Tecnologia de sementes - Conceitos
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1. Definição
Semente é a parte do fruto que contém o embrião no estado de vida latente e que provém do desenvolvimento do óvulo (vegetal) após a fecundação.?
2. Formação das sementes
As angiospermas apresentam um ciclo de vida composto por uma fase esporofítica, que inicia a partir da fecundação indo até o desenvolvimento da planta adulta, e outra gametofítica, que inicia quando as estruturas especializadas masculinas e femininas da flor produzem esporos haplóides.A fase vegetativa de uma cultivar pode variar, porém a fase reprodutiva é praticamente constante, irreversível e, como resultado final, são formadas as estruturas de perpetuação da espécie, as sementes. As sementes representam um meio de sobrevivência das espécies vegetais, visto que resistem a condições adversas que seriam fatais a essas espécies e, mesmo após a extinção das plantas que lhes deram origem, elas podem se desenvolver e originar novas plantas. Elas são o principal veículo de reprodução das plantas através do tempo e no espaço, e a forma de distribuir os melhoramentos genéticos às sucessivas gerações. Pela definição botânica, semente é o óvulo desenvolvido após a fecundação, que contém embrião, reservas nutritivas e tegumento.
As sementes são formadas a partir da fecundação pela união dos gametas. A estrutura que contém os gametas são as flores e que, no caso de flores hermafroditas, são compostas de estames (órgãos masculinos), que produzem os grãos de pólen, e o pistilo (órgão feminino), onde são desenvolvidos os óvulos (Figura 1).
Semente é a parte do fruto que contém o embrião no estado de vida latente e que provém do desenvolvimento do óvulo (vegetal) após a fecundação.?
2. Formação das sementes
As angiospermas apresentam um ciclo de vida composto por uma fase esporofítica, que inicia a partir da fecundação indo até o desenvolvimento da planta adulta, e outra gametofítica, que inicia quando as estruturas especializadas masculinas e femininas da flor produzem esporos haplóides.A fase vegetativa de uma cultivar pode variar, porém a fase reprodutiva é praticamente constante, irreversível e, como resultado final, são formadas as estruturas de perpetuação da espécie, as sementes. As sementes representam um meio de sobrevivência das espécies vegetais, visto que resistem a condições adversas que seriam fatais a essas espécies e, mesmo após a extinção das plantas que lhes deram origem, elas podem se desenvolver e originar novas plantas. Elas são o principal veículo de reprodução das plantas através do tempo e no espaço, e a forma de distribuir os melhoramentos genéticos às sucessivas gerações. Pela definição botânica, semente é o óvulo desenvolvido após a fecundação, que contém embrião, reservas nutritivas e tegumento.
As sementes são formadas a partir da fecundação pela união dos gametas. A estrutura que contém os gametas são as flores e que, no caso de flores hermafroditas, são compostas de estames (órgãos masculinos), que produzem os grãos de pólen, e o pistilo (órgão feminino), onde são desenvolvidos os óvulos (Figura 1).
Figura 1 – Esquema de uma flor completa ou hermafrodita.
Nos estames estão localizadas as anteras que, quando maduras, rompem-se e liberam os grãos de pólen em direção ao estigma, onde germinam e emitem o tubo polínico. O tubo polínico atravessa o estilete e realiza a fecundação quando uma das células espermáticas do grão de pólen passa pelo tubo polínico e funde-se ao núcleo da oosfera, formando o embrião da semente. Outra célula espermática funde-se aos núcleos polares (núcleo diplóide do saco embrionário) formando o endosperma. Este processo é conhecido como dupla fecundação e é típico das angiospermas, tendo como resultado uma semente cujo embrião é diplóide e o endosperma é triplóide. Na maioria das plantas cultivadas, a polinização ocorre antes da abertura total da flor (Figura 2).
Figura 2 – Esquema de polinização e fertilização nas Angiospermas.
3. Desenvolvimento das sementes
A partir da fecundação, o óvulo evolui sofrendo modificações que, como resultado final, origina a semente madura, com máximo tamanho, peso seco, poder de germinação e vigor. Isto ocorre em função do acúmulo de fotoassimilados na semente, que são transformados em novas células e tecidos, incluindo tecidos de reserva (Figura 3 e 4).
A partir da fecundação, o óvulo evolui sofrendo modificações que, como resultado final, origina a semente madura, com máximo tamanho, peso seco, poder de germinação e vigor. Isto ocorre em função do acúmulo de fotoassimilados na semente, que são transformados em novas células e tecidos, incluindo tecidos de reserva (Figura 3 e 4).
Figura 3 – Esquema de desenvolvimento de sementes da classe Magnoliopsida (Dicotiledôneas).
Figura 4 – Esquema de desenvolvimento de sementes da classe Liliopsida (Monocotiledôneas).
O acúmulo de biomassa seca após a fecundação se dá de forma lenta, pois predomina o processo de divisão celular. Após, verifica-se acúmulo contínuo e rápido da biomassa seca até atingir o máximo, com máximo teor de água na semente. Isto ocorre porque a água é responsável pelo transporte de fotoassimilados até a semente. Neste momento a semente é considerada fisiologicamente madura, sendo considerado o momento em que a planta para de enviar fotoassimilados à semente. A partir daí, a planta inicia mecanismos para rápida redução do teor de água até o ponto em que esta começa a oscilar com a umidade do ambiente. Este mecanismo atua como uma estratégia para sobrevivência da semente, visto que as mesmas diminuem sua atividade à medida que perdem água, evitando que ocorra a germinação ainda na planta.
Em condições de campo, a perda de umidade se dá conforme as condições do ambiente. Sementes de soja tendem a apresentar umidade satisfatória (entre 15 e 18%) em duas semanas enquanto que as sementes de milho atinge umidade adequada (13 a 18%) entre 30 a 40 dias. É fundamental conhecer parâmetros morfológicos da planta que permitam detectar a maturidade fisiológica da semente tais como início da redução do tamanho das sementes, ausência de sementes esverdeadas e hilo não apresentando a mesma coloração do tegumento, no caso da soja, e ponta negra das sementes do milho.
Em condições de campo, a perda de umidade se dá conforme as condições do ambiente. Sementes de soja tendem a apresentar umidade satisfatória (entre 15 e 18%) em duas semanas enquanto que as sementes de milho atinge umidade adequada (13 a 18%) entre 30 a 40 dias. É fundamental conhecer parâmetros morfológicos da planta que permitam detectar a maturidade fisiológica da semente tais como início da redução do tamanho das sementes, ausência de sementes esverdeadas e hilo não apresentando a mesma coloração do tegumento, no caso da soja, e ponta negra das sementes do milho.
4. Estrutura da semente
As sementes dos cereais, como o trigo, são constituídas de embrião, endosperma e cobertura protetora (testa e pericarpo) apresentando, no lado externo, a região do embrião, de um lado, e dos pelos do outro. A semente da soja apresenta, como camada protetora, a testa, originada do tegumento externo, marcado por um hilo, e sem pericarpo. Este apresenta formato variado, desde o oval ao linear, onde ocorre, na parte superior, a micrópila e, na parte inferior, a rafe. O tegumento da soja é formado por epiderme, hipoderme e camada interna de parênquima (Figura 5).
Figura 5 – Estrutura de sementes das classes Magnoliopsida (Dicotiledôneas) e Liliopsida (Monocotiledôneas).
5. Transporte de reservas para a semente
O carbono fotoassimilado nos cloroplastos das folhas passa pela membrana do cloroplasto na forma de dehidroxi acetona fosfato (DIAF), sendo convertido em sacarose no citoplasma das células do mesófilo foliar. Do citoplasma, a sacarose é transportada ativamente para os espaços intercelulares (apoplasto), de onde é ativamente absorvida pelos vasos do floema e transportada até a semente.
Em poáceas, como o trigo e milho, a sacarose chega à semente através do floema à região do sulco do grão, onde move-se através dos plasmodesmas (canais de conexão do simplasto) para a região de projeção nucelar, de onde é transferida, via apoplasto, para a região da cavidade do endosperma. Da cavidade do endosperma a sacarose passa, por difusão, para células mais externas da camada de grãos de aleurona e, dali, às células do endosperma onde ocorrerá a síntese do amido (Figura 6).
O carbono fotoassimilado nos cloroplastos das folhas passa pela membrana do cloroplasto na forma de dehidroxi acetona fosfato (DIAF), sendo convertido em sacarose no citoplasma das células do mesófilo foliar. Do citoplasma, a sacarose é transportada ativamente para os espaços intercelulares (apoplasto), de onde é ativamente absorvida pelos vasos do floema e transportada até a semente.
Em poáceas, como o trigo e milho, a sacarose chega à semente através do floema à região do sulco do grão, onde move-se através dos plasmodesmas (canais de conexão do simplasto) para a região de projeção nucelar, de onde é transferida, via apoplasto, para a região da cavidade do endosperma. Da cavidade do endosperma a sacarose passa, por difusão, para células mais externas da camada de grãos de aleurona e, dali, às células do endosperma onde ocorrerá a síntese do amido (Figura 6).
Figura 6 – Fotomicrografia em esquema de corte transversal da semente de milho.
Já nas fabáceas, como a soja e o feijão, a sacarose chega até a semente através do sistema vascular ventral localizado ao longo de toda parte superior da vagem da soja. Este se ramifica em cada uma das sementes em desenvolvimento, através do funículo. Ocorre também uma banda dorsal a qual ocupa toda a vagem no lado dorsal. As paredes da vagem apresentam um sistema vascular bem desenvolvido. A semente de soja está presa ao funículo através do hilo, e, o sistema vascular penetra a semente em uma região bem delimitada ao redor do hilo e a partir daí, vai formando uma rede vascular ao redor de todo o tegumento da semente.
Durante o desenvolvimento inicial da vagem e da semente, grande parte dos fotoassimilados são direcionados para a vagem. Posteriormente, a maior parte dos fotoassimilados são direcionados diretamente para a semente em desenvolvimento. Mais tarde, parte dos fotoassimilados contidos nas paredes da vagem é remobilizado para a semente (Figura 7).
Durante o desenvolvimento inicial da vagem e da semente, grande parte dos fotoassimilados são direcionados para a vagem. Posteriormente, a maior parte dos fotoassimilados são direcionados diretamente para a semente em desenvolvimento. Mais tarde, parte dos fotoassimilados contidos nas paredes da vagem é remobilizado para a semente (Figura 7).
Figura 7 – Fotomicrografia transversal e esquema de corte da semente de feijão.
6. Constituintes da semente
Os principais constituintes das sementes são os carboidratos (principalmente o amido), os lipídeos e as proteínas. Outras substâncias, embora sem a mesma importância na função de reservas, são encontradas nas sementes e estão envolvidas no crescimento e controle do metabolismo (fitina, giberelinas, citocininas, inibidores, fenóis, vitaminas, alcalóides, taninos). A composição química das sementes é determinada fundamentalmente por fatores genéticos, e varia entre as diferentes espécies e entre cultivares de uma mesma espécie. Condições ambientais prevalentes durante a formação da semente, bem como práticas culturais podem provocar modificações na composição química das sementes.
7. Maturação fisiológica da semente
Considera-se que, ao atingir a maturação fisiológica, a semente apresenta o máximo de acúmulo de biomassa seca, vigor e viabilidade. Porém, na maioria das espécies, o máximo vigor e viabilidade da semente não coincide com o máximo acúmulo de biomassa seca. Isto porque, a medida que a semente se aproxima da maturidade, ocorre um gradual declínio na quantidade de aminoácidos e de açúcares solúveis. Quando a semente atinge a maturidade, a maioria dos compostos nitrogenados estão na forma de proteína e os açúcares na de amido.
8. Efeito dos fatores ambientais sobre as sementes
O desenvolvimento das sementes pode ser afetado por fatores ambientais tais como temperatura do ar e umidade do solo. O estresse hídrico, durante o enchimento da semente, afeta a deposição de amido nas células do endosperma, de maneira semelhante ao efeito de altas temperaturas sobre a conversão de sacarose em amido, que ocorre no interior das células do endosperma. Por outro lado, altas temperaturas reduzem o tempo em que a semente deveria estar em enchimento, mesmo que haja o estímulo ao desenvolvimento da mesma.
Normalmente, o déficit hídrico está associado a temperaturas elevadas, sendo o somatório de ambos mais significativos sobre o acúmulo de amido do que o de proteína. Para os cereais, isto significa aumento na relação proteína/amido em função da diminuição da concentração de amido e, consequentemente, redução no peso da semente e no vigor. Já para as sementes de soja, o efeito do déficit hídrico está associado com a diminuição do conteúdo de cálcio, que diminui a qualidade fisiológica da semente e seu poder germinativo, e de altas temperaturas está ligado ao tipo de lipídeo presente nas sementes. Neste caso, o aumento da temperatura durante o desenvolvimento da semente, proporciona aumento do conteúdo do ácido graxo esteárico (mais saturado) e diminuição dos ácidos linolêico e linolênico (menos saturados).
Para os cereais e o milho a influência das altas temperaturas são variáveis. Temperaturas noturnas elevadas afetam o formato da semente de milho, enquanto que temperaturas elevadas durante a fase de endurecimento da massa no trigo reduz a dormência das sementes, podendo ocasionar germinação na planta se ocorrerem chuvas no período de colheita.
Por outro lado, após a maturação fisiológica, pode haver perdas de vigor e viabilidade das sementes no campo em função de fatores ambientais, tais como:
- Umidecimento e secamento da semente a campo, o que promove a deterioração dos tecidos;
- Altas temperaturas associadas com a elevada umidade do ar fazem com que a semente mantenha os processos respiratórios sem acumulação de fotoassimilados, além de possibilitar a entrada de doenças nas sementes.
José Luis da Silva Nunes
Engenheiro Agrônomo, Dr. em Fitotecnia
Bibliografia consultada
PESKE, S.T.; ROSENTHAL, M.D.; ROTA, G.R.M. Sementes: Fundamentos científicos e tecnológicos. 3ª edição. Pelotas: Editora rua Pelotas, 2012. 573p.
Os principais constituintes das sementes são os carboidratos (principalmente o amido), os lipídeos e as proteínas. Outras substâncias, embora sem a mesma importância na função de reservas, são encontradas nas sementes e estão envolvidas no crescimento e controle do metabolismo (fitina, giberelinas, citocininas, inibidores, fenóis, vitaminas, alcalóides, taninos). A composição química das sementes é determinada fundamentalmente por fatores genéticos, e varia entre as diferentes espécies e entre cultivares de uma mesma espécie. Condições ambientais prevalentes durante a formação da semente, bem como práticas culturais podem provocar modificações na composição química das sementes.
7. Maturação fisiológica da semente
Considera-se que, ao atingir a maturação fisiológica, a semente apresenta o máximo de acúmulo de biomassa seca, vigor e viabilidade. Porém, na maioria das espécies, o máximo vigor e viabilidade da semente não coincide com o máximo acúmulo de biomassa seca. Isto porque, a medida que a semente se aproxima da maturidade, ocorre um gradual declínio na quantidade de aminoácidos e de açúcares solúveis. Quando a semente atinge a maturidade, a maioria dos compostos nitrogenados estão na forma de proteína e os açúcares na de amido.
8. Efeito dos fatores ambientais sobre as sementes
O desenvolvimento das sementes pode ser afetado por fatores ambientais tais como temperatura do ar e umidade do solo. O estresse hídrico, durante o enchimento da semente, afeta a deposição de amido nas células do endosperma, de maneira semelhante ao efeito de altas temperaturas sobre a conversão de sacarose em amido, que ocorre no interior das células do endosperma. Por outro lado, altas temperaturas reduzem o tempo em que a semente deveria estar em enchimento, mesmo que haja o estímulo ao desenvolvimento da mesma.
Normalmente, o déficit hídrico está associado a temperaturas elevadas, sendo o somatório de ambos mais significativos sobre o acúmulo de amido do que o de proteína. Para os cereais, isto significa aumento na relação proteína/amido em função da diminuição da concentração de amido e, consequentemente, redução no peso da semente e no vigor. Já para as sementes de soja, o efeito do déficit hídrico está associado com a diminuição do conteúdo de cálcio, que diminui a qualidade fisiológica da semente e seu poder germinativo, e de altas temperaturas está ligado ao tipo de lipídeo presente nas sementes. Neste caso, o aumento da temperatura durante o desenvolvimento da semente, proporciona aumento do conteúdo do ácido graxo esteárico (mais saturado) e diminuição dos ácidos linolêico e linolênico (menos saturados).
Para os cereais e o milho a influência das altas temperaturas são variáveis. Temperaturas noturnas elevadas afetam o formato da semente de milho, enquanto que temperaturas elevadas durante a fase de endurecimento da massa no trigo reduz a dormência das sementes, podendo ocasionar germinação na planta se ocorrerem chuvas no período de colheita.
Por outro lado, após a maturação fisiológica, pode haver perdas de vigor e viabilidade das sementes no campo em função de fatores ambientais, tais como:
- Umidecimento e secamento da semente a campo, o que promove a deterioração dos tecidos;
- Altas temperaturas associadas com a elevada umidade do ar fazem com que a semente mantenha os processos respiratórios sem acumulação de fotoassimilados, além de possibilitar a entrada de doenças nas sementes.
José Luis da Silva Nunes
Engenheiro Agrônomo, Dr. em Fitotecnia
Bibliografia consultada
PESKE, S.T.; ROSENTHAL, M.D.; ROTA, G.R.M. Sementes: Fundamentos científicos e tecnológicos. 3ª edição. Pelotas: Editora rua Pelotas, 2012. 573p.