Aula 5 - Germinação, Dormência e Vigor

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17/04/2019

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

Produção de sementes florestais

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS ENGENHARIA FLORESTAL

1. Atividades realizadas de forma criteriosa 2. Qualidade e identidade do material

GERMINAÇÃO E DORMÊNCIA Legislação Aspectos técnicos

Profa.: Glauciana da Mata Ataíde Março/2019

(Leão et al., 2015)

1

2

3

4

O que é germinação?

O que é germinação?

Germinação “Processo de

reativação do

crescimento do embrião da semente, que visa romper o

tegumento,

emergir

e

se

desenvolver com suas estruturas essenciais,em

condições

favoráveis”

5

6

1

17/04/2019

Conceito fisiológico (ou biológico)

A semente é considerada germinada quando uma das partes

do embrião emerge de dentro dos envoltórios (tegumento), acompanhado de algum sinal do metabolismo ativo como a curvatura da radícula.

7

8

Conceito tecnológico

Germinação ✓ Seqüência ORDENADA de eventos fisiológicos e metabólicos

A semente é considerada germinada quando há emergência de parte da planta do solo ou

formação plântula

de uma vigorosa

sobre qualquer tipo de substrato.

9

10

Germinação

Germinação ✓ Seqüência de eventos fisiológicos e metabólicos

III

TEOR DE

✓ Influenciada por fatores externos (ambientais: luz, temperatura,

ÁGUA

disponibilidade de água e de oxigênio)

60

DA

✓ Fatores internos (inibidores e promotores da germinação)

INÍCIO VISÍVEL DA GERMINAÇÃO

80

I

SEMENTE 40 (%)

20

II

1 2

III

II

I

1. Exoalbuminosa TEMPO2. Albuminosa

PADRÃO TRIFÁSICO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS SEMENTES DURANTE A GERMINAÇÃO (Bewley & Black, 1978).

11

12

2

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Processo de Germinação Embebição

Ativação do Metabolismo

Crescimento do Eixo Embrionário

13

14

Fase I – Reativação Metabólica

TEOR DE

Fase I – Reativação Metabólica

ÁGUA

80

60

Resp. Síntese RNAm, Ativação enzimas

DA SEMENTE 40 (%)

20

I

II

III

TEMPO

Fase de ativação do metabolismo! Física e Metabólica

15

16

Fase I – Reativação Metabólica

Fase I – Reativação Metabólica

40 ºC

80 70

Potencial hídrico

Teor de água (%)

60 50 40 30 20 40 ºC

10 0 0

12

24

36

48

60

72

84

96

Tempo de embebição (horas)

17

18

3

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Fase I – Reativação Metabólica A

100 60 20

G E R M I N A Ç Ã O %

Fase I – Reativação Metabólica

Membranas - permeabilidade seletiva 0

- 0.2

- 0.4

- 0.6

- 0.8

- 1.0

B

100 60 20

0

- 0.1

- 0.2

- 0.3

- 0.4

- 0.5

- 0.6

Germinação de Themeda australis ( ), Danthonnia spp. ( ) e Lolium perene ( ) em solo argiloso (A) e solo arenoso (B) sob diferentes potenciais hídricos (Hagon e Chan, 1978).

19

20

Fase I – Reativação Metabólica A

100

1.0

Água 50

0.6 O2

G E R M.

100

(%)

0.2 0 8

B

Nitrogênio

Total

15%

21%

G e r 75 m i n 50 a ç ã 25 o (%)

Germ.

Nucleotídeos (nmol/g)

Respi ração

Absorção água/02

1.4

10%

5%

3%

6 ATP

0

1

2

3

4

5

6

7

Tempo (dias)

4

Período de germinação de sementes de tomate, a 25oC, em atmosfera contendo diferentes níveis de oxigênio (%). (Corbineau e Come, 1995)

2 ADP 0 0

4

8

12

16

Tempo de embebição (h)

20

21

22

Ativação enzimática

Fase I – Reativação Metabólica

Respiração

23

24

4

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Fase II – Indução ao crescimento

Síntese ‘de novo’ enzimas Ação GA resp. mitocondrial digestão, translocação e assimilação de reservas açúcares, aa vacúolos

TEOR DE ÁGUA

Fase II – Indução ao crescimento

80

60

DA SEMENTE 40 (%)

20

I

II

III

TEMPO

Processo bioquímico preparatório

25

26

Fase II – Indução ao crescimento

Fase II – Indução ao crescimento

Respiração

Ação de GA

27

28

Fase II – Indução ao crescimento

Fase II – Indução ao crescimento

Ação de GA

29

Mobilização de reservas

30

5

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Fase II – Indução ao crescimento

Mobilização de reservas

Principais enzimas envolvidas na mobilização do amido

31

32

Mobilização de reservas lipídicas

33

34

Fase III – Crescimento

35

36

6

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Fase III – Crescimento

Mobilização reservas, Divisão cel.

TEOR DE ÁGUA

80

60

DA SEMENTE 40 (%)

PROTRUSÃO RAIZ 20

I

II

III

TEMPO

Divisão celular

37

38

Germinação no Açaizeiro (Euterpe oleracea) 75 eófilo

Após protrusão da raiz e emergência do epicótilo:

100

50 base do caulículo haustório

-Esgotamento das reservas - Início da atividade fotossintética

endosperma

1 cm

0

10

25

Plântula de açaizeiro com cinqüenta dias após a semeadura, mostrando as principais estruturas e regiões onde foram realizados cortes transversais (haustório, endosperma, base do caulículo e eófilo). (Neto, M.A.M., 2005)

39

40

Germinação no Cupuaçu (Theobroma grandiflorum)

41

Germinação de Cássia rosa (Cassia grandis)

42

7

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ÁGUA (umidade)

Fatores que afetam a germinação - Disponibilidade de água

A água é o fator de maior influência sobre o processo de germinação.

- Oxigênio - Temperatura

Embebição

- Luz - Balanço hormonal

Intensificação Reidratação da respiração dos tecidos Reativação do metabolismo e crescimento embrionário

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TEMPERATURA ÁGUA (umidade)

❖ A temperatura pode afetar as reações bioquímicas que determinam todo o processo germinativo. ❖ Há espécies que respondem bem tanto à temperatura constante como à alternada (corresponde à uma adaptação às flutuações naturais do ambiente).

➢ Excesso de umidade:

A germinação de cada espécie depende da temperatura

• provocar decréscimo na germinação, pois impede a

e ocorre dentro de limites definidos (mínimo, ótimo e

penetração do oxigênio.

máximo), que caracterizam sua distribuição geográfica.

• reduz todo o processo metabólico resultante.

< 15°C – Redução da velocidade de germinação. 25-30°C – Faixa ótima espécies tropicais. > 35°C – Aumenta a velocidade de germinação (só as mais vigorosas).

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LUZ Existe grande variação na resposta das sementes à luminosidade.

Germinação das sementes

Inibida pela luz

Indiferente

Estimulada

(Flores, 2011)

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48

8

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LUZ

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BALANÇO HORMONAL

50

Controle hormonal da Germinação

BALANÇO HORMONAL

Fonte: Conceitos de Biologia, Amabis & Martho, 2001

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS ENGENHARIA FLORESTAL

DORMÊNCIA DAS SEMENTES

Profa.: Glauciana da Mata Ataíde Abril/2019

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Dormência de sementes

Semente Quiescente Semente Quiescente

X Semente Dormente

Semente Dormente

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O que é dormência???

Semente Dormente

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O que é dormência??? Dormência de sementes Vantagens • Preservação da continuidade da espécie • Distribuição da germinação no

A dormência é caracterizada por um estado de latência nas sementes, em que a ausência de germinação é causada por empecilhos localizados na própria semente, de forma que se estabelece um período de repouso após o processo de maturação.

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tempo • Adaptação da germinação às variações ambientais

• Impede a germinação na plantamãe Ecologicamente a dormência é uma vantagem!!

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Dormência de sementes

Desvantagens – ponto de vista econômico Viveiro, culturas e pastagens: - germinação desuniforme. - aumento do tempo para produção de mudas. - infestação por ervas daninhas - produtividade.

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17/04/2019

Classificação da Dormência

Dormência primária x secundária

Dormência Primária

Dormência Secundária

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4. Análise de sementes

Tipos de Dormência

Dormência Física ou Tegumentar • Dormência Física ou Tegumentar: que é imposta pela casca ou outros tecidos (endosperma, pericarpo ou órgãos extraflorais) ocorre devido a: – Impedimento da absorção de água; – Dureza mecânica; – Interferência nas trocas gasosas;

– Retenção de inibidores; – Produção de inibidores.

• 65% das espécies leguminosas

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70

71

72

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4. Análise de sementes

Superação da dormência física

• Dormência tegumentar ou física: – Escarificação ácida (uso de ácidos fortes); – Imersão em água (água quente ou fria); – Escarificação mecânica (Uso de lixas ou tesouras).

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4. Análise de sementes

Dormência Fisiológica ou Embrionária

• Fisiológica ou Endógena: – Embrião imaturo; – Presença de inibidores (ABA); – Ausência de promotores (GA) do crescimento no embrião.

• Pinus, Ilex paraguariensis (erva-mate).

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4. Análise de sementes

Superação da dormência fisiológica

• Dormência fisiológica: – Estratificação (frio ou

quente e frio); – Fotoblastia (luz); – Aplicação de GA

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4. Análise de sementes

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

Métodos para superação da dormência

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS ENGENHARIA FLORESTAL

• Na natureza, ocorre pelos mesmos processos,

entretanto eles são mais lentos: • Através da ação de microorganismos, fungos e ácidos fracos do solo;

VIGOR DE SEMENTES

• Através da ação dos ácidos do trato digestivo de animais; • Através da alternância de temperatura diurna e noturna. • Impactação: As sementes são arrastadas pelas

correntezas de rios ou da chuva, juntamente com os cascalhos.

Profa.: Glauciana da Mata Ataíde Abril/2019

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4. Análise de sementes

O que é vigor de sementes?

O que é vigor de sementes? Atributos de um lote de sementes

Sanitário presença e grau de infestação de insetos, fungos e nematoides

Genético

potencial de produção resistência a pragas e doenças arquitetura da planta

Qualidade das sementes

Físico pureza

Fisiológico longevidade capacidade de germinação vigor

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O que é vigor de sementes?

O que é vigor de sementes?

Definições de vigor

Definições de vigor Variação na velocidade de crescimento entre plântulas de milho

Por que lotes com germinação alta apresentam desempenhos inferiores em campo e durante o armazenamento?

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Por que lotes com germinação alta apresentam desempenhos inferiores em campo e durante o armazenamento?

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O que é vigor de sementes?

O que é vigor de sementes?

Definições de vigor

Definições de vigor – É a soma de todos os atributos da semente que favorecem o estabelecimento de uma população inicial sob condições desfavoráveis. – É a soma de todos atributos da semente que favorecem o estabelecimento rápido e uniforme de uma população inicial no campo. – Característica fisiológica determinada pelo genótipo e modificada pelo ambiente, que governa a capacidade de uma semente de produzir rapidamente uma plântula no solo e o limite ao qual a semente tolera uma gama de fatores ambientais. • A influência do vigor da semente pode persistir através da vida da planta e afetar a produtividade.

Relacionado com o potencial para uma rápida e uniforme emergência em diferentes condições de ambiente.

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90

15

17/04/2019

Vigor de sementes

Vigor de sementes

Vigor vs viabilidade vs deterioração

Por que avaliar o vigor das sementes?

germinação

Ø deterioração

vigor vigor

• Detectar diferenças no potencial fisiológico de lotes de sementes com germinação semelhante; • Distinguir, com segurança, lotes de alto e de baixo vigor, com germinação aceitável; • Inferir sobre o potencial de armazenamento dos lotes de sementes.

deterioração

germinação

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Vigor de sementes

Vigor de sementes

Fatores que afetam o vigor

Fatores que afetam o vigor Gmelina arborea idade

cor do fruto

%

verde(V) V/amarelo(A) A/V A marron(M) M/preto

73 87 92 99 68 48

germinação 0 2 6 8 16 16 Genético

Armazenamento

Pós maturação Idade/maturação

coleta precoce X coleta tardia

Peso e tamanho da semente

93

94

– Peso da semente

Vigor de sementes

Primeira contagem (%)

IVG

Fatores que afetam o vigor pau brasil: germinação final (%) tratamento pequena

germinador

casa de vegetação

24 b

36 a

média

48 ab

56 a

grande

68 a

72 a

GERMINAÇÃO

Será que sempre é assim?

95

96

16

17/04/2019

Vigor de sementes

Métodos de avaliação do vigor

Fatores que afetam o vigor - Armazenamento:

Testes de vigor Base teórica consistente, resultados reproduzíveis e relacionados com a qualidade da semente

Sebastiana commersoniana

Tabebuia caraiba

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Métodos de avaliação do vigor

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Primeira contagem de germinação - PCG

- PCG - IVE ou IVG - Cresc. Plântulas

99

100

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Índice de velocidade de germinação (IVG)

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Crescimento de plântulas

dias de contagem 20/01 21/01 23/01 26/01 27/01 30/01 dias (2) (3) (5) (8) (9) (12)

Total

Lote A

1

3

5

7

2

2

20/50

Lote B

3

5

7

2

2

1

20/50

IVG = Ʃ(ni/ti) IVGa = 1/2 + 3/3 + 5/5 + 7/8 + 2/9 + 2/12 = 3,76 IVGb = 3/2 + 5/3 + 7/5 + 2/8 + 2/9 + 1/12 = 6,25

101

102

17

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Métodos de avaliação do vigor

Métodos de avaliação do vigor

Testes de vigor • Envelhecimento acelerado

- EA - Teste de frio - Solução osmótica

Princípio do método: Alta temp. e umidade

Tempo pré determinado

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Métodos de avaliação do vigor

Métodos de avaliação do vigor

Testes de vigor

Testes de vigor Teste de frio Princípio do método: Baixa temperatura

Melanoxylon brauna

Pterogyne nitens

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106

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Imersão em solução osmótica

Teste de frio

Sementes menos vigorosas não germinam em solução osmóticas pela impossibilidade de manter o potencial hídrico mais negativo do que o do ambiente.

0

100

-0,1

-0,2

-0,3

-0,4

a

Germinação -0,1MPa (%)

80

Germinação (%)

100

0

3

6

9

12

c

9

10

90

90

70 60 50 40 30 20 10

Sementes armazenadas

80 70 60 50 40 30 20 10

0

0

0

1

2

3

4

5

6

Tempo (dias)

7

8

9

10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Tempo (dias)

Tese Viviana (braúna)

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108

18

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Métodos de avaliação do vigor

Métodos de avaliação do vigor

Testes de vigor Teste de tetrazólio

- Tetrazólio - CE

Atividade das desidrogenases - redução do sal de tetrazólio nos tecidos vivos - formazan

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Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Teste de tetrazólio

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Teste de tetrazólio

Tese Viviana 2008

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Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Condutividade elétrica

Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Condutividade elétrica

Sementes menos vigorosas têm perda na semipermeabilidade da membrana plasmática.

Extravasamento de eletrólitos pelas membranas

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Métodos de avaliação do vigor Testes de vigor Condutividade elétrica

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