CONDICIONAMENTO DE SEMENTES

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


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


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


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


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


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


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


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)


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)


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

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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)


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



- Maior tolerância a estresses após a semeadura

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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.



- Desempenho sob deficiência hídrica

- Microrganismos:

pode haver acréscimo ou redução da incidência

- Crescimento de raízes e de parte aérea

INCOTEC

Condicionamento tomate



- 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

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INCOTEC


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 ?

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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

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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)

CONDICIONAMENTO DE SEMENTES

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