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Desenvolvimento inicial e organização do corpo vegetal Curso: Agronomia Disciplina: Introdução a agronomia Docente: Jucicléia Soares da Silva Objetivos • Estruturas e desenvolvimento das sementes • Fatores que afetam a germinação • Dormência de sementes • O significado ecológico da dormência Objetivos • Compreender as fases do crescimento e desenvolvimento das plantas; • Identificar os fatores que regulam esses processos; • Discutir as implicações produtivas e estratégias de manejo. A Semente Semente é o conjunto formado pelo embrião e pelas estruturas que o envolvem. É constituído por três unidades: 1) Embrião 2) Endosperma 3) Tegumento ou testa Partes constituintes das sementes Epicótilo: parte do caule acimada inserçãodos cotilédones Hipocótilo: partedo eixo caulinar abaixodos cotilédones Cotilédones: Folhas Embrionárias Tegumento Posição dos Cotilédones Epígea –os cotilédones se elevam acima do solo. Exemplo: Feijão Hipógea –os cotilédones permanecem no solo. Exemplo: Ervilha Desenvolvimento da Semente Ocorre durante a conexão trófica com a planta-mãe crescimento e diferenciação de tecidos Estágio de dispersão Viscosidade do citoplasma Forças de coesão entre asmoléculas Velocidade de reações química Restrição da mobilidade citoplasmática Ortodoxas tolerantes à dessecação Recalcitrantes sensíveis à dessecaçãoDessecação - capacidade de sobrevivência à desidratação celular, até concentraçõesde água de 0,1g por gramade tecido seco Dois principais hormônios estãoenvolvidos: ÁcidoAbscísico (ABA): inibe a germinação das sementes. Produzido durante a maturação. Promove a aquisição da tolerância à dessecação (LEA - late embryogenesisabundant). Estimula o acúmulo de reservas nas sementes. Mantémo embriãomaduro em estado de dormência (evita viviparidade). Giberelina (GA): promove a germinação das sementes. Produzido após a embebição. Embrião Síntese de GA Hidrólise do Endosperma Enzimas Hidrólise do Tegumento Citocininas, Etileno, Ácido Jasmônico, Brassinosteróides promovem ou inibem a germinação. Efeito pouco conhecido. Germinação de Sementes Germinação pode serdefinida como: “Processo de reativação do crescimento do embrião da semente, que ao romper o tegumento, emerge e se desenvolve com suas estruturas essenciais, indicando a capacidade de produzir uma plântula normal em condições favoráveis” Fatoresqueafetamagerminaçãodassementes: 1) Umidade 2) Temperatura 3) Aeração 4) Luz 5) Substâncias Químicas 6) Interações Bióticas Germinação de Sementes GerminaçãoCompleta–quandoa radícula rompe os tecidos que a envolvem. EMBEBIÇÃO Ativação doMetabolismo Crescimentodo Eixo Embrionário FASE III (Crescimento Eixo) FASE I (Ativação) Hidratação de membranas (estado líquido- cristalino) Reativação de enzimas da respiração celular FASE II (Estacionária) Reparo de DNA Síntese de proteínas Reparo e síntese de mitocôndrias Alongamento celular Mitoses Síntese: DNA Mitocôndrias Proteínas Dormência de Sementes SementesDormentes: “A semente incapaz de germinar, num determinado período de tempo, quando exposta a condições ambientais que normalmente permitiriam a germinação”Há umbloqueio interno SementesQuiescentes: “A semente que não germina porque é limitada pela ausência ou insuficiência de um ou mais fatores externos necessários para que esse processo ocorra”Há umalimitação externa Quanto à origem: 1) Primária ou Inata – origem na planta-mãe 2) Secundária ou Induzida – origem no ambiente externo estresse ambiental Quanto à causadadormência: 1) Dormência Imposta pelaTesta – (Dormência Física) 2) Dormência do Embrião – (Dormência Fisiológica) Classificação Internacional: 1) Dormência Física 2) Dormência Fisiológica 3) 4) 5) Dormência Morfológica – embrião com desenvolvimento incompleto Dormência Morfofisiológica – embrião com desenvolvimento incompleto e dormente Dormência Química – inibidores químicos no embrião Classificação da Dormência de Sementes Baskin, C.C. & Baskin, J.M. 2004. A classification system for seed dormancy. Seed Science Research 14: 1-16. DORMÊNCIA FÍSICA – TEGUMENTAR OU EXÓGENA Quando o embrião não é dormente, mas há uma impermeabilidade dos envoltórios da semente, restringindo a difusão total ou parcial de água e/ou oxigênio ao embrião. Comumemespécies arbóreas tropicais: Schizolobium parahyba, Erithrina speciosa, Mimosa scrabella, Senna multijuga Ocorre em 9 ordens e 15 famílias de angiospermas (Baskin & Baskin 2000) Mecanismos de Impedimentos: 1) Impedimentona absorçãodeágua – tegumento com ceras, súber, lignina 2) Restrição mecânica - parede celular do endosperma impede protusão da radícula 3) Interferência nasTrocas Gasosas– baixa permeabilidade da testa ao O2 4) Retenção de inibidores – testa pode impedir a saída de ABA Tipos de Dormência de Sementes DORMÊNCIA FISIOLÓGICA Tipos deDormência de Sementes Nível Profundo de Dormência Nível Não-Profundo de Dormência Embrião Dormente Embrião isolado produz plântulas normais Embrião isoladonão se desenvolve Exposição à baixas temperaturas ( 4 a 6ºC) quebra a dormência Aplicação de GA Baixas temperaturas Escarificação Alta concentração de ABA Baixa concentração de GA PROCEDIMENTOS 1) Estratificação – sementes embebidas mantidas a temperaturas entre 4 a 6 oC. 2) Alternância de temperatura – sementes embebidas alternando temperatura e fotoperíodo (8h a 30 oC/16h a 20 oC). 3) Pós -maturaçãoa seco – sementes não hidratadas mantidas em temperaturas elevadas, 40 a 60 oC por alguns dias ou vários meses. 4) Tratamentoquímico – sementes embebidas em solução de giberelina ou nitrato. 5) Escarificação – para quebra de dormência física, feita por abrasão, perfuração, imersão em substâncias corrosivas ou solventes orgânicos ou água fervente. 6) Lixiviação – exposição das sementes em água corrente. Quebra de Dormência Temperatura:atua na indução e quebra de dormência e no crescimento embrionário. Efeitos diretos na ativação de proteínas e regulação da expressão gênica Temperaturas Cardeais: parâmetros fisiológicos característicos de cada espécie ou população TM Temperatura máxima Tb Temperatura mínima ou base Tot Temperatura ótima –maior germinabilidade e velocidade de germinação Fatores que Influenciam a Germinação 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 2 3 4 50 10 40 Sem germinação 20 30 Temperatura (oC) V e lo c id a d e d e G e rm in a ç ã o Tb Tot Tm No ambiente natural, a temperatura exibe variação cíclica. Temperaturas ideais induzem a germinação. Temperaturas desfavoráveis induzem a produção de proteínas que protegem a célula. Ferreira et al. 2001 • Luz: atua desde a fase de maturação. Plantas se relacionam com a luz: • Duração da luz – Fotoperíodo relacionado com a fenologia da planta, sendo o indicador mais confiável da chegada de estações favoráveis. • Quantidade de luz– fótons/unidade de área (µmol.m-2). • Qualidade da luz –Comprimentos de ondas na radiação. Fatores que Influenciam a Germinação Fv Fve Inativo Fitocromo (Apoproteína) Ativo Fitocromo – proteína com duas subunidades Respostas deDesenvolvimento: • Potencial de membrana • Fluxo de íons • Movimentação foliar • Floração • Influência na Germinação de sementes Absorção Máxima (V) 660 nm Absorção Máxima (VE) 730 nm Luz Azul 425 nm Escuro Fatores que Influenciam a Germinação Respostas de Desenvolvimento Fitocromo + Cromóforo (Holoproteína) Fatores que Influenciam a Germinação Luz Induzir a dormência Promover a germinação Quebrar a dormência Fotoblásticas negativas Fotoblásticas positivas ou afotoblásticas Fotoblásticas positivas Feijão e hortaliças Cecropia pachystachya Sida rhombifolia Mamona, maxixe Válio & Scarpa 2001 Baixas razões de V:VE (Fve:fitocromo total) inibema germinaçãodas sementes. Situações: - Sombreamento do dossel - Cobertura dos tecidos que envolvema semente Fatores que Influenciam a Germinação FatoresQuímicoseMicrorganismos: podem afetar ou promover a germinação Substâncias Alelopáticas Fenilpropanóides e derivados de ácido benzóico Liberados pormatéria orgânicamorta ou viva A maioria atua inibindo a germinação,mas tambémpodempromover. Sorghum halepense (capim-massambará), Cyperus rotundus (tiririca), Ocotea odorifera (canela-sassafrás) Fatores que Influenciam a Germinação Fatores Químicos eMicrorganismos: podem afetar ou promover a germinação Nitrato Promove a germinação, atuando com a luz e a temperatura Pode atuarna quebra de dormência Aumentar a sensibilidade da sementepor luz Microrganismos Ação de substâncias voláteis por fungos estimula a germinação Microrganismos do solo (Azotobacterspp.) inibição da germinação Estabelecimento Inicial Transição semente plântula: fasemais crítica do ciclo devida dasplantas • Patógenos • Predação por insetos ou mamíferos, consumo de cotilédones • Competição da radícula com raízes vizinhas depleção de água • Competição por adensamento - falta de luz, nutrientes e outros recursos • Condições ambientais severas –secas, geadas, chuvasmuito intensas • Danos físicos Estabelecimento Inicial Dormência da Semente Aumento na probabilidade de sobrevivência • Favorece a dispersão secundária • Prevenir a germinação em momentos desfavoráveis • Evitar germinação sincronizada Estabelecimento Inicial Características Sementes Ortodoxas Sementes Recalcitrantes Tamanho da Semente Pequenas Grandes Endosperma Sem ou baixa reserva Alta reserva Dormência Sim Não Tolerância à Dessecação Tolerantes Intolerantes Germinação após Dispersão Atrasada Rápida Risco de Predaçãoda Semente Baixo? Alto Crescimentoda Plântula Rápido Lento Crescimento e Desenvolvimento Critério Crescimento🌱 Desenvolvimento 🌼 Definição Aumento irreversível no tamanho ou na massa do organismo Mudanças qualitativas e funcionais que ocorrem no organismo durante o ciclo de vida Tipo de mudança Quantitativa (altura, volume, massa, número de células) Qualitativa (funções, estrutura, diferenciação celular, maturação, senescência) Exemplo Alongamento do caule e raiz, aumento do diâmetro de uma árvore Formação de flores, frutos, folhas; diferenciação de tecidos Reversibilidade Irreversível Irreversível Ocorrência Fase juvenil e adulta Durante todo o ciclo de vida Medição Pode ser medido com régua, balança, etc. Observado por alterações funcionais e morfológicas Dependência de hormônios Regulada por auxinas, giberelinas, etc. Envolve fitohormônios como citocininas, auxinas, giberelinas, etileno, ABA Processo associado Mitose (multiplicação celular) Diferenciação e especialização celular Informações anatômicas vegetais Figura. Representação anatômica vegetal Estrutura Descrição Função Principal 🌿 Lâmina foliar Parte achatada e expandida da folha. Rica em cloroplastos. Realizar fotossíntese, trocas gasosas e transpiração. Corte do caule Visão transversal mostrando epiderme, córtex, xilema, floema e cilindro central. Transportar água e nutrientes; dar suporte à planta. 🌱 Caule Estrutura cilíndrica que conecta raízes às folhas, flores e frutos. Sustentação, condução de seiva bruta e elaborada, e armazenamento. 🍃 Sépala Parte do cálice, localizada na base da flor. Geralmente verde. Proteger o botão floral antes da abertura da flor. 🌾 Raiz Estrutura subterrânea ramificada. Fixação da planta, absorção de água e sais minerais, e armazenamento. Fases do Crescimento Vegetal Germinação Fase Descrição 1. Semente seca A semente encontra-se dormente, com tegumento íntegro e sem absorção de água. 2. Embebição A semente absorve água do ambiente, iniciando o metabolismo celular. 3. Ruptura do tegumento A casca se rompe e a radícula começa a emergir — primeiro sinal visível (Rompimento da dormência) 4. Crescimento da radícula A radícula cresce para baixo (formando a raiz primária), fixando a planta. 5. Emissão do hipocótilo O eixo embrionário alonga-se e a plântula emerge do solo. 6. Expansão dos cotilédones Os cotilédones se abrem e iniciam fotossíntese; começa a fase autotrófica. Figura. Desenvolvimento da plântula com cotilédones Fase Vegetativa e Reprodutiva Fonte: https://pt.dreamstime.com/ciclo-de-vida-uma-planta Maturação Senescência Repouso Fonte: https://www.salton.com.br/artigo/conheca-o-ciclo-da-videira Regulação do Crescimento e Desenvolvimento Hormônio Vegetal Funções Principais Local de Atuação / Produção AUXINAS (ex: AIA, ANA) - Alongamento celular- Dominância apical- Formação de raízes adventícias- Frutificação (partenocarpia)- Diferenciação vascular Meristemas apicais (brotos e raízes), folhas jovens GIBERELINAS (ex: GA₃) - Alongamento do caule- Germinação de sementes- Quebra de dormência- Desenvolvimento do fruto - Floração- Sementes, folhas jovens, regiões meristemáticas CITOCININAS - Divisão celular- Retardo da senescência foliar- Formação de gemas laterais- Desenvolvimento de cloroplastos Raízes (transportadas para cima via xilema) ETILENO - Maturação dos frutos- Abscisão foliar e de frutos- Senescência- Floração- Resposta a estresses Tecidos maduros (folhas, frutos), estressados ou envelhecidos ÁCIDO ABSCÍSICO (ABA) - Indução da dormência- Fechamento dos estômatos (estresse hídrico)- Inibição do crescimento Folhas maduras, sementes em desenvolvimento Implicações Produtivas - Indução e Formação de Flores com Paclobutrazol (PBZ) Pós-poda • É um inibidor da biossíntese de giberelinas, um grupo de hormônios vegetais que promovem crescimento vegetativo. Fonte: https://pt.dreamstime.com/ciclo-de-vida-uma-planta Implicações Produtivas - Etefon • Liberar etileno, pode ser usado para induzir a floração em algumas culturas, como o abacaxi, mangueira, em que a aplicação do etefon promove um florescimento uniforme e antecipado. Fonte: https://pt.dreamstime.com/ciclo-de-vida-uma-planta Implicações Produtivas • Manga Palmer Deficiência de Cálcio Distúrbios fisiológicos Colapso interno • Cálcio “Algas marinhas” Manutenção da estrutura e rigidez da parede celular Incremento na produtividade Qualidade pós-colheita Implicações Produtivas • Manejo da Adubação Implicações Produtivas • Déficit hídrico • Lâmina excessiva Lixiviação de nutrientes • Falta de drenagem Salinidade Implicações Produtivas – Poda e Controle de Crescimento • Manipulação de arquitetura da planta Amido Carboidratos Açucares Fertilidade de gemas Fatores bióticos e abióticos • Efeito de pragas e doenças Infestações de pragas e doenças podem causar danos significativos, afetando o crescimento e o rendimento das culturas. • Interação com micro-organismos do solo Micro-organismos desempenham um papel vital na saúde do solo, ajudando na absorção de nutrientes e no estabelecimento de um sistema radicular robusto. Fatores bióticos e abióticos • Impacto de condições climáticas Condições climáticas extremas como seca, excessos de chuvas ou temperaturas desfavoráveis influenciam diretamente o crescimento e desenvolvimento das plantas. A luz determina a fotossíntese e o ritmo de crescimento, enquanto a temperatura afeta diretamente a taxa metabólica e o desenvolvimento das plantas. Conclusão A compreensão das fases do crescimento e desenvolvimento das plantas e identificação dos fatores que regulam esses processos são essenciais na horticultura, fruticultura e silvicultura para direcionar estratégias de manejo, permitindo o melhor aproveitamento do ciclo das culturas, otimizando a produtividade, qualidade e sustentabilidade agrícola. Questões 1) Durante a produção de mudas, o controle do crescimento e da dominância apical é essencial para promover ramificações. Nesse contexto, qual hormônio vegetal deve ser manipulado para reduzir a dominância apical e favorecer o crescimento lateral? A) Giberelina B) Etileno C) Auxina D) Ácido abscísico E) Citocinina Questões 1) Durante a produção de mudas,o controle do crescimento e da dominância apical é essencial para promover ramificações. Nesse contexto, qual hormônio vegetal deve ser manipulado para reduzir a dominância apical e favorecer o crescimento lateral? A) Giberelina B) Etileno C) Auxina D) Ácido abscísico E) Citocinina Questões 2) Em fruticultura tropical, como a da manga, é comum o uso de técnicas para induzir a floração. Qual das práticas abaixo pode ser usada para sincronizar a floração e promover a frutificação em época desejada? A) Aumento do teor de nitrogênio na folha B) Aplicação de giberelina durante o florescimento C) Indução com etefom e estresse hídrico controlado D) Poda intensa no início da floração E) Irrigação contínua e abundante Questões 2) Em fruticultura tropical, como a da manga, é comum o uso de técnicas para induzir a floração. Qual das práticas abaixo pode ser usada para sincronizar a floração e promover a frutificação em época desejada? A) Aumento do teor de nitrogênio na folha B) Aplicação de giberelina durante o florescimento C) Indução com etefom e estresse hídrico controlado D) Poda intensa no início da floração E) Irrigação contínua e abundante Questões 3) A fase vegetativa é caracterizada por intenso crescimento e desenvolvimento de órgãos vegetativos. Quais são os principais órgãos que se desenvolvem nessa fase? A) Flor, fruto e semente B) Semente, cotilédone e flor C) Raiz, caule e folhas D) Fruto, raiz e semente E) Grão de pólen, fruto e folha Questões 3) A fase vegetativa é caracterizada por intenso crescimento e desenvolvimento de órgãos vegetativos. Quais são os principais órgãos que se desenvolvem nessa fase? A) Flor, fruto e semente B) Semente, cotilédone e flor C) Raiz, caule e folhas D) Fruto, raiz e semente E) Grão de pólen, fruto e folha Questões 4) Durante a transição da fase vegetativa para a fase reprodutiva, uma série de alterações hormonais e morfológicas ocorrem. Qual evento marca o início da fase reprodutiva nas plantas superiores? A) Alongamento do hipocótilo B) Desenvolvimento da folha primária C) Indução e formação floral D) Alongamento radicular E) Formação da plântula Questões 4) Durante a transição da fase vegetativa para a fase reprodutiva, uma série de alterações hormonais e morfológicas ocorrem. Qual evento marca o início da fase reprodutiva nas plantas superiores? A) Alongamento do hipocótilo B) Desenvolvimento da folha primária C) Indução e formação floral D) Alongamento radicular E) Formação da plântula Questões 5) Em relação ao crescimento e ao desenvolvimento vegetal, analise as afirmativas: I. Crescimento é caracterizado por aumento irreversível de volume e massa. II. Desenvolvimento envolve a diferenciação e especialização celular. III. Ambos os processos ocorrem simultaneamente ao longo do ciclo da planta. Está(ão) correta(s): A) Apenas I B) Apenas II C) Apenas III D) I e II E) I, II e III Questões 5) Em relação ao crescimento e ao desenvolvimento vegetal, analise as afirmativas: I. Crescimento é caracterizado por aumento irreversível de volume e massa. II. Desenvolvimento envolve a diferenciação e especialização celular. III. Ambos os processos ocorrem simultaneamente ao longo do ciclo da planta. Está(ão) correta(s): A) Apenas I B) Apenas II C) Apenas III D) I e II E) I, II e III Email: 011801305@prof.uninassau.edu.br mailto:011801305@prof.uninassau.edu.br