Importancia, formação, maturação e composição de sementes 2013

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Aulas 1 e 2 da disciplina Fisiologia de Sementes 2013, Mestrado em Horticultura Irrigada- PPHI/UNEB-

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Importancia, formação, maturação e composição de sementes 2013

  1. 1. Importância das Sementes Mestrado em Horticultura Irrigada Universidade do Estado da Bahia- UNEB Bárbara França Dantas Dr. Fisiologia e Tecnologia de Sementes e Mudas Embrapa Semi-ÁridoDantas, B.F., 2013
  2. 2. Qual é a importância das sementes? As sementes têm a função de perpetuação e multiplicação das espécies. É o elemento principal no estabelecimento,expansão, diversificação e desenvolvimento da agricultura.Dantas, B.F., 2013
  3. 3. Modificador da história do homem Vida nômande vida sedentária e desenvolvimento da agriculturaDantas, B.F., 2013
  4. 4. Insumo agrícola “a semente é insumo agrícola de caráter indispensável, sem a qual é impossível efetivar o plantio de qualquer cultura agrícola anual” Swedenberger Barbosa, Ministro de Estado Chefe da Casa Civil da Presidência da República, interino (Publicada no D.O.U. de 26.09.2003) http://www.patoshoje.com.br http://www.mondovr.com/2007/01/Dantas, B.F., 2013
  5. 5. Alimento 65% alimentação de países subdesenvolvidos 35% alimentação de países desenvolvidosDantas, B.F., 2013 www4.ensp.fiocruz.br/terrapia
  6. 6. Matéria prima para indústria Biodiesel Corantes Cosméticos FarmaceuticosDantas, B.F., 2013
  7. 7. Artesanato Biojóias e Ecojóias Decoração outros... http://clariceveras.wordpress.com pt.artesanum.com viladoartesao.com.brDantas, B.F., 2013
  8. 8. Mecanismo de perpetuação da espécie Distribuição da germinação: no tempo- pelos mecanismos de dormência no espaço- pelos mecanismos de dispersãoDantas, B.F., 2013
  9. 9. Portador do material genético Permite transmitir a informação genética Perpetua a variabilidade genética Grande importância em programas de melhoramento genéticoDantas, B.F., 2013
  10. 10. Dantas, B.F., 2013
  11. 11. Inimigo do homem Dificuldade de controle de sementes de plantas daninhasDantas, B.F., 2013
  12. 12. O que é semente????? http://www.dicio.com.br/semente/Dantas, B.F., 2013
  13. 13. Como é formada a semente? –Por via sexuada? –Por via assexuada?Dantas, B.F., 2008Dantas, B.F., 2013
  14. 14. Por via sexuadaDantas, B.F., 2013
  15. 15. GametogêneseDantas, B.F., 2013
  16. 16. Microsporogênese e gametogênese masculina Formação do grão de pólen Microsporogênese: MULTIPLICAÇÃO A célula inicial do tecido germinativo passa por sucessivas mitoses dando origem a uma população de microsporogônios. CRESCIMENTO Os microporogônios aumentam seus volumes de citoplasma e núcleo dando origem ao microsporócito 1º que é uma célula capaz de sofrer meiose. MEIOSE Na primeira etapa (Meiose I ou etapa reducional) cada microsporócito 1º dá origem a dois microsporócito 2º e na segunda etapa (Meiose II ou etapa equacional) cada microsporócito 2º dá origem a um micrósporo. DIFERENCIAÇÃO O micrósporo se diferencia em um grão de pólen, que apresenta duas camadas protetoras (exina e intina) com vários póros e o núcleo haplóide.Dantas, B.F., 2013
  17. 17. Microsporogênese e gametogênese masculina Formação do grão de pólen Microsporogênese: MULTIPLICAÇÃO - A célula inicial do tecido germinativo passa por sucessivas mitoses dando origem a uma população de microsporogônios. CRESCIMENTO -Os microporogônios aumentam seus volumes de citoplasma e núcleo dando origem ao microsporócito 1º que é uma célula capaz de sofrer meiose. MEIOSE - Na primeira etapa (Meiose I ou etapa reducional) cada microsporócito 1º dá origem a dois microsporócito 2º e na segunda etapa (Meiose II ou etapa equacional) cada microsporócito 2º dá origem a um micrósporo. DIFERENCIAÇÃO O micrósporo se diferencia em um grão de pólen, que apresenta duas camadas protetoras (exina e intina) com vários póros e o núcleo haplóide.Dantas, B.F., 2013
  18. 18. Microsporogênese e gametogênese masculina Formação do grão de pólen Microgametogênese: Terminada a diferenciação, o núcleo do grão de pólen sofre primeira cariocinese, dando origem a dois núcleos. Núcleo reprodutivo Núcleo vegetativo Núcleo reprodutivo passa pela segunda cariocinese, dando origem aos núcleos gaméticos masculinos. Assim, cada grão de pólen adulto contém três núcleos haplóides com informação genética idêntica.Dantas, B.F., 2013
  19. 19. Megasporogenese e gametogênese feminina Formação do saco embrionárioMegassporogênese:MULTIPLICAÇÃO - A célula inicial do epitélio germinativo (nucela) sofre várias mitoses dando origem a umapopulação de megasporogônias (ou macrosporogônias)CRESCIMENTO -A megasporogônia aumenta seu volume nuclear e citoplamático dando origem a ummegasporócito 1º.MEIOSE - A meiose I, é irregular pela ocorrência de uma citocinese diferencial que dá origem a uma célulaabortiva e ao megasporócito 2º.Na meiose II, o megasporócito 2º dá origem a uma megáspora e outra célula abortiva. Células abortivaspodem se dividir dando origem a duas outras células abortivas.DIFERENCIAÇÃOForma-se o saco embrionário.Dantas, B.F., 2013
  20. 20. Megasporogenese e gametogênese feminina Formação do saco embrionárioMacrogametogênese:O núcleo do saco embrionário passa por três cariocineses dando origem ao saco embrionário imaturo,que contém 8 núcleos: 2 sinérgides; 1 oosfera (gameta feminino); 2 núcleos polares; 3 antípodas.Todos os núcleos são haplóides e contém a mesma informação genética.Posteriormente as sinérgides e antípodas são reabsorvidas e os núcleos polares se fundem dandoorigem a um núcleo 2x .Dantas, B.F., 2013
  21. 21. Por via sexuada - PolinizaçãoAutopolinização: os grãos de pólen são transferidos dos estames para os carpelos da mesma flor (situação A) ou paracarpelos de diferentes flores da mesma planta (situação B).Polinização cruzada (C): os grãos de pólen são transferidos dos estames de uma flor para os carpelos de outra flor deoutra planta da mesma espécie.Dantas, B.F., 2013
  22. 22. Por via sexuada - Dupla fecundação • 1 Oosfera + 1 Núcleo espermático embrião e cotilédone (2n) • 2 Núcleos polares + 1 Núcleo espermático endosperma (3n) • Camadas externa do óvulo tegumentoDantas, B.F., 2013
  23. 23. Por via assexuada - APOMIXIA A apomixia ocorre em todo o reino vegetal e nas algas.Dantas, B.F., 2013
  24. 24. Por via assexuada - APOMIXIAFormação de sementes sem fecundaçãoOcorre em 15% das famílias das angiospermasTrês etapas principais distintas ausência ou redução da meiose a ativação do desenvolvimento da oosfera não fecundada iniciação autônoma, ou não, do endospermaCurto circuito ou desregulação em estádios-chave do desenvolvimento sexual normalNo melhoramento de plantas possibilidade de capturar e fixar o vigor híbrido sucesso em plantas forrageiras. O interesse atual de utilização da apomixia para melhoramento vegetal reside na transferência da apomixia para diferentes culturas, em que este fenômeno não ocorra naturalmente para otimizar a fixação de genes selecionados.Dantas, B.F., 2013
  25. 25. Apomixia Há formação de um saco embrionário a partir de células da nucela. Tais células são chamadas de ‘apósporos iniciais’ e se assemelham à célula mãe de megásporo, possuindo um grande núcleo e citoplasma denso. Em alguns casos há coexistência, num mesmo óvulo, de aposporia com processos sexuais, porém os produtos do processo sexual tendem a degenerar, pois os apospóricos se desenvolvem mais rapidamente, já que não envolvem meiose.Dantas, B.F., 2013
  26. 26. Apomixia Diplosporia mitótica O embrião se desenvolve de um saco embrionário derivado da célula mãe de megásporo, cuja meiose é alterada, não ocorrendo a redução do número de cromossomos. Diplosporia meiótica Ocorre a redução de cromossomos na meiose I e separação das cromátides na meiose II. Das 4 células formadas, três se degeneram e a única célula que se desenvolve duplica espontaneamente os cromossomos.Dantas, B.F., 2013
  27. 27. Apomixia Origina-se um saco embrionário adventício, ou seja, não é a partir da célula mãe do megásporo, mas de células somáticas da nucela. As células destinadas a se tornarem embriões adventícios possuem núcleo grande e citoplasma denso. Sua proliferação por mitoses forma uma estrutura semelhante a um botão, que se divide rapidamente e forma um embrião típico.Dantas, B.F., 2013
  28. 28. Por via sexuada - Dupla fecundaçãoDantas, B.F., 2013
  29. 29. A partir da primeira divisão do zigoto, a estrutura padrão do embrião e o destino das células já se torna evidenteDesenvolvimento do embrião deArabidopsis thaliana Dantas, B.F., 2013
  30. 30. Desenvolvimento do embrião de Arabidopsis thaliana Embrião SuspensorDivisão inicial Estágio globular Estágio de coração Dantas, B.F., 2013
  31. 31. O desenvolvimento do embrião de monocotiledôneas segue um padrão semelhante ao das dicotiledôneas, resultando em meristemas primários: protoderma, procâmbio e meristema basalDantas, B.F., 2013
  32. 32. Desenvolvimento do embrião de Arabidopsis thaliana Semente maduraDantas, B.F., 2013
  33. 33. 1-3: Caesalpinia leiostachya:1: plúmula; 2: detalhe do epicótilo; 3: protoderme emeristema basal;4-6: Dimorphandra mollis:4: plúmula; 5: extremidade radicular do eixoembrionário, com primórdio de coifa; 6: detalhe doprimórdio de coifa;7-10: Peltophorum dubium:7: porção caulinar do eixo embrionário; 8: plúmula;9: meristema basal;10: protoderme e meristemabasal : grãos de amido : tricomas em diferenciação*: cristais,B: procâmbio,C: meristema fundamental cortical,D: protoderme,G: gema axilar do cotilédone,M: meristema fundamental medular,P: primórdio de coifa Dantas, B.F., 2013
  34. 34. SANTA-CATARINA, et al. Crescimento e variações no conteúdo de AIA e ABA durante o desenvolvimento do embrião zigótico de Ocotea catharinensis Mez. (Lauraceae)A-Estágio 1: embrião em estágio cordiforme inicial incluindo endosperma;B-Estágio 2: embrião em estágio cotiledonar inicial incluindo endosperma;C-Estágio 3: embrião em estágio cotiledonar incluindo endosperma;D-Estágio 4: embrião em estágio cotiledonar (apresentando os cotilédones completamente desenvolvidos);E-Estágio 5: embrião em estágio cotiledonar maduro.
  35. 35. Tegumento - Manter unidas as partes da semente - Proteção contra agentes externos (bióticos e abióticos) - Regular trocas de água e trocas gasosas com o ambiente - Regular a germinação e interferir em mecanismos de dormência - Controle da dispersão espacial das sementes: asas, espinhos, pelos Tegumento PRIMINA TESTA (Externo) SECUNDINA TEGMA (Interno)Dantas, B.F., 2013
  36. 36. Endosperma ou Albúmen divisõesNÚCLEO DO ENDOSPERMA ENDOSPERMA diferenciaçãoSementes Albuminosas:monocotiledôneas, mamona, café, alface, seringueira, tomate, beterrabaSementes Exalbuminosas:geralmente dicotiledôneas, leguminosas, malváceas, cucurbitáceas, crucíferas TECIDO DE RESERVA GERMINAÇÃO desenvolvimento do embriãoDantas, B.F., 2013
  37. 37. Estrutura das sementesDantas, B.F., 2013
  38. 38. Estrutura das sementes Testa Originada da primina do óvulo, geralmente espessa eTegumento lignificada Tégmen Camada mais interna da casca originada pela secundina Embrião Produto da fecundação da oosfera, formado pela multiplicação do zigoto. É constituído pelo caulículo, pela gêmula e pela radícula. Cotilédones Folhas embrionárias que também se forma a partir do zigoto MonocotiledômeasAmêndoa Dicotiledôneas Albúmen ou Tecido de reserva triplóide formado pela fecundação endosperma dos núcleos polares. É comum nas monocotiledôneas, raro nas dicotiledôneas. Nas gimnospermas é haplóide, pois se forma antes da fecundação. Dantas, B.F., 2013
  39. 39. Desenvolvimento e maturação de sementesRecapitulando.... O que é uma semente?????Semente é o óvulo maduro das plantas já fecundado, sendo formadapelo tegumento ou casca, embrião (2n) e pelo endosperma (3n) que o envolve. Qual é a função de uma semente???? Perpetuação e multiplicação das espécies E para a agricultura ???? “a semente é insumo agrícola de caráter indispensável, sem a qual é impossível efetivar o plantio de qualquer cultura Dantas, B.F., 2013 agrícola anual”
  40. 40. Desenvolvimento e maturação de sementes•Importantes aspectos da produção de sementes•Influência das condições ambientais na qualidade da semente•Início logo após a polinização......se estende até a maturidade fisiológica da sementes Dantas, B.F., 2009
  41. 41. Desenvolvimento e maturação de sementes Modificações físicas e fisiológicas •Tamanho •Teor de água •Teor de matéria seca •Germinação •Vigor •Tolerância à dessecaçãoDantas, B.F., 2013
  42. 42. Modificações de algumas características fisiológicas de sementes durante o processo de maturação Teor de água Maturidade fisiológica Índice de maturação (g, %) Tamanho •Decresce lentamente no •início Multiplicação celular Matéria seca •Desenvolvimento celular •Muito alto na maturidade fisiológica •Decresce rapidamente Vigor Fotoassimilados (proteínas, açúcares, lipídeos...) •Enchimento de sementes/grãos •Máx= Maturidade fisiológica Germinação Zigoto Semente maduraDantas, B.F., 2013
  43. 43. Caracterização de diferentes fases do desenvolvimento de sementes de Medicago truncatula Gallardo K. et.al. Plant Physiol. 2010:133:664-682 histodiferenciação enchimento dessecação Dantas, B.F., 2013
  44. 44. Maturidade fisiológica•Atributos morfológicos- reconhecimento prático- colheitaeficiente•Milho= camada negra•Hortaliças e frutas= início da mudança de cor do fruto Dantas, B.F., 2013
  45. 45. Maturidade fisiológica •RECONHECIMENTO PRÁTICO-MARTINS, G.N. et al. Influência do repouso colheita eficientepós-colheita de frutos na qualidade •Repouso do fruto- maturaçãofisiológica de sementes de mamão. Rev. bras.Sementes. 2006, v. 28, n. 2, pp. 142-146.Dantas, B.F., 2013
  46. 46. QUALIDADE FISIOLÓGICA E SANITÁRIA DE SEMENTES DE Zinnia elegans Jacq. COLHIDAS EM DIFERENTES ÉPOCAS PEDROSO et al., Revista Brasileira de Sementes, vol. 30, nº 3, p. 164-171, 2008.Dantas, B.F., 2013
  47. 47. Maturação e dormência em diásporos de carrapicho-de-carneiro (Acanthospermum hispidum DC. – Asteraceae) DUARTE et al., Revista Brasileira de Sementes, vol. 34, nº 3 p. 441 - 449, 2012Dantas, B.F., 2013 Dias após a antese
  48. 48. Desenvolvimento Germinação Embriogênese Dessecação Crescimento Maturação Embebição - Germinação Divisão celular Metabolismo Metabolismo Mobilização reduzido reativado de reservas) Expansão celular Deposição de reservasConteúdo de água, % ( Proteínas LEA Expansão celular Oligossacarídeos não redutores Divisão celular Quiescência Reparo Dormência membranas DNA Intolerante à Intolerante à dessecação Tolerante à dessecação dessecação Adaptada por: DE CASTRO & HILHORST (2000) Dantas, B.F., 2013 Introdução Introduçã
  49. 49. Viabilidade, vigor, e tolerância à dessecação durante o desenvolvimento de sementes de M. truncatula Gallardo K. et.al. Plant Physiol. 2003:133:664-682Dantas, B.F., 2013
  50. 50. Acúmulo de reservas - Carboidratos AMARAL et al. Formação das substâncias de reserva durante o desenvolvimento de sementes de urucum (Bixa orellana L. - Bixaceae). Acta bot. bras. [online]. 2001, vol.15, n.1, pp. 125-132.Dantas, B.F., 2013
  51. 51. Cinética de acúmulo de carboidratos durante o desenvolvimento de sementes de sojaDantas, B.F., 2013 ADAMS et al. Annals of Botany, 45 (5): 577. (1980)
  52. 52. Acúmulo de reservas- Proteínas AMARAL et al. Formação das substâncias de reserva durante o desenvolvimento de sementes de urucum (Bixa orellana L. - Bixaceae). Acta bot. bras. [online]. 2001, vol.15, n.1, pp. 125-132.Dantas, B.F., 2013
  53. 53. Cinética de acúmulo de proteínas de reserva de sementes coletadas aos 12, 14, 16, 18, and 20 DAPDantas, B.F., 2013 Gallardo K. et.al. Plant Physiol. 2003:133:664-682
  54. 54. Acúmulo de reservas - LipídeosCORTE et al. Histochemical aspects of reserves mobilization of Caesalpiniapeltophoroides (Leguminosae) seeds during germination and seedlings early Dantas, B.F., 2013growth. Rev. Árvore [online]. 2008, vol.32, n.4, pp. 641-650.
  55. 55. Fatores que afetam o desenvolvimento e maturação de sementes MEIRELES, R.C. et al. Influência da água e do potássio na qualidade da semente de mamoeiro. Rev. bras. sementes. 2008, vol. 30, no. 3, pp. 159-163.•Solo•Condições climáticas•Adubação•Água•Manejo cultural Dantas, B.F., 2013
  56. 56. Acúmulo de reservas e composição química das sementesAcúmulo de matéria seca• Açúcares•Proteínas•Lipídeos•Fitatos•Ácidos Nucleicos Dantas, B.F., 2013 CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  57. 57. Composição química (%) de algumas espécies Acúmulo de reservas e composição química de sementesDantas, B.F., 2013 CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  58. 58. Composição química (%) das farinhas de sementes de abóborasCARVALHO, N.M. ; NAKAGAWA, J. Sementes: ciência, tecnologia e produção. Jaboticabal:FUNEP, 2000. 650p.
  59. 59. Composição química (%) de sementes de milho CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  60. 60. Influência da composição química da sementes nos gastos em energia da planta para sua formaçãoDantas, B.F., 2013 CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  61. 61. Composição química – parte da semente CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  62. 62. Composição química x maturação de sementes de soja CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  63. 63. Composição química de sementes amiláceasTeor de amido em sementes de cereais CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  64. 64. Composição química de sementes oleaginosasTeor de óleo em sementes de gergelim de diversas regiões da Venezuela CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  65. 65. Composição química de sementes oleaginosasTeor de óleo em sementes de soja produzidas sob 3 temperaturas CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  66. 66. Composição química de sementes proteicas Teor de proteínas de reserva em sementes de milhoClassificação das proteínas em sementes:Albuminas -são solúveis em água em pHs neutro e ácido;Globulinas- são insolúveis em água mas se dissolvem em soluções salinas;Prolaminas- dissolvem em etanol (90%) mas não em água;Glutelinas - são insolúveis em água, soluções salinas e etanol, mas podem ser extraídas com soluções ácidas ou básicas diluídas não muito fortes. CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  67. 67. Composição química de sementes proteicasComposição de aminoácidos em endosperma de sementes de milho CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  68. 68. Composição química- componentes mineraisComponentes de cinza em sementes de algumas crucíferas CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
  69. 69. Composição química- Ácidos nucléicosDesenvolvimento de sementes de algodão e asíntese de RNA mensageiro CARVALHO & NAKAGAWA, 2000

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