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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’