Germinação de sementes de lobeira (Solanum lycocarpum St. Hil): mecanismo e regulação

Abstract

Os objetivos deste estudo foram: i) determinar o melhor método de coleta dos frutos de S. lycocarpum no campo, ii) definir a melhor condição de ambiente para a germinação, iii) caracterizar morfologicamente os frutos e morfo-anatomicamente as sementes, iv) estudar o mecanismo de germinação de sementes, v) estudar o efeito de ABA exógeno na regulação da germinação e vi) comparar o mecanismo e regulação da germinação de S. lycocarpum com o mecanismo e regulação da germinação em sementes de tomate. Como principais resultados foram verificados que os frutos de S. lycocarpum devem ser coletados após a dispersão natural; a melhor condição de germinação é a de alternância de luz e temperatura de 20/30oC, a cada 12 horas; o efeito da alternância da temperatura é no endosperma micropilar; o fruto consiste em uma baga de coloração verde mesmo quando maduro e apresenta endocarpo polposo, amarelado, aromático e em média 545 sementes; as sementes apresentam tegumento rígido de coloração marrom-escura, o qual não impede a embebição de água; o embrião encontra-se encaixado no endosperma e apresenta forma espiral, sendo que os cotilédones localizam-se na parte interna e o hipocótilo e a radícula de forma curvilínea, na parte externa; o endosperma micropilar é formado por 7 a 8 camadas de células poligonais alongadas que apresentam valores do diâmetro médio e da espessura da parede celular estatisticamente inferiores aos presentes nas células do endosperma lateral; após um prolongado período na fase II de embebição, os embriões isolados de sementes embebidas em água apresentaram aumento no peso fresco significativo antes da protrusão da radícula, coincidindo com o rompimento do tegumento das sementes, mas não do endosperma que para ser rompido necessita que as sementes ainda fiquem sob condições de germinação por mais 1 a 2 dias; a força de ruptura do endosperma micropilar apresentou dois estágios de queda significativa em seus valores ao longo da embebição em água; a atividade da enzima endo-β- mananase de sementes embebidas em água iniciou-se após o primeiro dia de embebição e mostrou-se crescente ao longo de todo o período de embebição; a força de ruptura do endosperma micropilar apresentou correlação significativa com o aumento da atividade de endo-β-mananase; a atividade de endo-β- mananase ocorreu antes da protrusão da radícula apenas no endosperma micropilar de sementes embebidas em água e, apenas após a protrusão radicular, foi observada atividade de endo-β-mananase no endosperma lateral; o ABA inibiu o aumento de peso fresco dos embriões após o início da fase II de embebição, o segundo estágio de amolecimento do endosperma micropilar e a atividade da enzima endo-β-mananase no endosperma micropilar durante a emebebição; as sementes de S. lycocarpum na presença de ABA comportaram- se semelhantemente com as sementes de tomate, considerando o segundo estágio de redução da força de ruptura do endosperma micropilar, a atividade de endo-β- mananase e a localização da enzima. Assim, o amolecimento do endosperma micropilar é necessário para a ocorrência de germinação em sementes de S. lycocarpum, e ocorre em dois estágios que coincidem com o aumento da atividade da enzima endo-β-mananase, sendo o segundo estágio, também, influenciado pelo aumento do potencial de pressão das células do embrião.

The aims of this study were i) to determine the method to collect fruits at field condition, ii) to define the best germination condition, iii) to characterize morphologically the fruits and morpho-anatomically the seeds, iv) to study the germination mechanism of the seeds, v) to study the control of this process by ABA and vi) to compare the mechanism and regulation of germination of S. lycocarpum and tomato seeds. The results showed that fruits of S. lycocarpum must be dispersed after natural dispersion. The best germination condition found was by alternating light/dark and temperature (20-30oC), 12 hours. The effect of the alternation of temperature during the germination is in endosperm cap. The fruit is a berry, greenish even when mature, with fleshy, yellowish, fragrant endocarp. The seeds (545 per fruit, in average) have a rigid, dark-brown seed coat which does not avoid water uptake. The embryo is spiralled, encircled by the endosperm, with the cotyledons at the inner part and the hypocotyl and radicle, curved, at the outer part. The endosperm cap has 7-8 layers of elongated polygonal cells with average diameter and cell wall thickness statistically lower than those of the cells of the lateral endosperm. After a prolonged period at the phase II of imbibition, the embryos isolated from seeds imbibed in water showed a significant increase of fresh weight before radicle protrusion coinciding with the rupture of the seed coat, but not of the endosperm, which is only ruptured after seeds remain under germination conditions for 1-2 more days. The puncture force of the endosperm cap showed two stages of significant decrease throughout the imbibition course in water. The activity of endo-β-mannanase in water-imbibed seeds started after the first day of imbibition and increased throughout the imbibition course. The puncture force of the endosperm cap showed significant correlation with the increase of the activity of endo-β- mannanase. Before radicle protrusion, activity of endo-β-mannanase occurred only in the endosperm cap in water-imbibed seeds. Activity of this enzime in the lateral endosperm was observed only after radicle protrusion. ABA inhibited the increase of the embryo weight after the begginning of phase II of imbibition, the second stage of weakening of the endosperm cap and the activity of endo-β- mannanase in the endosperm cap throughout the imbibition course. In the presence of ABA, seeds of S. lycocarpum behaved similarly to the tomato seeds, considering the second stage of decrease in the rupture force of the endosperm cap, the activity of endo-β-mannanase and its location. Thus, the weakening of the endosperm cap is necessary for the germination of S. lycocarpum seeds which occurs in two stages. The first and the second stages coincide with the increase of the activity of endo-β-mannanase, with the embryo contributing to the second stage through increasing its fresh weight which indicates increase of the pressure potential of its cells, before radicle protrusion.