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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ – UESC
PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM PRODUÇÃO VEGETAL – PPGPV
ALESANDRA DOS SANTOS MOURA
TESTE DE VIGOR BASEADO NA LIBERAÇÃO DE ETANOL PARA SEMENTES
DE RÚCULA
ILHÉUS – BAHIA 2018
ALESANDRA DOS SANTOS MOURA
TESTE DE VIGOR BASEADO NA LIBERAÇÃO DE ETANOL PARA SEMENTES
DE RÚCULA
Dissertação apresentada à Universidade
Estadual de Santa Cruz, para obtenção do
título de Mestre em Produção Vegetal.
Área de concentração: Cultivos em
Ambiente Tropical Úmido.
Orientador: Rafael Marani Barbosa.
ILHÉUS – BAHIA
2018
ALESANDRA DOS SANTOS MOURA
TESTE DE VIGOR BASEADO NA LIBERAÇÃO DE ETANOL PARA SEMENTES
DE RÚCULA
Dissertação apresentada à Universidade
Estadual de Santa Cruz, para obtenção do
título de Mestre em Produção Vegetal.
Ilhéus, 23 de fevereiro de 2018.
Prof. Dr. Rafael Marani Barbosa
UESC/ DCAA
(Orientador)
Prof.ª Dr.ª Norma Eliane Pereira
UESC/ DCAA
Prof.ª Dr.ª Barbara França Dantas
Embrapa Semiárido
“Á minha mãe Sandra e minha vó Marta por serem meus
exemplos e fonte de sustentação em todos os momentos
da minha vida”.
Dedico
AGRADECIMENTOS
A Deus meu alicerce e motivação para seguir buscando ser uma pessoa
melhor a cada dia, buscando meus objetivos com persistência e humildade sempre.
À Minha mãe Sandra e minha vó Marta, pela dedicação na minha criação,
abdicando muitas vezes dos próprios sonhos para que eu pudesse realizar os meus.
Aos meus familiares em especial a minha irmã Manuela e aos amigos por
acreditarem no meu potencial e me incentivarem na busca pelas minhas realizações.
Ao meu noivo Marcos Felipe pelo carinho, compreensão e incentivo nos
momentos de cansaço.
À Universidade Estadual de Santa Cruz pelo suporte no desenvolvimento das
atividades de pesquisa.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
pela concessão da bolsa de estudo.
Ao professor Dr. Rafael Marani Barbosa, pela orientação e suporte.
Aos amigos e colegas do Laboratório de fitotecnia em especial, aos colegas
do grupo de sementes.
Aos demais professores e colaboradores da UESC que tornaram essa etapa
de aprendizado possível.
MUITO OBRIGADA!
“Se temos de esperar, que seja para colher a semente boa que lançamos hoje no
solo da vida. Se for para semear, então que seja para produzir milhões de sorrisos,
de solidariedade e amizade.”
(Cora Coralina)
TESTE DE VIGOR BASEADO NA LIBERAÇÃO DE ETANOL PARA SEMENTES
DE RÚCULA
RESUMO
Sementes com alta qualidade fisiológica apresentam melhor desempenho em campo
com germinação rápida e estabelecimento de estandes uniformes sob amplas
variações ambientais. Sementes deterioradas podem obter energia para a
germinação por meio de reações fermentativas volatilizando compostos como o
etanol. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do teste
de vigor baseado na produção de etanol, sua relação com outros procedimentos
para avaliação do vigor e com características fisiológicas e desempenho em campo.
Foram utilizados quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’, cujo potencial
fisiológico foi avaliado quanto ao teor de água, germinação, primeira contagem de
germinação, índice de velocidade de germinação, emergência de plântulas,
envelhecimento acelerado com solução salina e condutividade elétrica. O teste de
liberação de etanol foi realizado considerando a massa de 0,2 g de sementes, três
volumes de água para embebição (0,1; 0,25; e 0,5 mL), com medições realizadas
com bafômetro modificado em cinco períodos de leitura (2, 4, 6, 8 e 24 h). Em
campo, foi analisada a produção a partir da população de plantas por área útil, altura
de planta, número de folhas por planta, área foliar da planta, massa fresca de parte
área, massa fresca de raiz, massa seca de parte aérea e massa seca de raiz.
Paralelamente foi avaliado aspectos relacionados a fisiologia da planta a partir das
variáveis de trocas gasosas: taxa de assimilação de CO2, condutância estomática,
taxa transpiratória, eficiência no uso da água e razão Ci/Ca. A avaliação de potencial
fisiológico das sementes destacou o lote 1 como de melhor vigor e o lote 4 como de
pior vigor. O teste de etanol assim como os demais testes destacou o lote 4 como de
pior vigor com 41,1 µg.L-1 de etanol liberado, o volume de embebição de 0,5 mL
possibilitou ativação das atividades fisiológicas das sementes apresentando valores
expressivos de etanol para o lote 4, 107,5 µg.L-1, as maiores quantidades de etanol
foram observadas em sementes embebidas com 0,5 mL de água por 24 h. As
variáveis de produção de campo não apresentaram diferença significativa,
impossibilitando apontar relação com os demais testes de vigor para os lotes de
sementes de rúcula. A taxa de assimilação de CO2 não apresentou diferença
significativa entre os lotes. A condutância estomática apontou o lote 1 com menor
valor, possibilitando melhor equilíbrio entres as taxas fotossintéticas e transpiração.
As plantas oriundas dos lotes 1 e 2 de melhor vigor, apresentaram menores valores
de transpiração, maior eficiência de uso da água e melhor relação de CO2 intra e
extra celular. O teste baseado na liberação de etanol é eficiente para classificação
do vigor de lotes de sementes de rúcula. Não existe relação do vigor de sementes
com a produção de rúcula em campo. Plantas oriundas de sementes de alto vigor
tendem a ter melhor desempenho fisiológico.
Palavras Chaves: Eruca sativa M., Qualidade Fisiológica, Deterioração, Bafômetro.
TEST OF VIGOR BASED ON ETHANOL RELEASE FOR SEEDS OF ROCKET
ABSTRACT
Seeds with high physiological quality present better field performance with fast
germination and uniform stands establishment under wide environmental variations.
Deteriorated seeds can obtain energy for germination through fermentative reactions
by volatilizing compounds such as ethanol. In view of the above, the objective of this
work was to evaluate the efficiency of the vigor test based on the production of
ethanol, its relation with other procedures for evaluation of vigor and with
physiological characteristics and performance in the field. Four seed lots of 'Broad
Leaf' rocket seeds were used, whose physiological potential was evaluated for water
content, germination, first germination count, germination speed index, seedling
emergence, accelerated aging with saline solution and electrical conductivity. The
ethanol release test was performed considering the mass of 0.2 g of seeds, three
volumes of water for imbibition (0.1, 0.25, and 0.5 mL). The measurements were
performed with a modified breathalyzer in five periods (2, 4, 6, 8 and 24 h). In the
field were analyzed the production from the plant population by useful area, plant
height, number of leaves per plant, leaf area of the plant, area fresh mass, fresh root
mass, shoot dry mass and dry mass of root. At the same time, aspects related to the
physiology of the plant were evaluated from the gas exchange variables: CO2
assimilation rate, stomatal conductance, transpiration rate, water use efficiency and
Ci / Ca ratio. The evaluation of the physiological potential of the seeds highlighted lot
1 as being of better vigor and lot 4 as of worse vigor. The ethanol test, as well as the
other tests, highlighted batch 4 as being of worse vigor with 41.1 μg.L-1 of ethanol
released, the volume of imbibition of 0.5 mL allowed activation of the physiological
activities of the seeds presenting values expressive of ethanol for lot 4, 107.5 μg.L-1,
the highest amounts of ethanol were observed in seeds soaked with 0.5 ml of water
for 24 h. The field production variables did not present a significant difference,
making it impossible to point out the relationship with the other vigor tests for the
rocket seed lots. The CO2 assimilation rate did not show significant difference
between the lots. The stomatal conductance indicated lot 1 with lower value, allowing
a better balance between the photosynthetic rates and transpiration. The plants from
lots 1 and 2 of better vigor presented lower values of transpiration, higher efficiency
of water use and better intra and extra cellular CO 2 ratio. The test based on the
ethanol release is efficient to classify the vigor of seed lots of rocket. There is no
relationship between seed vigor and rocket production in the field. Plants from high
vigor seeds tend to have better physiological performance.
Key words: Eruca sativa M., Physiological quality, Deterioration, Breathalyzer.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Caracterização fisiológica para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha
Larga’, teor de água (TA), germinação (GE), primeira contagem (PC),
índice de velocidade de germinação (IVG), emergência de plântulas em
casa de vegetação (EM), envelhecimento acelerado (EA) e Condutividade
elétrica (CE).............................................................................................. 29
Tabela 2- Produção em campo para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha
Larga’, população de plantas (POP), altura da planta (AP), área foliar
(AF), número de folhas por planta (Nº FP). .............................................. 32
Tabela 3- Produção em Campo para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha
Larga’, massa fresca de parte aérea (MFPA), massa fresca de raiz
(MFraiz), massa seca de parte área (MSPA), massa seca de raiz
(MSraiz), produtividade (PROD). .............................................................. 32
Tabela 4- Análise de trocas gasosas, fotossíntese (A) condutância estomática (gs)
transpiração (E) relação (Ci/Ca) e eficiência de uso da água (EUA) em
plantas de rúcula. ..................................................................................... 33
Tabela 5- Análise de variância para o teste de liberação de etanol para sementes de
rúcula ‘Folha Larga’ considerando os fatores lote, volume e período....... 35
Tabela 6- Produção de etanol para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’
sob diferentes volumes de embebição. .................................................... 36
Tabela 7- Produção de etanol em quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’
em função dos volumes de embebição. ................................................... 36
Tabela 8- Produção de etanol em sementes de rúcula ‘Folha Larga’ para três
volumes de embebição em função dos períodos de leitura. ..................... 37
Tabela 9- Produção de etanol em quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’
em função do período de leitura. .............................................................. 38
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Produção de rúcula em campo experimental, 34 dias após o plantio.........25
Figura 2- Plantas de rúculas submetidas à avaliação de produção em campo: A:
plantas escolhidas aleatoriamente dentro de cada parcela eliminando o
efeito bordadura; B: medição da altura da planta. .................................... 25
Figura 3- Avaliação da área foliar de plantas de rúcula em medidor de bancada
(LI3100). ................................................................................................... 26
Figura 4- Passo a passo da metodologia para teste de etanol em sementes de
rúcula. A: pesagem das sementes nos frascos tipo penicilina; B: adição
dos volumes de embebição; C: fechamento do frasco com tampa
emborrachada; D: Fechamento do frasco com tampa metálica; E: Lacre
dos frascos com alicate; F: analise da produção de etanol com etilometro
modificado frasco DrägerAlcotest® 6810. ................................................ 27
Figura 5- Produção de etanol por sementes de rúcula ‘Folha Larga’ em função dos
períodos de leitura.....................................................................................39
SUMÁRIO
RESUMO ..................................................................................................................... 7
ABSTRACT .................................................................................................................. 8
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 12
2. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 14
2.1 Aspectos gerais cultura da rúcula ................................................................ 14
2.2 Qualidade fisiológica de sementes ............................................................... 15
2.2.1 Germinação de Sementes ............................................................................. 17
2.2.2 Vigor de sementes ......................................................................................... 18
2.3 Teste de vigor baseado na produção de etanol .............................................. 19
2.4 Vigor de sementes e produção em campo ...................................................... 20
3. MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 22
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 29
5. CONCLUSÕES ...................................................................................................... 41
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 42
12
1. INTRODUÇÃO
A produção de hortaliças tem crescido no Brasil e no mundo em virtude da
busca constante por melhores hábitos alimentares. Os consumidores exigem cada
vez mais qualidade e oferta constante na diversidade de produtos, impulsionando os
produtores a adotarem novas tecnologias de manejo e produção a fim de atender a
demanda crescente. Nesse sentido, as hortaliças folhosas vêm ganhando destaque
nas refeições por constituírem importante fonte nutricional e se enquadram como as
hortaliças mais consumidas no mundo sejam na forma in natura, em saladas ou no
preparo de molhos (NASCIMENTO, 2011).
O bom estabelecimento de plântulas de hortaliças no campo é fator
fundamental para obtenção de estande uniforme com aumento de produtividade e
qualidade do produto final. A tecnologia de sementes aplicadas a espécies de
hortaliças envolve esforços para obtenção de sementes com alto nível de qualidade
a partir do desenvolvimento de novas cultivares e híbridos adaptados a diferentes
condições climáticas e resistente a pragas e doenças (NASCIMENTO, 2011).
O teste de germinação conduzido sob condições consideradas ótimas em
termos de oxigênio, temperatura e disponibilidade hídrica, nem sempre reflete o
desempenho das sementes no campo e durante o armazenamento. Na medida em
que as condições ambientais se desviam das ideais para o estabelecimento da
planta, os resultados do teste de germinação tornam-se distantes da emergência de
plântulas em campo. Assim, os testes de vigor podem fornecer índices sensíveis
para a caracterização ampla sobre o potencial fisiológico, complementando as
13
informações do teste de germinação (BAALBAKI et al., 2009; MARCOS-FILHO,
2015).
O teste de vigor baseado na liberação de etanol por sementes parcialmente
embebidas é fundamentado na perda da integridade de membranas mitocondriais,
sementes deterioradas tendem a emitir maiores quantidades de etanol fornecendo
informações importante de problemas fisiológicos relacionados a deterioração de
sementes (BUCKLEY; BUCKLEY, 2009).
A adequação e otimização dos protocolos de produção de etanol poderá
constituir alternativa eficiente para determinar o potencial fisiológico de sementes,
pois os procedimentos são relativamente simples, rápidos e econômicos, podendo
ser reproduzidos, o que representa importante iniciativa direcionada à contribuição
para o avanço da pesquisa em Tecnologia de Sementes.
Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do teste de
vigor baseado na produção de etanol, sua relação com outros testes para avaliação
do vigor e com características fisiológicas e desempenho em campo em sementes
de rúcula.
14
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Aspectos gerais cultura da rúcula
A rúcula (Eruca sativa Miller.), pertencente à família Brassicaceae, é uma
hortaliça folhosa de pequeno porte amplamente cultivada, principalmente na
agricultura familiar. Vulgarmente conhecida como mostarda persa ou agrião
mostarda, é consumida principalmente crua na forma de saladas. A espécie possui
cheiro acentuado e sabor característico atribuindo sabor picante a suas folhas,
sendo rica em vitamina C e A, potássio, enxofre, ferro e cálcio (BORGES et al.,
2014).
Amplamente consumida, a rúcula possui propriedades medicinais auxiliando
no tratamento de doenças pulmonares, na prevenção de alguns cânceres, anemias
e na desintoxicação do organismo por ser rico em ômega 3 e ácido graxo que tem a
capacidade de desobstruir as artérias, melhorando o fluxo sanguíneo, além de
apresentar propriedades anti-inflamatórias (FILGUEIRA, 2007; BJORKMAN et al.,
2011).
Por possuir grande adaptação a sistemas simples de produção, a cultura vem
sendo amplamente empregada na agricultura do país, sendo produzidas
principalmente as cultivares ‘Folha Larga’ e ‘Cultivada’. O plantio pode ser feito a
partir de semeadura direta ou produção de mudas em badejas de poliestireno e
transplantio. A semeadura direta torna o cultivo simples podendo ser aplicado a
pequenos produtores, no entanto a diferença na profundidade de plantio pode afetar
a uniformidade de emergência de plantas (MOURA et al., 2008; PURQUERIO et al.,
2007; CECILIO-FILHO et al., 2014).
15
Com relação à temperatura, a rúcula desenvolve-se melhor em condições
amenas, com temperaturas entre 15 e 18 °C. No entanto atualmente com os
avanços tecnológicos com produção de sementes, cultivo protegido e hidroponia a
rúcula vem sendo cultivada o ano todo em diversas regiões do país, o que deve
manter a área 13.000 ha plantados na safra de verão de 2016/2017 (FILGUEIRA
2007; PURQUEIRO et al., 2007; SILVA, 2017).
Quanto ao crescimento, a cultura apresenta desenvolvimento vegetativo,
concluindo o ciclo produtivo em torno de 35 e 45 dias após o plantio a depender do
cultivar, manejo e condições ambientais. O ideal é que a planta seja colhida e
comercializa antes da emissão floral, garantindo as propriedades sensoriais das
folhas, que tendem a ter aspecto fibroso após esse período (PURQUEIRO et al.,
2007; COSTA et al., 2011).
Como a maioria das hortaliças a rúcula é exigente com relação a necessidade
hídrica, sendo importante manter o solo úmido nos momentos de semeadura e
transplantio. As fases iniciais do seu desenvolvimento são as mais críticas para o
manejo de irrigação, na ausência de regimes de manejo estabelecidos com base
nos coeficientes da cultura (kc) os produtores devem fornecer água de maneira que
a capacidade de campo seja atingida nos primeiros 30 cm do solo (MAROUELLI;
SILVA, 2011).
2.2 Qualidade fisiológica de sementes
Dentro do custo de produção de qualquer cultura, o custo de sementes
apresenta fatia considerável, sendo, portanto, de vital importância a determinação da
qualidade fisiológica, para assegurar ao produtor, sementes de boa qualidade, e à
empresa produtora, credibilidade. Dessa forma, a necessidade dos agricultores de
garantir boa produtividade e qualidade elevada na produção tem feito das sementes
com alta qualidade fisiológica, um dos pilares para o sucesso do sistema de
produção. (NASCIMENTO, 2011; BARBOSA et al., 2012a).
A qualidade de sementes pode ser dividida em quatro atributos, sendo eles
genéticos, físicos, fisiológicos e sanitários. Os atributos genéticos estão relacionados
a pureza varietal, potencial produtivo, resistência a pragas e patógenos e
precocidade. Os físicos referem-se à pureza física, umidade, danos mecânicos,
16
contaminações com matérias inertes ou com sementes de espécies e cultivares
indesejáveis. Os atributos sanitários estão associados à presença ou ausência de
patógenos e os atributos fisiológicos dizem respeito à germinação e vigor (PESKE et
al., 2012; MARCOS-FILHO, 2015).
A qualidade fisiológica das sementes está relacionada à sua capacidade de
desenvolver funções vitais envolvendo germinação, vigor e longevidade. Podendo
ser influenciada pelas etapas de produção e condições ambientais enfrentadas pelas
plantas no período de maturação, pós-maturação e pré-colheita. Variações
climáticas, ataque de pragas e doenças, erros cometidos nas etapas de
beneficiamento, secagem, armazenamento e transporte podem influenciar
diretamente a qualidade de sementes. O ponto máximo de qualidade fisiológica é
alcançado pelas sementes quando as mesmas adquirem maturidade fisiológica
(MARCOS-FILHO, 2015).
Até alcançar a maturidade fisiológica a semente passa por uma série de
alterações morfológicas e fisiológicas que influenciam na sua composição química
modificando os teores de carboidratos, proteínas e lipídios. Além disso, ocorre o
aumento de matéria seca e consequente diminuição do teor de água, alterações no
tamanho, potencial germinativo e vigor das sementes (MARCOS-FILHO, 2015).
A partir do momento em que as sementes alcançam a maturidade fisiológica e
o ponto máximo dos níveis de germinação e vigor inicia-se o processo de
deterioração, onde as sementes passam por mudanças citológicas, bioquímicas,
fisiológicas e físicas. A deterioração é caracterizada como um processo nocivo que
se estende ao longo do tempo de armazenamento das sementes após a maturidade
fisiológica, está relacionada a danos aos cromossomos e ácidos nucléicos,
alterações nos sistemas de membranas celulares e enzimáticos, sistema respiratório
e produção de ATP. A velocidade com que a semente se deteriora é determinada
principalmente pela interação entre o genótipo, teor de água da semente e a
temperatura do ambiente em que as sementes são armazenadas até a semeadura.
Este processo está relacionado principalmente com a perda da integridade das
membranas celulares que reflete diretamente na redução do vigor das sementes
(MARCOS-FILHO, 2015).
17
2.2.1 Germinação de Sementes
A germinação de sementes é definida como a protrusão da raiz primária
através do tegumento da semente e formação de uma plântula normal. Os maiores
eventos que ocorrem na pré e pós germinação são absorção de água, ativação
enzimática, degradação dos tecidos de reservas, início do crescimento do embrião,
ruptura do tegumento e estabelecimento de plântulas. A alta qualidade fisiológica
das sementes é o primeiro aspecto a ser considerado para uma boa germinação
(MARCOS-FILHO, 2015).
O teste de germinação, conduzido sob condições consideradas ótimas em
termos de oxigênio, temperatura e disponibilidade hídrica, nem sempre reflete o
desempenho das sementes no campo e durante o armazenamento. À medida que
as condições ambientais se desviam das ideais para o estabelecimento da planta ou
para o armazenamento das sementes, os resultados do teste de germinação
tornam-se mais distantes da emergência de plântulas em campo. Assim, os testes
de vigor podem fornecer índices mais sensíveis para a caracterização mais ampla
sobre o potencial fisiológico, complementando as informações do teste de
germinação (BAALBAKI et al., 2009; CARVALHO; NAKAGAWA, 2012).
Até a germinação as sementes passam por três etapas principais:
Embebição, ativação de processos bioquímicos preparatórios e emergência
propriamente dita. O padrão trifásico da embebição de sementes é dividido em três
fases onde ocorre a reativação do metabolismo, a indução do crescimento numa
fase de repouso, e o crescimento com a protrusão da raiz (MARCOS-FILHO, 2015).
Para que todo esse processo ocorra é necessário que as membranas
mitocondriais tenham eficiência na sua regeneração tão logo inicia-se a embebição.
Mitocôndrias funcionais são responsáveis pela produção da energia que impulsiona
a germinação. Sementes deterioradas, mesmo na presença de oxigênio tendem a
ativar rotas alternativas para produção de energia pela fermentação (SOUSA;
SODEK, 2002; BENAMAR et al., 2003)
Rápida germinação reduz a exposição das sementes e plântulas aos efeitos
ambientais que intensificam a deterioração. Espécies de ciclo curto, como as
hortaliças, refletem com mais intensidade o efeito do vigor da semente na
produtividade e qualidade final do produto, uma vez que a colheita é realizada ainda
18
na fase de crescimento vegetativo da planta, antes que a mesma entre na fase
reprodutiva (TEKRONY; EGLI, 1991).
Estudos sobre o potencial fisiológico de sementes de diferentes espécies têm
demonstrado que a germinação apesar de estar enquadrada nos padrões mínimos
de comercialização exigidos, não tem apresentado resultados satisfatórios quando
submetidas em condições de campo (NASCIMENTO et al., 1994). Isto revela a
necessidade de uso de testes de vigor com eficiência para detectar a qualidade
fisiológica de lotes de sementes com maior precisão. Não existe um teste
padronizado para avaliação do vigor de sementes de todas as espécies e ainda é
pequeno o número de espécies que tem um teste de vigor recomendado, como o
teste de condutividade elétrica para sementes de ervilha (HAMPTON; TEKRONY,
1995).
2.2.2 Vigor de sementes
O vigor de sementes é definido pela International Seed Testing Association
(ISTA, 2014) como “o conjunto de propriedades que determinam a atividade e o
desempenho de lotes de sementes com germinação aceitável, sob ampla variação
de condições de ambiente”. A recomendação é que o vigor seja avaliado usando-se
dois ou mais testes diferentes, pelo fato de avaliarem diferentes aspectos fisiológicos
do comportamento das sementes (TEKRONY, 2003; MARCOS-FILHO, 2015a).
Na ausência de diferenças de estande inicial, os efeitos do vigor não são
muito claros. Pois, após os estádios fenológicos iniciais, quando as plantas não mais
dependem das reservas das sementes, tornam-se progressivamente mais
dependentes das relações genótipo/ambiente e menos influenciadas pelo vigor
(MARCOS-FILHO; NOVEMBRE, 2009).
O vigor declina rapidamente para baixos níveis antes de haver significativa
redução na germinação. Sendo assim, os testes de vigor permitem identificar
diferenças significativas entre lotes de sementes com germinação semelhantes. Os
testes de vigor tornaram-se então componente de vital importância na avaliação do
potencial fisiológico de sementes, contribuindo na solução de problemas enfrentados
pelas empresas produtoras deste importante tecido de propagação (ISTA, 2014).
O uso de testes de vigor traz benefícios a todos os segmentos da produção
de sementes, tanto para grandes culturas, hortaliças, frutíferas e espécies nativas
19
(MARCOS-FILHO, 2015a). O principal objetivo dos testes de vigor é identificar
diferenças no potencial fisiológico entre lotes, principalmente entre aqueles que
apresentam germinação comercialmente aceitável e semelhante (TEKRONY, 2003;
ISTA, 2012).
Dentre os vários procedimentos usados para avaliar o vigor de sementes,
somente o teste de condutividade elétrica para sementes de ervilha e soja e o teste
de envelhecimento acelerado para sementes de soja, possuem recomendações
oficiais por parte das associações internacionais de tecnologia de sementes (AOSA,
2002; MARCOS-FILHO, 2015b).
O teste de condutividade elétrica destaca-se por avaliar indiretamente o grau
de estruturação das membranas celulares, onde quanto maior a quantidade de
eletrólitos liberados a solução de embebição das sementes maior o grau de
desorganização do complexo de membranas. O teste de envelhecimento acelerado
consiste em acelerar o processo natural de deterioração das sementes submetendo-
as a condições de alta temperatura e umidade onde as sementes de maior vigor
tendem a deteriorar mais lentamente quando submetidas ao estresse (PESKE et al.,
2012).
2.3 Teste de vigor baseado na produção de etanol
Concomitantemente com a maturidade fisiológica inicia-se o processo de
deterioração de sementes, sendo observados danos e lesões nas membranas
celulares e especialmente nas mitocondriais, organelas essenciais e responsáveis
pelo processo de obtenção de energia pela respiração (BORELLA et al.,2013)
(MARCOS-FILHO, 2015).
O comprometimento do sistema mitocondrial afeta diretamente a atividade
respiratória das sementes. Sob condições de hipóxia, ocorre a insuficiência do
metabolismo aeróbio, redução da fosforilação oxidativa, e consequente, redução na
produção de energia (McDONALD, 1999; BENAMAR et al., 2003). Sob tais
condições de deterioração, as células tendem a acionar rotas alternativas para
obtenção de energia por meio da fermentação gerando como produtos etanol e
lactato (KENNEDY et al., 1992).
Sob hipóxia a síntese de algumas enzimas é reduzida, enquanto um grupo
específico tem seu metabolismo ativado. A partir da ativação desse grupo de
20
enzimas duas vias importantes para obtenção de energia pelas células são
desencadeadas. A primeira via consiste na formação do lactato pela ação da lactato
desidrogenase (LDH) e a segunda consiste na produção de etanol por meio da
transformação do piruvato em acetaldeído pela piruvato descarboxilase (PDC) e da
catalisação do acetaldeído pela álcool desidrogenase (ADH) (SHINGAKI-WELLS et
al., 2011). A lactato desidrogenase é induzida sob baixas concentrações de O2,
nesse sentido o lactato muitas vezes é produzido antes do etanol pelo mecanismo
de fermentação. O aumento do lactato promove a acidificação do citosol sinalizando
a ativação das enzimas responsáveis pela produção de etanol, PDC e ADH (GOOD;
CROSBY, 1989; MIRA et al., 2016).
Estudos relatam que compostos orgânicos como lactato, metanol e etanol são
tóxicos e podem acelerar o processo de deterioração de sementes, sobretudo em
ambientes de armazenamento. Por ser um composto volátil de alta instabilidade o
etanol se difunde rapidamente para fora das células possibilitando a mensuração da
sua concentração em ambientes herméticos com auxílio de bafômetro modificado,
conferindo relação da deterioração com o vigor de sementes (AKIMOTO et al., 2004;
ROCHA et al., 2010; COLVILLE et al., 2012; KODDE et al., 2012).
Pesquisas associam a produção de etanol com a deterioração de sementes
de várias culturas, tais como, milho e soja (KATAKI; TAYLOR, 2001), couve
(RUTZKE et al., 2008), canola (BUCKLEY; BUCKLEY, 2009), alface (MIRA et al.,
2010) e Eruca vesicaria (MIRA et al., 2016) mostrando potencialidade da
metodologia se tornar uma ferramenta eficiente para avaliação do vigor de lotes de
sementes.
2.4 Vigor de sementes e produção em campo
Teoricamente a germinação e o vigor estão relacionados a qualidade de
sementes, podendo influenciar direta e indiretamente o desenvolvimento de
plântulas e produção em campo. No entanto pesquisas que buscam relacionar o
vigor de sementes com o desempenho e produtividade das espécies não tem
esclarecido totalmente essa relação (ELLIS, 1992).
Diversos fatores podem causar redução da produtividade em campo
sobretudo quando não são utilizadas sementes de qualidade. Estudos relatam que
21
sementes de baixo vigor tendem a apresentar menor porcentagem de emergência e
baixa velocidade de germinação refletindo negativamente no tamanho inicial das
plantas, na produção de matéria seca e na área foliar. No entanto não está
totalmente definido até que ponto os efeitos do vigor de semente são refletidos nos
estágios fenológicos afetando a produção da cultura (TEKRONY; EGLI, 1991;
KOLCHINSKI et al., 2006; MARCOS-FILHO; KIKUTI, 2006).
As relações entre o vigor e desempenho de sementes, e consequentemente
de plantas, são bastante contraditórias para algumas espécies, principalmente
hortaliças, cuja exploração comercial visa folhas, raízes, tubérculos e bulbos. O vigor
de sementes tem grande importância para o impulso da emergência e crescimento
inicial das plântulas, no entanto boa parte dos tecidos da planta envolvidos na
produção de matéria seca e rendimento são formados após a emergência
dificultando a relação do vigor de sementes com a habilidade da planta em realizar
processos fisiológicos e acumulo de matéria seca. (MARCOS-FILHO; NOVEMBRE,
2009).
22
3. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido no Laboratório de Fitotecnia e na área
experimental localizada na fazenda Santa Cruz (campus da Universidade Estadual
de Santa Cruz), no Município de Ilhéus, Bahia, localizado a 14° 47' 20'' de latitude,
39° 02' 58'' de longitude e a 52 m de altitude, a temperatura média da região é de 24
°C.
As sementes de rúcula ‘Folha Larga’ utilizadas foram comercializadas pela
empresa Topseed. Para obtenção de lotes com diferentes níveis de vigor foram
colocadas 100 g de sementes em caixas de plástico transparente acoplada a tela de
alumínio (11,0×11,0×3,0 cm) e adicionados 40 mL de água. As amostras foram
acondicionadas em estufa de ar forçado com a temperatura controlada a 45°C
durante 24, 48 e 72 horas e uma amostra testemunha sem envelhecer. Após o
envelhecimento as sementes foram secas em temperatura ambiente e,
posteriormente, cada amostra recebeu a denominação de lote 1, aquele não
envelhecido; lote 2, envelhecido por 24 h; lote 3, envelhecido por 48 h e; lote 4,
envelhecido por 72 h. Após obtenção dos lotes foi determinado o teor de água e
avaliado o potencial fisiológico das sementes usando os procedimentos descritos a
seguir.
Teor de água (TA):
Conduzido pelo método de estufa a temperatura de 105 °C, durante 24 h
(BRASIL, 2009). Para este teste foram utilizadas duas repetições por lote, e a leitura
23
do teor de água foi feita após o período estabelecido. Os resultados foram expressos
em porcentagem (em base úmida) para cada lote.
Teste de germinação (GE):
Realizado de acordo com as Regras para Análise de Sementes, foram
utilizadas quatro subamostras de 50 sementes por lote, distribuídas em papel de
germinação previamente umedecido com água destilada, na quantidade de 2,5
vezes o peso do papel seco. As amostras foram colocadas para germinar a 20 °C
em câmara de germinação. As contagens foram realizadas aos quatro e sete dias
após a semeadura (BRASIL, 2009). Os resultados foram expressos em porcentagem
de plântulas normais, computando-se os valores de primeira contagem e
germinação final.
Índice de velocidade de germinação (IVG):
O IVG foi determinado a partir da contagem diária de germinação, onde os
valores foram definidos por meio da fórmula:
𝐼𝑉𝐺 = 𝐺1
𝑁1+
𝐺2
𝑁2+ ⋯
𝐺𝑛
𝑁𝑛
Sendo, Gn- número de sementes germinadas no n-ésimo dia e N- número de
dias após a semeadura (MAGUIRE, 1962).
Emergência de plântulas em casa de vegetação (EM):
Quatro repetições de 50 sementes para cada lote de cada cultivar foram
semeadas em bandejas de polietileno, contento 72 células e substrato comercial. A
irrigação foi realizada diariamente considerando fornecer água até atingir a
capacidade de retenção do substrato. A avaliação foi realizada quatro e sete dias
após a montagem do teste, considerando aquelas plântulas cujas bordas das folhas
primárias não se tocam mais. Os resultados foram expressos em porcentagem de
plântulas normais.
Envelhecimento acelerado em solução salina (EA):
O teste foi realizado com 250 sementes por lote, dispostas em camada única
sobre tela de alumínio, fixada no interior de caixas de plástico de germinação. No
interior da mesma foram adicionados 40 mL de solução salina de saturada NaCl
24
(JIANHUA; McDONALD, 1997), obtida por meio da diluição de 40 g de NaCl em 100
mL de água destilada. Em seguida as caixas com sementes foram levadas a câmara
de germinação. As sementes foram envelhecidas, a 41 °C durante 24 h. Decorridos
este período, foram colocadas para germinar, conforme descrito para o teste de
germinação, com contagem no sétimo dia após a semeadura, computando-se a
porcentagem de plântulas normais. Paralelamente foi determinado pelo método de
estufa, o teor de água das sementes após envelhecimento (HAMPTON; TEKRONY,
1995).
Condutividade elétrica (CE):
Foram utilizadas quatro repetições de 50 sementes por lote, pesadas em
balança com precisão de 0,001g. Em seguida as sementes foram colocadas para
embeber em copos descartáveis de 200 mL, contendo 50 mL de água deionizadas,
durante 24 h, a 25 °C. Após o período de embebição, a condutividade elétrica da
solução foi determinada por meio de leitura em condutivímetro agitando-se,
cuidadosamente, cada recipiente, com o intuito de uniformizar os eletrólitos lixiviados
na solução. Os resultados finais foram expressos em μS cm-1 g-1. (BAALBAKI et al.,
2009).
Produção em campo (PDC):
O experimento de campo foi conduzido em área experimental da Universidade
Estadual de Santa Cruz (Laboratório de Horticultura) sob o delineamento de blocos
casualizados. Inicialmente foi feito o preparo do solo e levantados quatro canteiros
de 5,2 m de comprimento. Em seguida foi realizada a adubação de plantio com
matéria orgânica (15 L m-2 esterco de curral curtido) e 150 g m-2 de formulado 4-14-
08 (N, P2O5, K2O) dez dias antes da semeadura. A semeadura foi manual em sulcos
com 1,0 cm de profundidade espaçados a 0,20 m, em canteiros com 0,20 m de
altura, 1 m de largura. Dez dias após a semeadura foi realizado o desbaste deixando
entre 25 e 30 plantas por linha no espaçamento aproximado de 0,05 m entre plantas
(SEDIYAMA et al., 2007).
O experimento foi desmontado 34 dias após a semeadura, para avaliação da
produção em campo foi computada a população de plantas numa área útil de 0,3 m2
dentro de cada parcela eliminando as bordaduras de cada bloco (Figura 1).
25
Figura 1- Produção de rúcula em campo experimental, 34 dias após o plantio.
Em seguida foram escolhidas aleatoriamente dez plantas por parcela e
computados os valores de altura de planta (cm) com régua, número de folhas por
planta e área foliar de planta com medidor de área foliar (cm2) de bancada (LI-3100)
(Figuras 2 e 3). Para obtenção da massa fresca (g) as subamostras foram pesadas
em balança de precisão 0,001 g em seguida foram acondicionadas em sacos de
papel e levadas a estufa de circulação forçada a 70 °C, até massa constante, para
obtenção da massa seca.
Figura 2- Plantas de rúculas submetidas à avaliação de produção em campo: A: plantas escolhidas aleatoriamente dentro de cada parcela eliminando o efeito bordadura; B: medição da altura da planta.
A B
26
Figura 3- Avaliação da área foliar de plantas de rúcula em medidor de bancada (LI3100).
Trocas Gasosas (TG)
A análise de trocas gasosas foi realizada simultaneamente ao experimento de
produção de campo. Quando as plantas completaram o ciclo de desenvolvimento 30
dias após a semeadura foram determinadas: a taxa de assimilação de CO2 (μmol
m2s-1), condutância estomática (mol de H2O m-2s-1), taxa transpiratória (mmol de
H2O m-2 s-1), eficiência no uso da água (μmol CO2 /mmol H2 O) e razão Ci/Ca. A
avaliação foi realizada pela manhã no período ente 9 e 11 h. Foram selecionadas
aleatoriamente duas folhas para cada lote dentro de cada bloco em plantas
diferentes. As análises foram realizadas com sistema portátil de medida de
fotossíntese (LI-6400XT, LI-COR Bioscience, Lincoln, NE, EUA). O sistema foi
ajustado para fornecer radiação fotossinteticamente ativa de 1.000 μmol fótons m-2
s-1, temperatura do bloco de 28 °C, umidade relativa de 50-60% e concentração
ambiente de CO2 de 307,30 (±7,82) μmol CO2. Tais condições de temperatura,
umidade e concentração de CO2 foram definidos para fornecer condições ideais
para avaliar a troca gasosa.
27
Avaliação da produção de etanol (AE):
Para a avaliação do procedimento para o teste de produção de etanol a
massa de 0,2 g de sementes foi associada a três volumes de água para embebição
(0,1; 0,25; e 0,5 mL) e cinco períodos de leitura (2, 4, 6, 8 e 24 h).
Foram utilizadas para realização do teste quatro repetições por lote, as
sementes foram pesadas em balança com precisão de 0,001 g e depositadas ao
fundo de frascos de vidro tipo penicilina. Foi acrescida a quantidade 0,1; 0,25; ou 0,5
mL de água, suficiente para a ativação do metabolismo. Os frascos foram vedados
com tampa emborrachada e lacres metálicos com auxílio de alicate recrave manual
e mantidos sob 40 °C. A concentração de etanol dentro do frasco foi mensurada nos
períodos de 2, 4, 6, 8 e 24 h após montagem do teste, com etilômetro modificado
acoplado a uma agulha metálica acionada por mecanismo de sucção dentro do
frasco DrägerAlcotest® 6810 (Figura4).
Figura 4- Passo a passo da metodologia para teste de etanol em sementes de rúcula. A: pesagem das sementes nos frascos tipo penicilina; B: adição dos volumes de embebição; C: fechamento do frasco com tampa emborrachada; D: Fechamento do frasco com tampa metálica; E: Lacre dos frascos com alicate; F: analise da produção de etanol com etilometro modificado frasco DrägerAlcotest® 6810.
A B C
D E F
28
Procedimento estatísticos:
Os dados foram testados quanto à normalidade e homocedasticidade, e
analisados em delineamento inteiramente casualizado para os testes de
caracterização da qualidade fisiológica. Para o teste de etanol foi adotado o
esquema fatorial 4 × 3 × 5 (lotes, volumes e períodos de leitura), foi feita análise de
regressão polinomial para períodos de leitura. O experimento de campo foi montado
no delineamento de blocos casualizados. Posteriormente, os dados foram
submetidos à análise de variância e testes de comparação das médias considerando
os fatores estudados para cada procedimento com o software Assistat (PIMENTEL-
GOMES, 2009).
29
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O teor de água das sementes de rúcula ‘Folha Larga’ apresentou
uniformidade entre os lotes, sendo que as sementes do lote de alta viabilidade
apresentaram teor de água médio de 6,4%, e o lote de baixa viabilidade, 7,5%
(Tabela 1).
Tabela 1- Caracterização fisiológica para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’, teor de água (TA), germinação (GE), primeira contagem (PC), índice de velocidade de germinação (IVG), emergência de plântulas em casa de vegetação (EM), envelhecimento acelerado (EA) e Condutividade elétrica (CE).
Lotes TA GE PC IVG EM EA CE
-----------%----------- ------------ %----------
1 6,4 100 a1 99 a 46 a 95 a 97 a 129 a
2 7,7 95 a 93 ab 43 b 90 b 95 a 118 a
3 7,7 94 a 90 b 42 b 83 b 88 a 127 a
4 7,5 1 b 1 c 0,1 c 0 c 0 b 346 b
CV (%) - 6,8 7,0 3,9 10,0 12,9 14,2
1 Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de
Tukey a 5% de probabilidade.
Ao analisar a qualidade fisiológica de sementes o ideal é que a diferença
entre o teor de água dos lotes não ultrapassem 2 pontos percentuais. A
uniformidade do teor de água entre lotes de sementes é importante para obtenção
de resultados satisfatórios durante as avaliações atribuindo maior confiabilidade aos
30
testes uma vez que diminui a possibilidade de diferença na atividade metabólica,
velocidade de umedecimento e na intensidade de deterioração das sementes. O teor
de água de sementes de hortaliças não deve ultrapassar valores de 9% preservando
as características fisiológicas durante o armazenamento, até no momento da
semeadura (BRASIL, 1986; HAMPTON; TEKRONY, 1995; MARCOS-FILHO, 2015).
O teste de germinação não apresentou diferença significativa entre os lotes 1,
2 e 3, os valores encontrados pelo teste realizado em laboratório foram de 100, 95 e
94%, respectivamente, sendo superiores ao estipulado pelo Ministério da Agricultura
para comercialização de sementes de rúcula 70-80% (BRASIL, 1986). Já o lote 4
apresentou pior desempenho em relação aos demais (Tabela 1). O resultado do
teste de germinação analisado isoladamente muitas vezes não apresenta valores
que condizem com o real potencial de qualidade de determinado lote de sementes,
uma vez que o teste é realizado sob condições ótimas para cada espécie,
impossibilitando a detecção de pequenas variações no potencial de desempenho.
O teste de primeira contagem apresentou diferença significativa classificando
os lotes 1, 2 e 3 como de melhor qualidade e o lote 4 como o de pior qualidade
(Tabela 1). A primeira contagem é realizada em conjunto ao teste de germinação e
apresenta maior sensibilidade na identificação da variação de velocidade de
germinação do que o teste de germinação propriamente dito, visto que uma das
expressões do vigor de sementes é a rápida formação de plântulas.
O IVG, assim como o teste de primeira contagem, possibilitou classificar o lote
1 como de melhor vigor e o lote 4 como inferior aos demais. Embora a perda da
velocidade de germinação não seja relatada como um dos primeiros eventos da
deterioração (DELOUCHE; BASKIN, 1973), os testes de PC e IVG constituem
importante ferramenta para classificação do vigor uma vez que fazem inferência a
precocidade e uniformidade de germinação de determinado lote de sementes.
A aplicação de um ou mais testes de vigor complementam os resultados do
teste de germinação possibilitando melhor caracterização da qualidade fisiológica de
um lote de sementes (NAKAGAWA, 1999). Resultados consistentes quanto à
padronização de metodologia para avalição de vigor foram obtidos para sementes
de Cucumis metuliferus E. Mey, enfatizando a eficiência de testes baseados no
desempenho de plântulas na classificação de lotes de sementes (ALVES et al.,
2014).
31
A emergência em casa de vegetação apontou o lote 1 como de melhor
qualidade fisiológica e o lote 4 como de pior, os valores de 95, 90 e 83% para os
lotes 1, 2 e 3. Sementes deterioradas tendem a apresentar maior sensibilidade a
fatores bióticos e abióticos em campo como variação excessiva de temperatura e
umidade relativa do ar além de estar sujeita ao ataque de pragas e micro-
organismos patogênicos, nesse sentido o teste de emergência em campo aponta a
real influência do vigor na germinação e estabelecimento de estandes em campo.
Assim, quanto maior os resultados de emergência de plântulas no campo melhor o
vigor de determinado lote de sementes (NAKAGAWA, 1999).
O envelhecimento acelerado não apontou diferença no vigor, para os lotes 1,
2 e 3 apresentaram médias de 97, 95 e 88% respectivamente, porém como nos
demais testes realizados, o lote 4 apresentou qualidade inferior. Pesquisas
desenvolvidas com sementes de quiabo (TORRES et al., 2014), coentro (PEREIRA
et al., 2015) e melancia (DUARTE et al., 2017) demonstram que o teste tradicional
ou em solução salina é eficaz para relacionar o vigor com a qualidade fisiológica das
sementes.
Com a utilização de solução salina de NaCl, as sementes são expostas a
condições de aproximadamente 76% de umidade relativa do ar (URar), enquanto no
EA tradicional, a aproximadamente a 100% de URar o que eleva o grau de
deterioração das sementes. A absorção de água com velocidades diferentes entre
as amostras, durante o período de envelhecimento ocasiona diferentes níveis de
deterioração sendo observados maiores impactos em sementes de baixo vigor
(DUTRA; FILHO, 2008; TEKRONY, 1995; MARCOS-FILHO, 2015).
O teste de condutividade elétrica não apontou diferença significativa entre os
lotes 1, 2 e 3, somente para o lote 4 com vigor reduzido, corroborando com os
resultados encontrados nos demais testes para caracterização da qualidade
fisiológica. Valores semelhantes para a condutividade elétrica de sementes
vigorosas foram encontrados ao estabelecer metodologia do teste na avaliação de
vigor de sementes de rúcula (ALVES; SÁ, 2009; TORRES; PEREIRA, 2010). O teste
de condutividade elétrica é eficiente na classificação do vigor de diversas espécies
como maracujá (BARBOSA et al., 2012a), amendoim (BARBOSA et al., 2012b) e
aroeira salsa (DELAZERI et al., 2016).
32
A produção em campo não apresentou relação com a classificação de vigor
dos testes realizados em laboratório, não houve diferença significativa entre os lotes
paras as variáveis analisadas (Tabelas 2 e 3). Pesquisas com diferentes espécies
apontam a influência positiva do vigor na homogeneidade da emergência e
desenvolvimento inicial de plantas para algumas espécies, como soja (SCHUCH et
al., 2009), arroz (MIELEZRSKI et al., 2008) e trigo (ABATI et al., 2017). No entanto o
efeito do vigor de sementes sob o desenvolvimento da rúcula em campo necessita
de informações que esclareçam melhor essa relação.
Tabela 2- Produção em campo para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’, população de plantas (POP), altura da planta (AP), área foliar (AF), número de folhas por planta (Nº FP).
Lotes POP AP AFcm2 Nº FP
1 30,7 a1 28,0 a 421,5 a 10,6 a
2 28,7 a 28,5 a 382,8 a 10,3 a
3 30,5 a 27,9 a 346,9 a 9,4 a
4 30,0 a 29,2 a 364,4 a 9,0 a
CV% 7,2 6,0 23,54 12,24
1Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade.
Tabela 3- Produção em Campo para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’, massa fresca de parte aérea (MFPA), massa fresca de raiz (MFraiz), massa seca de parte área (MSPA), massa seca de raiz (MSraiz), produtividade (PROD).
Lotes MFPA MFraiz MSPA MSraiz PRODgm2
1 21,9 a1 0,6 a 1,6 a 0,1 a 2244,7 a
2 23,5 a 0,8 a 2,1 a 0,1 a 2252,0 a
3 19,7 a 0,7 a 1,6 a 0,1 a 2002,8 a
4 22,1 a 0,8 a 1,8 a 0,1 a 2210,0 a
CV% 25,2 23,7 30,8 30,6 7,2
1Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
33
Trabalhos realizados por Dantas e Torres (2010) com sementes de rúcula não
apresentaram diferença significativa entre a relação do vigor de sementes com o
desempenho e produtividade de plantas em campo, no entanto os autores
encontraram baixo coeficiente de variação para as variáveis de produção, assim
como nos resultados encontrados por Cantarelli et al. (2015) e Silva et al. (2013) ao
avaliarem a relação do vigor de sementes de soja com o crescimento inicial de
plantas e produtividade. Segundo esses autores baixa variação no coeficiente de
variação em parâmetros de crescimento, indica uniformidade na emergência e
formação de estandes em campo, tal informação pode ser relacionada indiretamente
ao vigor de lotes de sementes.
No que diz respeito à análise de trocas gasosas, todos os lotes apresentaram
bom desempenho em campo com relação a atividades fisiológicas das plantas
(Tabela 4). A taxa fotossintética (A) não apresentou diferença significativa entre as
plantas dos lotes estudados. Os valores encontrados foram próximos aos
observados para estudo que avaliou trocas gasosas em plantas rúcula submetidas a
diferentes lâminas de irrigação (JESUS et al., 2018). A maioria das hortaliças
sobretudo as folhosas, apresentam elevadas taxas de assimilação de CO2, por
serem culturas de ciclo curto, necessitam de maior eficiência na utilização dos
recursos.
Tabela 4 - Análise de trocas gasosas, fotossíntese (A) condutância estomática (gs) transpiração (E) relação (Ci/Ca) e eficiência de uso da água (EUA) em plantas de rúcula.
Lote A gs E Ci/Ca EUA
1 22,1 a1 0,559 b 3,7564 b 0,790 b 5,886 a
2 24,7 a 0,783 ab 4,1629 b 0,824 a 5,945 a
3 22,0 a 0,891 a 4,885 a 0,847 a 4,511 b
4 21,6 a 0,798 ab 4,864 a 0,838 a 4,452 b
CV% 7,3 16,7 4,8 1,6 7,4 1 Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade.
34
A condutância estomática (gs) apresentou diferença significativa entre os lotes
analisados o que possibilitou equilíbrio nas relações de taxa fotossintética e a
transpiração das plantas. O influxo de CO2 ocorre necessariamente através dos
estômatos ocorrendo também a perda de água, por meio da transpiração, sendo o
movimento estomático o principal mecanismo de controle das trocas gasosas nas
plantas superiores (TAIZ et al., 2017).
A taxa de transpiração (E) apresentou diferença significativa, mostrando que
as plantas dos lotes 1 e 2 apresentaram menor perda de água por transpiração
quando comparado as plantas dos lotes 3 e 4. Tal fato mostrou que plantas oriundas
de lotes de sementes mais vigorosas apresentaram melhor equilíbrio em relação a
diferença de concentração de água na planta e na atmosfera. Menores valores de gs
e E conferem a planta maior manutenção de seu status hídrico, o que garante maior
turgidez e murchamento mais tardio das plantas quando comparado as plantas dos
lotes 3 e 4 que apresentaram maiores taxas transpiratórias.
Os valores de E encontrados nesse estudo foram semelhantes aos
apresentados para maioria das espécies hortaliças, sendo de modo geral 4,0 mmol
de H2O m-2 s-1 para rúcula (JESUS et al., 2018), 4,7 mmol de H2O m-2 s-1 para alface
(GUERRA et al., 2017a) e 4,9 mmol de H2O m-2 s-1 para rabanete (GUERRA et al.,
2017b). Quando comparados aos valores de E de outras espécies como o café, 1,8
H2O m-2 s-1 (PELOSO et al., 2016), Hortia brasiliensis, 2,0 H2O m-2 s-1 (OLIVEIRA;
GUALTIERI, 2017) as hortaliças apresentam alta taxa de transpiração devido ao
curto ciclo de desenvolvimento o que tende a acelerar as sínteses para produção de
biomassa e conclusão da fase vegetativa.
A relação de carbono intra e extracelular (Ci/Ca) apresentou diferença
significativa apenas paras o lote 1 cujas plantas foram originadas a partir de
sementes de alto vigor. Através da relação Ci/Ca pode-se constatar indiretamente
eficiência nas reações de fixação de carbono, sendo que quanto mais se aproximar
de 1 essa relação, menor é a eficiência do processo (GUERRA et al., 2017a).
A eficiência do uso da água (EUA) apontou diferença significativa entre os
lotes 1 e 2 que apresentaram maiores valores para essa variável e os lotes 3 e 4 pior
desempenho com relação ao uso da água. A eficiência de uso da água permite
dentre outros fatores relacionar a capacidade da planta assimilar CO2 com baixa
perda de água durante esse processo. A elevação do consumo de CO2 promove
35
aumento significativo da fotossíntese e diminuição da transpiração nas folhas, como
consequência ocorre melhor eficiência no uso da água favorecendo a produção de
fotoassimilados, além de conferir economia nos sistemas de irrigação da cultura
(TAIZ et al., 2017; CONCENÇO et al., 2009).
Embora a relação da análise de trocas gasosas em estandes formados por
sementes com diferentes graus de vigor seja pouco discutida na literatura, para
sementes de rúcula foi observado que plantas oriundas de sementes com maior
vigor apresentaram melhor taxa de transpiração e melhor eficiência de uso da água.
Tais características influenciam positivamente na turgidez das plantas trazendo um
indicativo de melhor tempo de prateleira ao produto final, além de economia hídrica
durante o processo de produção.
De acordo com a análise de variância para o teste de etanol houve interação
entre os fatores analisados (Tabela 5).
Tabela 5 - Análise de variância para o teste de liberação de etanol para sementes de rúcula ‘Folha Larga’ considerando os fatores lote, volume e período.
FV GL QM
Lote (F1) 3 6267**
Volume (F2) 2 2806ns
Período (F3) 4 36800--
F1×F2 6 32707**
F1×F3 12 12183**
F2×F3 8 4800**
F1×F2×F3 24 32987**
Tratamentos 59 22782
Resíduo 180 1532
Total 239
** Significativo a 5% de probabilidade. ns Não significativo a 5% de probabilidade.
O teste de etanol para sementes de rúcula, apresentou para o lote 1 menores
valores de etanol emitido, devido ao fato do lote apresentar alto vigor evidenciado
pelos demais testes (Tabela 1). Assim, as sementes deste lote possuem complexo
de membranas bem estruturados, possibilitando a retomada das atividades
bioquímicas e fisiológicas de maneira eficiente, com taxas de respiração e síntese
metabólicas dentro do esperado para sementes de alto vigor (Tabela 6).
.
36
Tabela 6 - Produção de etanol para quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’ sob diferentes volumes de embebição.
Fatores Etanol (µg.L-1)
Lotes 1
16,3 a1
2 29,6 ab
3 31,5 ab
4 41,1 b
Volume (mL)
0,1 26,0
0,25 26,5
0,5 36,5
CV% 131,94 1Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de tukey a 5% de probabilidade.
Por outro lado, o lote 4 apresentou os maiores valores de produção de etanol
quando comparado aos demais, em torno de 41,1 µg.L-1. A desorganização das
membranas e possivelmente a perda de permeabilidade desse complexo são os
eventos iniciais do processo de deterioração. Tais eventos desencadeiam problemas
na retomada das atividades pela semente após a embebição dentre eles oscilações
da taxa respiratória, mudanças na atividade enzimática, redução de tecidos de
reserva, queda de velocidade e na capacidade de germinação (DELOUCHE;
BASKIN, 1973; MARCOS-FILHO, 2015).
Os volumes de água de embebição testados para definição do teste de etanol
não apresentaram sensibilidade na identificação de pequenas variações de vigor
(Tabelas 7 e 8). Apenas para o volume de 0,5 mL foi possível classificar o vigor dos
lotes seguindo a mesma relação que os demais testes realizados.
Tabela 7 - Produção de etanol em quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’ em função dos volumes de embebição.
Lote Volume (mL)
0,1 0,25 0,5
1 19,5 aA1 15 aA 14,5 aA
2 55 bB 11 aA 23 aA
3 24 abA 69,5 bB 1 aA
4 5,5 aA 10,5 aA 107,5 bB 1Médias seguidas de mesma letra minúscula na coluna e maiúscula na linha não
diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
37
Tabela 8 - Produção de etanol em sementes de rúcula ‘Folha Larga’ para três volumes de embebição em função dos períodos de leitura.
Volume
(mL)
Períodos (h)
2 4 6 8 24
------------------------------ µg .L-1 ----------------------------
0,1 27,5 a1 30,0 a 6,2 a 13,1 a 53,1 a
0,25 21,8 a 13,1 a 16,8 a 14,3 a 66,2 a
0,5 16,8 a 21,2 a 28,7 a 0 a 115,6 b 1Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.
A avaliação de compostos voláteis em sementes de Lactuta sativa e Eruca
vesicaria sob três regimes de umidade (úmidas, secas e muito secas) permitiu
identificar maiores volumes de etanol produzidos em sementes úmidas (MIRA et al.,
2016). Para otimizar a padronização do teste de etanol as sementes devem adquirir
água em quantidade suficiente para reativar as sínteses metabólicas, sendo
desencadeado a fermentação como rota alternativa de produção de energia em
sementes deterioradas.
Ao avaliar a relação da atividade respiratória com o vigor de sementes de
Brassica campestris ssp envelhecidas sob diferentes graus de umidade Jiang et al.
(2018) constataram que sementes deterioradas tendem a apresentar menores taxas
respiratórias devido a degradação de mitocôndrias e consumo de compostos
essências para retomada do metabolismo após embebição.
Dentre outros fatores a água é responsável por intensificar a velocidade
respiratória, favorecer trocas gasosas e induzir a síntese de enzimas. O aumento da
taxa de respiração e/ou fermentação é diretamente proporcional ao grau de
deterioração da semente (MIRA et al., 2010; MARCOS-FILHO, 2015b; MIRA et
al.,2016)
A relação da produção de etanol entre os lotes e os períodos de leitura deve
ser observada como fator fundamental para padronização da metodologia do teste
de vigor, que tem como um dos princípios básicos a precocidade dos resultados
(MARCOS-FILHO, 2015a). Para esse ensaio de teste de vigor baseado na produção
de etanol os períodos testados apresentaram baixa estratificação dos lotes no que
se refere a classificação do vigor. Para os períodos de 2, 4, 6 e 8 horas de
38
incubação, os valores de etanol emitido não permitiram estratificação dos lotes. No
período de 24 h a leitura possibilitou apontar o lote 1 como de melhor vigor uma vez
que foram mensurados baixos valores de etanol volatilizado, os lotes 2 e 3 de vigor
intermediário e o lote 4 como de pior vigor em função da alta quantidade de etanol
emitido. Os valores de produção de etanol em função dos períodos de leitura
classificaram os lotes tal qual foram classificados nos teste de IVG e EM, mostrando
que o teste foi eficaz na avalição do vigor dos lotes (Tabela 9).
Tabela 9 - Produção de etanol em quatro lotes de sementes de rúcula ‘Folha Larga’ em função do período de leitura.
Lotes
Períodos (h)
2 4 6 8 24
------------------------------ µg .L-1 ----------------------------
1 15,8 a1 24,2 a 22,5 a 17,5 a 1,6 a
2 22,5 a 0 a 38,3 a 18,3 a 69,1 b
3 28,3 a 40,0 a 0 a 0 a 89,2 b
4 21,6 a 21,6 a 8,3 a 0,8 a 153,3 c 1Médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade.
Houve relação entre volume e período de incubação no estabelecimento da
metodologia do teste de etanol para sementes de canola, assim, 2 g de sementes,
embebida em 0,5 mL de água levou a obtenção de melhores resultados de etanol
produzido no período de 24 h para leitura, identificando lotes de alto e baixo vigor
(BUCKLEY; HUANG, 2011).
Os resultados encontrados para sementes de rúcula, em 0,5 mL e período de
24 h de embebição possibilitaram detectar variação no vigor dos lotes. Esse
comportamento deu-se de forma semelhante às espécies estudas por Buckley e
Huang (2011) por serem da mesma família, apresentando as mesmas caraterísticas
morfológicas em termos de tamanho e composição química.
Na avaliação da produção de etanol ao longo de 24 h de leitura, as curvas de
regressão mostraram elevada taxa na produção de etanol pelas sementes do lote 4
seguida dos lotes 3, 2 e 1. Os resultados apresentaram significância ajustando-se as
funções quadráticas em todos os lotes (Figura 5).
39
Os lotes 1 e 2 apresentaram baixa variação na produção de etanol ao longo
dos períodos de leitura, além de produzirem menor quantidade de etanol quando
comparado aos demais lotes. Esse comportamento se justifica ao fato de sementes
com maior vigor ao iniciar o processo de embebição apresentarem mecanismo de
reparo de membranas, ácidos nucleicos e outras macromoléculas envolvidas nas
sínteses metabólicas em direção à germinação (BEWLEY et al., 2013)
Por outro lado os lote 3 e 4 mostraram baixa produção de etanol nos
primeiros períodos de leitura seguido de elevação nos valores de etanol produzido a
partir de 8 horas após embebição, caracterizando a deficiência no sistema de reparo
de membranas em sementes de baixo vigor e a necessidade de produzir mais
energia por fermentação, podendo prejudicar todas as fases do processo
germinativo.
Sementes deterioradas apresentam baixo desempenho na retomada das
atividades metabólicas rumo à germinação, essa característica está relacionada ao
baixo número/eficiência de mitocôndrias durante a reativação do metabolismo com a
embebição, por sua vez a redução da eficiência das mitocôndrias é acompanhada
pela baixa taxa de respiração e consequentemente baixa produção de energia na
forma de trifosfato de adenosina (ATP) (BORELLA et al., 2013; MARCOS-
FILHO,2015a).
Figura 5 - Produção de etanol por sementes de rúcula ‘Folha Larga’ em função dos
períodos de leitura.
y = - 0 ,0719x2 + 1,085x + 16,889 R² = 0,88
y = 0,0733x2 + 0,4984x + 15,016 R² = 0,74
y = 0,5238x2 - ,274x + 57,796 11 R² = 0,90
y = 0,5859x2 - 9 ,4708x + 42,949 R² = 0,99
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Pro
duçã
o d
e e
tano
l µ
g .L
-1 -
Períodos de Leitura (h)
L1 L2 L3 L4
40
Após adquirir a maturidade fisiológica, o teor de água das sementes diminui
juntamente ao acúmulo de matéria seca. Concomitante a maturidade inicia-se o
processo de deterioração, no qual as sementes passam por uma série de alterações
que afetam dentre outros fatores a respiração e síntese metabólica. A partir da
embebição, as sementes tendem a retomar o processo metabólico sendo observada
a reestruturação de membranas, a transcrição, tradução e ativação de enzimas.
Esses processos requerem energia, gerada pela respiração aeróbia ou anaeróbia.
Sementes deterioradas apresentam baixa eficiência na restauração e
reestruturação dos sistemas de membranas além de menor funcionalidade de
mitocôndrias, organelas essências para síntese metabólica. Deficiências no
complexo de membranas e mitocôndrias significa menor energia disponível para
germinação inviabilizando o crescimento do embrião, ruptura do tegumento e
estabelecimento de plantas.
Embora alguns testes para avaliação de vigor sejam descritos na literatura
para diversas espécies ainda existe espaço para incluir alternativas inovadoras que
possibilitem a classificação de lotes de sementes. O teste de etanol constitui
metodologia capaz de identificar indiretamente aspectos relacionados atividade
mitocondrial em sementes parcialmente embebidas. Para sementes de rúcula foram
observados autos valores de etanol produzido possibilitando apontar o lote 1 como
de melhor vigor e o lote 4 como de pior desempenho.
O desempenho de plantas não apresentou relação com o vigor dos lotes de
sementes de rúcula. A análise de trocas gasosas apresentou diferença significativa
para algumas das variáveis analisadas mostrando que é possível que exista relação
do vigor de sementes com a fisiologia das plantas, no entanto tais fatores precisam
ser estudados com mais afinco para fundamentação de tal relação.
41
5. CONCLUSÕES
O teste de etanol para avaliação do vigor em sementes de rúcula apresenta
eficiência na classificação dos lotes, assim como outros testes de vigor, quando
conduzido com 0,2 g de sementes embebidas em 0,5 mL de água durante 24 horas.
O desempenho de plantas em campo não apresentou relação com o vigor das
sementes de rúcula.
Plantas oriundas de lotes vigorosos apresentam boas taxas de trocas
gasosas.
42
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