Fisiologia da Germinaçãoo de Sementes

Universidade Federal Rural da Amazônia
Instituto de Ciências Agrárias (ICA)
Disciplina: Fisiologia Vegetal
FISIOLOGIA DA SEMENTE
Professor: Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa
Belém – Pará
2012
GERMINAÇÃO
Fonte: Biologia-Plantas, Laurence, J., 2002
Sumário
Introdução
Objetivos
Origem, Constituição e Desenvolvimento da Semente
Processo de Germinação
Conclusão
Literaturas Consultadas
Introdução
Conceitos de germinação
Amplo: “Conjunto de processos associados à fase inicial do
desenvolvimento de uma estrutura reprodutiva (semente,
esporo ou gema)”
Tradicional: “Crescimento do embrião – particularmente do
eixo radicular – em sementes maduras de espermatófitas”.
Objetivos
• Conhecer a origem, a constituição e as etapas do
desenvolvimento das sementes, bem como as alterações
morfológicas, fisiológicas e bioquímicas envolvidas
durante o processo de germinação.
Revisão de Botânica
Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis &
Martho, 2001
Qual é a origem da
semente?
“É o resultado do
desenvolvimento de um óvulo
fertilizado”
Constituição da
semente
 Embrião: originado a partir do
zigoto diplóide pela fusão de um
núcleo gamético com a oosfera.
 Endosperma: triplóide originado
pela fusão dos núcleos polares
com o segundo núcleo gamético;
 Tegumento ou testa: originado
dos integumentos que envolvem o
óvulo. (origem materna)
Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis
& Martho, 2002
GIMNOSPERMAS
Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2002
ANGIOSPERMAS
Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis & Martho, 2002
Componentes da semente
Desenvolvimento da semente
Consiste em três etapas:
Histodiferenciação ou Embriogênese
Maturação
Dessecação
Histodiferenciação ou Embriogênese
• Divisões celulares intensas
• Diferenciação celular
• Formação dos tecidos 
originar embrião e endosperma
• O DNA e a Divisão mitótica
cessam suas atividades 
início da etapa de maturação
Fonte: Conceitos de Biologia - Amabis &
Martho, 2002
Maturação
• Expansão Celular
• Alocação de substâncias (proteínas,lipídios e carboidratos)
para os tecidos de reserva, sejam os cotilédones ou
endosperma.
• Crescimento do embrião por meio do alongamento celular,
resultante da captação de água e acúmulo de reservas
• Maior acúmulo de matéria seca nos tecidos da semente
representa o ponto de maturidade fisiológica
Dessecação
• Acentuado aumento na taxa de desidratação e ruptura de
suas conexões tróficas com a planta
• O metabolismo cai acentuadamente, podendo entretanto
persistir no embrião.
• Ao final da dessecação, a semente atinge o estágio ótimo
para colheita e o beneficiamento,bem como para dispersão.
Fonte: Fisiologia Vegetal - Kerbauy,G. B., 2001
Ao final do período de desenvolvimento, as
sementes podem ser:
 Semente quiescente: possui aptidão para germinar sob
condições favoráveis do meio ambiente;
 Semente dormência primária: necessita de estímulos
ambientais específicos para iniciar o processo de
germinação;
Viviparidade ou Germinação precoce
Ocorre quando não há restrição da germinação, permitindo
o crescimento do embrião com a semente ainda ligada a
planta - mãe
Desidratação e Tolerância à Dessecação
• 90% da água encontrada nos tecidos foi reduzida
• A troca energética é quase imperceptível
Desenvolvimento da semente e Germinação
Via Anabólica
Desenvolvimento
Via Catabólica
Germinação
• A dessecação para a semente é importante, pois adquire
capacidade para suportar níveis baixos de água
favorecendo a germinação;
• As sementes retiradas da planta-mãe que não atingiram
seu ciclo de desenvolvimento germinam ao atingir a
condição de tolerância à dessecação.
Proteínas LEA (Abundantes na embriogênese
tardia)
• São hidrofílicas, termoestáveis podendo atuar como
seqüestradores de íons;.
• Agentes de solvatação de membranas e outras proteínas,
agindo como verdadeiros protetores dos componentes
celulares devido os danos ocasionados pela ausência de
água;.
• Produção de RNAm da LEA ocorre no início do período
de dessecação reduzindo após início da embebição.
Sementes ortodoxas
• Genes LEA e hormônio ABA, tolerantes ao dessecamento.
Sementes recalcitrantes
• Sensíveis ao dessecamento e possuem ABA;
• Não exibem a fase de dessecação rápida durante o
desenvolvimento na planta-mãe,
• Apresentam um aumento contínuo da matéria seca.
Processo de Germinação
Embebição
Ativação do Metabolismo
Crescimento do Eixo Embrionário
Embebição
“É a entrada de água no interior da semente”
Processo físico
• Potencial Matricial (Ψm)
• Potencial Osmótico (Ψos)
• A ocorrência da embebição necessita que os tecidos que
envolvem o embrião sejam permeáveis à água.
• Existem sementes com envoltórios impermeáveis,
parcialmente permeáveis e totalmente permeáveis.
• Na disponibilidade de água, a embebição apresenta em
muitos casos , uma curva trifásica: Fase I, Fase II e Fase III
Tempo de embebição durante a germinação
Fase I da Embebição
• Teor de água na semente aumenta rapidamente
• Alteração na permeabilidade das membranas devido
mudanças do estado gel para o estado liquido – cristalino.
Mudanças de fase das membranas durante a dessecação e
a embebição da semente. Fonte: Kerbauy G.B., 2004
Fase II ou Estacionária da Embebição
• Estabilização no conteúdo de água
• Ativação dos processos metabólicos necessários para o
início do crescimento do embrião.
• A duração dessa fase e a quantidade de água na semente
são dependentes do potencial de água no meio, da
temperatura e da presença ou não de dormência
Fase III da Embebição
• Marca o início do crescimento do eixo embrionário e a
retomada da absorção de água.
Processo de Germinação
Fonte: Fisiologia Vegetal - Kerbauy,G. B., 2001
Metabolismo
• Reativado pela embebição e por intermédio de substâncias
e estruturas preservadas após a fase de dessecação
• Na fase I da embebição, ocorre ar reativação das enzimas
mitocondriais do Ciclo de Krebs e fosforilção oxidativa, assim
como a reconstituição dos cetoácidos ( KG e Piruvato).
• Na fase I, a respiração é mantida pela disponibilidade de
açúcares como: sacarose, rafinose e estaquiose.
• A fase I, as reações são catalisadas por enzimas
preservadas na semente e ativadas pela hidratação.
• A O esgotamento de substrato associado à substituição do
sistema mitocondrial podem ser os responsável pela fase II
ou fase estacionária.
• Na fase III da embebição, ocorre a mobilização das
principais substâncias de reserva – amido, proteínas e
lipídios – devido o início do crescimento do embrião.
• Durante o metabolismo, pode-se detectar o aumento da
atividade respiratória,em função do consumo do oxigênio por
parte da semente.
• O consumo de oxigênio assemelha-se à entrada da água,
exibindo um padrão trifásico. (1 fase de aumento rápido,
1estacionária e 1 aumento devido a protusão radicular)
• Pode existir uma 4 fase relacionada a plântulas mantidas
no escuro, que teve a respiração reduzida devido a exaustão
de reservas cotiledonares
•A curva do ATP também é trifásica.
GERMINAÇÃO DAS SEMENTES
EMBEBIÇÃO
MUDANÇAS FISIOLÓGICAS
ATIVAÇÃO DE LIPASES (Hidrolisar óleos)
Ex. Triglicerídeos.
TRIGLICERÍDEOS
Lipases (ciclo glioxalato)
AÇÚCARES
β OXIDAÇÕES
(Ciclo de Krebs)
ATP
Extensão Radicular
• Existem três hipóteses elaboradas para explicar o início do
crescimento da radícula:
• Redução no Ψos das células, devido ao acúmulo de solutos,
possivelmente por hidrólise de polímeros.
• Aumento da extensibilidade das paredes celulares, por
intermédio do rompimento e reconstituição das ligações entre
moléculas de xiloglucano e microfibrilas de celulose.
• Enfraquecimento por ação enzimática, dos tecidos que
recobrem o ápice radicular
Controle Hormonal da Germinação
• Durante a germinação os hormônios atuam na comunicação
do eixo embrionário e os tecidos de reserva.
• Os Principais hormônios que controlam a germinação são:
• Ácido Abscísico (ABA)
• Giberelinas (Ácido Giberélico – AG)
• Etileno
• O ABA e as AGs atuam de modo inverso no controle da
síntese de enzimas envolvidas na degradação das paredes
celulares do endosperma
• O ABA inibe o processo germinativo, enquanto que as AGs
e o Etileno promovem a germinação.
• O ABA restringe a disponibilidade de metabólicos e energia
para o desenvolvimento do embrião e impede
reorganização da estrutura das paredes celulares.
a
• As AGs e o Etileno estimulam a síntese de enzimas
relacionadas à degradação do endosperma, dentre elas a
endo – β – mananase.
• Outros hormônios que atuam no controle da germinação
são: Citocininas e Brassinosteróides estimulam
germinação, enquanto o Ácido Jasmônico inibe.
a
Controle hormonal da Germinação
Fonte: Conceitos de Biologia, Amabis & Martho, 2001
Germinação no Açaizeiro (Euterpe oleracea)
75
eófilo
100
50
base do caulículo
haustório
endosperma
1 cm
0
10
25
Plântula de açaizeiro com cinqüenta dias após a semeadura, mostrando as principais estruturas
e regiões onde foram realizados cortes transversais (haustório, endosperma, base do caulículo
e eófilo). (Neto, M.A.M., 2005)
Células do endosperma da semente
Açaizeiro e as Reservas de Manana
Microscopia mostrando a seção transversal do endosperma da
semente de açaizeiro, mostrando células com diferentes formas,
paredes espessadas e muitas pontoações. (Neto, M.A., 2005)
do
A Testa Ruminada da semente do açaizeiro tem a
função de transporte?
t
h
e
A
h
t
B
e
Seção transversal do endosperma da
semente de açaizeiro de plântula após 50
dias da semeadura. (A) Regiões do
endosperma (e) parcialmente degradadas,
envolvidas por projeções da testa (t) e
pequena porção do haustório (h). (B)
Detalhe do tecido vascular do haustório,
formado nas proximidades das projeções
do endosperma (setas). (Neto,M.A., 2005)
Conclusão
Concluímos que o processo de germinação é altamente
complexo, pois o metabolismo no interior da semente se
processa em várias reações físico-químicas que sofrem
influência de controles hormonais.
Literaturas Consultadas
• AMABIS & MARTHO.; Conceitos de Biologia – Classificação, Estrutura e
Função dos Seres Vivos – Volume 2 – Editora: Moderna/SP, 2002.
• AMABIS & MARTHO.; Biologia dos Organismos – Classificação, Estrutura e
Função dos Seres Vivos – Volume 2 – Editora: Moderna/SP, 2001. (atualizado)
• LAURENCE, J.; Biologia – Plantas – módulo 6 – Editora Nova Geração /
São Paulo, 2002.
• KERBAUY, G.B.; Fisiologia Vegetal – Editora Guanabara Koogan / Rio de
Janeiro,2004.
• NETO, Marco Antônio Menezes. Caracterização anatômica e degradação de
reservas em sementes e plântulas de açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.)
durante a anaerobiose. 2004. 89 p. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.
OBRIGADO!!!