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Julio Marcos FilhoTecnologia de Sementes
Depto. Produção Vegetal – USP/ESALQ
FORMAÇÃO DA SEMENTE DE ANGIOSPERMAS
MULTIPLICAÇÃO DE PLANTAS
REPRODUÇÃO VIA SEXUADA: SEMENTES
PROPAGAÇÃO VIA ASSEXUADA
Partes vegetativas, células e tecidos da planta, com
capacidade de regeneração Manutenção de clones
Produção de um novo organismo, com intervenção
de células ou núcleos sexuais Há renovação do
indivíduo
MULTIPLICAÇÃO DE PLANTAS
CICLO SEXUADO
(n)
RECOMBINAÇÃO GÊNICA
(2n)
NOVO INDIVÍDUO
REPRODUÇÃO
CICLO ASSEXUADO(2n)
MANUTENÇÃO GÊNICA(2n)
ESTABELECIMENTO DO CLONE
PROPAGAÇÃO
Diagrama ilustrativo das formas de multiplicação dos vegetais(Scarpare Filho e Almeida, 2002)
PROPAGAÇÃO
VEGETATIVA(Propágulos)
Natural(bulbos, tubérculos,
rizomas...)
Artificial(estaquia, enxertia,micropropagação,
sementes artificiais)
APOMIXIA
(sementes “assexuadas”)
Propágulo: parte da planta utilizada para propagação
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FORMAÇÃO DA SEMENTE
REINO VEGETAL : 350.000 espécies descritas250.000 multiplicadas por sementes
FLORESCIMENTO INÍCIO DA FASE DO CICLO DE VIDA VEGETAL QUE CULMINA COM A FORMAÇÃO DA SEMENTE
REPRODUÇÃO: transição da fase vegetativa para a reprodutiva alteração na atividade de gemas: percepção de estímulos
Tecidos vivos, ainda não diferenciados, que se
multiplicam por divisões mitóticas, formando novos
tecidos que dão origem a partes específicas da planta.
São sinônimos de tecidos embrionários e cons-
tituem primórdios vegetativos (raiz, caule, folhas) ou
reprodutivos (órgãos florais)
MERISTEMAS:
FORMAÇÃO DA SEMENTE
FLORESCIMENTO
INDUÇÃO FLORAL
Alteração fisiológica que permite o desenvolvimento deprimórdios reprodutivos, sob o estímulo de fatoresambientais
- Água
- Fotoperíodo
- Agentes químicos: fitohormônios
- Temperatura: somas térmicas, redução da temperatura,vernalização
SEMENTE
PLANTA EM VEGETAÇÃO
PLANTA ADULTA
FLOR
ZIGOTOCiclo de uma planta
multiplicada por sementes
Fase vegetativa juvenil
Fase vegetativa
adulta
Fase reprodutiva
adulta Contreras
Indução
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Plantas anuais: ciclo em uma estação de crescimento
Plantas bienais: ciclo em duas estações de crescimento
Plantas perenes: vivem mais de dois anos; repetemanualmente o ciclo vegetativo e o reprodutivo, a partirda época em que superam o período juvenil
Período juvenil: plantas não sensíveis a estímulos promotores do florescimento
Fase vegetativa juvenil
Fase vegetativa adulta Fase reprodutiva
adulta
Transição Vernalização
Primeira estação de crescimentoSegunda estação de crescimento
Contreras
FLORESCIMENTO
INICIAÇÃO FLORAL
Expressão morfológica do estado induzido, queocorre em tecidos meristemáticos
FLORES
Corte longitudinal de uma flor completa e perfeita
estigma
estilete
ovárioóvulo
filete
antera
pólen
pedúnculo
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FLORES
- Tipos quanto às partes
Completa x Incompleta
Perfeita x Imperfeita
Flores imperfeitas ou unissexuadas Contreras
REPRESENTAÇÃO DE CORTE TRANSVERSAL DE ANTERA E OVÁRIO
Saco polínico
Grãos de pólen
Filete
ANTERAOVÁRIO
Folha Carpelar
LóculoÓvulo
Micrópila
Hermafrodita
Unissexuada
- Planta quanto ao sexo
HermafroditaUnissexuada
MonóicaDióica
AndromonóicaAndroginóica
FLORES
- Tipos quanto sexo
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HÁBITOS DE CRESCIMENTO
FORMAÇÃO DO GRÃO DE PÓLEN(microsporogênese)
1 2
3
5
lp
in
ex
cv
cr
po
7
arep
cmgp
con
en
tap
tt
6Tipos de grãos de pólen
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FORMAÇÃO DO SACO EMBRIONÁRIO(macrosporogênese)
a b c d e f
scpr
nc
mi
scpr
ar
ncmi
meiose
ar
Ovário
Óvulo jovem
três células degeneram
célula mãe funcional
célula mãe funcional
mitose I mitose II mitose III
fn
ant
npsc
mi
oosg
ncpr
ova
ov
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POLINIZAÇÃO
TIPOS
AUTOPOLINIZAÇÃO:
citros, alface, tomate, quiabo, fumo, soja, berinjela,arroz, trigo, algodão, amendoim, feijão, cevada, ervilha,pimentão ...
Autopolinização em alface
Corolla
Stamens
Pollen
Stigma
Ovary
Emergência do estilete e do estigma através da coluna estaminal em floresperfeitas de alface (Besnier, 1989).
Contreras
POLINIZAÇÃO CRUZADA:milho, centeio, crotalária, sorgo, cebola, repolho e demais
brássicas, mamona, maracujá, cenoura, cucurbitáceas, girassol,milheto, alfafa, maçã, manga, mamão, pera, pecã, espinafre,pimentão, berinjela
AGENTES DE POLINIZAÇÃO
VENTO:
- Características do pólen e da estrutura floral
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AGENTES DE POLINIZAÇÃO
VENTO: características do pólen e da estrutura floral
AGENTES DE POLINIZAÇÃO
VENTO: características do pólen e da estrutura floral
Dispersão do Pólen pelo Vento
INSETOS: características do pólen e da dispersãoprincipais insetos polinizadores
Cebola, cenoura, cucurbitáceas, girassol, crotalária, maracujá, repolho, ...
AGENTES
Polinização Girassol (Unghiatti) Jaime Ibieta
CENOURA
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AGENTES
CANTAROFILIA (Coleópteros)
MIOFILIA (Moscas)
INSETOS
AGENTES
INSETOS
DipteraLepidoptera
AGENTES
ORNITOFILIA
Contreras e Rojas
AGENTES
ÁGUA
flores masculinas
flores femininas
Vallisneria sp.
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QUIROPTEROFILIA
HOMEM
MORCEGOSDIFICULDADES PARA A POLINIZAÇÃO
DICOGAMIA
PROTANDRIA
milho, cenoura, cebola, pecã, girassol
234
123
2. Com estigmas
3. Fecundadas
4. Frutos formando
1. Com estames
4
1 2 3 4 5
1. Masculina; 2. Feminina; 3. Fecundada; 4. Frutificação; 5. Fruto
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DIFICULDADES PARA A POLINIZAÇÃO
PROTOGINIA
manga, milheto, couve-flor, Magnolia, Primula
Protoginia em MagnoliaContreras
A B
No primeiro dia (A), os estigmas estão receptivos e as anteras ainda não iniciaram a liberação depólen. No segundo dia (B), as anteras liberam o pólen, mas os estigmas não mais estãoreceptivos. Exemplo com Magnolia grandiflora – “southern magnolia”.Fotos: K. R. Robertson, University of North Carolina
DIFICULDADES PARA A POLINIZAÇÃO
AUTOINCOMPATIBILIDADE
Heterostilia, Genética
repolho, crotalaria, maracujá, girassol, rabanete,
centeio, pimentão, laranja
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Pimentão: variações nas posições do estigma e das anteras afetam a intensidade de ocorrência da polinização cruzada
Contreras
Produção de sementes híbridas de couve-flor, utilizando a autoincompatibilidade
As linhagens são diferenciadas pela coloração das flores.
Contreras e Rojas
tubo polínico normal
tubo polínico abortado
Auto incompatibilidade
Contreras
(a) (b) (c)
FECUNDAÇÃO- GERMINAÇÃO DO TUBO POLÍNICO
Turgor celular, concentração de Boro, gradiente deconcentração de Cálcio, liberação de enzimas peloestilete
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Grão de pólen de mostarda silvestre germinando no estigma
saco embrionário
germinação do grão de pólen
tubo polínico
ovárioóvulo
lp
Antera
Grão de pólen
Tubopolínico
Estigma
1. SINGAMIA:
EMBRIÃO
ZIGOTO (2n)núcleo reprodutivo (n) + oosfera (n)
FECUNDAÇÃO
CARACTERÍSTICAS GENÉTICAS DO NOVO INDIVÍDUO SÃO TRANSMITIDAS
ATRAVÉS DE GENES LOCALIZADOS NOS CROMOSSOMOS DOS GAMETAS
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FECUNDAÇÃO
2. FUSÃO TRIPLA:
núcleo reprodutivo (n) + núcleos polares (2n) NÚCLEO DO ENDOSPERMA (3n)
ENDOSPERMA (?)
núcleos polares
gametasmasculinos
núcleo do endosperma1
2
gametasmasculinos
tubo polínico
núcleo vegetativo
núcleos polares
gametasmasculinos
núcleo do endosperma
zigoto
A partir da primeira divisão do zigoto, a base estrutura padrão do embrião e o destino das células já se torna evidente
Henk Hilhorst
Desenvolvimento do embrião de Arabidopsis thaliana
Henk HilhorstEP: pró-embrião; S: suspensor; Hs: hipófise;
C: cotilédones; A: eixo embrionário
Entre pré-globular e torpedo, principalmente divisão e expansão celular
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GLOBULARCORAÇÃO TORPEDO FORMAÇÃO
COTILÉDONES
Histodiferenciação
O papel do suspensor é fornecer sustentação ao embrião, sob o ponto de vista físico e nutricional, além de colaborar em mecanismos que regulam a
embriogênese
Há várias formasdiferentes de sus-pensor
O suspensor é formadoe degradado no decorrerda embriogênese
Há comunicação entre o embrião e o supensor durante a embriogênese
Henk Hilhorst
Feijão: desenvolvimento inicial do embrião e plântula formada
epicótilo
hipocótilo
cotilédones
Folhas primárias
Sistema radicular
FORMAÇÃO DO EMBRIÃO DE MONO E DE DICOTILEDÔNEAS
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PARTES DO EMBRIÃO- RADÍCULA
- HIPOCÓTILO: região de transição vascular entre raiz e caule
- COTILÉDONE(S):Dicotiledôneas armazenamento de reservas ou folhas embrionárias
Monocotiledôneas proteção ao eixo embrionário e transferência dereservas do endosperma
- PLÚMULA: massa de células meristemáticas gema apical
- Mesocótilo: primeiro nó do epicótilo
- EPICÓTILO: presente na plúmula, em forma meristemática oudesenvolvido e identificável
- Coleorriza, coleoptilo, epiblasto, raízes seminais (nó cotiledonar)
Cotilédones: armazenamento de reservas
cotilédones
raiz primária
hipocótilo
Hipocótilo: região de transiçãovascular entre raiz e caule
Radícula
plúmula + folhas primárias
Plúmula: massa de células meristemáticas;representa a gema apical
EMBRIÃO DE FEIJÃO
O EPICÓTILO ESTÁ PRESENTE NA PLÚMULA, EM FORMA MERISTEMÁTICAOU DESENVOLVIDO E IDENTIFICÁVEL
Eixo embrionário
Cotilédones
SEMENTE DE ERVILHA
EIXO EMBRIONÁRIO
TEGUMENTO
COTILÉDONE
SEMENTE DE ABÓBORA
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Pericarpo
Endosperma
cotilédone(escutelo): proteção ao eixo e transferência de reservas
coleoptilo
raiz primária
raízes seminais
plúmula
coleoptilo
coleorriza
raízes seminais (nó cotiledonar)
radícula
plúmula (folhas primárias)
EMBRIÃO DO MILHO
EM GRAMÍNEAS, O EMBRIÃO TAMBÉM PODE APRESENTAR O EPIBLASTO E HÁ AUTORES QUE CONSIDERAM O MESOCÓTILO
DESENVOLVIMENTO DO ENDOSPERMA
NÚCLEO DO ENDOSPERMA divisões
diferenciaçãoENDOSPERMA
TECIDO DE RESERVA
SEMENTES ALBUMINOSAS: monocotiledôneas, mamona, café, alface,seringueira, tomate, beterraba
GERMINAÇÃO
DESENVOLVIMENTO DO ENDOSPERMA
SEMENTES EXALBUMINOSAS: geralmente dicotiledôneas leguminosas, malváceas, cucurbitáceas, crucíferas
TECIDO VIVO ?
TECIDO DE RESERVA DESENVOLVIMENTO DO EMBRIÃO
PERISPERMA
Desenvolvimento do tecido nucelar maternoExemplos: café, beterraba
Corte de uma semente de beterraba
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TEGUMENTO
TESTA (Externo)PRIMINA
SECUNDINA TEGMA (Interno)
Funções, numa semente em desenvolvimento- Caminho para o transporte e conversão de aminoácidos e açúcares
para o embrião/endosperma em desenvolvimento
- Acúmulo temporário de assimilados para uso posterior
- Auxiliar trocas gasosas
- Suprimento de substâncias de crescimento para o embrião
- Proteção do embrião e endosperma contra dessecação e agentesexternos
TEGUMENTO
- Manter unidas as partes da semente
-Proteção contra agentes externos (bióticos e abióticos):composição, estrutura
- 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, pelosmucilagens, substâncias resistentes ao trato digestivo de animais
Funções, numa semente formada
FRUTO E SEMENTEFRUTO OVÁRIO MADURO, COM UMA OU MAIS SEMENTES
PARTES:
a) PERICARPO
EPICARPO
MESOCARPO
ENDOCARPOb) SEMENTE
TEGUMENTO
ENDOSPERMA (?)
EMBRIÃOEixo
Cotilédone(s)
FRUTO E SEMENTEFRUTOS SECOS: cariopse (gramíneas). Aquênio (girassol, alface,
cenoura), pixídio (beterraba)
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NOZSÂMARA
SÍLIQUAVAGEM
FRUTO E SEMENTEFRUTOS CARNOSOS
endocarpo
APOMIXIADESENVOLVIMENTO ASSEXUADO DE SEMENTES, COMESTRUTURA SEMELHANTE ÀS PRODUZIDAS APÓS AFECUNDAÇÃO
SÃO SEMENTES FORMADAS A PARTIR DE CÉLULAS DIPLÓIDES DOÓVULO, MEDIANTE DIFERENTES MECANISMOS, SEM QUE TENHAOCORRIDO A FECUNDAÇÃO
CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO
- SUBSTITUI A REPRODUÇÃO PELA PROPAGAÇÃO
- NÃO HÁ UNIÃO DE GAMETAS
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POR QUE ESTUDARFORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ?
TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO- Clima- Época de semeadura- Semeadura: manejo do equipamento- Inspeções- Colheita
POLINIZAÇÃO E SUAS CONSEQUÊNCIAS: necessidade do conhecimento
IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO
PUREZA GENÉTICA
Isolamento
Direção predominante dos ventos
Area de produção de sementes
Fluxo de pólen e risco de contaminação
isolamento
Contreras
Contreras
Isolamento para produção de sementes de alface: plantas autógamas
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(http://www.avrdc.org)
Produção de sementes em estruturas protegidas
Contreras
Isolamento + insetos pepino
Contreras
IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO
PUREZA GENÉTICA
Proporção linhas masculinas e femininas
Direção predominante dos ventos
Milheto: Produção de Sementes Híbridas
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PUREZA GENÉTICA
Despendoamento em milho
Osvaldo P. Pereira
Manual Mecânico
Cristian |Carvallo
IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO
PUREZA GENÉTICA
“Split”
Milho, tomate, sorgo, girassol, pepino
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Semeadura para produção de híbridos de girassol, com duas linhas da linhagem masculina, para seis da feminina: linhas
masculinas semeadas uma semana depoisRebeca Unghiatti
Produção de sementes de milho doce: proporção de linhasmasculinas/femininas é de 4:3. Linhas masculinas semeadas 3, 6 e 10 diasapós as femininas.
Proporção linhas masculinas e femininas
Contreras e Rojas
IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO
PUREZA GENÉTICA
Machoesterilidade
Milho, repolho, cenoura, girassol, milheto
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Rebeca Unghiatti
IMPORTÂNCIA DA POLINIZAÇÃO
QUANTIDADE PRODUZIDA
Temperatura x viabilidade do pólen
Presença de insetos
Formato da área
Controle de insetos
Clima x época de semeadura
Polinização Cebola
Polinização Cebola colméia: 5 /haUnghiatti
PétalasPistilo
Estames
OvárioSépalas
Camada deabscisão
Aborto de flor
Cone de anteras
A B
Flor completa do tomateiro (A) e inflorescência com flores em diferentes estádios dedesenvolvimento (B) - P.C.T. Melo
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Flor de tomate
Contreras
1- Emasculação de flores em plantas femininas2- Extração do pólen
3- Armazenamento do pólen
4- Polinização manual Contreras
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Coleta de pólen
Técnicas de cruzamentos controlados
Híbrido tomate Híbrido pimentãoContreras
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Flor feminina (ovário ínfero) Flor masculina
Contreras
Pepino
POR QUE ESTUDARFORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ?
BIOTECNOLOGIA
Embriogênese somática + sementes sintéticas
SEMENTES ARTIFICIAIS OU SINTÉTICASCONCEITO:
a) Embrião encapsulado
b) Embriões somáticos, brotos ou outros tecidosencapsulados artificialmente que podem ser utilizados paracultivo in vitro ou ex vitro (Aitken-Christie et al., 1994)
É UMA MODALIDADE DE CULTURA DE TECIDOS DEPLANTAS MEDIANTE A ENCAPSULAÇÃO DEEMBRIÕES SOMÁTICOS
EMBRIÃO SOMÁTICO : DESENVOLVIMENTO DE EMBRIÃO A PARTIR DE
CÉLULAS QUE NÃO SÃO PRODUTOS DA FUSÃO DEGAMETAS
SEMENTES ARTIFICIAIS OU SINTÉTICAS
EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA
Natural: exemplo / embriões nucelares em citros
Induzida: células induzidas por estímulos ambientais ouquímicos
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CÁPSULAS DE HIDROGEL: alginato de sódio, resinas plásticas de óxido de polietileno
+ reservas + agentes protetores + microrg. benéficos + ...
Dsemente sintética de café
mandioca
abacaxi
FeijãoEmbrião zigótico encapsulado
POR QUE ESTUDARFORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ?
AVALIAÇÃO DA QUALIDADE
Testes de rotina e testes rápidos
Pureza física, exame de silvestres, germinação,
sanidade, tetrazólio ...
IDENTIFICAÇÃO DE CULTIVARES
Teste de tetrazólio em sementes de tomate
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POR QUE ESTUDARFORMAÇÃO + MORFOLOGIA DE SEMENTES ?
RECONHECIMENTO DA MATURIDADE FISIOLÓGICA
BENEFICIAMENTOEscolha de máquinas para separaçãoPlanejamento de linhas de fluxoInjúrias mecânicas
RECONHECIMENTO DE PROBLEMAS E SUA EXTENSÃO
Aspecto normal ou anomalias?
Sementes mal formadas Semente -vazia e cheia
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FISSURAS INTERNAS PROVOCADAS POR INJÚRIAS MECÂNICAS, NÃOIDENTIFICADAS EXTERNAMENTE PODEM PROVOCAR ANORMALIDADENA GERMINAÇÃO (Flor, 2003).
1. Imagem externa; 2. Radiografia; 3. Plântula anormal
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Imagens radiográficas (A e B) de sementes da classe 50-75% (proporçãoembrião+endosperma/cavidade interna) e respectivas imagens fotográficas (A’ e B’) dasplântulas anormal e normal resultantes do teste de germinação1 (A) - maior espaço (área escura entre o endosperma e o embrião), maior incidência deplântulas anormais (A’);2 (B) - menor espaço (área escura entre o endosperma e o embrião), maior incidência deplântulas normais (B’)(Gagliardi e Marcos Filho, 2010)
1 A A’ 2 B B’
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