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31/10/2017 1 Germinação Juvenilidade Maturidade Florescimento / Frutificação Senescência/ morte BIOCICLO VEGETAL Germinação e Dormência de sementes Conceito funcional de semente tegumento embrião: Tecido de reserva Eixo embrionário eixo embrionário: Plúmula Hipocótilo Radícula É o óvulo desenvolvido após a fecundação com estruturas complexas constituídas de reservas de nutrientes, um embrião, protegido pelo tegumento. Conceito funcional de semente Do ponto de vista funcional, as sementes são constituídas por: cascas (cobertura protetora) tecidos de reserva (cotiledonar, endospermático ou perispermático) Tegumento Pericarpo tecido meristemático (eixo embrionário) Desenvolvimento (Maturação) da semente Maturação: expansão celular e alocação de substâncias para os tecidos de reserva; Dessecação: aumento na taxa de desidratação e ruptura de suas conexões com a planta. Fisiologia da germinação de sementes 31/10/2017 2 Fisiologia da germinação de sementes Conceitos de Germinação Fim “repouso fisiológico” – início germinação Fisiologistas Tecnologistas Critério fisiológico - conjunto de processos fisiológicos no embrião que se inicia com a embebição e culminam na protrusão da radícula dos envoltórios da semente. Critério agronômico ou tecnológico – emergência da plântula através da superfície do solo. Brosimum gaudichaudii Fisiologia da germinação de sementes Fases da Germinação Padrão trifásico de embebição: Gradiente de potencial hídrico () entre a semente e seu ambiente: = m + s + p Fase I: Reativação: embebição, ativação da respiração e metabolismo Fase II: Indução do crescimento: fase lag, preparação para o crescimento Fase III: Crescimento: protrusão da radícula Fisiologia da germinação de sementes FASE I FASE II GERMINAÇAO VISÍVELT EO R D E Á GU A TEMPO -m - s p FASE III Fatores que influenciam a germinação de sementes Fatores extrínsecos ou ambientais: - luz : fotoblastismo - temperatura - potencial de água - fatores químicos - gases - fatores bióticos Fatores intrínsecos ou internos: - morfologia - viabilidade: capacidade de uma semente reter seu potencial germinativo - dormência Dormência de sementes 1. Conceitos Dormência resultado da adaptação alcançada pela espécie através da evolução, superando situações estressantes no ambiente de origem. Dormência estado de repouso fisiológico em que a semente, em virtude de sua estrutura ou composição química, possui um ou mais mecanismos bloqueadores da germinação. Dormência de sementes Vantagens: • Função ecológica ► evita que a semente germine em condições desfavoráveis • Evita que a semente germine dentro do fruto – viviparidade Desvantagens: • Longos períodos para superar dormência • Longevidade de plantas invasoras 31/10/2017 3 Dormência de sementes Tipos de dormência e formas de superação a) Dormência primária ou inata (instalada na semente ao final da maturação, ainda na planta-mãe) b) Dormência secundária ou induzida (instalada após desligamento da semente da planta-mãe) a) Endógena ► embrião b) Exógena ► tecidos externos Época de estabelecimento Impedimento da germinação Dormência de sementes a) Dormência Primária Durante o desenvolvimento da semente Tegumentar Embrionária ou morfológica Fisiológica Fotoblástica Combinação de causas Giberelina Escarificação física ou mecânica Dormência de sementes Exemplo: viviparidade em Tomate Dormência de sementes a.4) Dormência fotoblástica • Fotoblatismo ►necessidade de luz para germinar • Subtipo de dormência fisiológica • Não é tipo de dormência Dormência de sementes Exposição à luz FITOCROMO FV660nm FVE730nm Luz Vermelha Vermelho distante Germinação Dormência Escuro Dormência de sementes 31/10/2017 4 a.5) Combinação de causas • Mais de um tipo de dormência • Pindaíba – tegumento duro e embrião imaturo Dormência de sementes b) Dormência secundária ou induzida • Semente colhida em estado quiescente • Adquirida ou induzida através de fatores externos: - luz rica em VE - temperaturas extremas - más condições de armazenamento - estresse hídrico ou anoxia Dormência de sementes Germinação Juvenilidade Maturidade Florescimento / Frutificação Senescência/ morte BIOCICLO VEGETAL JUVENILIDADE E MATURIDADE 1 - Conceitos 2 - Duração da juvenilidade 12 anos 25 anos 70 anos 3 - Classificação da juvenilidade • Classes: A) Quantitativa: depende apenas de um estímulo externo (fotoperíodo, água, temperatura) B) Qualitativa: depende da planta (inapta) independente que o ambiente seja lhe favorável. Ex.: Xanthium strumarium 31/10/2017 5 • aspecto seletivo (capacidade fotossintética) • entraves nos programas de melhoramento genético 5 - Vantagens ecológica da juvenilidade • Mesmo plantas com competência para florescer, podem não florescer (dependência do ambiente) • * inabilidade de florescer • espessura foliar • * filotaxia • espinhosidade • potencial para formar raízes adventícias • retenção de folhas no outono • conteúdo de pigmentos • forma da folha 4 - Características morfo-fisiológicas da fase juvenil: Desenvolvimento 6 - Transição de fases juvenil p/ maturidade A) Mudanças morfológicas: forma das folhas Ex.: fabaceas (feijão, Cassia) - folhas primárias simples e depois são compostas (trifolioladas); idem com o algodoeiro - fase adulta voltam a serem simples e inteira • Alguma espécies podem ter até 8 formas foliares até atingirem a fase madura • Outras mudanças: filotaxia em eucaliptus; mudança de cor; presença de espinhos Sassafrás albidum Hedera helix B) Mudanças fisiológicas • Redução da habilidade para rizogênese • Aptidão para florescer • * síntese de pigmentos (antocianinas) • > capacidade para crescerem Exemplos de dependência do ambiente p/ florescer: - Beterraba: florescimento dependente de baixas temperaturas; - Xanthium strumarium: dependente do fotoperíodo Redução da habilidade para rizogênese???? Resposta: 31/10/2017 6 C) Mudanças anatômicas • Folhas adultas > grau de diferenciação celular Exemplo: Pyrus pyrifolia (pereira japonesa) • tecidos paliçádicos mais densos • células epidérmicas com cutícula mais delgada • alta densidade estomática D) Expressões químicas • * tecidos juvenis: menos amido e açúcares, menos fibras, proteínas que tecidos adultos Chave para o florescimento a) Controle genético b) Época do ano c) Dependência do ambiente: fotoperíodo; temperatura; regime hídrico d) Idade fisiológica e) Tamanho adequado (desenvolvimento vegetativo) f) Fator de indução (florígeno) g) Inibidor do florescimento Sinais para o FlorescimentoSinais para o Florescimento •• EndógenosEndógenos Ritmo Circadiano Ciclos diários de luz (amanhecer) e escuro (anoitecer) determinam um ciclo nas plantas, com período, fase e amplitude e que, normalmente continuam a ser expressos mesmo em condições de escuro contínuo. Mudança de Fase e Hormônio • Giberelina e Etileno podem induzir o florescimento de algumas espécies. 31/10/2017 7 •• ExógenosExógenos Fotoperíodo Fotoperiodismo é a resposta da planta às proporções relativas de luz e escuro num ciclo diário de 24 horas. Quanto ao fotoperíodo as plantas podem ser classsificadas em: PDC – Plantas de Dias Curtos; café, soja, girassol PDL – Plantas de Dias Longos; trigo, batata, alface PDN – Plantas de Dias Neutros; arroz, feijão, tomate PDLC – Plantas de Dias Longos-Curtos; crassulaceaes PDCL – Plantas de Dias Curtos-Longo; centeio, gramíneas Outono – folhas mudam de cor Alterações no comprimento do dia. Baixas temperaturas. Processos metabólicos e estruturais que levam a morte. Processo natural do desenvolvimento. Depende de energia. Controlado geneticamente. Como algumas células se mantêm sob condições não senescentes. Alocação de recursos de um sítio para outro. Processos que regulam a senescência. – aumentar o tempo de prateleira. Ex: banana – perda da capacidade assimilatória (limitação do rendimento).Condições ambientais desfavoráveis aceleram a senescência perda da qualidade prejuízos econômicos FOTOSSÍNTESE • Diminuição da capacidade fotossintética. • Declínio da síntese de Rubisco. • Aumento da atividade proteolítica. • Rompimento dos tilacóides. 31/10/2017 8 ATRASAM Citocininas Giberelinas Auxinas Aumenta degradação de clorofilas, RNA, proteínas, enzimas hidrolíticas da parede. FRUTOS CLIMATÉRIOS PROMOVEM Etileno Metil jasmonato ABA A senescência de órgãos vegetais frequentemente está associada a abscisão. Abscisão: processo pelo qual células específicas do pecíolo se diferenciam, formando uma camada de rompimento ou queda. Permitindo então que o órgão senescente se separe da planta. Entre o órgão e o tronco da planta. 50µM Precedida por mudanças estruturais e químicas próximas à base do pecíolo. Zona de abscisão na folha, seção longitudinal na base do pecíolo. ModeloModelo do do controlecontrole dada abscisãoabscisão foliar foliar pelospelos níveisníveis de de auxinaauxina e e etilenoetileno..