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1 Biologia e Fisiologia das SementesBiologia e Fisiologia das Sementes ((Maturação, Colheita, Processamento, Conservação, Maturação, Colheita, Processamento, Conservação, Germinação e Produção de PlantasGerminação e Produção de Plantas)) Em geral, Em geral, o que é a semente ?o que é a semente ? favoráveis Condições ORGANISMO VIVOORGANISMO VIVOORGANISMO VIVOORGANISMO VIVO Por exemplo:Por exemplo: •• Uma célula do Uma célula do meristemameristema •• 1 parte folha1 parte folha •• 1 ramo ...etc. assexuada Reprodução 1 ramo ...etc. 2 • EmbriãoEmbrião Parte vivainforma. genética Gémula Radícula • CotilédonesCotilédones Parte das reservas Fecundação Diferenciação Maturação Em C Ti Te E,G M Qual é a Qual é a verdadeira verdadeira semente ?semente ? • TegumentosTegumentos Internos e externosProtecção 3 1- Estrutura das sementes e a composição das sementes é muito variável Estrutura das sementes O tamanho, a forma, a cor de uma espécie a outra. Lodoicea seychellarum ílias Oceano índio 20 kg cada Pinus pinea 1200-1300 sem/kg Ceratonia siliqua 4500-6000 sem/kg Nerium oleander 200 000-230 000 sem/kg Quercus suber 120-180 sem/kg 4 2- Maturação das sementes filológicos e bioquímicosMaturação das sementes Eventos (Morfológicos, ) preparam a Germinação das sementes e a Emergência - desenvolvimento das plantas Cor / Tamanho Peso seco Teor de água (%) T e m p o de m a t u r a ç ã o 2.1. Maturação morfológicaMaturação morfológica MaturaçãoMaturação completa:completa: QuedaQueda 5 2.2. Maturação Fisiológica Germinação (%) Tempo de maturação 100 75 50 25 CAUSASCAUSAS • Física: dureza dos tegumentos • Química: presença dos fenóis • Fisiológica: imaturidade do embrião • Bioquímica: equilíbrio hormonal entre Inibidores / estimuladores MaturaçãoMaturação completacompleta Estado de repouso das sementes devido a: DORMÊNCIADORMÊNCIA 6 2.3. Maturação bioquímica Reservas (mg/g PS) Tempo de maturação Proteínas (LEA) Hidratos de carbono Oligosaccharide: Sacarose, frutose (RFOs).. 11-- PROTECÇÃOPROTECÇÃO durante a desidratação natural do embrião 22-- NUTRIÇÃONUTRIÇÃO durante o crescimento do embrião ATPATP ATPATP 7 ABAABA ABAABA DORMÊNCIADORMÊNCIA EQUILIBRIO HORMONAL Inibidores/Estimuladores (ABA,Etileno) / (GA) é ALTO Proteínas Oligosaccharides Hormonas (mg/g PS) Tempo de maturação 2.3.1. Maturação bioquímica 8 3- Composição bioquímica das sementes Composição bioquímica das sementes HIDRATOS DE CARBONO (HIDRATOS DE CARBONO (HCHC)) Amido e Açucares redutores ExEx..: Glandes, cereais, castanhas PROTEÍNAS (PROTEÍNAS (PP)) Amino-ácidos ExEx..: Sementes das leguminosas: alfarroba, tremoços... LIPÍDOS (LIPÍDOS (LL)) Gorduras, Ac. Oleico, glicéridos ExEx..: Azeitona, pinhão, amendoins... Espécies HC L P Acer sp 62 4 27.5 Castanea sp 68 5 7 Q. pedunculata 47 3 3 Q. alba 58.4 6 7.4 Q.robur 34.5 22.5 - Pinus sp 4.8 33.4 30.2 % / Peso seco 9 4- Disseminação das sementes Disseminação das sementes VENTOVENTO: : AnemócoroAnemócoro ligeiras, com asas e filamentos Modo natural de dispersão das sementes madurassementes maduras ocupação de novos espaços ÁGUAÁGUA: : HidrócoroHidrócoro leves e flutuantes ANIMAISANIMAIS: : ZoócoroZoócoro agarradas, ou consumidas HOMENHOMEN: : AntropocoroAntropocoro Agrícolas, ornamentais... FísicaFísica: Auto: Auto--disseminaçãodisseminação Calor do Verão, o fruto liberta as sementes 10 5- Germinação das sementes Germinação das sementes Fenómenos fisiológicos, metabólicos que ocorrem deste a Embebição a saída da radícula 11 22 Embebição • Absorção água •↑ volume • Romper Tegum • Sínt. enzim Activação •↑ activid. enz •↑ respiração • Cons. reserv •↑ ADP Mitose • Divisão celular •↑ ácidos nuclear Elongação • Elongação das células e ≠cão de tecidos e órgãos 33 44 • Agricultores, Florestais... : planta normal, vigorosa capaz de dar frutos e outros produtos com resina, sementes, madeira... • Fisiologistas: Germinação senso estrito = quando a radícula sai e manifesta o seu geotropismo positivo 11 5.1. Tipos de GerminaçãoGerminação 2 TIPOS DE GERMINAÇÃO 1- Epigeia 2- Hipogeia (Faia, freixo, Robinia, Acer, Pinheiro...) (Quercus, Nogueira...) 12 13 5.2. Condições da GerminaçãoGerminação: Factores externos - Riscos de Perda de viabilidade e de depredação Germinação é rápida+ Importância da embebição ↑ síntese enzimas de respiração. ÁGUA ÁGUA :: •Sementes zona temperada Indiferença: luz/sombra •Algumas da zona tropical Germina. exclusiva luz •Fotoperiodismo Alternação de período Luz e Sombra LUZLUZ:: •!! fase embebição !! asfixia sementes •Falta de O2 ↑inibidores = Dormências IIª OXIGENIOOXIGENIO:: •Varia com as origines das espécies •Termo-periodismo Alternação da TºTEMPERATURA TEMPERATURA:: 14 5.2.1. Temperatura Germinação (%) Temperatura (ºC) 100 50 5 30 Espécies zona alpinas Germinação (%) Temperatura (ºC) 100 50 10 25 Espécies zona temperada Germinação (%) Temperatura (ºC) 100 50 15 30 Espécies zona tropical 15 5.3. Condições da GerminaçãoGerminação: Factores internos 1- Imaturidade do embrião, 2- Dureza do tegumentos (Ex.. leguminosas) (impermeabilização aos gazes e água, obstáculo físico a saída do embrião) 3- Inibidores (ABA, citoquininas, fenóis...). A presença de um destes factores ou do conjunto implica a DORMÊNÇIADORMÊNÇIA das sementes ?. DORMÊNÇIA da SEMENTE: É um estado de repouso das sementes, devido aos factores fisiológicos, que impedem (atrasem) a sua germinação mesmo nas condições (Tº, humidade, luz, oxigénio…) favoráveis. É uma característica controlada geneticamente que actua de vários modos em função dos factores externos. 16 5.3.1. Factores internos: Factores internos A 0 50 100 0 4 8 12 16 20 24 28 Germination time (days) Ge rm in at io n (% ) 2/3Seed 2/3Fruit B 0 50 100 0 4 8 12 16 20 24 28 Germination time (days) Whole seed 2/3 Seed 1/2 Seed Embryo C 0 5 10 15 2/3 Fruit 2/3 Seed Seed types Ti m e ( da ys ) TMG T75-25 D 0 5 10 15 S 2/3 S 1/2 S Emb Seed types TMG T75-25 O pericarpo tem uma acção física e atrasa a saída do embrião⇒ DORMÊNÇIA FÍSICA Nos cotilédones existe inibidores (ABA…) que inhibem a Germ⇒ DORMÊNÇIA FISIOLÓGICA 17 Nikoaleva, 1977 Gordon e Rowe, 1982 Tipos de dormência e tratamento de eliminação: Tipo de dormência Tratamento de eliminação Causas Espécies Impermeabilização tegu. a agua Física Escarificação Robinia pseudoacacia Laburnum anagyroides Presença de factores inibidores pericarpo Remover o pericarpo Fraxinus chinensis Acer pseudoplatanus Química Resistência do tegum. ao crescimento embrião Remover o pericarpo Elaeagnus angustifoliaMecânica Imaturidade do embrião Pós-maturaçãoMorfológica Mecanismos fisiológicos da inibição da germinação Fisiológico Betula pubescensPeríodo curto de estratificação estratificação/ conservação Ligeira Período longo de Sorbus aucupariaProfunda 18 7- Expressão da germinação Expressão da germinação Capacidade germinativa = Numero de sementes germinadas Numero de sementes utilizadas X 100 Exprime o vigor das sementes exprimido por unidade de tempo geralmente 28 dias (ver as regras de ISTA por diferentes espécies) Tempo Médio Germinação= ∑ ni X ti N ni : o numero de sementes germinadas ao tempo ti N: Numero total de sementes germinadas TMG: exprime a velocidade em que as sementes germinarem durante este tempo Dormência = Numero de sementes não germinadas mas viáveis Numero final de sementes germinadas X 100 19 6- Qualidade das sementes Qualidade das sementes O controlo da QUALIDADE e da CIRCULAÇÃO das sementes é uma preocupação de muitas organizações (Ex. OCDE, DGRF...etc.) (Anexos)Viabilidade & %Germinação TESTE QUIMICOTESTE QUIMICO:: Teste de Tetrazolio, 1.1%,Coloração Subjectivo FISIOLOGICOFISIOLOGICO::Teste de Germinação, ISTA.± 28 dias Demoroso FISICOFISICO:: Teste de Condutividade (PEE), Integridade das membranas, 24 horas, (r2=0.93, P=0.005) 20 7- Longevidade das sementes varia em função das espécies Existe 3 grupos biologicamente Longevidade das sementes A duração da vidaduração da vida das sementes ⇒ diferentes: Macrobióticas > 15 anos Mesobióticas [3 à 15 anos] Microbióticas < 3 anos Ortodoxas Recalcitrantes• Baseando na sua capacidade a tolerar +/- as perdas de água, Roberts (1973) dividiu as em 2 2 gruposgrupos: II IIII Na realidade 2 subNa realidade 2 sub-- grupos por cada umgrupos por cada um podem ser destacadospodem ser destacados 11 22 33 44 21 22-- SobSob--OrtodoxasOrtodoxas: Conservadas nas mesmas condições que as verdadeiras mas por um período pouco longo (< 6 anos). São sementes caracterizadas pelo nível alto dos lípidos. Ex..: Jugland nigra, Carya, Populus, Salix 33-- Recalcitrantes do clima temperadoRecalcitrantes do clima temperado: Não aguentam nem a um secagem excessivo nem a uma ambiente fechado (confinado) nem as Tº negativas. Humidade das sementes alto >25% . São sementes caracterizadas por um metabolismo muito activo mesmo as baixas Tº. Ex..: Quercus, Castanea 44-- Recalcitrantes do clima tropicalRecalcitrantes do clima tropical: Muito parecidas as do clima temperado más são mais sensíveis as baixas Tº. A sua conservação mesmo por um curto período à Tº <10-15ºC pode causar a perda de viabilidade das sementes (Chin e Roberts 1980; Yap 1988). Ex..: Shorea, Theobroma, Hopea 11-- Ortodoxas verdadeirasOrtodoxas verdadeiras: Conservadas por um longo período à Tº perto de 0ºC: 0-5ºC (5 anos); -15ºC (10-15 anos) e a com Humidade <10%. Ex.: Abies, Alnus, Betula, Fraxinus, Larix, Picea, Pinus, Tsuga, Platanus, Pseudotsuga, Eucalyptus, Acacia, Casuarina, Gmelina 7- Diferentes grupos Diferentes grupos 22 8- Efeito da perda de agua na capacidade germinativa Efeito da perda de agua na capacidade germinativa % Perda de água% Perda de água Bolota Embrião 0 20 40 60 80 100 0 4 8 12 16 20 24 28 Tempo de germinação (dias) Ge rm in aç ão (% ) Fresca 1 dia 2 dias 3 dias 5 dias 0 á 5.2 0 à 3.6 14.111.5 19.5 24.3 23 9- Conservação das sementes Conservação das sementes O sucesso da conservação (manter as sementes viáveis e evitar a sua pré- germinação) é condicionado por vários factores: 1- A qualidade inicial das sementes; 2- O seu teor de água; 3- A duração do processamento (tempo entre colheita e a conservação); 4- Os tratamentos: químico (fungicida) e térmico (termoterapia); 5- O tipo de saco de conservação; 6- A temperatura; 7- A humidade relativa da câmara de conservação Comparativamente as ORTODOXAS, a conservação Comparativamente as ORTODOXAS, a conservação das sementes RECALCITRANTES é muito difícil, das sementes RECALCITRANTES é muito difícil, portanto o seu sucesso necessita portanto o seu sucesso necessita alguns cuidados alguns cuidados desde a colheita até a conservaçãodesde a colheita até a conservação. . 24 11-- Planeamento da colheitaPlaneamento da colheita: A maioria das espécies produzem as sementes uma vez por ano. Para algumas espécies a produção pode não ser repetitiva cada ano ⇒ IRREGULARIDADE de PRODUIRREGULARIDADE de PRODUÇÂÇÂOO. Ex.. O sobreiro: Uma boa produção (Boa safra) pode ser seguida de 2-5 anos OU MAIS de má produção (Má safra) JUSTIFICAÇÃO DA CONSERVAÇÂOJUSTIFICAÇÃO DA CONSERVAÇÂO As sementes recalcitrantes perdem rapidamente a sua viabilidade após a sua queda (dissecação, ataque por fungos..) ou comidas por roedores 11-- DEFINIR o PERIODO da sua QUEDADEFINIR o PERIODO da sua QUEDA 25 22-- Organização da equipa de colheitaOrganização da equipa de colheita: Processo da colheita: Rápido Reduzir ao máximo o tempo da colheita ⇒ AUMENTAR o PESSOAL da EQUIPAAUMENTAR o PESSOAL da EQUIPA. 33-- Organização do transporteOrganização do transporte: O metabolismo das sementes recalcitrante é muito activo portanto ⇒ Usar sempre sacos de rede e evitar a superposiUsar sempre sacos de rede e evitar a superposiçãção o dos sacosdos sacos ((para permitir a circulapara permitir a circulaçãção do aro do ar)). Utilizar meios de Utilizar meios de transporte equipados com arca frigorifico se é possíveltransporte equipados com arca frigorifico se é possível ((reduzir a Treduzir a Tºº para diminuir o metabolismopara diminuir o metabolismo)) 44-- Tratamento das sementesTratamento das sementes: A presença dos fungos e insectos nas sementes afeita o sucesso da conservação, portanto ⇒ é necessário trata-as •• Tratamento quTratamento quíímico:mico: Aplicar fungicidaAplicar fungicida • Tratamento térmico: Termoterapia:Tratamento térmico: Termoterapia: 4545ººC durante 2 horas.C durante 2 horas. Biologia e Fisiologia das Sementes (Maturação, Colheita, Processamento, Conservação, Germinação e Produção de Plantas)
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