Composição Química e Maturação das Sementes
Composição Química e
Maturação das Sementes
Função da semente
• Perpetuação da espécie
• Armazenar substâncias nutritivas
(nutrientes e energia) para garantir a
sobrevivência da própria semente e da
futura planta no processo de germinação
A habilidade de armazenar substâncias
nutritivas torna a semente valiosa para a
humanidade como alimento
• Grande parte dos componentes químicos
da semente não difere qualitativamente
dos constituintes encontrados em outras
partes da planta, entretanto a diferença é
quantitativa para alguns
– Ex: Proteínas e Lipídios =>maior quantidade
Composição química da semente
Composição Química e Qualidade
da Semente
• Para garantir a boa formação da semente é necessário o acúmulo de quantidade suficiente de reserva
• De modo geral, sementes bem formadas são mais vigorosas e tem maior potencial de armazenamento
• Condições adversas durante a formação de sementes podem comprometer a qualidade do lote
Composição Química das
sementes
• A composição química das sementes varia entre
espécies e dentro de espécies (cultivares) e até
dentro da mesma cultivar (posição em relação
ao fruto ou inflorescência)
• É controlada geneticamente
– Melhoramento genético
• Influenciada pelo ambiente
– Condições climáticas
– Nutrição mineral
– Disponibilidade hídrica
– Etc.
Em que parte da semente ocorre
armazenamento?
• Partes constituintes da semente
– Embrião (Eixo embrionário + cotilédones)
– Endosperma
– Perisperma
– Tegumento
• Importante!
RESERVAS de nutrientes estão normalmente presentes na semente
inteira!
1) Algumas reservas podem ser encontradas em diferentes tecidos da
semente
2) Um tecido pode conter a maior parte da reserva da semente
3) Diferentes reservas coexistem num mesmo tecido
Composição química da semente
• Constituintes normais (presentes em outras partes da planta)
• Substâncias de reserva
– Carboidratos
– Lipídios
– Proteínas
• Compostos secundários
CLASSIFICAÇÃO (RESERVA)
Amiláceas a principal reserva é o amido (trigo, arroz, aveia,
cevada)
Aleuro-amiláceas acumulam amido e proteína (feijão, ervilha e
leguminosas em geral)
Oleaginosas predominam lipídios (girassol, gergelim, linhaça)
Aleuro-oleaginosas armazenam lipídios e proteínas (soja e algodão)
Córneas reservas celulósicas (tremoço, café)
Poucos são os casos de sementes que apresentam
proteínas como principal componente - Soja
Tabela 1. Principais reservas armazenadas em sementes de algumas
espécies de interesse econômico (Adaptado de Crocker & Barton, 1957;
Bewley & Black, 1985)
Espécie Proteínas % Lipídios % Carboidratos % Estrutura
Algodão 39 33 15 Embrião
Amendoim 31 48 12 Embrião
Arroz 8 2 65 Endosperma
Cevada 12 3 76 Endosperma
Dendê 9 49 28 Endosperma
Feijão 23 1 56 Embrião
Girassol 17 46 19 Embrião
Mamona 18 64 0 Endosperma
Milho 10 5 80 Endosperma
Soja 37 17 26 Embrião
CARBOIDRATOS – HIDRATOS DE CARBONO /
GLUCÍDIOS (CH2O)n
• Função – fornecimento de energia para a retomada de desenvolvimento do embrião durante a germinação.
• Constituem aproximadamente 83% da matéria seca total da semente de trigo, cevada, centeio, milho, sorgo e arroz e cerca de 79% na aveia.
Carboidratos
Monossacarídeos Oligossacarídeos Polissacarídeos
Amido
Hemicelulose
Celulose
Sacarose
Lactose
Maltose
Refinose
Estaquiose
Glicose
Frutose
Galactose
AMIDO
• Substância metabolicamente inativa
Armazenamento Endosperma Embrião
Depositados Amiloplastos
Amido
20-25%
amilose e 50-
75%
amilopectina
Nutrientes armazenados
• Carboidratos
Estrutura do amido na semente
Digerida em partes pela
alfa-amilase
Cora-se de vermelho
púrpura na presença de
iodo
Digerida quase
completamente pela
alfa-amilase
Cora-se de azul na
presença de iodo
Amilose
Amilopectina
200-1000 unidades de
glicose unidas por
ligações α-1,4
glucosídeo
20-25 unidades de
glicose por
ramificação, unidas
tanto por ligações α-
1,4 como por α-1,6
glucosídeo
CELULOSE
Polímero da
glucose
Principal constituinte
da parede celular –
Fibra Bruta
A maior % de fibra em uma
semente encontra-se no
tegumento.
Embrião e endosperma são pobres
em fibras.
HEMICELULOSE
Polissacarídeo não pertencente ao grupo do amido;
Encontrada na reserva da parede celular
Sua presença torna duro o endosperma de algumas espécies = palmeira jarina, tamareira,
etc.
Não existe organela armazenadora
Classificação
Mananos
Xiloglucanos
Galactanos
Mananos
Restrição para a protrusão da raiz
primária
Redução da velocidade de germinação
Além de atuarem como reservas,
conferem resistência, exercendo proteção
contra injúrias mecânicas
LIPÍDIOS OU GORDURAS
Insolúveis em água e solúveis em
solventes orgânicos
Tipos
Glicerídeos
Cerídeos
Esterídeos
Representados na
forma de
triglicerídeos
Encontram-se
em organelas
esféricas =
Esferossomos
Ocorrência
Fonte de energia, reserva e
estrutural.
Embrião
PROTEÍNAS
Polímeros de aminoácidos
Sensíveis a altas temperaturas
Função: Estrutural, enzimática,
nutritiva, transporte, reguladores de
processos fisiológicos e defesa.
Proteínas
metabolicamente
inativas
Proteínas
metabolicamente
ativas
Enzimas
Nucleoproteínas
Albuminas
Globulinas
Glutelinas
Prolaminas
Espécie Albuminas Globulinas Prolaminas Glutelinas
Arroz 5 10 5 80
Aveia 11 9 56 24
Cevada 13 12 52 23
Milho 4 2 55 39
Sorgo 6 10 46 38
Trigo 9 5 40 46
Tabela 2. Composição percentual média das proteínas presentes em sementes de
cereais (Bewley & Black, 1985)
OUTROS COMPONENTES
• Papéis dos hormônios durante o desenvolvimento e atividades das sementes:
1. Gerenciamento do acúmulo de matéria seca, incluindo o repouso no final da maturação.
2. Divisão e expansão celular.
3. Indução à formação e liberação de enzimas.
4. Desenvolvimento de tecidos extra-seminais
5. Armazenamento para uso futuro (germ. e des. plântula)
6. Controle da dormência
Reguladores de Crescimento
Compostos Fosforados
• Encontrado na camada de aleurona do endosperma
ou em cotilédones.
• Interferem no balanço entre substâncias promotoras e
inibidoras da germinação.
• Podem representar obstáculo à difusão de gases em sementes umedecidas.
• Atuam na manutenção do estado de dormência.
Compostos Fenólicos
FATORES QUE AFETAM A
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Genótipo
Posição da semente em relação à inflorescência
ou ao fruto
Condições climáticas
Melhoramento
genético
FATORES QUE AFETAM A
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Estádio de maturação
Idade
Fertilidade do solo e nutrição da planta-mãe
Práticas culturais (épocas de semeadura, de
colheita, adubação,...).
Maturação das Sementes
Introdução
O desenvolvimento e a maturação das sementes são aspectos importantes a serem
considerados na TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO DE SEMENTES, pois entre os
fatores que determinam a qualidade das sementes estão as condições de ambiente
predominantes na fase de florescimento/frutificação e a colheita na época
adequada.
Portanto, o conhecimento de como se processa a maturação das sementes e dos
principais fatores envolvidos é de fundamental importância para a orientação dos
produtores de sementes, auxiliando no controle de qualidade, principalmente no
que se refere ao planejamento e a definição da época ideal de colheita, visando
qualidade e produtividade.
Introdução
A ORIGEM DO PROCESSO DE MATURAÇÃO
O processo de maturação tem início logo após a polinização, que é o transporte do grão de
pólen até o estigma (parte feminina) da flor.
Ocorre então a fertilização, que nada mais é que a união do gameta masculino, liberado pelo
pólen, com o gameta feminino que está localizado no óvulo.
O óvulo, uma vez fecundado, se desenvolverá e originará a semente, que na maioria das
espécies está contida no interior do fruto, o qual resulta do desenvolvimento do ovário da
flor.
A partir desta união de gametas, ocorre uma série de transformações morfológicas e
fisiológicas que vão dar origem ao embrião, ao tecido de reserva e ao envoltório (casca) da
semente.
Assim, o processo de maturação inicia-se com a fertilização do óvulo e se estende até o
ponto em que a semente atinge a maturidade fisiológica, isto é, quando cessa a
transferência de nutrientes da planta para a semente.
Introdução
Em Tecnologia de Sementes objetivo do estudo da maturação???
Determinar o ponto ideal de colheita
visando a produção e a qualidade das
sementes.
Harrington (1972), chama a atenção para o fato de que o armazenamento, ao contrário do
que comumente se acredita, não começa depois que coloca a semente no armazém, mas
desde o momento em que ela atinge a maturidade fisiológica. Pois, a partir deste estádio,
a semente está, praticamente, desligada da planta, dela recebendo nada ou quase nada.
Essa semente, ligada fisicamente, pode ser considerada como armazenada.
Na prática, é viável?
Introdução
Se a semente atinge um determinado estádio no qual a qualidade fisiológica
é máxima, por que não proceder a colheita imediatamente?
Esse ponto de máxima qualidade fisiológica (máximo de germinação e
vigor) é também chamado de ponto de maturidade fisiológica, e o estudo da
maturação das sementes visa determinar, para cada espécie, como e
quando ele é atingido.
O ponto de maturidade fisiológica dentro de cada espécie pode variar em relação ao
momento de sua ocorrência, em função da cultivar e das condições ambientais (clima,
nutrição, hídrica, edáfica, etc)
Índices de Maturação
Índices visuais
Aspecto Externo - Coloração dos frutos, sementes, hilo, fendas, brilho, etc.
Índices de natureza física e fisiológica Tamanho
Teor de água
Conteúdo de matéria seca
Germinação
Vigor
Índices bioquímicos
Açúcares
Ácidos Graxos
Lipídeos
Nitrogênio
Taxa de respiração
Índices de Maturação
Coloração
Figura 1. Aspecto e coloração dos frutos de Myroxylon
balsamum em vários estádios de maturação.
Índices de Maturação
Coloração
Figura 2. Coloração dos frutos de pimentão dos 20 aos 70 dias após a antese.
Índices de Maturação
Em soja a maturidade fisiológica pode ser caracterizada por:
início da redução do tamanho das sementes, ausência de sementes verde-
amareladas e hilo não apresentando mais a mesma coloração do tegumento.
Em milho uma característica que pode estar correlacionada
à maturidade fisiológica é o desaparecimento de
"linha de leite".
Outra característica de fácil identificação em
campo é a formação de uma camada de cor
negra na região de inserção da semente no
sabugo. Esta camada escura nada mais é do
que uma cicatriz desenvolvida a partir da
paralisação do fluxo de nutrientes da planta para
a semente.
Em outras gramíneas, como o trigo,
aveia e arroz, a maturidade pode estar
relacionada com mudanças da
coloração verde para amarelada nas
glumas e no pedicelo (pedúnculo que
une a semente ao fruto).
Índices de Maturação
Figura 4. Modificações nos teores de proteína e óleo durante o
desenvolvimento e maturação de sementes de girassol
(Helianthus annuus L.).
Índices de Maturação
Figura 5. Modificações na capacidade de absorção de oxigênio e no número
de células nos cotilédones durante o desenvolvimento e maturação
de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.).
Índices de Maturação
Tamanho da semente
Após a fertilização, o tamanho da semente aumenta rapidamente, atingindo o máximo em curto período
de tempo em relação à duração total do período de maturação.
Este rápido crescimento é devido à multiplicação e ao desenvolvimento das células do embrião e do
tecido de reserva.
Após atingir o máximo, o tamanho vai diminuindo devido à perda de água pelas sementes e esta redução
é variável com a espécie; em soja, por exemplo, é acentuada, enquanto que em milho é bem pequena.
Figura 6. Modificações no tamanho das sementes durante o processo de maturação.
Tabela 1. Tempo, após o início do florescimento, para sementes de algumas
espécies atingirem o tamanho máximo.
Figura 7. Modificações no tamanho de sementes
durante o desenvolvimento.
Algodão
Índices de Maturação
Teor de água das sementes
Logo após a formação alto teor de água (70-80%).
Ocorre uma pequena elevação, em seguida, lento decréscimo.
Oscila com os valores da URar planta-mãe não exerce mais controle.
Figura 8. Modificações no conteúdo de água de sementes de frutos secos, durante o
processo de maturação.
Tabela 2. Decréscimo no teor de água da semente desde a fertilização (± 80 oC) até o equilíbrio com a atmosfera.
Figura 9. Modificações no teor de água de
sementes de algodão e milho
durante o processo de maturação.
Índices de Maturação
Conteúdo de matéria seca das sementes
Paralelamente, os produtos formados nas folhas, pela fotossíntese, são encaminhados para a semente
em formação, onde são transformados e aproveitados para a formação de novas células, tecidos e como
futuro material de reserva.
Na realidade, o que denominamos "matéria seca" da semente são as proteínas, açúcares, lipídios e
outras substâncias que são acumuladas nas sementes durante o seu desenvolvimento.
Logo após a fertilização, o acúmulo de matéria seca se processa de maneira lenta, pois as divisões
celulares predominam, ou seja, está ocorrendo um aumento expressivo no número de células.
Em seguida, verifica-se um aumento contínuo e rápido na matéria seca acompanhado por um aumento
na germinação e no vigor, até atingir o máximo.
Desse modo, pode-se afirmar que, em geral, a semente deve atingir a sua máxima qualidade fisiológica
quando o conteúdo de matéria seca for máximo.
Figura 10. Modificações no conteúdo de massa seca de sementes, durante o
processo de maturação.
Figura 11. Modificações no conteúdo de massa seca
durante o desenvolvimento e maturação de
sementes de girassol e de feijão.
Helianthus annuus L.
Phaseolus vulgaris L.
Índices de Maturação
Germinação das sementes
Difícil avaliação efeito da dormência.
Figura 12. Modificações na capacidade de germinação de sementes durante o processo de maturação.
Índices de Maturação
Germinação das sementes
Difícil avaliação efeito da dormência.
Figura 12. Modificações na capacidade de germinação de sementes durante o processo de maturação.
Observa-se que a dormência é induzida
nas sementes logo após terem elas
atingido um determinado estádio,
visando, evitar que germinem no próprio
fruto. Ocorre frequentemente em
espécies nas quais as sementes
adquirem muito cedo a capacidade de
germinar. Período de dormência
relativamente curta. Coincidindo com o
início da fase de rápida desidratação,
voltam a capacidade de germinação.
Ocorre em espécies cujas sementes
adquirem a capacidade de germinação
somente após um período mais longo.
Decréscimo no teor de água mais
acentuado capacidade de
germinação cresce ininterruptamente
até ponto máximo germinar no
próprio fruto é bem menor.
Contudo, cuidar com ocorrência de
chuvas.
Tabela 3. Número de dias, após a ântese, exigido por algumas espécies para
que as sementes apresentem alguma germinação (Toledo &
Marcos Filho, 1977).
Figura 13. Modificações no poder germinativo de sementes de
grama-do-campo-crespa (Agropyron cristatum durante o
desenvolvimento e maturação.
Figura 14. Modificações no poder germinativo de sementes de
algodão (Gossypium hirsutum L.) durante o
desenvolvimento e maturação.
Índices de Maturação
Vigor das sementes
Acompanha a evolução do acúmulo de matéria seca.
Figura 15. Modificações no vigor de sementes durante o processo de maturação.
Figura 16. Modificações no vigor (peso de massa seca das
plântulas e capacidade de emergência) durante o
desenvolvimento e maturação de sementes de sorgo
(Sorgum bicolor (L.) Moench.
Análise das modificações
Figura 17. Modificações em algumas características fisiológicas de sementes
durante o processo de maturação.
Figura 18. Associação entre índices de maturação para determinar o ponto de
maturidade fisiológica de sementes de Myroxylon balsamum.
Teor de água
Tamanho dos frutos
Germinação
Massa seca dos frutos
Figura 19. Modificações nos teores de água e peso da matéria
seca, poder germinativo e no vigor durante a
maturação de sementes de capim pensacola
(Paspalum notatum Flugge).
Figura 20. Modificações nos teores de água e matéria seca, no
poder germinativo, e no vigor (peso da massa seca
das plântulas) durante o desenvolvimento e maturação
de sementes de capim cevadinha (Bromus inermis L.).
Maturidade e Colheita
O reconhecimento prático da maturidade fisiológica tem grande importância, pois
caracteriza o momento em que a semente deixa de receber nutrientes da planta, passando
a sofrer influência do ambiente.
Inicia-se então um período de armazenamento no campo, que pode comprometer a
qualidade da semente, já ela que fica exposta às intempéries, o que se torna especialmente
grave em regiões onde o final da maturação coincide com períodos chuvosos.
O ponto de maturidade fisiológica seria, teoricamente, o mais indicado para a colheita, pois
representa o momento em que a qualidade da semente é máxima.
Evidentemente, a colheita das sementes nesta fase se torna difícil, uma vez que a planta
ainda apresenta grande quantidade de ramos e folhas verdes, o que dificultaria a colheita
mecânica. Além disso, o alto teor de água ocasionaria danos mecânicos e haveria ainda a
necessidade de utilização de um método rápido e eficiente de secagem, que na prática nem
sempre é possível.
Maturidade e Colheita
Fica claro que a colheita realizada por ocasião da maturidade fisiológica seria ideal, mas
encontra uma série de problemas a serem contornados.
Em virtude destas dificuldades, as sementes permanecem no campo até atingirem um nível
de umidade adequado para a operação de colheita.
Assim, o intervalo entre a maturidade e a colheita pode variar de alguns dias a várias
semanas, sendo que, neste período, as condições climáticas nem sempre são favoráveis
para a preservação da qualidade das sementes.
Maturidade e Colheita
Exemplos:
A soja é uma espécie cujas sementes são bastante sensíveis a tais condições. Assim,
quanto maior o atraso na colheita, maior é a probabilidade de ocorrência de deterioração no
campo. A presença de rugas nos cotilédones, na região oposta ao hilo, é um sintoma típico
de deterioração por umidade no campo. Para minimizar este problema, as sementes devem
ter o seu grau de umidade monitorado, para que sejam colhidas quando atingirem, pela
primeira vez, umidade entre 16 e 18 % durante o processo natural de secagem no campo. A
antecipação da colheita pode ser realizada mediante o uso de produtos químicos
dessecantes ou desfolhantes, como o paraquat.
Para o milho, é possível se realizar a colheita próximo à maturidade fisiológica se houver a
possibilidade de se realizar a colheita em espiga, que implica em uso de maquinário e
secador adequados. Neste caso, as sementes podem ser colhidas mais úmidas, com até
cerca de 35% de umidade, reduzindo-se os riscos da deterioração no campo e obtendo-se
sementes de maior qualidade. Já a colheita à granel das sementes de milho deve ser feita
quando estas apresentarem, no máximo, 24% de umidade.
Maturidade e Colheita
Em espécies de crescimento indeterminado, como o algodão, a determinação da
maturidade fisiológica bem como a colheita são mais problemáticas, pois o florescimento e
a maturação das sementes ocorrem sucessivamente no tempo. Assim, as sementes dos
capulhos localizados na parte inferior da planta completam a maturação bem antes do que
aquelas dos capulhos da parte superior. Em função disto, até certo tempo atrás, a colheita
das sementes era feita parceladamente, à medida que ocorria a abertura dos capulhos, de
modo que a deterioração no campo limitava-se a poucas semanas. Atualmente, realiza-se
uma única colheita mecânica, que normalmente é retardada até que a maioria dos capulhos
estejam abertos. Isto implica na exposição das sementes à deterioração de campo por
períodos variáveis. Para contornar este problema, as sementes devem ser produzidas em
regiões onde a maturação coincida com a ocorrência de um período seco bem definido,
minimizando os efeitos prejudiciais da deterioração.
Tabela 4. Momento e teor de água na maturidade fisiológica
das sementes de algumas espécies cultivadas.
Considerações
Conhecer e entender o processo de desenvolvimento/maturação das sementes
bem como as principais mudanças que ocorrem desde a sua formação até a
maturidade fisiológica se constitui em importante suporte para que os problemas
típicos desta fase da vida da semente possam ser contornados e as sementes
colhidas apresentem elevado padrão de qualidade.