Importancia, formação, maturação e composição de sementes 2013
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Mestrado em Horticultura IrrigadaUniversidade do Estado da Bahia- UNEB
Importância das Sementes
Dantas, B.F., 2013
Bárbara França DantasDr. Fisiologia e Tecnologia de Sementes e Mudas
Embrapa Semi-Árido
As sementes têm a função de perpetuação e multiplicação dasespécies. É o elemento principal no estabelecimento,expansão,diversificação e desenvolvimento da agricultura.
Qual é a importância das sementes?Qual é a importância das sementes?
Dantas, B.F., 2013
Modificador da história do homemVida nômande����vida sedentária e desenvolvimento da agricultura
Dantas, B.F., 2013
Insumo agrícola“a semente é insumo agrícola de caráter indispensável, sem aqual é impossível efetivar o plantio de qualquer cultura agrícolaanual” Swedenberger Barbosa, Ministro de Estado Chefe da Casa Civil da
Presidência da República, interino (Publicada no D.O.U. de 26.09.2003)
Dantas, B.F., 2013
http://www.mondovr.com/2007/01/
http://www.patoshoje.com.br
Alimento65% alimentação de países subdesenvolvidos35% alimentação de países desenvolvidos
Dantas, B.F., 2013www4.ensp.fiocruz.br/terrapia
Matéria prima para indústriaBiodiesel
Corantes
Cosméticos
Farmaceuticos
Dantas, B.F., 2013
ArtesanatoBiojóias e Ecojóias
Decoração
outros... http://clariceveras.wordpress.com
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viladoartesao.com.br
pt.artesanum.com
Mecanismo de perpetuação da espécie
Distribuição da germinação:
no tempo- pelos mecanismos de dormência
no espaço- pelos mecanismos de dispersão
Dantas, B.F., 2013
Portador do material genético
Permite transmitir a informação genéticaPerpetua a variabilidade genéticaGrande importância em programas de melhoramento genético
Dantas, B.F., 2013
Dantas, B.F., 2013
Inimigo do homemDificuldade de controle de sementes de plantas daninhas
Dantas, B.F., 2013
O que é semente?????O que é semente?????
http://www.dicio.com.br/semente/
Dantas, B.F., 2013
Como é formada a semente?Como é formada a semente?
–Por via sexuada?
–Por via assexuada?
–Por via sexuada?
–Por via assexuada?
Dantas, B.F., 2013Dantas, B.F., 2008
Por via sexuadaPor via sexuada
Dantas, B.F., 2013
GametogêneseGametogênese
Dantas, B.F., 2013
Microsporogênese e gametogênese masculina
Formação do grão de pólen
Microsporogênese e gametogênese masculina
Formação do grão de pólen
Microsporogênese:MULTIPLICAÇÃOA célula inicial do tecido germinativo passa por sucessivas mitoses dando origem a uma população de microsporogônios.CRESCIMENTOOs microporogônios aumentam seus volumes de citoplasma e núcleo dando origem ao microsporócito 1º que é uma célula capaz de sofrer meiose.
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microsporócito 1º que é uma célula capaz de sofrer meiose.MEIOSENa 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.DIFERENCIAÇÃOO micrósporo se diferencia em um grão de pólen, que apresenta duas camadas protetoras (exina e intina) com vários póros e o núcleo haplóide.
Microsporogênese e gametogênese
masculina
Formação do grão de pólen
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
Dantas, B.F., 2013
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.DIFERENCIAÇÃOO micrósporo se diferencia em um grão de pólen, que
apresenta duas camadas protetoras (exina e intina) com
vários póros e o núcleo haplóide.
Microsporogênese e gametogênese masculina
Formação do grão de pólen
Microsporogênese e gametogênese masculina
Formação do grão de pólen
Microgametogênese:Terminada a diferenciação, o núcleo dogrão de pólen sofre primeira cariocinese,dando origem a dois núcleos.Núcleo reprodutivoNúcleo vegetativo
Núcleo reprodutivo passa pela segunda
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Núcleo reprodutivo passa pela segundacariocinese, dando origem aos núcleosgaméticos masculinos.
Assim, cada grão de pólen adulto contémtrês núcleos haplóides com informaçãogenética idêntica.
Megasporogenese e gametogênese feminina
Formação do saco embrionário
Megasporogenese e gametogênese feminina
Formação do saco embrionário
Megassporogênese:MULTIPLICAÇÃO - A célula inicial do epitélio germinativo (nucela) sofre várias mitoses dando origem a uma população de megasporogônias (ou macrosporogônias)
CRESCIMENTO -A megasporogônia aumenta seu volume nuclear e citoplamático dando origem a um megasporócito 1º.
MEIOSE - A meiose I, é irregular pela ocorrência de uma citocinese diferencial que dá origem a uma célula abortiva e ao megasporócito 2º.
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abortiva e ao megasporócito 2º.Na meiose II, o megasporócito 2º dá origem a uma megáspora e outra célula abortiva. Células abortivas podem se dividir dando origem a duas outras células abortivas.
DIFERENCIAÇÃOForma-se o saco embrionário.
Macrogametogênese:
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;
Megasporogenese e gametogênese feminina
Formação do saco embrionário
Megasporogenese e gametogênese feminina
Formação do saco embrionário
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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 .
Por via sexuada - PolinizaçãoPor via sexuada - Polinização
Dantas, B.F., 2013
Autopolinização: os grãos de pólen são transferidos dos estames para os carpelos da mesma flor (situação A) ou para carpelos 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 de outra planta da mesma espécie.
Por via sexuada - Dupla fecundaçãoPor 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 � tegumento
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A apomixia ocorre em todo o reino vegetal e nas algas.
Por via assexuada - APOMIXIAPor via assexuada - APOMIXIA
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�Formação de sementes sem fecundação
�Ocorre em 15% das famílias das angiospermas
�Três etapas principais distintas� ausência ou redução da meiose� a ativação do desenvolvimento da oosfera não fecundada� iniciação autônoma, ou não, do endosperma
�Curto circuito ou desregulação em estádios-chave do desenvolvimento sexual normal
Por via assexuada - APOMIXIAPor via assexuada - APOMIXIA
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�No 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.
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
Apomixia Apomixia
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Em alguns casos há coexistência, num mesmo óvulo, de aposporia com processos sexuais, porém osprodutos do processo sexual tendem a degenerar, pois os apospóricos se desenvolvem maisrapidamente, já que não envolvem meiose.
Apomixia Apomixia
Diplosporia mitóticaO 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.
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Diplosporia meióticaOcorre 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.
Apomixia Apomixia
Origina-se um saco embrionário adventício, ou seja, não é a partir da célula mãe do megásporo, mas de células somáticas da
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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.
Por via sexuada - Dupla fecundaçãoPor via sexuada - Dupla fecundação
Dantas, B.F., 2013
A partir da primeira divisão do zigoto, a estrutura padrão do embrião e odestino das células já se torna evidente
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destino das células já se torna evidente
Desenvolvimento do embrião de Arabidopsis thaliana
EmbriãoSuspensor
Desenvolvimento do embrião de Arabidopsis thaliana
Dantas, B.F., 2013
Divisão inicial Estágio globular Estágio de coração
O desenvolvimento do embrião de monocotiledôneas segue um padrãosemelhante ao das dicotiledôneas, resultando em meristemas primários:
protoderma, procâmbio e meristema basal
Dantas, B.F., 2013
Desenvolvimento do embrião de Arabidopsis thaliana
Dantas, B.F., 2013
Semente madura
1-3: Caesalpinia leiostachya:1: plúmula; 2: detalhe do epicótilo; 3: protoderme e meristema basal;4-6: Dimorphandra mollis:4: plúmula; 5: extremidade radicular do eixo embrionário, com primórdio de coifa; 6: detalhe do primórdio de coifa; 7-10: Peltophorum dubium:7: porção caulinar do eixo embrionário; 8: plúmula; 9: meristema basal;10: protoderme e meristema
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9: meristema basal;10: protoderme e meristema basal
�: 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
SANTA-CATARINA, et al. Crescimento e variações no conteúdo de AIA e ABA durante o desenvolvimento doembrião 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.
Tegumento
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
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Tegumento
PRIMINA
SECUNDINA
TESTA (Externo)
TEGMA (Interno)
Endosperma ou Albúmen
NÚCLEO DO ENDOSPERMA ENDOSPERMAdivisões
diferenciação
Dantas, B.F., 2013
Sementes Albuminosas: monocotiledôneas, mamona, café, alface, seringueira, tomate, beterraba
Sementes Exalbuminosas: geralmente dicotiledôneas, leguminosas, malváceas, cucurbitáceas, crucíferas
TECIDO DE RESERVA GERMINAÇÃOdesenvolvimento do embrião
Estrutura das sementes
Dantas, B.F., 2013
Estrutura das sementes
TegumentoTesta Originada da primina do óvulo, geralmente espessa e
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.
Dantas, B.F., 2013
Amêndoa
Cotilédones Folhas embrionárias que também se forma a partir do zigoto
Monocotiledômeas
Dicotiledôneas
Albúmen ou endosperma
Tecido de reserva triplóide formado pela fecundação dos núcleos polares. É comum nas monocotiledôneas, raro nas dicotiledôneas. Nas gimnospermas é haplóide, pois se forma antes da fecundação.
Desenvolvimento e maturação de sementes
Desenvolvimento e maturação de sementes
Recapitulando....
O que é uma semente?????
Semente é o óvulo maduro das plantas já fecundado, sendo formada pelo tegumento ou casca, embrião (2n) e pelo endosperma (3n) que
o envolve.
Qual é a função de uma semente????
Dantas, B.F., 2013
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
agrícola anual”
Desenvolvimento e maturação de sementes
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
...se estende até a maturidade fisiológica da sementes
•Tamanho•Teor de água•Teor de matéria seca
Modificações físicas e fisiológicasModificações físicas e fisiológicas
Desenvolvimento e maturação de sementes
Desenvolvimento e maturação de sementes
Dantas, B.F., 2013
•Teor de matéria seca•Germinação•Vigor•Tolerância à dessecação
Maturidade fisiológica
Modificações de algumas características fisiológicas de sementes durante o processo de maturação Ín
dic
e d
e m
atu
raçã
o (
g, %
)Teor de água
Tamanho
Matéria seca
Vigor
• Multiplicação celular•Desenvolvimento celular
•Decresce lentamente no início•Muito alto na maturidade fisiológica•Decresce rapidamente
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Índ
ice
de
mat
ura
ção
(g,
%)
Zigoto Semente madura
Vigor
Germinação
Fotoassimilados (proteínas, açúcares, lipídeos...)•Enchimento de sementes/grãos•Máx= Maturidade fisiológica
•Decresce rapidamente
Caracterização de diferentes fases do desenvolvimento de sementes de Medicago truncatula
Gallardo K. et.al. Plant Physiol. 2010:133:664-682
Dantas, B.F., 2013
histodiferenciação enchimento dessecação
•Atributos morfológicos- reconhecimento prático- colheitaeficiente•Milho= camada negra•Hortaliças e frutas= início da mudança de cor do fruto
Maturidade fisiológica
Dantas, B.F., 2013
•RECONHECIMENTO PRÁTICO-colheita eficiente•Repouso do fruto- maturação
MARTINS, G.N. et al. Influência do repouso pós-colheita de frutos na qualidade fisiológica de sementes de mamão. Rev. bras.
Sementes. 2006, v. 28, n. 2, pp. 142-146.
Maturidade fisiológica
Dantas, B.F., 2013
QUALIDADE FISIOLÓGICA E SANITÁRIA DE SEMENTES DE Zinnia
elegans Jacq. COLHIDAS EM DIFERENTES ÉPOCASPEDROSO et al., Revista Brasileira de Sementes, vol. 30, nº 3, p. 164-171, 2008.
Dantas, B.F., 2013
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, 2012
Dantas, B.F., 2013 Dias após a antese
Dessecação
Maturação
Embriogênese
Desenvolvimento Germinação
Embebição - Germinação
CrescimentoDessecação
Maturação
Embriogênese
Desenvolvimento Germinação
Embebição - Germinação
Crescimento
Divisão celular
Expansão celular
Deposição de reservas
Metabolismo
reduzidoMetabolismo
reativado
Expansão celularProteínas LEA
Mobilização de reservas
Oligossacarídeos não redutores
Divisão celular
Expansão celular
Deposição de reservas
Metabolismo
reduzidoMetabolismo
reativado
Expansão celularProteínas LEA
Mobilização de reservas
Oligossacarídeos não redutores
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Dantas, B.F., 2013
Quiescência
DormênciaReparo
membranas DNA
Intolerante à dessecação Tolerante à dessecaçãoIntolerante àdessecação
Divisão celular
Oligossacarídeos não redutores
Quiescência
DormênciaReparo
membranas DNA
Intolerante à dessecação Tolerante à dessecaçãoIntolerante àdessecação
Intolerante à dessecação Tolerante à dessecaçãoIntolerante àdessecação
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IntroduçãIntrodução
Adaptada por: DE CASTRO & HILHORST (2000)
Viabilidade, vigor, e tolerância à dessecação durante o desenvolvimento de sementes de M. truncatula
Gallardo K. et.al. Plant Physiol. 2003:133:664-682
Dantas, B.F., 2013
Acúmulo de reservas - Carboidratos
AMARAL et al. Formação das substâncias de reserva durante odesenvolvimento de sementes de urucum (Bixa orellana L. - Bixaceae). Acta
bot. bras. [online]. 2001, vol.15, n.1, pp. 125-132.
Dantas, B.F., 2013
Cinética de acúmulo de carboidratos durante o desenvolvimento de sementes de soja
Dantas, B.F., 2013 ADAMS et al. Annals of Botany, 45 (5): 577. (1980)
Acúmulo de reservas- Proteínas
AMARAL et al. Formação das substâncias de reserva durante odesenvolvimento de sementes de urucum (Bixa orellana L. - Bixaceae). Acta
bot. bras. [online]. 2001, vol.15, n.1, pp. 125-132.
Dantas, B.F., 2013
Cinética de acúmulo de proteínas de reserva de sementes coletadas aos 12, 14, 16, 18, and 20 DAP
Dantas, B.F., 2013 Gallardo K. et.al. Plant Physiol. 2003:133:664-682
Acúmulo de reservas - Lipídeos
Dantas, B.F., 2013
CORTE et al. Histochemical aspects of reserves mobilization of Caesalpiniapeltophoroides (Leguminosae) seeds during germination and seedlings earlygrowth. Rev. Árvore [online]. 2008, vol.32, n.4, pp. 641-650.
•Solo•Condições climáticas•Adubação
Fatores que afetam o desenvolvimento e maturação de sementes
Fatores que afetam o desenvolvimento e maturação de sementes
MEIRELES, R.C. et al. Influência da água edo potássio na qualidade da semente demamoeiro. Rev. bras. sementes. 2008, vol.30, no. 3, pp. 159-163.
Dantas, B.F., 2013
•Adubação•Água•Manejo cultural
Acúmulo de reservas e composição química das sementes
Acúmulo de reservas e composição química das sementes
Acúmulo de matéria seca• Açúcares•Proteínas•Lipídeos•Fitatos•Ácidos Nucleicos
Dantas, B.F., 2013
•Ácidos Nucleicos
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
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Composição química (%) de algumas espécies
Dantas, B.F., 2013
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CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
CARVALHO, N.M. ; NAKAGAWA, J. Sementes: ciência, tecnologia e produção. Jaboticabal:FUNEP, 2000. 650p.
Composição química (%) das farinhas de sementes de abóboras
Composição química (%) de sementes de milho
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Influência da composição química da sementes nos gastos em energia da planta para sua formação
Dantas, B.F., 2013
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química – parte da semente
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química x maturaçãode sementes de soja
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Teor de amido em sementes de cereais
Composição química de sementes amiláceas
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química de sementes oleaginosas
Teor de óleo em sementes de gergelim de diversas regiões da Venezuela
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química de sementes oleaginosas
Teor de óleo em sementes de soja produzidas sob 3 temperaturas
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química de sementes proteicasTeor de proteínas de reserva em sementes de milho
Classificação das proteínas em sementes:
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Classificação das proteínas em sementes:
Albuminas -são solúveis em água em pHsneutro 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.
Composição química de sementes proteicasComposição de aminoácidos em endosperma de sementes de milho
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química-componentes minerais
Componentes de cinza em sementes de algumas crucíferas
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000
Composição química-Ácidos nucléicos
Desenvolvimento de sementes de algodão e asíntese de RNA mensageiro
CARVALHO & NAKAGAWA, 2000