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CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO DE PLANTAS Antônio Paulino da Costa Netto Crescimento e Desenvolvimento de Plantas • Crescimento: É um aumento no tamanho das células, seja também por peso ou volume. Consiste na conversão de substancias inogânicas simples em substâncias orgânicas comlexas, gerando um aumento do “corpo” da plantas. Pode ser medido quantitativamente pela análise de crescimento • Desenvolvimento: É caracterizado por dois processos distintos: Diferenciação e Morfogênese dos tecidos que compõem as plantas. Crescimento e Desenvolvimento de Plantas Diz respeito a diferenças qualitativas entre as células, tecidos e órgãos. Então podemos concluir que o desenvolvimento é alcançado pelo somatório do crescimento, diferenciação e morfogênese dos tecidos que compõem um vegetal. • Medidas de Crescimento: • Comprimento • Área Crescimento e Desenvolvimento de Plantas • Área • Massa fresca • Massa seca • Número de células (Cultua de Tecidos) • Dosagem de substâncias (Teor de clorofilas, açúcares, proteínas, nitrogênio, etc) • Mecanismos e Níveis de Controle do Desenvolvimento • Genético Crescimento e Desenvolvimento de Plantas • Genético • Controle hormonal • Controle ambiental • Etapas do Desenvolvimento Vegetal 1) Germinação 2) Juvenilidade Crescimento e Desenvolvimento de Plantas 2) Juvenilidade 3) Maturidade ou Maturação 4) Floração 5) Frutificação 6) Senescência 7) Morte O que é germinação? É uma sequência de eventos fisiológicos, influenciados por fatores externos e internos. 1) GERMINAÇÃO influenciados por fatores externos e internos. Conceito Fisiológico de Germinação: “Germinar é simplesmente sair do repouso e entrar em atividade metabólica.” O que é GERMINAÇÃO COMPLETA? Fisiologicamente parte do embrião se desenvolve e atravessa os tecidos que o envolvem. ESTRUTURADA SEMENTE: n + n zigoto (2n) embrião eixo embrionário radícula, hipocótilo, plúmula e 1, 2 ou + cotilédones. Tegumento testa e tégmen. Endosperma tecido de reserva: Persistente usado na germinação. Ex.: cereais. Se degenera cotilédones principais órgãos de reserva. Ex.: leguminosas. ESTRUTURA DA SEMENTE O PROCESSO DE GERMINAÇÃO 1) Embebição: Processo puramente físico, gera um aumento no peso da semente. Água reidratação: Inchamento Pressão de embebição Emergência. Inicia o metabolismo.Inicia o metabolismo. 2) Reativação do Metabolismo: Síntese de GA enzimas hidrolíticas quebra. Aumento da respiração. Reativação de organelas e macromoléculas. Utilização das reservas. 3) Início de Crescimento e Emergência da Radícula Ocorre depois dos processos anteriores pois precisa haver divisão e crescimento celular. 4) Crescimento da Plântula e Emergência do Solo. TIPOS DE GERMINAÇÃO: EPÍGEA HIPÓGEA (feijão, cebola) (milho, ervilha) • As sementes podem ser caracterizadas quanto a germinação em alguns grupos: 1) Fotoblásticas negativas: Não depndem da luz para que ocorra a germinação. 2) Fotoblásticas positivas: Dependem da luz2) Fotoblásticas positivas: Dependem da luz para que ocorra a germinação. Fitocromos: Cromoproteínas do grupo tetrapirrólico, encontrados em todos os tecidos vegetais. • Os fiticromos podem se encontrar em duas formas: • INATIVA: P660 e ATIVA: P730 • A forma INATIVA recebe LUZ no comprimento de onda do vermelho mudandocomprimento de onda do vermelho mudando sua estrutura e passando a ser ATIVA, que acumulada promove a germinação das sementes Fotoblásticas Positivas. • As sementes Fotoblásticas negativas já possuem o P730, por isso somente precisam da embebição para germinar. Irradiação (Vermelho) % de Germinação V 70% Germinação de Sementes de Alface V-Ve 6% V-Ve-V 74% V-Ve-V-Ve 6% P660 P730 ATIVOINATIVO VERMELHO Mecanismo de Reversibilidade do Fitocromo. ATIVOINATIVO REVERSÃO •Fatores que afetam a germinação: Longevidade e viabilidade das sementes: - 1 a 2 anos – milho, cebola, pimenta. - 3 a 4 anos – feijão, cenoura, tomate. - 5 a 6 anos – abóbora, alface, melão, espinafre. Água: - Permeabilidade do tegumento. - Disponibilidade de água. - Composição química das reservas. - Gases [O ]- Gases [O2] Temperatura: 15-30º C. Luz: Fotoperíodo. Qualidade da luz. Morfologia: - Tegumento - Tamanho da semente - Desempenho germinativo PQ sementes de algumas espécies não germinam, mesmo em condições adequadas de umidade e temperatura? 1º Processo avançado de deterioração ou, 2º Dormência. 1°caso absorvem água, mas não completam as atividades metabólicas. SEMENTES DORMENTES: Mesmo vivas e sob condições de ambiente que favorecem a germinação, não germinam, têm alguma restrição interna, impedindo desenvolvimento do embrião.desenvolvimento do embrião. Germinação só ocorre se restrição for superada. Na natureza pode levar dias, meses ou anos, dependendo da espécie. DORMÊNCIA - Induz atraso na germinação. - Incapacidade de germinar mesmo em condições ambientais favoráveis. VANTAGENS: - Maior tempo para dispersão da semente.- Maior tempo para dispersão da semente. - Melhor taxa de sobrevivência das plântulas porque inibe a germinação em condições desfavoráveis. - Impede viviparidade. As sementes podem ter: Dormência Primária liberadas da planta mãe dormentes (efeito genético). Dormência secundária liberadas em estado não dormente, em condições desfavoráveis paranão dormente, em condições desfavoráveis para germinação, tornam-se dormentes. Ex. Em sementes de aveia em T° > que o máximo para germinação tornam - as dormentes. Tipos de Dormência: 1) Exógena ou extra-embrionária (tegumento) Impede a absorção de água (mimosa, trevos). Interferência nas trocas gasosas. Restrição mecânica (canela-azeitona).Restrição mecânica (canela-azeitona). Retenção de inibidores (Copaífera). Produção de inibidores. Quebra da dormência: escarificação (mecânica; química e c/ água), isolamento do embrião. 2) Endógena ou embrionária: - Presença de inibidores da germinação. - Ausência de promotores da germinação. - Imaturidade do embrião (erva-mate e castanha do Brasil). Quebra da dormência: imersão em água ou hormônios, estratificação a frio, pós-maturação do embrião. Regulação entre ABAX GA3 As Giberelinas promovem a germinação, por estimular a mobilização de reservas. Fatores ambientais que induzem a liberação da dormência: Pós-maturação diminuição da umidade a um certo nível de ressecamento. Resfriamento uso de baixas temperaturas. Luz pode ser breve exposição (alface) ou tratamento intermitente (Kalanchoe). Efeito da duração de exposição a baixas temperaturas em centeio (Secale cereale). No experimento, sementes expostas a 5°Csementes expostas a 5°C em diferentes tempos germinaram, quando expostas a condições de desvernalização (3 dias a 350C). Maioria das plantas cultivadas hoje são geneticamente melhoradas por processos que eliminaram a dormência. Porque? Produção agrícola rapidez e uniformidade da germinação da semente e da emergência da plântula em campo.emergência da plântula em campo. Ex. soja, feijão, girassol, milho. Muitas espécies têm a sobrevivência garantida pela dormência. Evolutivamente dormência é característica adaptativa que assegura sobrevivência das sps nos difeentes ecossistemas. Contribui para a persistência das plantas daninhas, dificultando controle e eliminação. Apesar do controle sistemático dessas plantas, todos os anos milhares emergem nas lavouras, uma vez que as sementes dessas espécies sobrevivem no solo por vários anos, devido à dormência. Ex. dificuldade de erradicação do arroz vermelho. Culturas sob cerrado eplantio direto: Oleaginosa Amilácea Proteica Girassol Cereais Soja Hellianthus annuus Poaceae, Glycine max Monocotiledônea Leguminosae Flor do Pequi • Fase que sucede a germinação • O período de duração varia com a espécie, Ex.: Bambu: 25 anos Carvalho: 40 anos Amendoim: Alguns dias Características Fisiológicas 2) JUVENILIDADE Características Fisiológicas 1) Incapacidade de Florescer 2) Rápido Crescimento 3) Dominância Apical 4) Geotropismo pronunciado 5) Facilidade de Enraizamento 6) Facilidade de pegamento de enxertia • Etapa de difícil detecção, pois não apresenta nenhuma alteração externa • Se encontra apta a reprodução 3) MATURAÇÃO Características Fisiológicas 1) Redução da taxa de crescimento 2) Redução da capacidade fotossintética 3) Inicio de diferenciação nas gemas foliares Tratamentos de ramos maduros de hera, com fitohormônios É caracterizada pelo aparecimento dos órgãos florais Necessita de 3 etapas: 1) Indução floral: Processos realizados nas folhas pela síntese de um fitohormônio (Florígeno? MeJA?) que é acumulado e transportado para os ápices da 4) FLORAÇÃO OU FLORESCIMENTO acumulado e transportado para os ápices da planta 2) Diferenciação das partes florais: Se houver receptividade do hormônio é iniciada a diferenciação celular seguida da formação das gemas florais 3) Crescimento das partes florais • O florescimento é muitas vezes determinado por condições ambientais como: A) Temperaturas Altas: Em regiões tropicais algumas espécies desenvolveram sensibilidade à mudanças de temperatura, sincronizando a floração. Isso é conhecido comofloração. Isso é conhecido como TERMOPERIODISMO. Ex.: Manga B) Temperaturas Baixas: Algumas plantas precisam de um tratamento térmico conhecido como “vernalização” para florir. Ex.: Macieira, Pereira, Pessegueiro etc • Duração do Dia: Fotoperíodo crítico: duração mínima de luz necessária para induzir o florescimento das plantas Algumas plantas florescem de acordo com o comprimento do dia (FOTOPERIODISMO), sendo classificadas em 3 classes: 1) Plantas de dias curtos (PDC): Florescem quando o fotoperíodo crítico não é atingido, ou seja, florescem rapidamente quando a iluminação é inferior a certo número de horas por dia. Ex.: Café e Soja. • 2) Plantas de dias longos (PDL): Florescem quando o fotoperíodo crítico é ultrapassado, ou seja, florescem rapidamente quando a iluminação é superior a certo número de horas por dia. Ex.: Alface, Cebola • 3) Plantas Indiferentes: Florescem em qualquer• 3) Plantas Indiferentes: Florescem em qualquer fotoperíodo, ou seja, o fotoperíodo não exerce nenhum controle sobre o florescimento • Relação entre Fpcrítico X Horas de luz • Atuação do FITOCROMO. • Inicia-se com a fecundação (polinização), é caracterizado pela expansão dos tecidos do ovário, desenvolvimento do embrião e do endosperma. 5) FRUTIFICAÇÃO • O crescimento do fruto pode ser devido a expansão celular ou diferenciação seguida de expansão. • É influenciado por auxinas, giberelinas e citocininas. • É um complexo de eventos catabólicos, que não sendo revertidos levam à morte celular, do órgão e da própria planta. 6) SENESCÊNCIA • Ocorre após a maturidade independente do florescimento ou não. • É influenciado pelos fitohormônios ETILENO e ABA • É um complexo de eventos catabólicos, que não sendo revertidos levam à morte celular, do órgão e da própria planta. 7) MORTE • Ocorre após a senescência independente da frutificação. • É influenciado pelos fitohormônios ETILENO e ABA