SEMENTE

UECE-CECITECGraduação em Biologia

Fisiologia Vegetal

Profª Ms. Juliana Rodrigues de SousaFlaviana

IaraJ. CarlosSamuel

Considerações GeraisDurante o processo evolutivo, desenvolveram formas de propagação vegetativa e reprodutiva para produzir descendentes. A grande maioria das espécies de plantas cultivadas, exóticas ou nativas apresenta propagação reprodutiva, em que o diásporo é considerado a unidade de dispersão da espécie.No caso de plantas anuais, a semente é o fim de uma geração e o inicio de uma nova.

Esse diásporo é a forma de dispersão, multiplicada, sobrevivência e preservação das espécies e da biodiversidade, uma vez que contém o código genético representando a principal forma de disseminação nos diferentes ambientes. Portanto, a função da semente viva é sua germinação, seguida pelo crescimento e desenvolvimento do embrião, originando uma nova planta. O sucesso do estabelecimento do novo indivíduo no tempo-espaço e o vigor da nova plântula são determinados grandemente por características fisiológicas e bioquímicas da semente.

Durante o processo de formação das sementes ocorre a expansão do eixo embrionário, resultante da absorção de água e do acúmulo de substancias de reserva, como lipídios, carboidratos e proteínas, sendo a fase final o processo de maturação dessas. Nesse processo ocorrem varias transformações morfológicas, fisiológicas que, em sementes ortodoxas, culminam com a desidratação, podendo perder até 90% do teor de água.Os diásporos são representados, em geral, apenas pelas sementes. Em muitas espécies, porem, o diásporo é o fruto ou pode conter, além da semente, brácteas, pericarpo ou parte dele e o perianto

Importância da sementeAs sementes podem ser consideradas como a principal forma de propagar as espécies, bem como de propiciar a sobrevivência das plantas em condições adversas.Diversidade de agentes dispersores:

Servem como depósito de genes, participando da conservação da biodiversidade e como fonte de material vegetal no melhoramento genético.

Oficialmente o projeto chama-se a Caverna Global de Sementes Svalbard. Cerca de 4,5 milhões de sementes das mais importantes plantas cultiváveis passam a ser guardadas em baixo de montanha da ilha norueguesa de Spitsbergen, situada a apenas mil quilômetros do Pólo Norte.

Bem como:

Na pirâmide alimentar.

Aspecto Morfofisiológico da Germinação

A forma mais elaborada de germinação ocorre com formação de um opérculo.Os tecidos de reservas das sementes podem se manter no solo o acompanhar o hipocótilo para fora do solo.A germinação é classificada como:Epigeia (C,D)Hipogeia. (A, B)

Classificação da semente quanto ao teor de água

Em muitas espécies, o final do processo de maturação fisiológica está associado à desidratação das sementes.

Sementes Ortodoxas – teor de água varia entre 5 a 10% de sua massa fresca (Ex: Soja, Feijão, Pau-Brasil, Milho.) e podem ser desidratada a níveis baixos de umidade;

Sementes Intermediárias – toleram dessecação entre 10 e 13 % de umidade, mas quando desidratadas a 7% perdem significativamente a viabilidade (Ex: Café, Mamão, Dendê, Nim).

Sementes Recalcitrantes – teor de água varia entre 60 a 70 % de sua massa fresca, não tolerando dessecação em níveis de umidade entre 15 a 20%; viabilidade curta (Ex: Araucária ou Pinheiro-Brasileiro, Cacau, Coco, Manga, Abacate).

Restrições á germinação

ÁGUA

OXIGÊNIO

TEMPERATURA

REGULADORES DO

CRESCIMENTO

LUZ

As sementes, ao serem dispersas da planta-mae, indicam que nova geração esta prestes a se iniciar. A germinação e, posteriormente, o estabelecimento da plântula ocorrem quando as condições intrínsecas (da própria semente) e extrínsecas (do ambiente) são favoráveis. Para a retomada do crescimento do embrião é necessário que as sementes não apresentem inibidores, como ácido abscísico (ABA), e que as condições ambientais sejam favoráveis (disponibilidades de água, presença de oxigênio e temperatura). ÁGUA

OXIGÊNIO

TEMPERATURA

REGULADORES DO CRESCIME

NTO

LUZ

As sementes que, expostas a essas condições ambientais favoráveis, germinam, são denominadas quiescentes; elas desempenham importante papel no inicio do desenvolvimento da plântula, porque se encontram em repouso, com o metabolismo praticamente paralisado, e o representa um hiato no ciclo de vida dos vegetais. ÁGUA

OXIGÊNIO

TEMPERATURAREGULADORES

DO CRESCIMENTO

LUZ

Sementes em estado quiescente apresentam baixa atividade metabólica, suficiente apenas para manter o embrião vivo. Nesse estado, as sementes são capazes de se manter vivas por muitos anos; algumas delas, quando estocadas em herbários e museus, podem sobreviver por mais de 100 anos.

Tipos de dormênciaO tipo de dormência depende da origem.- Dormência primária: se manifesta quando a semente completa seu desenvolvimento.- Dormência secundária: sementes não apresentam dormência, germinam normalmente, mas quando expostas a fatores ambientais desfavoráveis são induzidos ao estado de dormência.A dormência pode ser perdida com o tempo, tornando-se quiescente. Podendo o embrião continuar dormente devido à sua imaturidade, à presença de substâncias inibidoras, como ABA, cumarinas, compostos fenólicos e taninos, e à exigência de temperatura e luz, como é o caso das sementes fotoblásticas positivas.

Dormência Fisiológica ou Endógena que é própria do embrião: Este tipo de dormência ocorre devido à presença de inibidores (ABA) ou a ausência de promotores (GA) do crescimento no embrião. A quebra da dormência é frequentemente associada à queda da relação ABA/GA.

Dormência Física ou Tegumentar: que é imposta pela casca ou outros tecidos (endosperma, pericarpo ou órgãos extraflorais) ocorre devido a: 1. Impedimento da absorção de água – presença

de cutículas cerosas, camadas suberizadas e esclereides lignificados;

2. Dureza mecânica – tegumento rígido que não permite a emersão da radícula; Interferência nas trocas gasosas – tegumento pouco permeável ao oxigênio;

3. Retenção de inibidores – tegumento evita lixiviação de inibidores do interior da semente;

Importância biológica da semente

A presença de dormência em algumas sementes não é necessariamente uma desvantagem.

Condições ambientais. A dormência é quebrada por luz de

comprimento de onda na região da luz vermelha do espectro.

Espécies cultivadas:

Quebra da dormência em sementes A quebra da dormência pode ser acelerada pela

exposição das sementes a condições flutuantes, como as que ocorrem em regiões de clima temperado, em que há ciclos sazonais de temperatura. As sementes não sofrem a influência de somente um fator, mas de vários fatores que ocorrem simultaneamente. Um exemplo clássico é o das sementes fotoblásticas positivas.

Importante para manutenção das espécies (plantas nativas);

A dormência contribui no melhoramento da conservação e o armazenamento das sementes.

SELEÇÃO DE MÉTODOS PARA QUEBRA DE DORMÊNCIA

A dormência de sementes pode ter varias causas. Assim, antes da escolha do método de quebra de dormência, deve-se, primeiramente, quando possível, descobrir sua causa, bem como a existência de ciclos de sensibilidade das sementes aos processos de superação de dormência. Isto pode repercutir em maior ou menor sucesso na aplicação dos métodos de quebra de dormência.

Quando a dormência é causada por desequilíbrio entre promotores e inibidores da germinação, devem ser empregados métodos que aumentam a concentração de estimuladores da germinação ou que impedem a ação dos inibidores, como a estratificação, a aplicação direto de substancias como: giberelinas, citocininas e etileno, e, ainda a lixiviação.A eficiência da quebra da dormência é uma das principais características a se considerar na escolha do método. Dessa forma, antes de se optar por um método de quebra de dormência, deve-se observar o grau de eficiência desejado para atingir o objetivo, com elevado grau de reprodutibilidade.

Métodos para quebra da dormência

Fator deverá ser ambiental e/ou metabólico (fatores externos e internos)

podem ser: Temperatura, Mecânico, Lixiviação, Químicos e Luz.

Agentes Mecânicos

Consiste na remoção total/parcial do revestimento protetor, para facilitar a entrada de água (embebição), considerada como inicio da germinação. O tegumento seminal ou testa age como barreira nas trocas gasosas ou na entrada de luz, como impedimento à saída de inibidores endógenos ou, ainda, fornece inibidores para o crescimento, impedindo a germinação.

O processo de remoção do revestimento protetor por tratamentos diversos (mecânicos) é denominado escarificação.

- É feita com materiais cortantes ou abrasivos. A escarificação também pode ser feita por meio de

agentes químicos fortes, como ácido sulfúrico concentrado.

Lixiviação

Compreende o efeito físico da água como lavagem e inibidores de crescimento presentes nas sementes, permitindo a remoção da dormência.

Temperatura

Estratificação: são algumas sementes que podem ter a dormência quebrada quando hidratada ou exposta a baixa ou altas temperaturas.

Agentes químicos e reguladores do crescimento

Entre os agentes químicos utilizados para a quebra de dormência está os ácidos (ácido sulfúrico), ácido nítrico (HNO3); hipoclorito de sódio (NaClO3), nitrato de potássio (KNO3), etanol (CH3 CH2OH) e água oxigenada (H2O2).

Os Reguladores de crescimento têm papel importante na quebra de dormência de sementes. As giberelinas (GA3 – ácido giberélico, GA4 e GA7), as citocininas (benziladenina e, principalmente, cinetina) e o etileno. Em geral, os reguladores de crescimento apresentam maiores resultados quando associados a fatores como luz e outros reguladores de crescimento (balanço).

O ABA e as AGs atuam de modo inverso no controle da síntese de enzimas envolvidas na degradação das paredes celulares do endosperma.

LUZ

Há muitos anos , foi observado que alguns comprimentos de ondas da luz produzem efeitos na germinação de algumas sementes. No alface, por exemplo, a luz vermelha (660 nm) induz um grande aumento na germinação. Já a luz vermelho-extrema, vermelho-distante ou vermelho longo (730 nm) induz inibição na germinação.

Luz é absorvida por um pigmento denominado fitocromo (uma cromoproteína), que, dependendo do comprimento de onda da luz que ele absorve, converte-se em duas formas :

- Fv (Inativa): comprimento de onda 660 nm converte-se na segunda forma.

- Fve (Ativa): comprimento de 730 nm tem absorção máxima de luz. Indução na germinação na maior parte das sementes fotoblásticas.

Há aplicação de luz branca para quebra de dormência em algumas espécies, como sementes de pereiro-bravo, maçã, pêssego, e também de espécies florestais;

Em alguns casos, o efeito da luz depende da temperatura, exemplo, o alface, podem ser insensíveis à luz, á temperatura de 20 °C, mas, em temperaturas mais elevadas (aproximadamente 35 °C), tornam-se fotoblásticas;

Para responder à Luz a semente deve estar hidratada, e alguns casos a escarificação.

Embebição e reativação do metabolismo embrionário

Uma semente é considerada germinada sob o aspecto fisiológico quando em sua superfície ocorre à protrusão da raiz primaria ou de outra estrutura embrionária.

Inicia com o processo de embebição: a água promove a reidratação dos tecidos da semente, inclusive do eixo embrionário, reativa enzimas e estimula a formação de novas enzimas, que promovem incremento no metabolismo energético ( respiração), mobilização e assimilação de reservas, estimulando a divisão, o alongamento celular e o desenvolvimento do embrião.

Embebição das Sementes No processo de relações hídricas, as

sementes podem ser consideradas como uma grande célula, e a cinética da embebição da semente segue um padrão trifásico em sementes ortodoxas (podem ser desidratadas a níveis baixos de umidade e armazenadas em ambientes de baixas temperaturas).

ONDE:FASE I - As sementes absorvem água rapidamente devido ao baixo potencial mátrico, processo meramente físico. Com a entrada da água ocorrem aumento na intensidade respiratória, acúmulo de ATP, síntese de mRNA e reparo de DNA, ativação de polissomos, síntese de proteínas a partir da síntese “ de novos” mRNAs.FASE II – A absorção de água diminui e, simultaneamente, ocorre aumento na síntese e duplicação de DNA; degradação de reservas é iniciada e os tecidos de revestimento vão enfraquecendo; as células da radícula se alongam e a protrusão da raiz primária é evidenciada.FASE III – É caracterizada pela alta atividade mitótica.

Reativação do metabolismo embrionário

Metabolismo energético: Condições extrínsecas desfavoráveis:

Como baixa temperatura e deficiência hídrica, retardam ou reduzem o metabolismo, e esse mecanismo é importante para manter a qualidades das sementes.

Respiração aeróbica:

Degradação e mobilização de reservas

A composição dos tecidos de reserva é governada geneticamente, e as sementes, durante a sua formação, podem acumular carboidratos, proteínas e lipídeos.

Durante a germinação, as reservas devem ser degradadas, posteriormente serem mobilizadas para diferentes partes do embrião (auxilio da plântula). O processo metabólico por meio do qual as reservas são degradas depende de sua composição química.

Utilização dos carboidratos de reserva

O carboidrato predominante nas sementes das plantas superiores é o amido. Para poder ser utilizado na respiração, o amido deve ser quebrado em unidades de maltose e glucose. O amido estocado nas sementes é um polissacarídeo insolúvel, formado de amilose e amilopectina.

A respiração inicia-se pela glicólise, que é desencadeada pela utilização dos carboidratos de reserva. No caso do amido, a quebra da molécula em resíduos de glucose requer a ação das enzimas amilases hidrolisa a hidrolíticas.

Além da síntese de ATP, essencial para os processos metabólicos que requerem energia, durante todo o processo de respiração ocorre a produção de compostos intermediários, que participam da formação do corpo da plântula, bem como de compostos essências para sua sobrevivência e estabelecimento.

Utilização dos lipídios de reserva

Em sementes de oleaginosas, a fonte de carbono estocada encontra-se na forma de gorduras ou óleos, que, devem ser primeiramente convertidos em açúcares, para posteriormente, serem respirados.

Os lipídios ocorrem nas membranas celulares, como substâncias de reserva em vários tecidos. São utilizados como fonte de carbono na respiração celular e no processo de germinação da semente como fonte energética para o estabelecimento de plântulas.

As sementes oleaginosas estocam os lipídios e gorduras em corpos lipídicos, tais como os oleossomos ou esferossomos, encontrados no tecidos de reserva como cotilédones e endosperma (FIGURA). Eles são fontes de grandes quantidades de energia, necessárias para o crescimento e desenvolvimento primário das plântulas.

Utilização das proteínas de Reserva

As Proteínas também podem ser armazenadas nos tecidos de reservas das sementes.

São dois tipos de Proteínas: As Solúveis e as insolúveis em água.

Solúveis: são as albuminas Insolúveis: são as globulinas, glutelinas e

prolaminas. Durante o processo de germinação, as

proteínas servem como fonte de energia para a respiração do eixo embrionário.

E se tudo estiver de acordo...

ÁGUA

OXIGÊNIO

TEMPERATURA

REGULADORES DO

CRESCIMENTO

LUZ

A SEMENTE[...]Apresentando dormência ou nãoAlém dos tegumentos tégmen e testaComo indumento especial de destaqueEncontramos arilo, carúncula e sarcotesta.

No seu interior muito bem acomodadoE até com disfarçada tranquilidadeO embrião, já um vencedor qualificadoQuer mostrar ao mundo sua vitalidade

Com a chegada da água, ocorre a embebiçãoO embrião acorda de seu sono letárgicoCom a energia guardada rompe o tegumentoCresce rapidamente, quase um ato mágico

Assim, enterrada, soterrada ou abandonadaComo milagre completa-se o ciclo da vidaGerminação toma lugar, surge a plântulaA espécie tem nova chance de sobrevida

Podendo ser pequena, delicada, muito leveOu grande, rústica e muito pesadaA semente guarda inúmeros segredosRevelados um pouco quando pesquisada.

Assim, enterrada, soterrada ou abandonadaComo milagre completa-se o ciclo da vidaGerminação toma lugar, surge a plântulaA espécie tem nova chance de sobrevida

Podendo ser pequena, delicada, muito leveOu grande, rústica e muito pesadaA semente guarda inúmeros segredosRevelados um pouco quando pesquisada.

Ismar S. Moscheta

obrigado

Referencial Bibliográfico

LUIS, A.S.; SEMENTES E PLÂNTULAS; Ponta Grossa; TODAPALAVRA; 2009.

MATOS; J.C.R.M.; TESTE DE GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE SABIÁ caesalpiniifolia Benth UTILIZANDO MATERIAL DE BAIXO CUSTO; Anais 62º Congresso Nacional de Botânica: Botânica e desenvolvimento sustentável. Fortaleza: EdUECE, 2011.

http://www.fisiologiavegetal.ufc.br/Aulas%20em%20PDF/Grad%20Unidade%20XIII%20-%20Dorm%EAncia%20e%20Germina%E7%E3o.pdf Acessado em: 31/05/2012.