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1
CONDICIONAMENTODE SEMENTES
JULIO MARCOS FILHOTECNOLOGIA DE SEMENTES
DEPTO. PRODUÇÃO VEGETALUSP/ESALQ
TECNOLOGIA DE SEMENTES
Principal Missão da Pesquisa:desenvolvimento de tecnologia dirigida à produção e comercialização de lotes de
sementes de alta qualidade
Um dos objetivos básicos: garantir o rápido estabelecimento deum estande uniforme, como base para obtenção de produçõeselevadas por área. Máximo potencial fisiológico maturidade
Início da deterioração e atuação de mecanismos de reparo
Controvérsia: é possível reverter os efeitosda deterioração de sementes individuais?
2
100
80
TEMPO
Curva de perda da viabilidade da semente (POWELL, 1986)
FASE 1 FASE 2 FASE 3
A
B
? Se não é possível recuperar indivíduos, a pesquisa tem procurado desenvolver
procedimentos que permitam uniformizar o desempenho ou realçar determinadas características do LOTE DE SEMENTES
Há alternativa (s) ?
“Seed Enhancement”Expressão que procura definir um conjunto detécnicas ou procedimentos aplicados a lotes desementes, entre a colheita e a semeadura, visandorealçar as características de um lote de sementes oufavorecer seu desempenho, tanto em campo comodurante o armazenamento
Inclui: beneficiamento, aplicação de materiais de cobertura,condicionamento fisiológico, tratamento químico, físicoou biológico não são excludentes
Conjunto de procedimentos disponíveis para favorecer a germinação, a sanidade, o
desenvolvimento das plântulas, interferir nas relações semente/ambiente, aprimorar as
características físicas do lote e promover a incorporação de materiais às sementes antes da
semeadura
Condicionamento
3
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
Desempenho da semente: histórico + ambiente após asemeadura (condições ótimas x sub-ótimas)
Sintomas característicos do declínio do potencial fisiológico:- maior período de tempo entre a semeadura e o início
da germinação- redução da velocidade de germinação- maior intervalo entre a germinação da “primeira” e a da
“última” semente da população: desuniformidade degerminação
ESTANDE
Teor
de
Águ
a (%
)
Período de Embebição
I II III
Alterações no padrão de hidratação de sementes durante a germinação (A) e ocondicionamento fisiológico (B). Há três fases de embebição durante a germinação, masdurante o condicionamento fisiológico, as sementes não ultrapassam a fase II.
A
B
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICOHidratação controlada de uma amostra ou de um lote de sementes,incentivando o metabolismo durante as fases I e II da embebição,sem permitir a protrusão da raiz primária
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
Ativam-se a digestão, translocação eassimilação das reservas, de modo que assementes da população passem aapresentar estado metabólico semelhantequando o acesso à água é interrompido
4
Condicionada Não Condicionada
Plântulas de alface com três dias de idade, provenientes de sementescondicionadas fisiologicamente (A) e não condicionadas (B) (Adaptado deMcDonald, 2000).
Germinação das sementes tratadas: mais rápida e plântulas com desenvolvimentouniforme.
A B
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
Conhecimentos necessários:Padrão de hidratação sob vários potenciais hídricos e temperaturas:
Base para a ativação adequada
Combinação potencial hídrico/temperatura/período de condicionamento
META: UNIFORMIZAÇÃO DO DESEMPENHO
Teor
de
Águ
a (%
)
III
III
Período
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
Conhecimentos necessários:
- Padrão de hidratação: Base para a ativação adequadaCombinação potencial hídrico / temperatura / período de condicionamento
-Tolerância à desidratação: - Ativação adequada + reduzir reversão de efeitos- Estabelecer momento propício para interrupção
da hidratação
META: UNIFORMIZAÇÃO DO DESEMPENHO
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICOEvolução do conhecimento
Grande impulso: Heydecker et al. (1975):“Invigoration of seeds?”Embebição de sementes de cebola em soluções de PEG (-1,1 a -1,2 MPa): benefício à velocidade de germinação
Primeiras pesquisas: Kidd & West (1919):embebição com quantidade limitada de água e
rapidez de germinação
5
Villiers & Edgcumbe (1975):períodos intermitentes de embebição e de
desidratação podem reduzir acentuadamentea taxa de deterioração de sementes de alface
CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
5
15
25
2 12104 5 6 8Armazenamento (meses)
Ab
erra
ções
cro
mo
ssô
mic
as (
%)
Secas
Embebidas
Villiers & Edgcumbe (1975)
FORNECIMENTO DE ÁGUA ÀS SEMENTES
Hidratação não é uniforme: entrada gradativa de águae “frente de umedecimento”
Hidratação não monitorada: plena disponibilidade deágua embebição direta ou atmosfera úmidaQuantidade captada é governada pela afinidade dostecidos da semente e a água
Hidratação controlada: potencial hídrico é pré-estabe-lecido uso de substâncias químicas, papel,partículas sólidas umedecidas ou com a adição dequantidades conhecidas de água
Embebição Ativação Crescimento
Embebição CrescimentoSecagem
eArmazenamento
Teo
r d
e ág
ua
das
sem
ente
s
Sementes embebidas em águaCondicionamentoe armazenamento
Sementes embebidas lentamente
Embebição Ativação Bloqueio doCrescimento
Tempo
6
FORNECIMENTO DE ÁGUA ÀS SEMENTES
ATMOSFERA ÚMIDA
Cuidado especial: manutenção de temperatura constante
A 15oCU.R. = 99% potencial hídrico = - 0,15 MPaU.R. = 89,5% potencial hídrico = - 15 MPa
IMERSÃO EM DIRETA EM ÁGUA
Princípio: trocas de vapor d’água entre a semente e o ar atmosférico até atingir o equilíbrio higroscópico
Resultados de tratamentos condicionadores em sementes de soja(Knypl & Khan, 1981)
Parâmetro TestemunhaAtmosfera
úmida Osmocondicionamento
Teor de água (%) 9,5 21,5 59,5
Condutividade elétrica (S.cm-1)
350 190 170
Velocidade de germinação (dias)(†) 7,6 3,5 3,6
Comprimento plântulas (cm)(‡) 5,1 12,4 12,5
(†) Período para germinação de 50% das sementes da amostra, a 20oC(‡) Avaliação aos 10 dias após a semeadura
FORNECIMENTO DE ÁGUA ÀS SEMENTES
CONDICIONAMENTO MÁTRICO
Matricondicionamento: hidratação das sementes misturadascom material sólido + água, em proporções planejadas
Materiais utilizados: vermiculita, areia, argila calcinada,silicato de cálcio sintético (Micro-Cel)
Características desejáveis:- alta capacidade de retenção de água- insolúvel em água e estabilidade física- quimicamente inerte e não tóxico- ampla superfície de exposição- facilidade de manejo- não interferir na aeração
FORNECIMENTO DE ÁGUA ÀS SEMENTES
CONDICIONAMENTO OSMÓTICO
Hidratação controlada em solução aquosa de agente osmótico:polielileno glicol (6000 ou 8000), sais inorgânicos (NaCl; KNO3; MgSO4; MgCl2; KH2PO4) ou outras substâncias solúveis em água(manitol, glicerol), até que seja alcançado o equilíbrio entre ospotenciais hídricos das sementes e da solução
Polietileno glicol polímero de alto peso molecular, não tóxico, não penetra nas células
Problema com PEG possível necessidade de aeração artificial
Concentração fórmula de Michel & Kaufmann: potencial etemperatura
7
Po = (1,18.10-2)C – (1,18.10-4 C2) + (2,67.10-4)CT +
+ (8,39.10-7)C2T
Michel & Kaufmann (1973)
Po = potencial osmótico desejado (em atm ou bar)
C = concentração de PEG 6000/kg da água
T= oC1 atm ou bar = 0,1 MPa
Tabelas para PEG 6000 (Villela et al., 1991) e para PEG 8000 (Villela e Beckert, 2001)
FORNECIMENTO DE ÁGUA ÀS SEMENTES
CONDICIONAMENTO OSMÓTICO
Procedimento
Período: 2 a 21 diasPotencial da solução: - 0,5 a – 2,0 MPaTemperatura: 15 a 25 oC
> temperatura
> temperatura
> concentração
< período
> concentração
> período
Equipamento comercial para condicionamento osmótico (Bradford)
FORNECIMENTO DE ÁGUA ÀS SEMENTES
HIDROCONDICIONAMENTO PELO MÉTODO DO TAMBOR
Distribuição de quantidades conhecidas de água, para queas sementes atinjam graus de umidade pré-determinados
Água pode ser adicionada de uma só vez ou parceladamenteDuração do tratamento depende da capacidade de captaçãode água pelas sementes e do teor de água desejado
Não aplicar em excesso: evitar presença de água livre nasuperfície das sementes entre dois ciclos subsequentes
8
Protótipo de “tambor” para condicionamento fisiológico de sementes
TamborTanqueSolenóide
CronômetrosMotor
Motor Síncrono Tambor
Cronômetros
Tanque
VálvulaBomba Elétrica
Sementes úmidas Sementes “secas”
9
(Bradford)
EFEITOS DO CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
ALTERAÇÕES METABÓLICAS
- Mecanismos de reparo do sistema de membranas
- Acréscimo da síntese de DNA e RNA
- Acréscimo da síntese e atividade de enzimas
- Incentivo à produção de ATP- Redução da peroxidação de lipídios
- Síntese e liberação mais rápida de giberelinas
pelo embrião
Sementes menores X sementes maiores (HIDRATAÇÃO)
EFEITOS DO CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS
- Germinação mais rápida (menor exposição ao ambiente)
Condicionada Não Condicionada
20
40
60
1 9 17135
Ger
min
ação
(%
)
Dias após a semeadura
condicionadas
não tratadas
Cebola: PEG – 1,0 MPa, 10 oC (Heydecker, 1975)
10
(Bradford, 1984)
Vigor Temperatura (oC)Período médio para germinação (dias)
Ñ Condicionadas Condicionadas
Maior 15 4,82 0,64
Menor 15 6,06 0,62
Maior 08 10,16 1,06
Menor 08 13,55 1,09
Germinação (porcentagem e velocidade) de sementes de alho poró(Allium porrum) sob influência do osmocondicionamento (Bray etal., 1989).
INCOTEC
Condicionamento pimentão
EFEITOS DO CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS
- Maior tolerância a estresses após a semeadura
11
Germinação de dois lotes de sementes condicionadas de cenoura expostas atemperaturas supra-ótimas (30oC)Adaptado de Pereira et al. (2009)
Tratamentos
Não condic. (test)
PEG 6000 – 1.0 MPa / 4 dias
PEG 6000 – 1.0 MPa / 8 dias
PEG 6000 – 1.2 MPa / 4 dias
PEG 6000 – 1.2 MPa / 8 dias
20
40
60
80
100
Lote 1 Lote 2
Efeitos da temperatura na germinação de sementes de tomate e de alho poróCorbineau and Come (2006)
TOMATE ALHO PORÓ
CONDICIONADAS
25
50
75
100
25
50
75
100
10 3020 10 3020
GER
MIN
AÇ
ÃO
(%)
GER
MIN
AÇ
ÃO
(%)
200
800
1000
1200
3520
Temperatura (oC)
600
400
C2H
4(µ
l/g)
4 dias
8 dias
12 dias
Produção de etileno em sementes de cenoura colocadas para germinar a 20oC e 35oC após diferentes períodos de osmocondicionamento (Nascimento et al., 2013)
Germinação (a 35oC) de sementes de cenoura colhidas em diferentes estádios de maturação e osmocondicionadas durante vários períodos em solução de PEG -1,3 MPa, a 15oC Nascimento et al. (2013)
20
80
100
3020
60
40
3 dias
6 dias 9 dias
40
Dias após a antese
não tratadas
Ger
min
ação
(%)
12
TratamentoBerinjela Melão Tomate
15oC 25oC 17oC 25oC 10oC 20oC
Condicionadas 94 95 87 89 93 93
Não condicionadas 22 96 72 91 46 95
Germinação (%) de sementes condicionadas ou não de berinjela, melão etomate expostas a diferentes temperaturas (Adaptado de Nascimento, 2005).
Sementes foram condicionadas em solução de KNO3 (0,35 M), a 20oCdurante 96 h e colocadas para germinar sob temperaturas variáveis,dependendo da espécie. As sementes tratadas apresentaram germinaçãosuperior quando expostas a temperaturas subótimas.
EFEITOS DO CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS
- Desempenho sob deficiência hídrica
- Microrganismos:
pode haver acréscimo ou redução da incidência
- Crescimento de raízes e de parte aérea
INCOTEC
Condicionamento tomate
EFEITOS DO CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
ALTERAÇÕES FISIOLÓGICAS
- Sincronização da germinação
- Redução de injúrias durante a embebição
- Transplante: uniformidade de estande, economia de
sementes, taxa de repicagem, rotatividade de espaço
- Superação da dormência
13
INCOTEC
EFEITOS DO CONDICIONAMENTO FISIOLÓGICO
CONSIDERAÇÕES GERAIS
- Respostas mais favoráveis em sementes menores
- Nessas espécies, maior potencial para uso em escala
comercial: valor de mercado, tecnologia de produção,
manejo de menor quantidade de sementes
- Benefícios geralmente atribuídos à reorganização do
sistema de membranas
- A questão dos espaços livres no interior das sementes
FATORES QUE AFETAM OS RESULTADOS
Genótipo
Velocidade de hidratação: injúrias x reparo
TemperaturaAção dos mecanismos de reparo
Materiais e procedimentos utilizados para ocondicionamento
Potencial fisiológico das sementes: grau de deterioração
CUIDADO COM O PROCEDIMENTO ADOTADO :
PERÍODO DE EMBEBIÇÃO OU GRAU DE UMIDADE DAS SEMENTES ?
14
Teores de água e respectivos períodos de embebição, de seis lotes de sementes de cebola, cv. Granex 33, no início da emissão da raiz primária (Caseiro, 2003).
LotesGerminação Inicial
(%)Teor de água (%)
Embebição(horas)
1 87 46,3 24
2 87 45,3 26
3 91 47,5 30
4 41 48,3 60
5 79 47,4 48
6 87 44,3 24
Tratam. Lote A Lote B Lote C
inicial finalTempo médio inicial final
Tempo médio inicial final
Tempo médio
- 0,1MPa 7,2 32,5 16 h 7,3 32,2 16,1 h 7,1 32,0 16,5 h
- 0,2MPa 7,2 32,0 17:25 h 7,3 31,6 19:42 h 7,1 31,8 20:00 h
Testem. 7,2 7,3 7,1
Teores de água de lotes de sementes do cv Jóia antes (inicial) e após (final) o
osmocondicionamento em papel embebido em solução de PEG -0,1 MPa e PEG -0,2
MPa e tempo médio (T médio) para as sementes atingirem o teor de água desejado
(Lima e Marcos Filho, 2010).
Potencial osmótico
(MPa)
Temperatura (oC)
Sem aeração Com aeração
Porcent.Velocidade
(índice)Porcent.
Velocidade (índice)
- 1,23 10 74 8,5 87 2,2
-1,16 15 78 8,8 80 1,9
-1,08 20 64 11,7 76 2,0
Porcentagem e velocidade de germinação de sementes de cebolaosmocondicionadas em soluções de PEG 6000, com ou sem aeração suplementar(Heydecker et al., 1975).
Sementes osmocondicionadas (14 dias), secadas (2 h) e colocadas para germinar.Aeração suplementar favoreceu tanto a porcentagem como a velocidade degerminação. As temperaturas de 10oC e 15oC foram mais adequadas ao tratamento.
FATORES QUE AFETAM OS RESULTADOS
Secagem pós-tratamento
Efeitos controvertidos
Reversão de efeitos?
15
20
40
80
100
10 50403020
60
60
Ger
min
ação
(%
)
Embebição (horas)
condicionadas
testemunha
condicionadas e secadas
Garcia et al. (1995): milho, condicionamento osmótico + secagem
TratamentosGermin.
(%)
Velocidade de germinação
(índice)
Envelh. acelerado
(%)
Condutividade (μmho/cm/g)
Teor de água (%)
Testemunha 93 9,62 82 156,9 6,2
Condicionadas 94 16,08 87 63,5 45,4
Secagem rápida 94 11,66 88 76,6 7,6
Secagem lenta 92 11,14 88 84,6 7,2
Testes de germinação, índice de velocidade de germinação, envelhecimentoacelerado, condutividade elétrica e teor de água de sementes de cebola, cv.Petroline, submetidas a processos de secagem após o condicionamentofisiológico (Caseiro & Marcos Filho, 2003).
Tratam.Velocidade de germinação (índice) Emergência de plântulas (%)
Lote 1 Lote 2 Lote 3 Lote 1 Lote 2 Lote 3
Test 14,95 BCb 16,29 BCa 15,27 BCb 100 Aab 100 Aa 97 ABCb
SNS 15,90 ABb 17,65 Aa 16,30 Ab 99 ABa 100 Aa 100 Aa
SR 15,70 ABa 16,07 BCa 15,68 ABa 95 ABC b 100 Aa 100 AB a
SL 15,48 ABb 16,45 Ba 16,17 Bab 99 ABa 100 Aa 98 ABCa
Velocidade de germinação, emergência de plântulas em três lotes de sementes de couve-flor, cv. Sharon: T (testemunha), SNS (sementes condicionadas não secadas), SR (secagem rápida), SL (secagem lenta)
(Kikuti e Marcos Filho, 2008)Letras maiúsculas: comparações dentro de cada coluna (entre tratamentos); letras
minúsculas: comparações dentro de cada linha (entre lotes) (teste de Tukey, 5% de probabilidade)
FATORES QUE AFETAM OS RESULTADOSArmazenamento pós tratamento e secagem
Sementes não foram armazenadassob condições ideais
Sementes armazenadas
sob condições ideais
NC C
16
Lotes Trat.
Velocidade de germinação
(índice)
Emergência de plântulas
(%)0 2 4 6 0 2 4 6 Médias
4
TCL 14,68 Ba 12,72 Bbc 13,54 Bb 12,42 Bc 88 93 85 90 89
CCL 17,13 Aa 14,40 Ab 15,26 Ab 14,81 Ab 92 92 88 93 91
TCC 14,68 Ba 12,44 Bb 14,05 Ba 13,06 Bb 88 92 88 89 89
CCC 17,13 Aa 14,27 Ab 14,04 Bb 14,19 Ab 92 92 80 95 90
5
TCL 15,90 Ba 14,06 ABb 14,73 ABab 13,61 Bb 96 95 95 89 94
CCL 15,29 Ba 14,21 Ab 15,52 Ab 15,08 Ab 96 94 94 98 95
TCC 19,14 Aa 13,32 Bb 14,10 Bab 14,82 Aa 96 93 88 91 92
CCC 15,29 Ba 15,07 Ab 15,40 Ab 15,24 Ab 96 96 96 97 96
Velocidade de germinação, emergência de plântulas em três lotes desementes de couve-flor, cv. Teresópolis Gigante, submetidos aocondicionamento e secagem (C), testemunha (T), armazenados em condiçõesde laboratório (CL) ou em condições controladas (CC), avaliados com 0, 2, 4 e6 meses de armazenamento. (Kikuti e Marcos Filho, 2008)
Período(meses)
Germinação final (%)
Velocidade de germ. (índice)
Emergência (%)Velocidade de emerg. (índice)
Test Cond Test Cond Test Cond Test Cond
LOTE 1
0 98 Aa 99 Aa 32,2 Ab 35,5 Aa 99 Aa 98 Aa 21,7 Ba 22,5 Ca
2 96 Aa 98 Aa 31,6 Aa 32,8 Ba 100 Aa 99 Aa 25,6 Ab 27,9 Ba
4 95 Ab 99 Aa 31,4 Ab 32,9 Ba 100 Aa 100 Aa 26,9 Ab 31,9 Aa
6 97 Aa 96 Aa 28,9 Bb 31,7 Ba 86 Bb 97 Aa 15,6 Cb 22,7 Ca
LOTE 2
0 100 Aa 100 Aa 33,1 Ab 38,0 Aa 100 Aa 100 Aa 22,8 Ba 24,1 Ba
2 100 Aa 93 Bb 32,8 Aa 32,6 Ba 100 Aa 100 Aa 25,5 Ab 31,4 Aa
4 100 Aa 98 Aa 33,3 Aa 32,6 Ba 97 Aa 99 Aa 26,9 Ab 31,7 Aa
6 97 Aa 100 Aa 31,4 Bb 33,2 Ba 85 Bb 100 Aa 15,6 Cb 24,7 BaValores médios de germinação e vigor (índice de velocidade de germinação, emergência de plântulas, índicede velocidade de emergência) de 3 lotes de sementes do cv. Safira submetidas (cond) ou não (test) aocondicionamento fisiológico, durante 6 meses de armazenamento (0, 2, 4 e 6) em ambiente normal (Lima eMarcos Filho).
CONDICIONAMENTO BIOLÓGICO
Hidratação de sementes e cobertura com fungos oubactérias, numa única operaçãoTrichoderma, Gliocadium, Enterobacter, Bacillus,Pseudomonas
Mais de 20 gêneros de fungos
Pode ser combinado com outros sistemas para ocondicionamento fisiológico
TratamentosEmergência de plântulas (%)
3 dias 5 dias 7 dias Total
Testemunha 24 43 11 78
Osmocondicionamento 65 5 4 74
Biocondicionamento 62 6 6 74
Emergência de plântulas de tomate produzidas de sementes submetidas acondicionamentos osmótico e biológico (Warren e Bennett, 1999)