify the relationships between seed physiological quality and field plant performance, and this was the main objective of this study. Two pea cultivars, ‘Telefone Alta’ (indeterminate growth habit) and ‘Itapuã’ (determinate growth habit) were evaluated, each represented by four seed lots of different physiological potential, stored for eight months under three environmental conditions: uncontrolled laboratory, a dry and cold chamber at 10 ºC and 30% relative humidity, and a controlled environment (20 ºC and 70% relative humidity); this procedure was adopted to promote natural differences in vigor among the seed lots. After determining germination and vigor (electrical conductivity, accelerated aging, seedling emergence and growth), a field trial was conducted to evaluate stand establishment, plant development and yield. Results showed that pea seed vigor influenced seedling emergence and stand establishment, especially for lower vigor seed lots. In addition, pea seed vigor adversely affected plant development and yield as a consequence of stand reduction. The extent of these effects was proportional to the intensity of the stand reduction.
Index terms: Pisum sativum, seed vigor, storage, deterioration, yield.
Submetido em 30/01/2012. Aceito para publicação em 20/07/2012. 2Departamento de Produção Vegetal, USP/ESALQ, Caixa Postal 9, 13418-900 - Piracicaba, SP, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 666 F. mielezrski e j. marcos filho
Introdução originadas de sementes de baixo vigor apresentaram crescimento inicial inferior, contribuindo para a desuniformidade da A ervilha (Pisum sativum, L.) é amplamente cultivada população e resultando em menor capacidade competitiva para o consumo humano, pois é rica de proteínas e dessas plantas. carboidratos, cálcio, fósforo e vitaminas A e C. Em Quando se consideram estudos para estabelecer cultivares utilizadas na forma de grãos secos, pode ser obtida relações do vigor com o desenvolvimento das plantas a farinha de ervilha, com emprego direto na fabricação de e produção, a literatura é relativamente escassa. Há sopas instantâneas e na panificação. Na forma de grãos necessidade de considerar dois aspectos: a ocorrência ou verdes debulhados, a ervilha pode ser comercializada para não de diferenças no estande e a identificação de possíveis consumo in natura, enlatada ou congelada imediatamente efeitos do vigor dos lotes de sementes sobre o desempenho, após a colheita (Giordano, 1997; Nascimento et al., 2007). quando se consideram plantas individuais ou populações. As cultivares destinadas à produção de grãos verdes Larsen et al. (1998) destacaram que a influência debulhados para consumo in natura possuem sementes do vigor de sementes pode persistir durante todo o com predomínio do teor de açúcar em relação ao de amido desenvolvimento das plantas, mesmo quando não há e são rugosas após a secagem, enquanto em cultivares de diferenças no estande inicial, embora essas diferenças sementes lisas, o teor de amido supera o de açúcares. Essas possam se atenuar com o decorrer dos estádios características estão associadas ao potencial fisiológico, fenológicos. Em contraste, Hampton (2002) enfatizou que sendo as rugosas mais problemáticas quanto ao desempenho efeitos do vigor na produção final das plantas só aparecem após a semeadura, potencial de armazenamento e sanidade se houver diferenças no estabelecimento do estande. Essa (Nascimento e Cícero, 1991a, b). diversidade de opiniões é verificada, com frequência, ao Os efeitos do vigor de lotes de sementes sobre a se examinar a literatura sobre o assunto. emergência das plântulas, estabelecimento do estande Pesquisas têm sido conduzidas visando esclarecer e desenvolvimento inicial das plantas, principalmente até que ponto os efeitos do vigor independem da sob condições menos favoráveis de ambiente, estão população inicial. Zecchinelli (2009) destacou que a bem documentados na literatura. No entanto, não está redução da germinação e do vigor afeta negativamente o completamente esclarecido até que ponto esses efeitos estabelecimento do estande e isto pode causar diferenças se estendem até estádios fenológicos mais avançados e no desenvolvimento das plantas e na produção da cultura, afetam a produção da cultura. Os resultados de germinação principalmente em espécies em que o produto comercial é obtidos em laboratório geralmente se aproximam da obtido de plantas individualizadas, como várias hortaliças. porcentagem de emergência de plântulas em campo, sob Paralelamente, culturas de gramíneas semeadas sob condições ambientais adequadas após a semeadura, mas espaçamentos relativamente estreitos, como arroz, trigo e isto geralmente não se verifica quando essas condições se cevada, podem perfilhar e compensar, dentro de limites, a desviam das mais favoráveis. possível redução na emergência de plântulas, de modo que A influência do vigor de sementes sobre o desempenho a produção por área seria mantida, mesmo com variações inicial das plântulas foi destacada, dentre outros, por Edje e mais acentuadas da população. O mesmo ocorreria em Burris (1971) com soja, Khah et al. (1989) com trigo, Schuch várias leguminosas, em que a produção por planta é ajustada et al. (1999) com aveia preta, Kolchinski et al. (2006) com soja, mediante a adaptação ao espaço disponível, isto é, maior indicando que sementes menos vigorosas emergiram mais produção individual de plantas sob menor competição; lentamente e produziram plantas com menor desenvolvimento essa compensação, refletindo a plasticidade das plantas, inicial, manifestado pela redução da área foliar ou produção de dependeria, ainda, do hábito de crescimento da cultivar, massa seca. Essas observações também foram efetuadas em sendo as de crescimento indeterminado mais eficientes na pesquisas com hortaliças (Rodo e Marcos Filho, 2003, com ocupação do espaço disponível. cebola; Marcos Filho e Kikuti, 2006, com rabanete; Kikuti e Consequentemente, tanto a germinação como o vigor Marcos Filho, 2007, com couve-flor), mas as relações entre parecem ser mais importantes para o estabelecimento do estande o vigor das sementes e o desempenho das plantas observadas em espécies com capacidade mais restrita de compensar falhas durante a fase inicial do desenvolvimento da cultura, não no estande, como milho, algodão, girassol e várias hortaliças persistiram até o final do ciclo. Por outro lado, Mondo (2009), (alface, cenoura, repolho e outras). Ellis (1992) ressaltou que trabalhando com sementes de milho, constatou que as plantas os efeitos do vigor sobre a porcentagem e velocidade de
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 Vigor x desempenho ervilha 667 emergência de plântulas podem interferir na população de da vagem de 10 - 12 cm, tolerância à temperatura mínima plantas por área, em seu arranjo espacial e, indiretamente, do solo de 4 ºC e máxima de 29 ºC (informações fornecidas na produção final, mas os efeitos diretos do vigor da por ISLA Sementes). Essas cultivares são recomendadas semente no desempenho das plantas e na produção são para semeadura de abril a agosto, no estado de São Paulo, muito difíceis de serem identificados. produzem sementes rugosas e são comercializadas na Há consenso, na literatura, quanto à superioridade da forma de grãos verdes para debulha e consumo in natura. produção de plantas individuais originadas de sementes Os lotes apresentavam germinação superior à mínima mais vigorosas (Melo et al., 2006; Mielezrski et al., 2008; estabelecida para comercialização de sementes de ervilha (80%) Mondo, 2009; Schuch et al., 2009), mas estudos envolvendo e diferenças quanto ao vigor. Após a recepção, foram colocados populações têm proporcionado conclusões menos em sacas de tela de algodão e armazenados em ambientes consistentes sobre os efeitos positivos do vigor (Vanzolini distintos durante oito meses (dezembro 2008 a agosto de 2009): e Carvalho, 2002), a não ser em populações homogêneas, a) ambiente de laboratório, com registro diário da temperatura e constituídas apenas por sementes de alto ou de baixo vigor da umidade relativa do ar (AL); b) câmara fria e seca, a 10 ºC e (Schuch et al., 2009; Scheeren et al., 2010). 30% de umidade relativa do ar (CFS); c) ambiente controlado, De qualquer maneira, somente a influência do vigor a 20 ºC e 70% de umidade relativa do ar (AC), em caixas sobre o estabelecimento do estande já seria suficiente para de plástico com o uso de solução de NaCl, em concentração justificar o uso de sementes de alto potencial fisiológico. adequada para manter esse ambiente com umidade relativa do TeKrony e Egli (1991) enfatizaram que a produção de grãos ar próxima de 70% (Sun, 2002). não é totalmente dependente do grau de desenvolvimento O armazenamento nesses três ambientes teve como vegetativo, desde que este tenha ultrapassado um objetivo a obtenção de materiais com diferentes níveis determinado nível mínimo, de modo que apenas variações de deterioração e, consequentemente, com variações acentuadas entre o vigor de lotes de sementes poderiam suficientes no potencial fisiológico. A caracterização dessas provocar diferenças na produção final. amostras, após oito meses de armazenamento, envolveu Diante do exposto, considerando-se a importância avaliações do teor de água e do potencial fisiológico das econômica da cultura da ervilha e a escassez de informações na sementes, mediante os seguintes testes: literatura, principalmente as relacionadas ao comportamento Teor de água: determinado pelo método da estufa de cultivares com sementes rugosas, esta pesquisa visou, a 105 ± 3 ºC durante 24 horas, conforme as Regras para principalmente, verificar a extensão de relações entre Análise de Sementes - RAS (Brasil, 2009). o potencial fisiológico, estabelecimento do estande e Germinação: quatro repetições de 50 sementes foram desenvolvimento de plantas de ervilha, comparando cultivares distribuídas em rolos de papel toalha umedecidos com de hábito de crescimento determinado e indeterminado que quantidade de água equivalente a 2,5 vezes o peso do produzem sementes rugosas destinadas ao consumo de grãos substrato, a 20 °C, conforme as Regras para Análise de verdes debulhados. Sementes (Brasil, 2009). Condutividade elétrica: conduzido com quatro repetições Material e Métodos de 25 sementes previamente pesadas (0,01 g), colocadas em copos de plástico com 75 mL de água destilada e mantidas O estudo foi conduzido com utilização de duas cultivares em germinador a 20 °C, durante 24 h. A condutividade foi de ervilha, Telefone Alta (Alderman) e Itapuã 600, ambas determinada em condutivímetro digital e, os resultados, de sementes rugosas, produzidas por ISLA Sementes Ltda.e expressos em µmho cm-1 g-1 de sementes (Vieira e representadas por quatro lotes. As sementes eram tratadas Krzyzanowski, 1999), para cada lote e cultivar. com Thiram (200 g i.a./ 100 kg de sementes). Envelhecimento acelerado: conduzido a 41 °C A cultivar Itapuã 600, de hábito de crescimento durante 48 h, em câmara apropriada, conforme Caliari e determinado, apresenta ciclo médio de 60-70 dias, altura Marcos Filho (1990). Registraram-se as porcentagens de média de plantas de 40-50 cm, tipo de vagem reta/cilíndrica, plântulas normais aos cinco dias após a semeadura, para comprimento médio da vagem de 9-11 cm. A cultivar cada lote e cultivar. Telefone Alta (Alderman), de hábito indeterminado, tem Comprimento de plântulas: utilizaram-se quatro ciclo médio de 90-110 dias, altura média de plantas de 90- repetições de 20 sementes por lote. Os rolos de papel toalha 110 cm, tipo de vagem curva/cilíndrica, comprimento médio foram umedecidos com quantidade de água equivalente a
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2,5 vezes o peso do substrato e mantidos em germinador A semeadura foi realizada manualmente em agosto de a 20 ºC, durante cinco dias; o comprimento de plântulas 2009, obedecendo ao espaçamento de 0,50 cm entre linhas; normais foi mensurado em centímetros, com auxílio de a profundidade de semeadura foi de 5 cm. A quantidade régua graduada (Nakagawa, 1999). de sementes utilizadas para cada parcela foi calculada com Emergência de plântulas: determinada com quatro base nos valores obtidos no teste de germinação de cada repetições de 100 sementes por lote, com distribuição de lote e ambiente de armazenamento, procurando-se obter 25 sementes/m linear, a 5 cm de profundidade, seguindo estande uniforme de 9 plantas.m-1 linear e uma população espaçamento de 0,50 m entre sulcos. As contagens foram aproximada de 180.000 plantas.ha-1 (Wutke et al., 1991). efetuadas aos 15 dias após a semeadura, determinando-se o O ensaio de campo foi instalado de acordo com número de plântulas emersas (Caliari e Marcos Filho, 1990). delineamento blocos ao acaso, com quatro repetições, Os resultados foram expressos em porcentagem média de totalizando 16 parcelas (4 lotes x 3 ambientes) por bloco, plântulas normais para cada lote e cultivar. para cada cultivar. Cada parcela foi constituída por seis Avaliação do desenvolvimento e produção das plantas linhas com 5 m de comprimento; as duas linhas laterais em campo: o preparo do solo foi efetuado pelo sistema de cada parcela e 0,5 m de cada extremidade das 4 linhas convencional; em seguida, efetuou-se a correção da centrais constituíram as bordaduras, de modo que a área fertilidade do solo, classificado como Terra roxa estruturada útil de cada parcela foi de 8 m². Ao longo do ciclo das eutrófica, com base em indicações técnicas para a cultura plantas foram realizados todos os tratos culturais destinados da ervilha (Giordano, 1997). A adubação constou da ao desenvolvimento adequado, inclusive o tratamento aplicação de 16 kg.ha-1 de N, 90 kg.ha-1 de P e 70 kg.ha-1 de fitossanitário e irrigação, quando necessários. K, utilizando adubo NPK, fórmula 8-16-26, no momento As médias mensais de precipitação pluvial e temperatura da semeadura. O terreno utilizado era homogêneo, não durante o período de condução dos experimentos são apresentando manchas de fertilidade. apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1. Médias mensais de precipitação pluvial (mm), temperaturas máxima, mínima e média (ºC) do ambiente, no período referente ao experimento de campo (agosto/2009 a dezembro/2009). Precipitação Temperatura Temperatura Temperatura Mês/Ano pluvial (mm) máxima (oC) Mínima (oC) Média (oC) Agosto/2009 61,4 26,3 13,2 19,7 Setembro/2009 143,8 27,6 16,8 22,2 Outubro/2009 56,7 29,1 15,8 22,4 Novembro/2009 196,5 29,6 16,8 23,2 Dezembro/2009 263,5 29,3 19,6 23,7
Avaliação do desenvolvimento vegetativo: foram as seguintes avaliações: efetuadas avaliações do desenvolvimento vegetativo, Emergência de plântulas: determinada na área útil a partir do estádio II (fase de emergência de plântulas) de cada parcela, realizando-se as contagens conforme até o início do estádio IV (início do florescimento), ou o procedimento descrito anteriormente. Os resultados seja, aos 15, 29 e 43 dias após a semeadura, conforme foram expressos em porcentagem média de emergência de Makasheva (1984); foram considerados para análise plântulas e número de plântulas por metro linear. estatística os dados das determinações efetuadas aos 15 Altura de plantas: foi determinada em cm, entre o colo da e aos 43 dias. Coletaram-se amostras de seis plantas por planta e o meristema apical, obtendo-se valor médio por parcela. tratamento, em cada parcela, totalizando dezoito plantas Massa da matéria seca: as plantas utilizadas para por tratamento, nessas três épocas; essas coletas foram avaliação da altura foram cortadas rente ao solo, colocadas efetuadas aleatoriamente em cada parcela, procurando- em sacos de papel e levadas a estufa com circulação forçada se obter plantas competitivas e que representassem o de ar, a 65 ºC, durante 72 h. Cada repetição foi pesada com grau de desenvolvimento predominante em cada parcela, precisão de 0,001 g (Nakagawa, 1999); também foram sem deixar espaços vazios que pudessem comprometer a utilizadas as mesmas plantas avaliadas quanto à altura. consistência das futuras determinações. Foram realizadas Área foliar: avaliada em determinador de área foliar
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(modelo LI-COR LI3100), sendo os valores expressos em Resultados e Discussão cm² planta-1, utilizando-se as mesmas plantas avaliadas quanto à altura. Há dois procedimentos básicos utilizados em estudos Produção: a colheita dos grãos foi realizada em dois sobre avaliação da eficiência de testes de vigor ou momentos, simulando a obtenção de produtos para a verificação de efeitos do vigor sobre o desempenho de comercialização como grãos debulhados (verdes) e como sementes e plantas em campo. No primeiro, são utilizados sementes (secos): lotes com diferenças naturais de vigor, obtidos, por a) Grãos verdes: ponto de colheita dos grãos verdes exemplo, de diferentes origens, estádios de maturação, de com grau de umidade próximo de 50% (ISLA Sementes, variações na metodologia de secagem ou armazenamento. comunicação pessoal). A colheita foi realizada aos 75 dias No segundo, as variações de vigor entre lotes com após a semeadura, para ‘Telefone Alta’, e aos 55 dias após potencial fisiológico semelhante são provocadas por a semeadura para ‘Itapuã 600’. Nessa época, as vagens e envelhecimento artificial. grãos encontravam-se tenros, com coloração verde e, as Neste trabalho, optou-se pela primeira alternativa. plantas, em início de senescência. Os três ambientes de armazenamento apresentavam b) Grãos secos: colhidos com grau de umidade diferenças na umidade relativa e temperatura do aproximado de 14% (Giordano, 1997). A colheita foi ar, permitindo supor que essas variações poderiam realizada próximo aos 90 dias após a semeadura, para afetar a velocidade e a intensidade de deterioração e, ‘Telefone Alta’(hábito indeterminado) e aos 70 dias após consequentemente, criar diferenças no vigor dos lotes de a semeadura, para ‘Itapuã 600’(determinado). As plantas sementes das duas cultivares. estavam em fase de senescência, com as vagens secas. De fato, examinando-se a Tabela 2, referente a Como cada parcela era constituída por seis linhas, as cultivar Telefone Alta, verifica-se que após oito meses duas centrais foram colhidas para a determinação do peso de armazenamento, apenas o lote 4, quando mantido em de grãos secos e, a linha vizinha a cada uma destas, para laboratório (AL) e os lotes 1 e 4, em câmara fria e seca (CFS) avaliação da produção de grãos verdes. A colheita foi possuíam germinação superior à estabelecida (80%) para efetuada mediante o arranquio manual das plantas da área a comercialização de sementes de ervilha. Por outro lado, útil de cada parcela, seguindo-se a trilhagem manual e a de um modo geral, as sementes de ‘Itapuã 600’ exibiram pesagem dos grãos nos dois momentos de colheita. Foram níveis menos intensos de deterioração, mas apenas os lotes realizadas as seguintes avaliações: 5 e 8, nos três ambientes, superaram aquele mínimo e, em Estande final de plantas: efetuou-se a contagem do geral, apresentavam maior vigor que os demais. número de plantas da área útil da parcela. Os resultados Em estudos sobre o potencial fisiológico de lotes, foram expressos em número de plantas/m linear, para cada principalmente quando o foco é dirigido a possíveis lote e cultivar. relações com o desempenho de sementes, é desejável a Número de vagens por planta: expresso pela relação entre comparação entre materiais com germinação semelhante o número total de vagens e o número total de plantas coletadas. entre si e superior à exigida para comercialização. Os lotes Produção individual e rendimento de grãos: o resultado apresentavam níveis distintos de deterioração após oito da produção individual foi expresso pela relação entre o meses de armazenamento e, portanto, foram considerados peso total de grãos e o número total de plantas coletadas. aptos para atender os objetivos propostos. Também foi calculada a produção média das plantas na Havia lotes com germinação relativamente elevada parcela, em kg.ha-1, para cada época de colheita; foi realizada e diferenças quanto ao vigor, dependendo do ambiente correção do peso, com base nos graus de umidade de 50% e considerado. Por exemplo, para ‘Telefone Alta’, o 14%, para os grãos verdes e secos, respectivamente. teste de condutividade elétrica acusou tendência para Procedimento estatístico: os dados dos testes de superioridade do potencial fisiológico do lote 4, em laboratório foram analisados de acordo com delineamento relação ao lote 1, quando armazenados em câmara fria e fatorial, para avaliar efeitos de lotes e ambientes. Em campo, seca (CFS) e em laboratório (AL), enquanto os lotes 5 e foi adotado delineamento blocos ao acaso, em arranjo 8 de ‘Itapuã 600’ apresentaram comportamento distinto, fatorial (lotes x ambientes). As análises foram realizadas dependendo do ambiente de armazenamento. Por outro separadamente para cada cultivar e teste conduzido. As lado, os lotes 2 e 3 de ‘Telefone Alta’ e os lotes 6 e 7 de médias foram comparadas pelo teste de Tukey (p ≤ 0,05). ‘Itapuã 600’ possuíam, de um modo geral, germinação
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 670 F. mielezrski e j. marcos filho e vigor inferiores aos demais lotes dos respectivos e as mais estreitas entre os lotes poderiam se manifestar cultivares. Desta maneira, com esses materiais foi quanto ao estabelecimento do estande e desenvolvimento possível verificar até que ponto as diferenças mais amplas das plantas em campo.
Tabela 2. Cultivar Telefone Alta: germinação (G), envelhecimento acelerado (E.A.), condutividade elétrica (C.E.), comprimento de plântulas (C. Pl.) e emergência de plântulas (Emerg. Pl.) de quatro lotes de sementes após oito meses de armazenamento em laboratório (AL), câmara fria e seca (CFS) e ambiente controlado (AC).
Ambientes Testes Lotes AL CFS AC 1 63 Bb* 83 Aa 59 Ab 2 54 Ba 62 Ba 54 Aa G (%) 3 38 Cb 64 Ba 37 Bb 4 83 Aa 88 Aa 67 Ab CV (%) 11,4 1 08 ABb 11 Ba 02 Ab 2 01 Bb 17 Ba 05 Ab EA. (%) 3 02 Bb 16 Ba 01 Ab
4 25 Ab 33 Aa 04 Ac CV (%) 29,1 1 170,4 ABb 154,5 ABa 181,6 Ab 2 216,8 Bc 192,0 ABa 202,0 ABb C.E. 3 235,4 Bb 206,6 Ba 257,3 Bb (µmho.cm-¹.g-¹) 4 151,9 Aab 138,3 Aa 181,1 Ab CV (%) 8,1 1 9,5 Aa 9,8 Aa 10,1 Aa 2 5,9 Bc 10,3 Aa 7,3 BCb C.Pl. (cm.plântula-1) 3 6,9 Bb 9,3 Ba 7,1 Cb 4 9,0 Ab 11,3 Aa 9,2 ABb CV (%) 11,6 1 36 Bb 65 Aa 27 Bb 2 25 Cb 48 Ba 34 Bab Emerg.Pl. (%) 3 26 BCb 43 Ba 21 Cb 4 54 Ab 75 Aa 38 Ac CV (%) 15,5
Letras maiúsculas: comparações em cada coluna; letras minúsculas: comparações em cada linha (teste de Tukey, p < 0,05).
Aos oito meses de armazenamento, os testes de vigor mediante a correção da quantidade de sementes, com identificaram a inferioridade do vigor dos lotes 2 e 3 e a base na porcentagem de germinação de cada lote, prática superioridade dos lotes 1 e 4 de ‘Telefone Alta’ (Tabela 2). recomendada pela pesquisa e usualmente adotada tanto Para a cultivar Itapuã 600, evidenciou-se o maior potencial pelos produtores de ervilha como de outras espécies fisiológico dos lotes 5 e 8, em relação aos lotes 6 e 7 produtoras de grãos. (Tabela 3). Em ambas as cultivares, o decréscimo do vigor Nesse ensaio, não foram constatadas diferenças na foi detectado por todos os testes conduzidos e foi menos porcentagem de emergência de plântulas entre os lotes intenso nas sementes armazenadas em câmara fria e seca. de ‘Telefone Alta’ armazenados em câmara fria e seca e Na interpretação desses resultados, não foi incluída a em ambiente controlado, mas o lote 2, armazenado em referente ao envelhecimento acelerado, pois os efeitos laboratório originou média significativamente inferior foram muito drásticos e não permitiram a obtenção de aos demais (Tabela 4). Essas mesmas considerações informações utilizáveis. se aplicam ao estande inicial (número de plantas por A semeadura do ensaio de campo foi realizada na metro linear), de modo que foi possível estabelecer tentativa de obter populações semelhantes por parcela, comparações entre os desempenhos de lotes, tanto
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 Vigor x desempenho ervilha 671 na ausência (entre os lotes 1 e 4 de ‘Telefone Alta’ e de diferenças no estande inicial (entre os demais lotes, entre os lotes 5 e 8 de ‘Itapuã 600’) como na presença dentro de cada cultivar).
Tabela 3. Cultivar Itapuã: germinação (G), envelhecimento acelerado (E.A.), condutividade elétrica (C.E.), comprimento de plântulas (C. Pl.) e emergência de plântulas (Emerg. Pl.) de quatro lotes de sementes após oito meses de armazenamento em laboratório (AL), câmara fria e seca (CFS) e ambiente controlado (AC).
Ambientes Testes Lotes AL CFS AC 5 86 Aa* 94 Aa 88 Aa 6 70 Bab 81 Ba 55 Bb G (%) 7 39 Cb 60 Ca 31 Cb 8 91 Aa 95 Aa 93 Aa CV (%) 10,4 5 20 Bb 56 Ba 27 Ab 6 01 Cb 25 Ca 01 Bb EA. (%) 7 01 Cb 03 Da 01 Bb
8 47 Ab 79 Aa 24 Ac CV (%) 22,4 5 115,1 Ba 111,0 Ba 133,5 Ba 6 138,3 Ba 133,7 Ba 162,3 Cb C.E. 7 187,6 Ca 194,2 Ca 207,9 Da (µmho .cm-¹ .g-¹) 8 70,4 Aa 80,0 Aa 77,2 Aa CV (%) 10,3 5 9,3 Ab 11,4 Ba 9,7 Ab 6 7,5 Bb 9,6 Ca 6,2 Bc C.Pl. (cm.plântula-1) 7 4,7 Cb 6,2 Da 3,9 Cb 8 10,2 Ab 12,8 Aa 10,2 Ab CV (%) 8,3 5 59 Bb 80 Aa 66 Bb 6 37 Cb 64 Ba 24 Cc Emerg.Pl. (%) 7 17 Db 31 Ca 19 Cb 8 85 Aa 90 Aa 87 Aa CV (%) 9,3
Letras maiúsculas: comparações em cada coluna; letras minúsculas: comparações em cada linha (teste de Tukey, p < 0,05).
O estande de 9 plantas por metro linear, pré- trabalhando com sementes de ervilha, verificaram, em lotes estabelecido para as parcelas experimentais, não foi cuja germinação decresce para valores próximos a 60%, que alcançado, mesmo efetuando-se a tentativa de “correção a distribuição de maior número de sementes para compensar do estande”, em lotes com potencial fisiológico inferior; as possíveis falhas no estande, geralmente não é bem sucedida, exceções foram verificadas para os lotes de ‘Telefone Alta’ devido ao grau avançado de deterioração desses lotes. armazenados em câmara fria e seca e os mais vigorosos de O exame da Tabela 5, para ‘Telefone Alta’, permite ‘Itapuã 600’. Assim, apenas lotes com poder germinativo verificar a ausência de diferenças significativas entre lotes e vigor elevados foram capazes de alcançar a população e ambientes, quanto à altura de plantas, massa de matéria recomendada, sob condições ambientais ligeiramente seca e área foliar tanto aos 15 como aos 43 dias após a adversas em campo. Foram registradas temperaturas emergência de plântulas; no entanto, as plantas originadas de médias em torno de 20 oC durante e após a semeadura, sementes do lote 3 armazenadas em câmara fria e seca foram enquanto a temperatura ótima para germinação de sementes exceções, apresentando menor área foliar aos 43 dias. Assim, de ervilha é de 18 oC (Kotowski, 1962); no entanto, houve esses resultados indicaram que as possíveis diferenças no vários dias com temperaturas inferiores à ótima, dificultando vigor de sementes dessa cultivar não se manifestaram no a emergência de plântulas. Abdalla e Roberts (1969), desenvolvimento inicial das plantas, mesmo quando houve
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 672 F. mielezrski e j. marcos filho diferenças no estande inicial (comparações dos lotes 2 e 3 Edje e Burris (1971), Schuch et al. (1999), Mondo (2009), com os lotes 1 e 4 de ‘Telefone Alta’, por exemplo). Isto dentre outros, segundo as quais as sementes de menor vigor contraria as observações efetuadas por vários autores, como dão origem a plantas menos desenvolvidas.
Tabela 4. Cultivar Telefone Alta: emergência de plântulas em campo, número inicial e final de plantas/m linear, número de vagens/planta, produção de sementes verdes/planta e rendimento de sementes verdes e secas (kgha-1) de plantas originadas de sementes armazenadas em laboratório (AL), câmara fria e seca (CFS) e ambiente controlado (AC). Ambientes Parâmetros Lotes AL CFS AC 1 70 Ab* 94 Aa 63 Ab 2 48 Bb 100 Aa 64 Ab Emergência Plântulas (%) 3 75 Aa 84 Aa 70 Aa 4 84 Aab 98 Aa 77 Ab CV (%) 11,5 1 6,0 Ab 9,0 Aa 6,0Ab 2 4,0 Bb 9,0 Aa 6,0Ab No Inicial Plantas.m-1 3 6,0 Aab 8,0 Aa 6,0 Aa 4 8,0 Aab 9,0 Aa 7,0 Ab CV (%) 12,3 1 5,0 ABb 8,0 Aa 5,0 Ab 2 4,0 Bc 9,0 Aa 5,0 Ab No Final Plantas.m-1 3 6,0 Aab 7,0 Aa 5,0 Ab 4 7,0 Aab 7,0 Aa 6,0 Ab CV (%) 13,3 1 3,5 Aa 3,7 ABa 4,7 Aa 2 4,5 Aa 3,2 Ba 4,5 ABa No Vagens. Planta-1 3 2,7 Aa 4,5 Aa 3,5 ABa 4 4,5 Aa 4,0 Aab 2,7 Bb CV (%) 25,2 1 2,7 Aa 4,7 Aa 3,1 Aa 2 3,0 Aa 3,2 Aa 4,3 Aa Produção de Grãos Verdes 3 2,8 Aa 4,3 Aa 2,9 Aa (g.planta-1) 4 4,9 Aa 4,7 Aa 2,4 Aa CV (%) 19,1 1 284 Bb 732 Aa 299 Ab 2 207 Bb 552 Aa 413 Aab Rendimento de Grãos Verdes 3 305 Bb 555 Aa 308 Ab (kg.ha-1) 4 632 Aa 681 Aa 277 Ab CV (%) 23,8 1 93 Ab 302 Aa 100 Ab 2 103 Ab 225 Aa 185 Aab Rendimento de Grãos Secos 3 112 Ab 253 Aa 179 Aab (kg.ha-1) 4 175 Ab 328 Aa 177 Ab CV (%) 21,7 Letras maiúsculas: comparações em cada coluna; letras minúsculas: comparações em cada linha (teste de Tukey, p < 0,05).
Ao final do ciclo, também não foram detectadas mesmo quando se consideraram os lotes mais vigorosos diferenças estatisticamente significativas entre lotes, dentro (Tabela 4), fato considerado normal em ensaios de campo. de cada ambiente, quanto ao estande final, com exceção A produção de grãos verdes por planta, para a cv. Telefone para o lote 2 armazenado em laboratório. Houve decréscimo Alta não foi afetada por possíveis efeitos do vigor (Tabela 4), médio de 1 planta/m linear, em relação ao estande inicial, enquanto efeito estatisticamente significativo de lotes sobre
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 Vigor x desempenho ervilha 673 o rendimento (kg.ha-1) de grãos verdes se manifestou apenas lote 4 armazenado em laboratório foi associada à superioridade em plantas originadas de sementes do lote 4 armazenado em do estande inicial, embora tenham sido considerados apenas laboratório (AL). Deve ser destacado que a vantagem do os valores numéricos, pois foi estatisticamente significativa rendimento de grãos verdes em plantas correspondentes ao apenas em relação às plantas do lote 2.
Tabela 5. Cultivar Telefone Alta: altura, massa de matéria seca e área foliar de plantas originadas de sementes armazenadas em laboratório (AL), câmara fria e seca (CFS) e ambiente controlado (AC), aos 15 e aos 43 dias após a emergência de plântulas. Dias após a semeadura Parâmetros Lotes 15 dias 43 dias AL CFS AC AL CFS AC 1 10,2 Aa 11,8 Aa 9,4 Aa 51,8 Aa 54,3 Aa 43,2 Aa 2 9,2 Aa 11,5 Aa 10,5 Aa 48,6 Aa 51,8 Aa 44,5 Aa Altura de Plantas (cm.planta-1) 3 11,3 Aa 10,6 Aa 11,0 Aa 50,3 Aa 44,1 Aa 51,7 Aa 4 12,2 Aa 12,5 Aa 9,9 Aa 49,6 Aa 55,1 Aa 41,7 Aa CV (%) 18,7 18,8 1 0,13 Aa 0,18 Aa 0,11 Aa 1,56 Ab 1,84 Aa 1,28 Aa 2 0,14 Aa 0,16 Aa 0,12 Aa 1,40 Aa 2,27 Aa 1,49 Aa Matéria Seca (g) 3 0,14 Aa 0,16 Aa 0,13 aa 1,54 Aa 1,69 Aa 1,50 Aa 4 0,16 Aa 0,14 Aa 0,15 Aa 1,19 Aa 1,67 Aa 1,77 Aa CV (%) 19,7 26,3 1 35,5 Aab 43,5 Aa 34,7 Ab 240 Ab 347 Aa 220 Ab 2 45,7 Aa 48,2 Aa 25,7 Ab 226 Aa 271 ABa 262 Aa área Foliar (cm2) 3 33,0 Aa 35,2 Aa 33,7 Aa 226 Aa 232 Ba 276 Aa 4 35,2 Aa 36,5 Aa 37,5 Aa 203 Aa 297 ABa 277 Aa CV (%) 24,3 24,7
Letras maiúsculas: comparações em cada coluna; letras minúsculas: comparações em cada linha (teste de Tukey, p < 0,05).
Por outro lado, o rendimento de grãos secos foi considerado o rendimento de grãos secos (Tabela 4). também não foi diferente entre lotes, indicando que as A associação direta entre o desempenho de plantas variações do vigor não foram suficientes para afetar e os estandes inicial e final, geralmente inferior para significativamente a produção final dessa cultivar, os lotes mantidos em laboratório e em ambiente mesmo quando ocorreram diferenças no estande. controlado, são coincidentes com as observações de No entanto, não podem ser ignoradas as diferenças Ellis (1992), Hampton (2002) e Marcos Filho (2005), numéricas, não detectadas pela análise estatística, indicando a possibilidade da manifestação de efeitos revelando tendências para obtenção de rendimentos indiretos do vigor sobre a produtividade, quando superiores de grãos verdes para as plantas provenientes há diferenças significativas no estande. Também do lote 4, armazenado em laboratório (AL), e dos lotes não foram verificados efeitos de compensação ao 1 e 4 armazenados em câmara fria e seca (CFS), ou seja, desenvolvimento de plantas com maior espaço geralmente associadas a diferenças no estande. TeKrony disponível, pois a produção individual não foi afetada, e Egli (1991) destacaram que a produção de grãos mesmo sob diferenças de estande. não está estreitamente associada ao desenvolvimento Paralelamente, a porcentagem de emergência de vegetativo das plantas, desde que este ultrapasse um plântulas da cultivar Itapuã 600 variou entre os lotes, nível mínimo para alcançar o potencial produtivo principalmente para os mantidos em laboratório e compatível com a cultivar. Assim, mesmo sementes em ambiente controlado, com destaque para os lotes de lotes de menor vigor provavelmente garantiram o 5 e 8, enquanto os lotes 6 e 7 apresentaram redução impulso inicial para que as plantas atingissem um nível significativa, confirmando os resultados obtidos nos mínimo de desenvolvimento, fato evidenciado quando testes de vigor (Tabelas 3 e 6).
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 674 F. mielezrski e j. marcos filho
Tabela 6. Cultivar Itapuã 600: emergência de plântulas em campo, número inicial e final de plantas/m linear, número de vagens/planta, produção de sementes verdes/planta e rendimento de sementes verdes e secas (kg/ha) de plantas originadas de sementes armazenadas em laboratório (AL), câmara fria e seca (CFS) e ambiente artificial (AC). Ambientes Parâmetros Lotes AL CFS AC 5 85 Bb* 93 Aab 87 Aab 6 69 Cb 93 Aa 58 Bb Emergência Plântulas (%) 7 52 Db 74 Ba 52 Bb 8 98 Aa 100 Aa 98 Aa CV (%) 10,1 5 8,0 ABa 8,0 Aa 8,0 Aa 6 6,0 Bb 8,0 Aa 5,0 Bb No Inicial Plantas.m-1 7 5,0 Cb 7,0 Ba 5,0 Bb 8 9,0 Aa 9,0 Aa 9,0 Aa CV (%) 10,7 5 7,0 ABa 7,0 ABa 7,0 Aa 6 4,0 BCb 6,0 ABa 3,0 Bc No Final Plantas.m-1 7 4,0 Cb 6,0 Ba 2,0 Bc 8 8,0 Aa 9,0 Aa 9,0 Aa CV (%) 17,2 5 1,5 Ab 2,1 Aab 2,5 ABa 6 1,0 Aa 2,6 Aa 1,1 Ba No Vagens. Planta-1 7 1,1 Ab 2,5 Aa 2,3 Bc 8 2,4 Aa 3,4 Aa 4,0 Aa CV (%) 35,0 5 2,2 ABa 2,8 Aa 1,8 ABb 6 1,0 Cb 3,1 Aa 1,1 Bb Produção de Grãos Verdes 7 1,4 BCb 3,3 Aa 1,5 Bb (g.planta-1) 8 2,7 Aa 2,7 Aa 2,8 Aa CV (%) 22,0 5 305 Bb 418 Aa 106 Bc 6 76 Cb 382 Aa 72 Bb Rendimento de Grãos Verdes 7 100 Cab 378 Aa 65 Bb (kg.ha-1) 8 423 Aa 493 Aa 469 Aa CV (%) 19,3 5 178 Bb 243 Aa 61 Bc 6 45 Db 209 Aa 41 Bb Rendimento de Grãos Secos 7 106 Cb 206 Aa 39 Bc (kg.ha-1) 8 247 Aa 283 Aa 262 Aa CV (%) 21,2
Letras maiúsculas: comparações em cada coluna; letras minúsculas: comparações em cada linha (teste de Tukey, p < 0,05).
Essas tendências se mantiveram quanto aos estandes consistentes entre lotes quanto à altura das plantas aos inicial e final, detectando-se diferenças entre lotes e entre 15 dias após a semeadura (Tabela 7); aos 43 dias, as ambientes; novamente, os estandes planejados foram plantas provenientes do lote 7 apresentaram menor alcançados apenas pelos lotes mais vigorosos, o mesmo desenvolvimento. Essa tendência à inferioridade dessas ocorrendo para os decréscimos do número final de plantas em plantas, acompanhadas pelas originadas do lote 6 relação ao inicial, que foram mais intensos em lotes com menor (dependendo do ambiente de armazenamento) também foi potencial fisiológico, com predominância de decréscimo de observada nas determinações da massa de matéria seca e 2,0 plantas/m linear entre os estandes inicial e final. área foliar, confirmando existência de relação entre o vigor De um modo geral, não foram constatadas variações das sementes e o desenvolvimento inicial das plantas.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 Vigor x desempenho ervilha 675
Tabela 7. Cultivar Itapuã 600: altura, massa de matéria seca e área foliar de plantas originadas de sementes armazenadas em laboratório (AL), câmara fria e seca (CFS) e ambiente controlado (AC), aos 15 e aos 43 dias após a emergência de plântulas.
Dias após a semeadura Parâmetros Lotes 15 dias 43 dias AL CFS AC AL CFS AC 5 8,2 Aa 8,7 Aa 8,6 ABa 33,4 Aa 36,0 ABa 25,0 ABb 6 9,9 Aa 8,5 Aab 7,7 ABb 31,0 Aa 29,3 Bca 27,3 ABa Altura de Plantas -1 7 9,5 Aa 7,7 Ab 6,1 Bc 27,6 Ba 24,0 Ca 23,5 Ba (cm.plântula ) 8 8,8 Aa 9,0 Aa 10,3 Aa 35,8 Aa 40,1 Aa 34,8 Aa CV (%) 16,8 17,5 5 0,18 Aa 0,16 ABa 0,16 Aa 1,4 Aa 1,3 Aa 1,3 Aa 6 0,15 ABa 0,13 Ba 0,15 Aa 1,5 Aa 1,3 Aa 1,0 Ab Matéria Seca (g) 7 0,12 Ba 0,11 Ba 0,12 ABa 1,0 Ba 1,0 Aa 0,6 Bb 8 0,14 ABab 0,19 Aa 0,10 Bb 1,0 Bb 1,5 Aa 1,0 Ab CV (%) 29,1 30,6 5 40,7 Aa 35,5 ABa 41,5 Aa 300 Aa 215 ABab 162 ABb 6 35,7 ABa 30,7 Ba 30,5 ABa 191 Bc 192 ABa 153 ABa área Foliar (cm2) 7 26,0 Ba 24,7 Ba 25,5 Ba 150 Ca 170 Ba 121 Ba 8 36,2 ABb 47,0 Aa 20,7 Bc 217 BCa 259 Aa 245 Aa CV (%) 21,4 27,2
Letras maiúsculas: comparações em cada coluna; letras minúsculas: comparações em cada linha (teste de Tukey, p < 0,05).
As condições climáticas foram favoráveis ao é muito pouco provável, em termos práticos, pois, desenvolvimento das plantas, embora tenha ocorrido independentemente da espécie produtora de grãos, os lotes excesso de chuvas na fase final de maturação (Tabela 1). de sementes normalmente são compostos por indivíduos Assim, as diferenças entre o desempenho de plantas podem com variação gradativa do nível de deterioração, ou seja, há ser atribuídas à variação mais ampla no vigor dos lotes de desde indivíduos com vigor muito baixo até os altamente sementes de ‘Itapuã 600’, em relação à verificada para os lotes vigorosos. Consequentemente, os efeitos do vigor sobre de ‘Telefone Alta’. Foram, também, observadas diferenças o estabelecimento do estande são predominantes em na produção de grãos verdes/planta e de grãos verdes e de relação à possível influência sobre a continuidade do grãos secos por área, exceto para os lotes armazenados em desenvolvimento vegetativo e estádios reprodutivos das câmara fria e seca (Tabela 6). Em geral, esses resultados plantas produtoras de grãos, que mostra associação mais acompanharam as variações do estande inicial e do estande profunda com as relações genótipo/ambiente. final; em alguns casos, a produção não diferiu mesmo quando o estande foi afetado, como se verificou na comparação do Conclusões desempenho dos lotes armazenados em câmara fria e seca. Os resultados desta pesquisa confirmaram, portanto, que O vigor das sementes de ervilha influencia a emergência os possíveis decréscimos no rendimento são associados de plântulas e o estabelecimento do estande em campo, à redução do estande, independentemente do hábito de especialmente em lotes pouco vigorosos. crescimento da cultivar. O vigor das sementes de ervilha afeta negativamente o Há informações disponíveis na literatura, ressaltando desenvolvimento das plantas e a produção final, quando há que populações homogêneas ou não, constituídas por redução acentuada do estande; a extensão desses efeitos é sementes de alto vigor geralmente proporcionam produção proporcional à intensidade dessa redução. significativamente superior à das formadas por sementes de baixo ou de menor vigor (Kolchinski et al., 2005; Agradecimentos Mondo, 2009; Schuch et al., 2009; Scheeren et al., 2010). No entanto, a constituição de populações homogêneas Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 676 F. mielezrski e j. marcos filho e Tecnológico (CNPq), pela concessão de bolsas de estudo and pea. Seed Science and Technology, v.26, p.627-641, 1998. e de recursos para a condução desta pesquisa. MAKASHEVA, R.K. The pea. Rotterdam: A.A. Balkema, 1984. 267p.
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Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 665 - 677, 2012 678
NOTA CIENTÍFICA
Qualidade fisiológica de sementes de três cultivares de trigo submetidas à inoculação e diferentes tratamentos1
Leandro Rampim2*, Andréia Cristina Peres Rodrigues-Costa2, Herbert Nacke2, Jeferson Klein2, Vandeir Francisco Guimarães2
RESUMO – Objetivou-se avaliar a qualidade fisiológica de sementes de trigo submetidas aos tratamentos com bioestimulante, triadimenol e Azospirillum brasilense. O delineamento utilizado foi inteiramente casualizado, quatro repetições, esquema fatorial 3x8, três cultivares de trigo e oito tratamentos de sementes. As cultivares foram CD-150, CD-116 e CD-104, e os tratamentos foram obtidos da combinação entre: 150 g.L-1 de triadimenol (TRI); 90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico (CGA) e estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de A. brasilense na concentração de 2,0 x 108 células viáveis mL-1 (AZO), organizados da seguinte forma: testemunha; TRI; CGA; AZO; TRI+CGA; TRI+AZO; CGA+AZO e TRI+CGA+AZO. Foi avaliada a germinação e plântulas anormais (%); comprimento da parte aérea, hipocótilo e raiz; diâmetro do hipocótilo; número de raiz; massa seca da parte aérea e raiz, e a relação raiz/parte aérea. Os resultados evidenciaram que: os tratamentos não influenciaram a germinação; o bioestimulante e Azospirillum brasilense isolados ou em associação proporcionaram incrementos no desenvolvimento inicial de plântulas de trigo, e o triadimenol isolado ou associado com bioestimulante ou A. brasilense proporcionou menores valores de comprimento da parte aérea, hipocótilo, raiz e número de raiz, independente da cultivar testada.
Termos para indexação: germinação, reguladores, triadimenol, Azospirillum sp., T. aestivum L.
Physiological quality of seeds of three wheat cultivars for different treatments
ABSTRACT – The objective of this study was to evaluate the physiological quality of wheat seed treated with plant growth regulators, triadimenol and Azospirillum brasilense. The experimental design was completely randomized with four replications in a 3x8factorial: three wheat cultivars and eight seed treatments. The cultivars used were CD-150, CD-116 and CD-104, and the treatments were a combination of three different substances: 150 g.L-1 triadimenol (TRI), 90 mg.L-1 kinetin + 50 mg.L-1 giberellic acid + 50 mg.L-1 indolebutyric acid (CGA) and strains Ab-V5 and Ab-V6 of A. brasilense at a concentration of 2.0 x 108 viable cells mL-1 (AZO), as follows: control, TRI, CGA, AZO, TRI+CGA, TRI+AZO, AZO+CGA and TRI+CGA+AZO. Germination and abnormal seedlings (%), shoot and hypocotyl length and the diameter, length and number of roots, dry weight of shoot and root/shoot were determined. The results showed that: the treatments did not affect seed germination; the treatments did not increases the early development of wheat seedlings and triadimenol alone or in combination with A. brasilense plant growth regulator resulted in lower values for shoot, root and hypocotyl length and root number for all the cultivars.
Index terms: germination, plant growth regulators, triadimenol, Azospirillum sp., T. aestivum L.
1Submetido em 02/09/2011. Aceito para publicação em 28/06/2012. 2Centro de Ciências Agrárias, Unioeste, Caixa Postal 9, 85960.000 - Marechal Cândido Rondon, PR, Brasil. *Autor para correspondência
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Introdução et al. (2000) verificaram que a inoculação de Azospirillum sp. em trigo incrementou o teor de nitrogênio nos grãos O trigo (Triticum aestivum L.) é uma planta de ciclo colhidos, assim como alteração na morfologia de raízes e no anual, considerada entre os cereais de estação fria, aquela que desenvolvimento das plantas. Fato possivelmente causado possui maior importância econômica, apresentando grande devido à produção de hormônios exercida pela bactéria (Zaied capacidade de produtividade de grãos (Marini et al., 2011). et al., 2003; Baldani et al., 2009; Hungria, 2011). De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento Além dos efeitos supracitados, trabalhos envolvendo a (Conab, 2011), a produção nacional do trigo para a safra bactéria Azospirillum sp. e outras gramíneas, neste caso o arroz 2011/12, está estimada em aproximadamente de 5,8 milhões (Oryza sativa L.), demonstram efeitos sobre a velocidade de de toneladas, porém, tal produção supre apenas 50% do germinação das sementes e menor contaminação por fungos consumo brasileiro (Conab, 2011). (Araújo et al., 2010). Investigações realizadas entre as décadas de setenta e Assim, como a utilização de tratamento de sementes oitenta já apontavam suscetibilidade ao ataque de diversas com triadimenol pode prejudicar o desenvolvimento inicial doenças no cultivo deste cereal, sendo a maioria veiculada do trigo, se faz importante a verificação da utilização de pelas sementes (Goulart, 1985; Goulart, 1988). Assim, promotores de crescimento na qualidade fisiológica destas para o combate a estas doenças, o tratamento de sementes sementes. Desta forma, o objetivo com este trabalho foi com fungicidas se tornou uma prática comum nos cultivos avaliar a qualidade fisiológica de sementes de trigo (Triticum agrícolas (Luz, 2003; Vanin et al., 2011). Dentre os vários aestivum L.) submetidas a tratamentos com o fungicida fungicidas existentes para tratamento de sementes tem- triadimenol, Azospirilum brasilense e bioestimulante a se a molécula triadimenol, do grupo dos triazóis, a qual base de cinetina, ácido giberélico e ácido indolbutírico. proporciona excelentes resultados na sanidade de plantas de trigo, principalmente com relação à oídios, ferrugem das Material e Métodos folhas e incidência de Fusarium graminearum (Picinini et al., 2003; Garcia Junior et al., 2008; Reis et al., 2008). O presente trabalho foi desenvolvido no Laboratório Apesar dos benefícios obtidos pela proteção das de Fisiologia Vegetal da Universidade Estadual do Oeste plantas contra doenças por meio do tratamento de do Paraná - Unioeste, campus de Marechal Cândido de sementes com triadimenol, existem relatos de que esta Rondon-PR, no mês de junho de 2011. substância pode prejudicar o desenvolvimento inicial Para tanto, utilizou-se um delineamento experimental de plântulas de trigo, principalmente com relação ao inteiramente casualizado em esquema fatorial 3x8, com três comprimento de hipocótilo e parte aérea (Goulart, 1988; cultivares de trigo e oito tratamentos de sementes, perfazendo Goulart, 1991; Silva et al., 1993; Cavariani et al., 1994; 24 tratamentos com quatro repetições de 100 sementes. As três Barros e Furlan, 2008; Garcia Júnior et al., 2008). cultivares utilizadas foram CD-150, CD-116 e CD-104, ao passo De acordo com Castro e Vieira (2001) os bioestimulantes que os oito tratamentos foram obtidos da combinação entre são substâncias que, ao serem aplicadas nas sementes, três diferentes substâncias, sendo estas, a base de: 150 g.L-1 de promovem a degradação de substâncias de reserva, triadimenol (TRI); 90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido a diferenciação, divisão e alongamento das células, giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico (CGA) e estirpes proporcionando, desta forma, o equilíbrio hormonal e a Ab-V5 e Ab-V6 de Azospirillum brasilense na concentração expressão do potencial genético da planta. de 2,0 x 108 células viáveis mL-1 (AZO), organizados da Pesquisas recentes envolvendo a aplicação de bioestimulante seguinte forma: Testemunha; TRI; CGA; AZO; TRI+CGA; a base de cinetina, ácido giberélico e ácido indolbutírico em TRI+AZO; CGA+AZO e TRI+CGA+AZO. Em todos os plantas anuais apresentam resultados controversos, onde alguns tratamentos foram utilizadas as doses recomendadas para a autores encontraram resultados positivos (Santos e Vieira, 2005; cultura pelo próprio fornecedor do produto, que para o TRI foi Klahold et al., 2006; Castro et al., 2008) e outros não obtiveram de 270 mL.100 kg-1 sementes, para o CGA 600 mL.100 kg-1 respostas (Ferreira et al., 2007). sementes e para o AZO 400 mL.100 kg-1 sementes. Em trabalho envolvendo sementes de trigo e Os tratamentos das sementes foram realizados por meio Azospirillum sp., Sala et al. (2008) observaram interferência de homogeneização em sacos de polietileno e avaliados no acúmulo de matéria seca com a utilização desta bactéria por: teste de germinação (TG) - realizado conforme as no tratamento de sementes da cultura. Não obstante, Rodrigues Regras para Análise de Sementes (Brasil, 2009), onde foram
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 678 - 685, 2012 680 Sementes de trigo submetidas a diferentes tratamentos semeadas 400 sementes, divididas em quatro repetições, em de massa da matéria seca de parte aérea e de raízes foi obtido papel toalha umedecido com quantidade de água destilada pela divisão da massa total pelo número de plântulas utilizadas equivalente a 2,5 vezes a sua massa e colocadas para germinar no teste e os resultados foram expressos em g.plântula-1; razão em câmara de germinação a 20 ± 1 ºC. Foram realizadas duas raiz/parte aérea (R/PA) – obtida pela divisão do CR por CPA. avaliações de germinação, uma aos quatro e outra aos oito dias A análise estatística foi realizada com o auxílio do após a semeadura (DAS), de modo que foram consideradas programa GENES (Cruz, 2006), de modo que os dados pântulas normais aquelas que apresentaram sistema radicular foram submetidos à análise de variância e, no caso de com pelo menos 2 mm de comprimento e com coleóptilo efeito significativo, utilizou-se o teste Tukey a 5% de reto e bem desenvolvido, sendo que os resultados foram probabilidade para diferenciação das médias. Realizou- expressos em percentagem de germinação; comprimento da se ainda a correlação de Pearson entre os parâmetros parte aérea, de hipocótilo, do sistema radicular e diâmetro fisiológicos avaliados. do hipocótilo (CPA, CH, CR e DH) – realizada ao final do teste de germinação (oito DAS) por meio da medição de Resultados e Discussão dez plântulas por repetição selecionadas ao acaso entre as plântulas consideradas normais em cada tratamento, conforme Os resultados apresentados na Tabela 1 mostram que Garcia Junior et al. (2008), sendo os resultados expressos em não houve diferenças significativas na interação entre cm.plântula-1 para CPA, CH e CR e mm.plântula-1 para DH; os tratamentos e cultivares, indicando que não ocorreu número de raízes (NR) – determinada por meio da contagem influência de nenhum dos produtos testados na germinação do número de raízes das mesmas dez plântulas selecionadas das sementes de trigo. Observa-se que apenas para a média para CPA, CH, CR e DH; massa da matéria seca da parte das cultivares houve diferenças, sendo que a cultivar CD- aérea e raízes (MSPA e MSR) – avaliada pela determinação da 104 apresentou maior índice germinação aos 4 e 8 dias após massa das mesmas dez plântulas utilizadas para CPA, CH, CR, a semeadura e incubação em papel toalha. A percentagem de DH e NR, sendo que o material vegetal foi levado à estufa e plântulas anormais não foi influenciada pelos tratamentos e desidratado a 70 ± 2 ºC até atingir massa constante. Cada valor nem pelas cultivares utilizados no estudo.
Tabela 1. Efeito de diferentes tratamentos na germinação de sementes de trigo.
4 dias após germinação (%) 8 dias após germinação (%) Plântulas anormais (%) Tratamentos Média Média Média CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 Testemunha 92,00 90,75 96,00 92,92 92,00 92,50 96,25 93,59 7,75 6,00 5,75 6,50 TRI 89,50 89,00 98,25 91,83 90,75 90,75 98,25 93,25 5,25 7,75 5,25 6,08 CGA 91,00 89,25 95,75 92,00 92,00 92,25 97,00 93,75 4,75 5,75 8,00 6,17 AZO 93,25 91,00 97,00 94,17 95,75 91,75 98,25 95,25 5,00 5,00 4,50 4,83 TRI+CGA 94,75 89,75 95,00 93,17 95,25 91,00 96,75 94,33 3,75 7,75 7,50 6,33 TRI+AZO 92,50 92,75 96,75 94,00 92,75 94,25 97,75 94,92 9,75 8,25 5,50 7,83 CGA+AZO 92,75 91,50 96,25 93,50 93,50 93,75 96,75 94,67 6,25 4,25 5,50 5,33 TRI+CGA+AZO 90,00 91,75 98,25 93,33 91,75 92,75 98,25 94,25 7,75 9,50 6,50 7,92 Média 91,97 B 90,72 B 96,55 A 92,97 B 92,37 B 97,41 A 6,28 6,78 6,06 ns ns ns F Tratamento (T) 1,521 1,001 1,755 ns F Variedade (V) 55,51** 42,533** 0,548 ns ns ns F (T)x(V) 1,388 1,342 1,298 C.V. (%) 2,55 2,53 44,16 D.M.S. 3,03 3,030 3,590
TRI = 150 g.L-1 de triadimenol; CGA = 90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico e AZO = estirpes Ab- V5 e Ab-V6 de Azospirillum brasilense na concentração de 2,0 x 108 células viáveis mL-1. Médias seguidas de mesma letra, não diferem estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo Teste de Tukey. **significativo a 1% de probabilidade; * significativo a 5% de probabilidade.
Avaliando o comprimento da parte aérea (Tabela 2), de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de observa-se que as sementes tratadas com CGA (90 mg.L-1 ácido indolbutírico) apresentou incrementos no comprimento
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 678 - 685, 2012 L. RAMPIM et al. 681 da parte aérea, sendo superior em 18,7% em relação de trigo quando tratadas com triadimenol. Tais resultados à testemunha e 115,7% em relação ao menor valor indicam que este produto pode causar efeito fitotóxico à encontrado (triadimenol) para o cultivar CD-150. De modo plântula de trigo, como foi constatado por (Garcia Junior et geral os tratamentos que contem o triadimenol isolado al., 2008). Em contrapartida quando se avaliou o diâmetro ou associado, foram os que proporcionaram menores de hipocótilo os tratamentos que continham triadimenol valores de comprimento da parte aérea e de hipocótilo, proporcionaram os maiores valores, sendo superior a independente da cultivar testada. Esses dados corroboram testemunha em todas as cultivares, mostrando que o com os encontrados por Goulart (1988) e Garcia Junior produto reduz o comprimento e acarreta em incrementos et al. (2008) onde constataram menor altura de plântulas no diâmetro do hipocótilo.
Tabela 2. Efeito de diferentes tratamentos no comprimento da parte aérea, hipocótilo e diâmetro de hipocótilo em plântulas de trigo.
Comprimento parte aérea Comprimento do hipocótilo Diâmetro do hipocótilo Tratamentos (cm.plântula-1) (cm.plântula-1) (mm.plântula-1) CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 Testemunha 10,90 bA 9,47 abB 10,34 aAB 3,58 aA 3,41 aA 3,57 aA 1,58 bA 1,36 cB 1,37 cB TRI 6,00 cA 5,11 cB 5,37 bAB 1,76 bA 1,46 bAB 1,36 bB 1,83 aB 1,95 aAB 2,01 aA CGA 12,94 aA 10,21 aB 10,57 aB 3,85 aA 3,18 aB 3,34 aB 1,51 bA 1,55 bcA 1,50 cA AZO 11,47 bA 9,38 abB 10,87 aA 3,58 aA 3,20 aB 3,38 aAB 1,39 bA 1,42 bcA 1,38 cA TRI+CGA 6,33 cA 6,04 cA 5,85 bA 1,71 bA 1,71 bA 1,60 bA 1,88 aA 1,84 aA 1,79 bA TRI+AZO 6,03 cA 5,64 cA 6,07 bA 1,64 bA 1,67 bA 1,59 bA 1,99 aA 1,94 aAB 1,82 abA CGA+AZO 10,55 bA 8,49 bB 9,74 aA 3,49 aA 3,24 aA 3,62 aA 1,51 bA 1,54 bcA 1,45 cA TRI+CGA+AZO 6,15 cA 5,68 cA 5,97 bA 1,48 bA 1,60 bA 1,65 bA 1,98 aA 1,63 bB 1,83 abA
F Tratamento (T) 267,950** 345,041** 70,419**
F Variedade (V) 48,583** 10,802** 4,750*
F (T)x(V) 4,109** 2,619** 3,926** C.V. (%) 6,46 7,25 5,57 D.M.S. 0,66 0,23 0,12
TRI = 150 g.L-1 de triadimenol; CGA = 90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico e AZO = estirpes Ab- V5 e Ab-V6 de Azospirillum brasilense na concentração de 2,0 x 108 células viáveis mL-1. Médias seguidas de mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente entre si no nível de 5% de probabilidade pelo Teste de Tukey. ** significativo em 1% de probabilidade; ns não significativo.
Os resultados obtidos para o comprimento de raiz foram aos demais tratamentos, não diferindo da testemunha. similares aos encontrados para o comprimento de parte aérea e A interação entre tratamentos e cultivares não foi hipocótilo, sendo que os tratamentos com triadimenol isolado significativa para o número de raiz, no entanto houve ou associado proporcionaram reduções no comprimento de diferença no comportamento das cultivares, sendo que o raiz de plântulas de trigo para CD-150 e CD-116 (Tabela 3). cultivar CD-104 apresentou maior valor médio de raízes. Os tratamentos CGA (90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de Os resultados com os tratamentos contendo triadimenol ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico) e AZO que apresentaram valores reduzidos dos comprimentos de (estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de A. brasilense) não diferiram da parte aérea, hipocótilo e raiz, e número de raízes podem testemunha no comprimento de raiz, porém quando aplicados estar relacionados com o fato de o triadimenol apresentar em associação proporcionaram o maior comprimento de raiz, propriedades reguladoras de crescimento como descrito por sendo superior em 51,8% em relação à testemunha para o (Buchenauer e Rohner, 1981). Resultando em plântulas de cultivar CD-150. No entanto, para CD-116, os tratamentos menor estatura, com menor massa seca e maior diâmetro que não continham triadimenol não diferiram da testemunha. do hipocótilo, fatores que podem ser positivos para reduzir Já para o cultivar CD-104 o uso de triadimenol + CGA (90 os efeitos do acamamento (Zagonel e Fernandes, 2007). mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 Para os valores de massa seca de parte aérea (Tabela 4), o de ácido indolbutírico) apresentou valor inferior em relação tratamento com CGA (90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de
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ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico) foi o que cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido proporcionou o maior valor, não diferindo da testemunha, o indolbutírico) e AZO (estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de A. brasilense) que confirma o resultado obtido no comprimento de parte aérea isolados, proporcionaram incrementos nos valores de massa (Tabela 2), sendo também os tratamentos contendo triadimenol seca da parte aérea para CD-116, diferindo da testemunha. os que proporcionaram os menores valores de massa seca para Já para a cultivar CD104, a resposta foi negativa quando os a cultivar CD-150. Os tratamentos com CGA (90 mg.L-1 de tratamentos continham o triadimenol.
Tabela 3. Efeito de diferentes tratamentos no comprimento e número de raizes de plântulas de trigo.
Comprimento de raizes (cm.plântula-1) Número de raizes Tratamentos Média Média CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 Testemunha 7,64 bA 5,29 aB 3,74 abC 5,56 5,07 5,72 5,57 5,52 a TRI 5,41 cA 3,67 cB 3,83 abB 4,30 4,05 4,65 4,82 4,51 b CGA 8,82 bA 5,34 abB 3,99 abC 6,05 5,00 5,70 5,92 5,54 a AZO 7,61 bA 4,92 abcB 3,78 abB 5,44 4,95 5,62 6,12 5,57 a TRI+CGA 5,02 cA 3,53 cB 2,99 bB 3,85 4,32 4,70 4,97 4,67 b TRI+AZO 4,84 cA 3,97 bcA 3,75 abA 4,19 4,10 4,85 4,95 4,63 b CGA+AZO 11,60 aA 6,36 aB 4,71 aC 7,56 4,75 5,70 5,80 5,42 a TRI+CGA+AZO 4,43 cA 3,48 abA 4,28 abA 4,06 4,30 4,82 4,92 4,69 b Média 6,92 4,54 3,88 4,57 C 5,22 B 5,41 A
F Tratamento (T) 36,223** 54,720**
F Variedade (V) 150,934** 123,768** ns F (T)x(V) 9,772** 1,192 C.V. (%) 14,31 4,43 D.M.S. 0,93 0,29
TRI = 150 g.L-1 de triadimenol; CGA = 90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico e AZO = estirpes Ab- V5 e Ab-V6 de Azospirillum brasilense na concentração de 2,0 x 108 células viáveis mL-1. Médias seguidas de mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente entre si a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. ** significativo em 1% de probabilidade; ns não significativo.
Tabela 4. Efeito de diferentes tratamentos na massa seca da parte aérea e de raiz, e a relação raiz/parte aérea de plântulas de trigo.
Massa seca da parte aérea (g.plântula-1) Massa seca da raiz (g.plântula-1) Realação raiz/parte aérea Tratamentos CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 CD 150 CD 116 CD 104 Testemunha 0,009 abA 0,008 bcdA 0,008 aA 0,005 bA 0,005 bcA 0,003 aB 0,57 eAB 0,59 bA 0,45 bcB TRI 0,006 dA 0,006 dA 0,006 bA 0,005 bAB 0,005 bcA 0,004 aB 0,84 abA 0,72 abAB 0,70 aB CGA 0,010 a A 0,010 aA 0,008 aB 0,006 bA 0,006 bA 0,004 aB 0,59 deA 0,58 bA 0,49 bcA AZO 0,008 bcA 0,009 abA 0,009 aA 0,005 bA 0,006 bA 0,004 aB 0,65 cdeA 0,62 bA 0,44 cB TRI+CGA 0,006 dA 0,007 cdA 0,006 bA 0,005 bA 0,004cAB 0,004 aB 0,76 bcdA 0,62 bB 0,60 abcB TRI+AZO 0,007 cdA 0,007 cdA 0,006 bB 0,005 bA 0,005 bcA 0,004 aB 0,78 bcA 0,73 abAB 0,61 abB CGA+AZO 0,008 bcA 0,008 bcA 0,008 aA 0,008 aA 0,007 aA 0,004 aB 0,98 aA 0,83 aB 0,58 abcC TRI+CGA+AZO 0,007 cdA 0,007 cdA 0,006 bA 0,005 bA 0,005 bcA 0,004 aB 0,76 bcA 0,70 abAB 0,60 abcB
F Tratamento (T) 35,243** 15,369** 18,990**
F Variedade (V) 11,200** 93,174** 48,775**
F (T)x(V) 1,857* 2,556* 2,071* C.V. (%) 8,35 10,97 11,68 D.M.S. 0,008 0,007 0,08
TRI = 150 g.L-1 de triadimenol; CGA = 90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico e AZO = estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de Azospirillum brasilense na concentração de 2,0 x 108 células viáveis mL-1. Médias seguidas de mesma letra, minúscula na coluna e maiúscula na linha, não diferem estatisticamente entre si a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. ** significativo em 1% de probabilidade; * significativo a 5% de probabilidade.
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O tratamento com associação de CGA (90 mg.L-1 de relação R/PA, esses dois tratamentos não apresentaram cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de desenvolvimento similar em massa seca de raiz e parte ácido indolbutírico) + AZO (estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de aérea. Para CD-116, a associação de CGA (90 mg.L-1 de A. brasilense) proporcionou incrementos na massa seca cinetina + 50 mg.L-1 de ácido giberélico + 50 mg.L-1 de de raiz em relação aos demais tratamentos para cultivares ácido indolbutírico) + AZO (estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de A. CD-150 e CD-116. Esses resultados podem ser atribuídos brasilense) foi também a que proporcionou maior relação. a associação de dois produtos que possuem a capacidade Já para CD-104 o pior desempenho foi para o tratamento de estimular o desenvolvimento radicular, aumentando contendo AZO (estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de A. brasilense). a absorção de água e nutrientes pelas raízes, podendo De modo geral, a cultivar CD-104 apresentou menor relação favorecer também o equilíbrio hormonal da planta, tanto R/PA, indicando que essa cultivar pode ter desvantagem sob para o CGA (90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de ácido déficit hídrico. Visto que no mecanismo de resistência à seca, giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico) quanto para com o aumento da relação R/PA, devido ao desenvolvimento AZO que produz substâncias promotoras do crescimento do sistema radicular (aumento da área de absorção de de raiz (Okon e Labandera-Gonzalez, 1994; Santos água), em detrimento da parte aérea (diminuição da área de e Vieira, 2005). Normalmente isso resulta em maior evapotranspiração) auxilia o aumento da área de solo para produção de biomassa, podendo proporcionar incrementos absorção de água (Correa e Nogueira, 2004). no rendimento (Fallik et al., 1994). Já o cultivar CD-104 Os resultados da correlação de Pearson demonstram respondeu de forma similar a todos os tratamentos. Na que o crescimento da parte aérea é proporcional ao comparação entre as cultivares, de modo geral, CD-150 e desenvolvimento do hipocótilo e das raízes, ao passo CD-116 apresentaram maior massa seca de raiz. que um maior diâmetro nesta parte da planta influencia A relação Raiz/Parte Área (R/PA) foi afetada negativamente seu comprimento (Tabela 5). As relações significativamente pelo efeito dos tratamentos de sementes entre CPA, CH e DH já possuem comportamentos bem (Tabela 4), de modo geral, todos os tratamentos apresentaram definidos, pois conforme a planta, colmos, galhos e incrementos na R/PA em relação à testemunha para a cultivar folhas aumentam sua altura, a tendência é que ocorra CD-150, destacando os tratamentos com triadimenol e a uma diminuição de seu diâmetro, sendo que o contrário associação de CGA (90 mg.L-1 de cinetina + 50 mg.L-1 de também pode ser afirmado. A relação positiva do CR e ácido giberélico + 50 mg.L-1 de ácido indolbutírico) + AZO NR sobre o CPA, neste trabalho pode ser explicada pelos (estirpes Ab-V5 e Ab-V6 de A. brasilense) que apresentaram tratamentos de sementes utilizados, que proporcionam um valores superiores a 47,0% em relação a testemunha, bom desenvolvimento das plântulas em geral, ou seja, do entretanto, deve-se destacar que apesar da semelhança da sistema radicular e da parte aérea.
Tabela 5. Coeficientes de correlação de Pearson entre as variáveis fisiológicas de plântulas de trigo obtidas de sementes submetidas a diferentes tratamentos.
CPA CH DH CR NR MSPA MSR CH 0,972** DH -0,862** -0,915** CR 0,601** 0,577** -0,366ns NR 0,621** 0,697** -0,782** -0,076ns MSPA 0,852** 0,827** -0,713** 0,450* 0,612** MSR 0,258ns 0,288ns -0,119ns 0,766** -0,169ns 0,394ns RRPA -0,272ns -0,248ns 0,258ns 0,158ns -0,513* -0,380ns 0,716**
CPA = comprimento parte aérea; CH = comprimento do hipocótilo; DH = diâmetro do hipocótilo; CR = comprimento de raiz; NR = número de raiz; MSPA = massa seca da parte aérea; MSR = massa seca de raiz e RRPA = relação raiz/parte aérea.
Observa-se ainda na Tabela 5 a correlação negativa porém sem aumentar a sua massa, evidenciando que um entre NR e DH e R/PA, demonstrando que os tratamentos de maior número de raízes nem sempre proporciona maior sementes influenciaram negativamente no desenvolvimento massa, ao contrário do CR, que teve correlação positiva da parte aérea proporcionando um maior número de raízes, com a MSR. De forma complementar, a relação negativa
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 678 - 685, 2012 684 Sementes de trigo submetidas a diferentes tratamentos entre MSPA e DH mostra que as plântulas que tiveram content and sterol metabolism in shoots of barley seedlings. Pesticide seu crescimento prejudicado pelo tratamento de sementes Biochemistry and Physiology, v.15, n.1, p.58-70, 1981. apresentam um maior diâmetro, o que pode ter sido causado CASTRO, G.S.A.; BORGIANI, J.C.; SILVA, M.G.; GAZOLA, E.; mais pela falta de condições favoráveis ao seu desenvolvimento ROSOLEM, C.A. Tratamento de sementes de soja com inseticidas e um do que por condições favoráveis ao aumento de diâmetro. bioestimulante. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.43, n.10, p.1311- 1318, 2008. http://www.scielo.br/pdf/pab/v43n10/08.pdf Conclusões CASTRO, P.R.C.; VIEIRA, E.L. Aplicações de reguladores vegetais na agricultura tropical. Guaíba: Agropecuária, 2001, 132p. Os tratamentos não influenciaram na germinação das sementes. CAVARIANI, C.; VELINI, E.D.; BICUDO, S.J.; NAKAGAWA, J. O bioestimulante e Azospirillum brasilense isolados Avaliação dos efeitos de doses de triadimenol e de tebuconazole sobre o crescimento do mesocótilo em plântulas de trigo. Pesquisa Agropecuária ou em associação proporcionaram incrementos no Brasileira, v.29, n.7, p.1035-1039, 1994. http://webnotes.sct.embrapa.br/ desenvolvimento inicial de plântulas de trigo. pdf/pab1994/julho/pab04_jul_94.pdf O triadimenol isolado ou em associação com bioestimulante ou Azospirillum brasilense proporcionou CONAB - Companhia Nacional de Abastecimento. Acompanhamento menores valores de comprimento da parte aérea, hipocótilo da safra Brasileira: grãos, nono levantamento junho 2011/ Companhia e raiz e número de raiz, independente da cultivar testada. Nacional de Abastecimento, Brasília: Conab, 2011. http://www. conab.gov.br/olalacms/uploads/arquivos/11_06_09_08_50_47_graos_-_ boletim_junho-2011..pdf Agradecimentos CORREIA, K.G.; NOGUEIRA, R.J.M.C. Avaliação do crescimento do À Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento amendoim (Arachis hypogaea L.) submetido a déficit hídrico. Revista de Científico e Tecnológico do Paraná, afiliada à Secretaria de Biologia e Ciência da Terra, v.4, n.2, p.102-109, 2004. http://eduep.uepb. edu.br/rbct/sumarios/pdf/amendoimdeficit.pdf Estado da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior – SETI, á CAPES/PNPD e ao CNPq/INCT-FBN, pelo suporte financeiro. CRUZ, C.D. Programa Genes: Análise Multivariada e Simulação. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, 2006.
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NOTA CIENTÍFICA
Teste de respiração para avaliar a qualidade fisiológica de sementes de girassol1
Juliana de Souza Dode2, Geri Eduardo Meneghello2*, Dario Munt de Moraes3, Silmar Teichert Peske2
RESUMO – O aumento na demanda por sementes oleaginosas de alta qualidade, como o girassol, vem desencadeando um grande interesse em testes que possibilitem a diferenciação rápida do potencial de desempenho de lotes, favorecendo a pronta tomada de decisões durante diferentes etapas da produção de sementes, pré e pós-colheita. Assim, objetivou-se com este trabalho avaliar a eficiência e rapidez do método de Pettenkofer na determinação da atividade respiratória para diferenciar o vigor de cinco lotes de sementes de girassol, cv. MG2. Além da determinação da atividade respiratória, foram conduzidos testes de germinação, condutividade elétrica, comprimento de parte aérea, matéria fresca e massa seca de plântulas. Os resultados permitiram a classificação dos lotes em diferentes níveis de qualidade fisiológica. A utilização do sistema Pettenkofer foi eficiente e rápida para proporcionar a distinção dos lotes, fazendo com que a determinação da atividade respiratória seja considerada promissora para identificar diferenças na qualidade fisiológica de lotes de sementes de girassol.
Termos para indexação: Helianthus annuus, atividade respiratória, viabilidade, vigor.
Assessing the physiological quality of sunflower seed lots from respiration test
ABSTRACT – The increased demand for high quality oilseeds, such as sunflower, has encouraged interest in faster tests to distinguish seed lots, and allow prompt decisions during different stages of seed production, storage, and marketing. The objective of this study was to evaluate the efficiency of the Pettenkofer method for determining respiratory activity, which can be used to differentiate the vigor of different cv. MG2 sunflower seed lots. Besides determining respiratory activity, the germination, electrical conductivity, total dry weight, fresh weight and seedling length were measured. The results permitted the classification of seed lots according to their potential performance. The Pettenkofer apparatus provided an efficient and fast separation of seed lots and the measurement of respiratory activity is promising for identifying differences in the physiological quality of sunflower seeds.
Index terms: Helianthus annuus, respiratory activity, viability, vigor.
Introdução cultivo estival, dicotiledônea, da família Asteraceae. Cultivado nos cinco continentes, apresenta grande O girassol (Helliantus annuus L.), planta originária importância econômica mundial e figura, juntamente com da América do Norte, é uma espécie anual herbácea, de a soja e a canola, como uma das três mais importantes
1Submetido em 13/09/2011. Aceito para publicação em 12/01/2012. 3Departamento de Botânica, UFPel, Caixa Postal 354, 96010-900 - Pelotas, RS, Brasil. 2Departamento de Fitotecnia, UFPel , Caixa Postal 354, 96010-900 - Pelotas, RS, Brasil. *Autor para correspondência
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 686 - 691, 2012 J. S. Dode et al. 687 culturas anuais produtoras de óleo do mundo. O cultivo se os testes baseados na taxa respiratória das sementes. do girassol é uma opção de diversificação nos sistemas de A respiração, segundo Taiz e Zeiger (2004), é a oxidação rotação e sucessão de culturas nas regiões produtoras de de substâncias orgânicas num sistema celular, com a liberação grãos no Brasil (Leite et al., 2005). de energia. O oxigênio molecular é o aceptor final de elétrons. Como acontece em outras culturas, a utilização Dentre os substratos respiratórios os mais comuns são os de sementes de alta qualidade é fundamental para o carboidratos como amido, sacarose, frutose, glicose e outros estabelecimento de populações adequadas em campo. açúcares; lipídios, principalmente os triglicerídeos, ácidos Para uma análise mais completa da qualidade fisiológica orgânicos e proteínas (Marenco e Lopes, 2007). de sementes, há necessidade de se complementar as A respiração ocasiona perda de massa seca, sendo os informações fornecidas pelo teste de germinação com métodos utilizados para medir a respiração baseados na testes de vigor, que possibilitem selecionar os lotes mais determinação dessas características, no entanto, a medida da adequados para comercialização e que forneçam, com variação de massa seca requer grande quantidade de material maior precisão, informações para a semeadura. Os testes e implica na sua destruição (Marenco e Lopes, 2007), rápidos, dentro deste contexto, são importantes para a tornando-se um método de pouca aplicabilidade prática. avaliação da qualidade fisiológica, pois permitem obter Os métodos baseados em trocas gasosas são mais sensíveis, subsídios para a rápida tomada de decisões. requerem menor quantidade de material e não são destrutivos,
Embora os testes de vigor não sejam incluídos em podendo consistir na determinação manométrica do O2 regras nacionais para análise de sementes (Brasil, 2009) consumido ou na medição de CO2 liberado, utilizando métodos por não apresentarem uma metodologia padronizada, físicos como o analisador de gás infravermelho (IRGA), ou inclusive para o girassol, estes são utilizados pelas empresas físico-químicos que se baseiam na retenção de CO2 em uma produtoras de sementes com inúmeras finalidades, sendo a base e em sua determinação por titulometria (Crispim et al. principal delas a determinação do potencial fisiológico das 1994), calorimetria ou condutivimetria (Maestri et al., 1998). sementes (Marcos Filho, 1999). Todo programa de controle Dentre as diferentes formas de verificação da qualidade de qualidade na produção de sementes de uma determinada fisiológica em sementes, o processo de respiração merece espécie deve incluir o vigor como característica a ser atenção, pela alta relação entre este fenômeno e a qualidade avaliada sob condições de laboratório. De acordo com da semente. A medição da atividade respiratória em McDonald (1980) e mais recentemente, Marcos Filho condição de laboratório, utilizando o método Pettenkofer, (2005) o vigor de sementes inclui características que foi considerada por Mendes et al. (2009) uma alternativa determinam o potencial para uma emergência rápida e aos testes tradicionais para a determinação do vigor de um uniforme de plântulas normais sob uma ampla gama de lote de sementes. condições ambientais. Diante do exposto, objetivou-se com o presente trabalho O maior interesse atualmente, ao avaliar a qualidade avaliar a eficiência e rapidez do método de Pettenkofer na fisiológica da semente, é a obtenção de resultados confiáveis determinação da atividade respiratória para diferenciar a em período de tempo relativamente curto. A rapidez nesta viabilidade e o vigor de sementes de girassol. avaliação permite a pronta tomada de decisões durante diferentes etapas da produção de sementes, especialmente Material e Métodos entre a fase de maturação e a futura semeadura (Dias e Marcos Filho, 1996). O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Diversos testes têm sido desenvolvidos procurando Sementes e em casa de vegetação do Departamento de avaliar e relacionar, com precisão, o comportamento de Botânica, da Universidade Federal de Pelotas. Utilizaram- lotes de sementes em laboratório e em campo, em diversas se sementes de girassol cultivar MG2, obtidos junto no culturas, dentre os quais pode ser citado o teste de frio Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado da para milho (Cícero e Vieira, 1994), o de envelhecimento EMBRAPA. acelerado para soja (Vieira, 1994), o de condutividade Para obtenção dos lotes, foi inicialmente selecionado elétrica para ervilha (Caliari e Marcos Filho, 1990) e o do um lote com alta qualidade fisiológica, que foi subdividido e pH do exsudato para soja (Amaral e Peske, 1984). Porém, submetido às condições adversas de temperatura e umidade torna-se necessário desenvolver novas metodologias relativa do ar para a obtenção de diferentes níveis de vigor, baseadas em outros princípios, dentre os quais encontram- gerando cinco lotes distintos: o lote original e quatro outros
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 686 -691, 2012 688 Atividade respiratória em sementes de girassol
lotes. As condições adversas foram temperatura de 42 ºC Atividade respiratória (AR) - a liberação de CO2 pelas e 100% de umidade relativa do ar, durante 24, 48, 72 e sementes foi medida pelo aparelho de Pettenkofer, o qual é 96 horas, constituindo os sublotes. Com os níveis de vigor constituído por quatro frascos lavadores de gases, sendo que obtidos foram divididos em quatro porções que constituiu dois contém hidróxido de sódio (NaOH) a 25%, que tem por as repetições. Os lotes foram submetidos à secagem, em finalidade reter o CO2 do ar ambiente; um frasco destinado estufa com circulação de ar à 37 °C para uniformizar o grau para armazenamento das sementes em estudo, isento de de umidade das sementes em 12%. CO2 do ar ambiente e um outro contendo hidróxido de bário
Com o objetivo de caracterizar a qualidade fisiológica Ba(OH)2 a 25%, o qual reage com o CO2 proveniente da das sementes e determinar a atividade respiratória, atividade respiratória das sementes, resultando em carbonato relacionando-a com outros testes de vigor, os sublotes de bário (BaCO3). Os frascos são interligados por uma foram submetidos aos seguintes testes: condutividade mangueira de silicone acoplada a uma trompa aspiradora de elétrica, comprimento da parte aérea, massa fresca e seca ar. O fluxo de ar é regulado por uma torneira, permitindo o total das plântulas e germinação em areia. controle de sua velocidade por meio da observação de bolhas Condutividade elétrica (CE) - utilizaram-se quatro formadas nos frascos. As sementes dos diferentes sublotes repetições de 50 sementes da fração semente fisicamente (100 g) foram colocadas no frasco de armazenamento por pura, totalizando 200 sementes por lote. As amostras foram 60 minutos à temperatura de 25 °C. Após o período de pesadas em uma balança de precisão (0,0001 g) e, a seguir, permanência no aparelho foram coletadas cinco alíquotas colocadas para embeber em um copo de plástico contendo de 10 mL da solução de BaCO3 em Erlenmeyer onde cada 75 mL de água deionizada, agitado levemente para que uma, após receber duas gotas do reagente fenolftaleína, todas as sementes fossem completamente submersas e, foi submetida à titulação com ácido clorídrico (HCl) 0,1N depois, mantido em germinador a 25 °C, até completar três em bureta de 50 mL. No ponto de viragem, foi registrado e 24 horas. Após cada um desses períodos, foram feitas as o volume de HCl gasto em cada alíquota. Esse volume, leituras da CE da solução de embebição em condutivímetro que está diretamente relacionado com a quantidade de CO2 -1 -1 Digimed CD-21 e os resultados expressos em µS.m .g de fixado pela solução de Ba(OH)2, é utilizado no cálculo da sementes com base na massa inicial das sementes utilizadas atividade respiratória das sementes, sendo o CO2 fixado (Vieira e Krzyzanowski, 1999). proveniente do processo de respiração. No entanto, deve ser Comprimento da parte aérea das plântulas (CPA) – ressaltado que a quantidade calculada refere-se ao conteúdo avaliou-se o comprimento médio da parte aérea das de CO2 presente na alíquota titulada. A metodologia para a plântulas normais obtidas a partir da semeadura de quatro medição da atividade respiratória de sementes foi descrita repetições de 10 sementes, em rolos de papel germitest por Mendes et al. (2009), com modificações. O cálculo da umedecidos à razão de 2,5 vezes o peso do papel com atividade respiratória foi realizado com base na seguinte água destilada. Posteriormente os rolos foram mantidos em equação: N x D x 22 (Müller, 1964), onde: N = normalidade câmara de germinação a 25 °C por sete dias, quando então do ácido usado (HCl 0,1N); D = diferença entre o volume se avaliou o comprimento das plântulas com o auxílio de de HCl gasto na Titulação da Prova em Branco e o volume uma régua milimetrada. Para obtenção do valor do CPA, de HCl gasto na Titulação da Amostra; 22 = normalidade do calculou-se a média considerando o número de plântulas CO2. O resultado foi expresso em quantidade de dióxido de utilizadas em cada unidade experimental. Os resultados carbono liberado por grama de semente, por hora (µg CO2.g foram expressos em mm.plântula-1 (Nakagawa, 1999). semente-1.h-1). Massa seca de plântulas – dez plântulas coletadas de O delineamento experimental utilizado foi o cada repetição foram colocadas em estufa de ventilação inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os forçada a 70 ± 2 °C até massa constante, aferindo-se a dados relativos às variáveis mensuradas foram submetidos mesma por gravimétrica e o resultado expresso em mg à análise da variância e, as médias, comparadas pelo plântula-1. teste de Tukey (p < 0,05). Os dados obtidos nos testes Germinação (G) – foram utilizadas quatro subamostras de germinação, primeira contagem da germinação e de 50 sementes por sublote, distribuídas sobre uma emergência em campo foram transformados em arcsen camada de areia umedecida e cobertas com 1 cm de areia √x/100. Foi efetuada análise de correlação simples entre os solta, mantidas a 25 °C. As contagens de plântulas foram dados obtidos nos testes de germinação e de vigor com a realizadas aos quatro e dez dias após a semeadura. atividade respiratória das sementes.
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Resultados e Discussão podem sofrer mais intensamente os efeitos de estresses, devido à intensificação da sua atividade metabólica. Além O grau de umidade das sementes, após a secagem, foi da necessidade de se iniciar os testes com graus de umidade semelhante para todos os sublotes com grau de umidade semelhantes para não afetar os resultados. médio de 12,1% e variação de 0,4 pontos porcentual. Isso Pode-se observar na Tabela 1, que os cinco sublotes é importante para a execução dos testes para avaliação provenientes de sementes de girassol, apresentaram da qualidade fisiológica de sementes, considerando que a diferenças significativas quanto à germinação, sendo uniformidade do grau de umidade é imprescindível para possível dividi-los em sublotes com germinação alta e baixa, a padronização das avaliações e obtenção de resultados considerando o padrão para produção e comercialização de consistentes (Loeffler et al., 1988). Marcos Filho (1994) sementes de girassol, ou seja, no mínimo 80%. Os sublotes ressaltou a importância da uniformização do teor de água 1 e 2 apresentaram germinação superior, enquanto os das sementes, uma vez que, as sementes mais úmidas demais apresentaram germinação inferior.
Tabela 1. Germinação em areia (G), condutividade elétrica (CE), comprimento da parte aérea (CPA), massa seca total (MST) e atividade respiratória (AR) de cinco lotes de sementes de girassol cv. MG2. CE (µS. m.-1 g-1) CPA MST AR Lotes G (%) -1 -1 -1 3 h 24 h (mm. plântula ) (mg. plântula ) (μg CO2.g.semente. h ) 1 90 a* 88 d 116 d 84 a 0,4 a 1,2 c 2 71 b 97 cd 138 c 77 a 0,3 b 2,2 c 3 54 c 112 c 172 b 54 b 0,2 c 5,1 b 4 32 d 135 b 187 ab 39 c 0,1 d 6,6 ab 5 10 e 186 a 198 a 08 d 0,07 d 8,4 a CV (%) 5,38 7,12 5,74 9,31 14,9 16,43 *Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.
Ainda na Tabela 1, os resultados do teste de condutividade Plântulas que apresentam maiores comprimentos, massas elétrica, tanto em três como em 24 horas de embebição, fresca e seca, numa mesma espécie, indicam maior qualidade indicaram que o lote 1 apresentou desempenho superior aos fisiológica das sementes que as originaram e, portanto, são demais, detectado pela menor taxa de liberação de exsudados. consideradas mais vigorosas. A massa seca das plantas é um Normalmente o teste de condutividade elétrica apresenta indicativo do comportamento e do desenvolvimento inicial, resultados satisfatórios, na separação de lotes, quando as pois reflete a translocação e acúmulo da matéria seca nas sementes são embebidas por 24 horas. No entanto, foi partes das plantas (Vieira, 1994). realizada avaliação também no período de três horas, para Os resultados do teste de respiração apresentaram a verificar se este período era suficiente para detectar diferenças mesma tendência verificada para os demais testes utilizados entre os sublotes, o que foi comprovado pelos resultados. O para avaliar a qualidade fisiológica, ou seja, conseguiu valor da condutividade elétrica depende da quantidade de distinguir os sublotes em diferentes níveis de vigor, sendo lixiviados na solução de embebição das sementes, diretamente possível inferir que os sublotes 1 e 2 apresentaram maior relacionada à integridade das membranas celulares (Vieira e vigor que os demais. As sementes mais vigorosas, iniciando Krzyzanowski, 1999). Os resultados desse teste confirmaram o processo de embebição, provavelmente demoraram mais os obtidos no teste de germinação, uma vez que a classificação tempo para a síntese de novos RNAs e reparo de DNA, quanto à qualidade foi equivalente entre os testes. apresentando, portanto menor atividade respiratória. A avaliação da qualidade fisiológica dos cinco sublotes Verificou-se correlação linear negativa entre a de sementes de girassol, realizada por meio dos testes de variável germinação e atividade respiratória, (Tabela 2). comprimento da parte aérea e massa seca total (Tabela 1), A condutividade elétrica nos dois períodos testados se também permitiu agrupar os sublotes em distintos níveis de associou com o aumento da respiração; este aumento vigor: superior (1 e 2) e vigor inferior (3, 4 e 5). da lixiviação de solutos das sementes, provavelmente,
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 686 -691, 2012 690 Atividade respiratória em sementes de girassol foi consequência de maior deterioração das membranas Referências das células das sementes dos sublotes de menor vigor, servindo como indicativo de maior atividade metabólica, AMARAL, A.S.; PESKE, S.T. pH do exsudato para estimar, em 30 minutos, a portanto maior atividade respiratória. A perda de controle viabilidade de sementes de soja. Revista Brasileira de Sementes, v.6, n.3, p.85- sobre a compartimentalização intracelular, com alteração 92, 1984. http://www.abrates.org.br/revista/artigos/1984/v6n3/artigo09.pdf nas concentrações de metabólitos, resultado da perda de BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para lipídeos da membrana, poderia ser uma causa de perda da análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. viabilidade da semente e aumento da respiração. Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: MAPA/ACS, 2009. 395p. http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/file/Laborat%C3%B3rio/ Tabela 2. Coeficientes de correlação simples (R) entre a Sementes/Regras%20para%20Analise%20de%20Sementes.pdf atividade respiratória e germinação em areia CASTRO, R.D.; HILHORST, H.W.M. Embebição e reativação do (G), comprimento da parte aérea (CPA), metabolismo. In: Ferreira, A.G.; Borghetti, F. Germinação: do básico ao matéria fresca total (MFT), matéria seca total aplicado. Porto Alegre: Artmed, p.147-162. 2004. (MST), condutividade elétrica 3 horas (C 3H) CALIARI, M.F.; MARCOS FILHO, J. Comparação entre métodos para e condutividade elétrica 24 horas (C 24H), avaliação da qualidade fisiológica de sementes de ervilha (Pisum sativum respectivamente, em sementes de girassol cv. L.). Revista Brasileira de Sementes, v.12, n.3, p.52-75, 1990. http://www. MG2. abrates.org.br/revista/artigos/1990/v12n3/artigo05.pdf
Testes R CÍCERO, S.M.; VIEIRA, R.D. (Ed.). Testes de vigor em sementes. G -0,93** Jaboticabal: FUNEP, 1994. p.151-164. CPA -0,91** CRISPIM, J.E.; MARTINS, J.C.; PIRES, J.C.; ROSOLEM, C.A.; MFT -0,94** CAVARIANI, C. Determinação da taxa de respiração em sementes de MST -0,91** soja pelo método da titulação. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.29, C 3H 0,86** n.10, p.1517-1521, 1994. http://webnotes.sct.embrapa.br/pdf/pab1994/ C 24H 0,90** outubro/pab05_out_94.pdf
**Correlação linear significativa a 1% de probabilidade. DIAS, D.C.F.S.; MARCOS FILHO, J. Testes de condutividade elétrica para avaliação do vigor de sementes de soja (Glycine max (L.) Merrill). Scientia Agricola, v.53, n.1, p31-42, 1996. http://www.scielo.br/scielo. As sementes provenientes dos sublotes de baixo vigor php?pid=S0103-90161996000100005&script=sci_arttext apresentaram maior taxa respiratória que os de alto vigor. Os resultados são compatíveis com os de outros testes para LEITE, R. M.V.B.C.; BRIGHENTI, A.M.; CASTRO, C. Girassol no determinar a qualidade fisiológica de sementes de girassol, Brasil. Londrina: Embrapa Soja, 2005. 641p. permitindo inferir que a metodologia avaliada é eficiente e LOEFFLER, T.M.; TEKRONY, D.M.; EGLI, D.B. The bulk conductivity poderá ser utilizada, confirmando as afirmações de Mendes test as an indicator of soybean seed quality. Journal of Seed Technology, et al. (2009), que o método de Pettenkofer para determinar a v.12, n.1, p.37-53, 1988. http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_ taxa respiratória é um método alternativo, simples, prático e nlinks&ref=22902750&pid=S0101-3122200600020001500010&lng=en barato para diferenciar lotes de sementes no que tange ao vigor. MARCOS FILHO, J. Testes de vigor: importância e utilização. In: A atividade respiratória, segundo Castro e Hilhorst (2004) é KRZYZANOWSKI, F.C.; VIEIRA, R.D.; FRANÇA-NETO, J.B. (Ed.). Vigor rapidamente iniciada uma vez que a semente começa a embeber, de sementes: conceitos e testes. Londrina: ABRATES, 1999. p.1.1-1.21. a partir do momento em que atinge 20% de água. Fatores como temperatura, potencial hídrico e qualidade fisiológica das MARCOS FILHO, J. Teste de envelhecimento acelerado. In: VIEIRA, sementes interferem diretamente na taxa respiratória. R.D.; CARVALHO, N.M. (Ed.). Testes de vigor em sementes. Jaboticabal: FUNEP, 1994. p.133-149.
Conclusões MARCOS FILHO, J. Fisiologia de sementes de plantas cultivadas. Piracicaba: FEALQ, 2005. 495p. A determinação da atividade respiratória pelo MAESTRI, M.; ALVIM, P.T; SILVA, M.A.P. Fisiologia vegetal: método de Pettenkofer é eficiente, rápida e proporciona a exercícios práticos. Viçosa: UFV, 1998. 91p. (Cadernos didáticos, 20). diferenciação do vigor de lotes de sementes de girassol.
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MARENCO, R.A.; LOPES, N.F. Fisiologia vegetal: fotossíntese, respiração, NAKAGAWA, J. Testes de vigor baseados no desempenho das plântulas. relações hídricas e nutrição mineral. 2.ed. Viçosa: Editora UFV, 2007. 469p. In: KRZYZANOWSKI, F.C.; VIEIRA, R.D.; FRANÇA-NETO, J.B. (Ed.). Vigor de sementes: conceitos e testes. Londrina: ABRATES, 1999. p.1-24. McDONALD, M.B. Vigor test subcommitte report. News Lett. Assoc. Proceeding of Association of Official Seed Analysts, v.54, n.1, p.37-40, 1980. TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 3.ed. Porto Alegre: Artmed, 2004. 719p. MENDES, C.R.; MORAES, D.M.; LIMA, M.G.S.; LOPES, N.F. Respiratory activity for the differentiation of vigor on soybean seeds VIEIRA, R.D.; KRZYZANOWSKI, F.C. Teste de condutividade elétrica. lots. Revista Brasileira de Sementes, v.31, p.171-176, 2009. http://www. In: KRZYZANOWSKI, F. C.; VIEIRA, R.D.; FRANÇA-NETO, J.B. (Ed.). scielo.br/pdf/rbs/v31n2/v31n2a20.pdf Vigor de sementes: conceitos e testes. Londrina: ABRATES, 1999. p.1-24.
MÜLLER, L.E. Manual de laboratório de fisiologia vegetal. Instituto VIEIRA, R.D. Teste de condutividade elétrica. In: VIEIRA, R.D.; Interamericano de Ciencias Agricolas de la O. E. A. Turrialba, Costa CARVALHO, N.M. (Ed.) Testes de vigor em sementes. Jaboticabal: Rica, 1964. 165p. FUNEP, 1994. p. 103-132.
Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 4 p. 686 -691, 2012 ÍNDICE REMISSIVO DE AUTOR
A Fronza, Abreu, Vanoli 572 Gabriel Talamini de 657 Arantes, G Neylson Eustáquio 572 Germano Filho, Azevedo Filho, Pedro 657 Joaquim Adelino 627 Guimarães, Renato Mendes 533, 612 B Vandeir Francisco 635, 677 Barberis, Gomes, Ignacio Martín 604 Luiz Antônio Augusto 533 Bennett, Gomes Junior, Mark 596 Francisco Guilhien 588 Bhering, Gordin, Maria Carmen 555 Carla Regina Baptista 618 Brasileiro, Beatriz Gonçalves 555 J Jaccoud Filho, C David de Souza 612 Carvalho, Jesus, Maria Laene Moreira de 548 Adriana Madeira Santos 572 Celano, José, Mauricio Mega 612 Anderson Cleiton 650 Chaves, Alexandre Levi Rodrigues 627 K Cicero, Klein, Silvio Moure 588, 596 Jeferson 677 Colariccio, Klekailo, Addolorata 627 Graciela Noemí 604 Coutinho, Adriano Barros 650 L Lopes, D Higino Marcos 657 Dantas, José Carlos 643 Bárbara França 579 Ísis Barreto 540 M Dias, Machado, Denise Cunha Fernandes dos Santos 555 José da Cruz 612 Luiz Antônio dos Santos 555 Malavasi, Dode, Marlene de Matos 635 Juliana de Souza 685 Ubirajara Contro 635 Dranski, Marcos-Filho, João Alexandre Lopes 635 Júlio 664 Marques, E Rodolpho Freire 618 Erasmo, Martins, Eduardo Andrea Lemus 650 Denize Carvalho 533 Masetto, F Tathiana Elisa 618 Fraga, Meneghello, Antônio Carlos 548 Geri Eduardo 685 Mengarda, S Liana Hilda Golin 643 Santos, Mielezrski, Heloisa Oliveira dos 540 Fábio 664 Santos Neto, Moraes , Antônio Lucrécio dos 548 Dario Munt de 685 Scalon, Moura, Silvana De Paula Quintão 618 Andréa Bittencourt 562 Silva, Elania Rodrigues da 657 N Priscila Alves da 533 Nacke, Vanessa Neumann 588, 596 Herbert 677 Steiner, Fabio 635 O Soares, Oliveira, Vanessa Nogueira 562 João Almir de 540, 548 Souza, Ademária Aparecida de 548 P Pádua, T Gilda Pizzolante de 572 Tillmann, Pelacani, Maria Ângela André 562 Claudinéia Regina 579 Tuesca, Pereira, Daniel 604 Lillian Silveira 627 Peske, V Silmar Teichert 685 Vilela, Pinto Junior, Fernanda Keila Junqueira 533 Artur Soares 635 Von Pinho, Édila Vilela Resende 540 R Rampim, Z Leandro 677 Zanatta, Reis, Zarela Gudelia Casas Navarro 562 Renata Conduru Ribeiro 579 Zito, Rodrigues-Costa, Roberto Kazuhiko 572 Andréia Cristina 677 Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da 540 Rossetto, Cláudia Antônia Vieira 657 INSTRUÇÕES AOS AUTORES
1. Escopo e Política Serão aceitos para publicação artigos científicos originais e notas científicas, ainda não publicados, nem encaminhados a outra revista para o mesmo fim, em idioma português ou inglês. Para artigos submetidos em inglês, os autores deverão providenciar uma versão com qualidade. Todos os artigos serão publicados em inglês. A NOTA CIENTÍFICA é uma categoria de manuscrito científico que descreve uma técnica, uma nova espécie ou observações e levantamentos de resultados limitados. Tem o mesmo rigor científico dos “Artigos Científicos” e o mesmo valor como publicação. A classificação de um trabalho como NOTA CIENTÍFICA é baseada no seu conteúdo e mérito científico, mas pode tratar-se de um trabalho preliminar, simples e não definitivo sobre determinado assunto, com publicação justificada pelo seu ineditismo e contribuição para área. Os artigos serão publicados conforme a ordem de aprovação e relevância.
A RBS tem como objetivos: - Publicar artigos originais em áreas temáticas relevantes da Tecnologia de Sementes; - Publicar artigos que representem contribuição significativa para o conhecimento da área, os quais deverão ter caráter científico e buscar abordar em profundidade temas e tendências no âmbito da Tecnologia de Sementes; - Apresentar uma política rigorosa de avaliação dos artigos submetidos à publicação, com cada manuscrito sendo avaliado por dois revisores, criteriosamente selecionados na comunidade científica. A decisão de aceite para publicação pautar-se-á sempre na recomendação do corpo de editores e de revisores ad hoc; - Manter elevada conduta ética em relação à publicação e seus colaboradores; - Manter rigor com a qualidade dos artigos científicos a serem publicados.
Os artigos serão publicados conforme a ordem de aprovação e relevância. O Comitê Editorial fará uma avaliação preliminar do manuscrito submetido podendo aceitá-lo ou não para publicação, de acordo com a política e os critérios de relevância da revista. Após aceite prévio, o EDITOR designará um EDITOR ASSOCIADO (de área), que procederá a editoração com o auxílio de pelo menos dois ASSESSORES CIENTÍFICOS DA RBS, tendo as mesmas prerrogativas de aceitar ou não o trabalho para publicação. Todo processo de editoração poderá ser acompanhado pelos autores, assessores ou editores associados, mediante a utilização de código de acesso (login) e senha fornecidos no inicio do processo de submissão. Os dados, opiniões e conceitos emitidos nos artigos, bem como a exatidão das referências bibliográficas, são de inteira responsabilidade do(s) autor(es). A eventual citação de produtos e marcas comerciais não significa recomendação de seu uso pela ABRATES. Contudo, o EDITOR, com assistência da Comissão Editorial e dos Assessores Científicos, reservar-se-á o direito de sugerir ou solicitar modificações aconselháveis ou necessárias.
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2. Preparação de manuscritos As orientações explicitadas nessas instruções deverão ser seguidas plenamente pelo(s) autor (es). Organizar os manuscritos seguindo a ordem: TÍTULO RESUMIDO (Colocado Centralizado No Início Da Primeira Página), TÍTULO, AUTORES, RESUMO (máximo de 200 palavras), TÍTULO EM INGLÊS, ABSTRACT (máximo de 200 palavras), INTRODUÇÃO, MATERIAL E MÉTODOS, RESULTADOS E DISCUSSÃO, CONCLUSÕES, AGRADECIMENTOS (Opcional) E REFERÊNCIAS. Serão necessários no RESUMO “Termos para indexação” e no ABSTRACT “Index terms”, no máximo cinco, que não estejam citados no título. Na elaboração dos manuscritos, deverão ser atendidas as seguintes normas: Os artigos deverão ser digitados em editor de texto Word (DOC ou RTF), em linhas numeradas (máximo de 30 linhas por página), em espaço duplo e com margens de 2 cm (papel A4), fonte Times New Roman 14 para o título e 12 para o texto, sem intercalação de tabelas e figuras que serão anexadas ao final do trabalho. As figuras deverão estar em programas compatíveis com o WINDOWS, como o EXCEL, e formato de imagens: Figuras (GIF ou TIFF) e Fotos (JPEG) com resolução de 300 dpi. O manuscrito não deve exceder um total de 20 páginas, incluindo figuras, tabelas e referências. Artigos com mais de 20 páginas serão devolvidos. A redação dos trabalhos deverá apresentar concisão, objetividade e clareza, com a linguagem no passado impessoal, exceto para as conclusões que devem ser redigidas no presente. No RESUMO e no ABSTRACT não serão permitidos parágrafos, bem como a apresentação de dados em colunas ou em quadros e a inclusão de citações bibliográficas. O(s) nome(s) do(s) autor (es) deverá(ão) ser mencionado(s) por extenso logo abaixo do título. O autor para correspondência deve ser identificado por um asterisco. No rodapé da primeira página, através de chamadas apropriadas, deverá ser inserida a afiliação institucional do(s) autor (es), mencionando Departamento ou Seção, Instituição, Caixa Postal, CEP, Município e País e apenas o e-mail do autor para correspondência.
Citações no Texto: as citações de autores, no texto, serão feitas pelo sobrenome com apenas a primeira letra em maiúsculo, seguida do ano de publicação. No caso de dois autores, serão incluídos os sobrenomes de ambos, intercalado por “e”; havendo mais de dois autores, será citado apenas o sobrenome do primeiro, seguindo de “et al.”. Em caso de citação, de duas ou mais obras do(s) mesmo(s) autor (es), publicadas no mesmo ano, elas deverão ser identificadas por letras minúsculas (a,b,c, etc.), colocadas imediatamente após o ano de publicação.
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Evitar: - citações excessivas de livros textos; - citações obsoletas e revistas informativas e não cientificas. Citações de artigos recentes publicados na RBS podem ser acessadas pelo site: www.scielo.br/rbs As referências deverão ser apresentadas em ordem alfabética pelo sobrenome do autor ou do primeiro autor, sem numeração; mencionar todos os autores do trabalho separados por “;”. Seguir as normas da ABNT NBR6023. As referências deverão conter hiperlinks para possibilitar acesso para qualquer página Web na Internet. Basta posicionar o cursor no local desejado de um texto ou planilha, digitar o endereço da página ex: www.abrates.org.br e teclar a barra de espaços. O hyperlink será criado automaticamente. Posicione o cursor em uma das letras do hyperlink criado, tecle Shift F10 para abrir o menu, desça com a seta até a opção abrir hyperlink e tecle enter que a página será aberta.
Alguns exemplos são apresentados a seguir:
Artigos de Periódicos: (não deverá ser mencionado o local de publicação do periódico). LIMA, L.B.; MARCOS FILHO, J. Condicionamento fisiológico de sementes de pepino e germinação sob diferentes temperaturas. Revista Brasileira de Sementes, v.32, n.1, p.138-147, 2010. http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_ pdf&pid=S0101-31222010000100016&lng=en&nrm=iso&tlng=pt
OLIVEIRA, A.S.; CARVALHO, M.L.M.; NERY, M.C.; OLIVEIRA, J.A.; GUIMARÃES, R.M. Seed quality and optimal spatial arrangement of fodder radish. Scientia Agricola, v. 68, n.4, p.417-423, 2011. http://www.scielo.br/scielo. php?script=sci_pdf&pid=S0103-90162011000400005&lng=en&nrm=iso&tlng=en Livros: MARCOS FILHO, J. Fisiologia de sementes de plantas cultivadas. Piracicaba: FEALQ, 2005. 495p. BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: MAPA/ACS, 2009. 395p.
Capítulos de Livro: VIEIRA, R.D.; KRZYZANOWSKI, F.C. Teste de condutividade elétrica. In: KRZYZANOWSKI, F.C.; VIEIRA, R.D.; França-Neto, J.B. (Ed.). Vigor de sementes: conceitos e testes. Londrina: ABRATES, 1999. p.4.1-4.26.
Leis, Decretos, Portarias: País ou Estado. Lei, Decreto, ou Portaria nº ..., de (dia) de (mês) de (ano). Diário Oficial da União, local de publicação, data mês e ano. Seção ..., p. ... BRASIL. Medida provisória nº 1.569-9, de 11 de dezembro de 1997. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 14 dez. 1997. Seção I, p.29514.
Documentos Eletrônicos: BRASIL. Ministério da Agricultura e do Abastecimento. SNPC - Lista de Cultivares protegidas. http://extranet.agricultura. gov.br/php/proton/cultivarweb/cultivares_protegidas.php Acesso em: 13 jan. 2010.
Tabelas As tabelas no formato “retrato” numeradas com algarismos arábicos, devem ser encabeçadas por título auto-explicativo, com letras minúsculas, não devendo ser usadas linhas verticais para separar colunas nem constar o local e data de realização do experimento.
Figuras As figuras (gráficos, desenhos, mapas ou fotografias) deverão ser numeradas em algarismos arábicos em programas compatíveis com o WORD FOR WINDOWS (TIFF 300 dpi) inseridas no texto preferencialmente como objeto. Os desenhos e as fotografias deverão ser digitalizados com alta qualidade (JPEG) e enviados no tamanho a ser publicado na revista. As legendas digitadas logo abaixo da figura e iniciadas com denominação de Figura, devem ser seguidas do respectivo número e texto, em letras minúsculas.
Unidades de medida Devem ser redigidas com espaço entre o valor numérico e a unidade. Ex: 10 0C, 10 mL, µS.cm-1.g-1. O símbolo de percentagem deve ficar junto do algarismo, sem espaço. Ex: 10%. Utilizar o Sistema Internacional de Unidades em todo texto.
3. Submissão dos Artigos Recomenda-se, antes da submissão, que sejam observadas na íntegra as Instruções aos Autores para garantir que o artigo esteja de acordo com as normas da RBS. Manuscritos fora das normas serão devolvidos implicando em atraso na tramitação. O autor deverá submeter os manuscritos exclusivamente pelo sistema eletrônico, acessando o site http://www.scielo.br/rbs, clicando em “submissão online”. O arquivo do artigo que não deverá ultrapassar 1,5 Kb. Além disso, deverá enviar por e-mail ([email protected]) um documento constando a assinatura e a concordância de todos os autores em submeter e (ou) publicar o artigo na RBS, delegando à revista, os direitos de tradução para língua inglesa (modelo de carta de submissão no site). Recomenda-se que as orientações explicitadas nestas instruções sejam seguidas plenamente pelo(s) autor(es), observando o modelo ao lado. Modelo de formatação de trabalho a ser encaminhado para a RBS:
(Título resumido) Armazenamento de sementes de açaí Conservação de sementes de açaí (Euterpe oleracea Mart.)1 Walnice Maria Oliveira do Nascimento2*, Sílvio Moure Cicero3, Ana Dionísia Luz Coelho Novembre3
RESUMO – texto (máximo 200 palavras)
Termos para indexação: Conservation of Euterpe oleracea seeds
ABSTRACT – texto (máximo 200 palavras)
Index terms:
______1Submetido em______. Aceito para publicação em______. 2Embrapa Amazônia Oriental, Caixa Postal 48, 66095-100 – Belém, PA, Brasil. 3Departamento de Produção Vegetal, USP/ESALQ, Caixa Postal 9, 13418-900 – Piracicaba, SP, Brasil. *Autor para correspondência
Introdução texto
Material e Métodos texto
Resultados e Discussão texto
Conclusões texto
Agradecimentos (opcional) texto
Referências (iniciar em página separada) Seguir as normas da ABNT NBR6023 conforme já mencionado no item Referências. Modelo para apresentação de tabela
Tabela 1. Relação entre a qualidade de semente e a densidade de semeadura na emergência de plântulas em campo e o índice de velocidade de emergência em milho BRS 201.
Número de sementes.ha-1 (1000) Qualidade de 50 60 70 semente (%) Emergência (%) IVE Emergência (%) IVE Emergência (%) IVE Q1 (95.0) 94,8 a* 13,3 a* 95,1 a* 13,4 a* 97,0 a* 13,6 a* Q2 (90,0) 95,6 a 13,5 a 95,1 a 13,0 a 96,0 a 13,2 a Q3 (85,0) 84,2 b 10,9 b 83,7 b 10,6 b 82,0 b 10,7 b Q4 (75,0) 72,3 c 9,4 c 76,2 c 9,6 c 74,4 c 9,5 c Média 86,7 11,8 87,5 11,6 87,4 11,8
As médias dentro de cada coluna seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Duncan, a 5% de probabilidade,
Modelo para apresentação de figura
100
80
60
40
Germinação (%) 20
0 0 3 6 9 12 15 Armazenamento (dias) 40 DAA: y = 1,76 - 7,26x + 1,88x2-0,08x3 R2 = 0,9637 50 DAA: y = 64,28 + 5,24x - 0,238x2 R2 = 0,9163 60 DAA: y = 82,96 + 3,15x - 0,38x2 + 0,013x3 R2 = 0,9306 70 DAA: y = 91,52 - 3,48x - 0,68x2 - 0,029x3 R2 = 0,9039 Figura 1. Germinação de sementes de pimenta extraídas de frutos colhidos aos 40, 50, 60 e 70 DAA e armazenados por 0, 3, 6, 9, 12 e 15 dias.