Germinação de sementes de Matelea maritima (Jack.) Woods (Asclepiadaceae)

Seed germination in Matelea maritima (Jack.) Woods (Asclepiadaceae)

Germinação de sementes de Matelea maritima (Jack.) Woods (Asclepiadaceae)¹

GERALDO ROGÉRIO FAUSTINI CUZZUOL² e NEIDE M. C. LUCAS³

(recebido em 08/08/97; aceito em 20/04/98)

ABSTRACT - (Seed germination in Matelea maritima (Jack.) Woods (Asclepiadaceae). Seeds of M. maritima germinate at an optimum temperature of 25°C, with maximum values in light, the process being optimized by alternate temperatures of 25/35°C. Mechanical scarification promotes germination. In uncoated seeds germination is promoted and enhanced both in light and in darkness. Temperature and time of storage affect seed photosensitivity: positive photoblastism is lost in seeds maintained at room temperature for 90 days while being maintained in seeds kept at low temperature (10°C). The tetrazolium test showed that at 180 days of storage, 46% of the seeds remain viable. Topochemical analysis indicates that the main storage of these seeds located in the cotyledons is protein.

RESUMO - (Germinação de sementes de Matelea maritima (Jack.) Woods (Asclepiadaceae). Sementes de M. maritima germinam na temperatura ótima de 25°C com valores máximos na luz, sendo o processo otimizado em temperatura alternada de 25/30°C. Escarificação mecânica promove a germinação. Em sementes nuas, a germinação é promovida e acelerada tanto na luz quanto no escuro. Temperatura de armazenamento e tempo de estocagem alteram a fotossensibilidade das sementes: sementes estocadas à temperatura ambiente por 90 dias perdem o fotoblastismo positivo enquanto que nas estocadas sob baixa temperatura (10°C) este efeito permanece. O teste do tetrazólio demonstra que aos 180 dias de estocagem 46% das sementes permaneceram viáveis. Análises topoquímicas indicam que a principal fonte de reserva destas sementes, localizada nos cotilédones, é proteica.

Key words - M. maritima, propagation, restingas, storage, light, scarification

Introdução

A distribuição geográfica e as preferências ecológicas de muitas espécies são determinadas pela faixa de condições ambientais toleradas pela germinação de suas sementes (Labouriau 1983). Portanto, o estudo do processo de germinação pode contribuir para explicar muitas peculiaridades biogeográficas de espécies neotrópicas.

A luz é considerada um dos principais fatores ambientais no controle da germinação de sementes, sendo o embrião responsável pela percepção e tradução do estímulo luminoso (Koller 1972). É bem conhecido o fato da germinação de algumas sementes ser controlada pela presença ou ausência de luz, podendo este fotoblastismo ser contornado alterando outros fatores. Felippe (1980), por exemplo, eliminou o fotoblastismo de sementes de Cucumis anguria sob luz branca contínua, com tratamentos de alternância de temperatura.

O tegumento da semente tem grande influência na germinação, podendo formar barreiras impermeáveis à água e aos gases respiratórios (Bewley & Black 1994). São abundantes os dados na literatura sobre o efeito acelerador da escarificação mecânica no processo germinativo (Bradbeer 1988). Segundo Mayer & Poljakoff-Mayber (1989) a escarificação química, além de desgastar o tegumento espesso, pode também agir removendo a sua impermeabilidade a gases, alterar a sensibilidade à luz e temperatura ou eliminar substâncias inibitórias.

Às sementes de muitas plantas são indispensáveis os ciclos circadianos relacionados ao regime de luz e temperatura. A determinação desses fatores extrínsecos está intimamente relacionada com a origem, diferenças genéticas, variedade e idade das sementes (Koller 1972). Acresce-se o fato de que o efeito da temperatura na germinação, por exemplo, não deve ser interpretado isoladamente, pois a ela estão associados outros fatores como luz, água e o tegumento da semente (Mayer & Poljakoff-Mayber 1989).

Outro fator não menos importante é o período no qual uma semente permanece potencialmente capaz de se desenvolver. Extenso período de estocagem pode produzir alterações bioquímicas, fraturas cromossômicas e declínio do vigor, comprometendo o estabelecimento da nova plântula no solo (Villiers 1973). Baixos teores de umidade, temperatura e concentração de oxigênio são condições eficazes no prolongamento da longevidade de muitas sementes armazenadas (Labouriau 1983).

Matelea maritima é uma Asclepiadaceae de hábito reptante que ocupa a comunidade de pós-praia (Araújo & Henriques 1984), na restinga de Setiba/Guarapari (ES). Suas sementes são oblongas, delgadas, com comprimento médio de 7 mm e possuem um longo palpo que favorece sua dispersão pelo vento. A alta pressão de devastação em que se encontra o ecossistema de restinga, em especial a comunidade de pós-praia, aliada à escassez de dados sobre a propagação sexuada de M. maritima, característica desta comunidade (Pereira 1990, Fabris et al. 1990), determinaram a necessidade do estudo fisiológico de suas sementes, visando subsidiar estudos de manejo de áreas similares atingidas pela degradação.

Material e métodos

Sementes de Matelea maritima (Jack.) Woods (Asclepiadaceae) foram obtidas no início de dispersão, sendo provenientes de coletas periódicas, na restinga do Parque Estadual Paulo Cesar Vinha, em Setiba, Guarapari (ES), no período de agosto a outubro de 1989 e 1990. Os experimentos de germinação foram realizados em placas de Petri sobre papel de filtro umedecido com água destilada e mantidos em câmaras de germinação tipo FANEM (mod. 347-G). Foram utilizadas amostras de 100 sementes sem palpus, distribuídas em quatro repetições por tratamento (25 sementes por placa). Os dados foram obtidos em leituras diárias, sendo computado e eliminado o número de sementes com protrusão de radícula, usada aqui como critério de germinação. No tratamento de escuro constante, o acompanhamento do processo de germinação foi realizado sob luz verde de segurança.

Os efeitos da luz e do escuro foram estudados mantendo-se as placas de Petri expostas à luz branca proveniente de lâmpadas fluorescentes, tipo luz do dia, de 20 watts, em irradiância média de 320 µW.cm^_2 ou colocadas dentro de três sacos plásticos pretos opacos sobrepostos (Labouriau & Fiuza Costa 1976).

O efeito da temperatura foi investigado nas temperaturas constantes de 20, 25, 30 e 35°C (sementes após 15 dias de armazenamento), alternadas de 30/35, 30/25 e 35/25°C (sementes após 15 dias de armazenamento) e alternadas de 20/25 e 20/30°C (sementes após 90 dias de armazenamento) em termoperíodo de 12 horas.

O efeito do tegumento foi verificado através de escarificações mecânicas por eliminação total e parcial do tegumento.

Os efeitos do tempo e do tipo de armazenamento foram analisados em sementes mantidas no escuro, em sacos de papel (até 240 dias) e em vidro âmbar (por 30 dias) em condições ambientais de laboratório, temperatura média de 25±2°C e, nestas mesmas embalagens, a 10°C por 30 dias. A viabilidade de sementes estocadas por 180 dias em sacos de papel foi avaliada pelo teste do tetrazólio (Delouche et al. 1962), utilizando-se uma amostragem de três lotes de 75 sementes e mapeamento da reação nos embriões, em estereomicroscópio.

A análise topoquímica foi feita pelo método de Kiernan (1981), fixando-se as sementes em paraformaldeído 4% em tampão fosfato 0,2M com pH 7,4 e glutaraldeído 10% durante 48 horas a 5°C. Nas determinações qualitativas, cortes transversais da semente foram corados pelas técnicas do PAS (Lillie 1954, Maia 1979), "xyridine ponceau" (Vidal 1970) e azul de toluidina (Vidal 1977), para detecção de glicoproteínas e polissacarídeos, radicais catiônicos e radicais aniônicos, respectivamente.

Os valores percentuais da germinação, transformados em arco seno 0,5%, e os valores de velocidade média de germinação (Labouriau 1970), sem transformação, foram analisados pela variância e cálculo da DMS_5%, através do método de Tukey (Snedecor & Cochran 1967), de acordo com o pacote estatístico SANEST - Sistema de Análise Estatística (Zonta & Machado 1992), do Centro de Informática na Agricultura da ESALQ (USP).

Resultados e Discussão

Após 15 dias de armazenamento (tabela 1) o processo germinativo das sementes de M. maritima foi totalmente inibido a 35C, tanto em sementes intactas como em sementes escarificadas. Sementes intactas apresentaram germinabilidade mais elevada a 25C na luz. Escarificação interagiu com a temperatura e também com a luz, promovendo a germinabilidade em todas as temperaturas efetivas em relação à luz, especialmente a 20C.

Embora ocupando nichos ecológicos distintos nesta mesma comunidade, Pilosocereus arrabidae (Lucas & Frigeri 1990) e Jacquinia brasiliensis (Garcia & Lucas 1994) apresentaram temperatura ótima para germinação semelhante à observada para M. maritima.

Sobre a dependência da germinação de várias espécies aos rítmos circadianos, Benech-Arnold & Sánchez (1995) ressaltam que as alterações sazonais da dormência dependem das condições térmicas às quais as sementes foram expostas. Apesar de vários fatores dos ciclos diurnos de temperatura poderem quebrar a dormência, apenas alguns precisam ser considerados quando se analisa o efeito das temperaturas alternadas na quebra de dormência, entre eles está a amplitude da alternância.

A germinabilidade das sementes intactas de M. maritima após 15 dias de armazenamento (tabela 2) foi promovida por alternância de temperatura de 25/30C, tanto na luz como no escuro, enquanto que a alternância de maior amplitude, 25/35C restringiu intensamente o processo germinativo, deixando prevalecer o efeito inibidor da temperatura constante de 35C. Escarificação interagiu com a temperatura promovendo a germinação e alterando a sensibilidade das sementes à alternância de 25/30C, que passou a promover em relação a 30C constante. Escarificação também interagiu com as condições de luz a 25/30C, reduzindo a germinação das sementes no escuro em relação às sementes intactas.

Lucas & Arrigoni (1992) relataram o mesmo efeito de temperatura alternada na cinética da germinação de sementes de Canavalia rosea, uma leguminosa típica da formação psamófila reptante da restinga de Setiba/Guarapari (ES).

A aplicação de alternância de temperaturas mais baixas, em amplitudes de 5 e 10C, em sementes

armazenadas por 90 dias (tabela 3), promoveu igualmente a germinação em relação à temperatura constante mais efetiva, independente da escarificação, sendo mantido o efeito promotor da luz. As alternâncias aqui testadas também aceleraram a germinação especialmente na luz, exceto nas sementes intactas em maior amplitude na alternância térmica. Escarificação não afetou a germinação nem a velocidade média do processo.

A otimização do processo germinativo das sementes de Matelea maritima pela alternância de temperatura, a partir da conjugação de temperaturas consideradas ótimas com sub-ótimas, corrobora as informações de Bewley & Black (1994) de que sementes não dormentes, quando sob uma faixa térmica onde a germinação é máxima, normalmente respondem à temperatura alterando sua velocidade de germinação. A influência de termoperíodo na germinação de sementes não é de todo conhecida. Tem sido intensivamente investigado o envolvimento das súbitas respostas de transição das membranas celulares, associadas à liberação da dormência (Bewley & Black 1994).

Tem sido observado que a atuação da luz na germinação pode estar relacionada com o tegumento (Válio 1986, Mayer & Poljakoff-Mayber 1989). Analisando-se o efeito da testa na germinação de sementes de M. maritima com 8 dias de armazenamento (tabela 4), nota-se que em sementes nuas o processo é intensamente promovido na luz. Escarificação mecânica não foi suficiente para alterar o processo em relação às sementes com tegumento intacto. O tegumento altera também a velocidade média de germinação. Sementes nuas apresentaram os maiores índices de velocidade média tanto na luz como no escuro. Somente neste tratamento as sementes apresentaram diferença na velocidade média em relação ao fator luz, germinaram mais rapidamente no escuro, evidenciando o efeito desacelerador da luz no processo. Revendo este assunto, Cone & Kendrick (1986) relataram o caso especial de Oenothera biennis, cujas sementes, quando intactas, não germinam na luz nem no escuro, bastando a eliminação parcial da testa para que a germinação fosse promovida, especialmente na luz.

O comportamento germinativo das sementes de M. maritima armazenadas por 30 dias em sacos de papel e em vidros, nas temperaturas ambiente (25C) e de 10C (tabela 5) foi alterado pelas condições de estocagem. O escuro reduziu a germinação exceto quando o armazenamento foi feito em vidro à temperatura ambiente. Nestas condições ocorreu uma interação entre os fatores (recipiente, temperatura de armazenamento e condições de luz na germinação) que gerou uma promoção da germinabilidade das sementes no escuro igualando-a àquela apresentada na luz. A velocidade média de germinação foi semelhante em sementes estocadas em sacolas de papel e em vidro. Em ambos os casos a velocidade é aumentada quando o armazenamento é mantido à temperatura ambiente, havendo sempre maior aceleração do processo germinativo no escuro, exceto quando o armazenamento foi feito em vidros e mantido a 10C.

Estes dados diferem substancialmente dos obtidos para Capparis flexuosa, outra espécie representante do pós-praia, cujas sementes após um mês de armazenamento em sacos de papel têm a viabilidade reduzida a 16,06% (Pereira & Lucas 1992).

Os testes mostraram que num período de estocagem de 15 a 240 dias em sacos de papel, à temperatura ambiente, as sementes que apresentaram maior germinabilidade foram aquelas armazenadas por 90 e 120 dias, independente da integridade da testa (tabela 6). Após 240 dias de armazenamento a germinação foi bastante reduzida. Escarificação promoveu a germinação de sementes estocadas por 150 dias igualando-a à daquelas com 90 dias. Este tratamento também interagiu com a luz promovendo a germinação no escuro em sementes armazenadas por 15 e 30 dias. Após 15 e 150 dias de armazenamento, as sementes intactas apresentaram melhor germinação na luz. Escarificação só manteve este resultado em sementes armazenadas por 15 dias. De modo geral observou-se uma alteração do comportamento germinativo das sementes em relação à luz. Com o aumento do tempo de estocagem, as sementes perderam gradativamente o fotoblastismo positivo. Após 90 e 120 dias de estocagem as sementes apresentaram os maiores índices de velocidade de germinação. Escarificação aumentou a velocidade de germinação na luz após estocagem por 90 dias e na luz e no escuro após 240 dias de armazenamento. A luz desacelerou o processo germinativo, exceto nas sementes intactas armazenadas por 240 dias. Situação semelhante tem sido observada em outras sementes como Cucumis anguria que se torna mais exigente ao escuro com aumento do período de estocagem (Noronha et al. 1978).

O declínio da germinabilidade das sementes com mais de 120 dias de armazenamento pode ser um indicativo do estabelecimento de dormência secundária (Bewley & Black 1994). Neste contexto, foi avaliada a viabilidade das sementes estocadas por 180 dias. A verificação feita pelo teste de tetrazólio mostrou o eixo hipocótilo-radicular de 46% dos embriões totalmente corado, 28% com manchas e 26% pouco corado. Considerando-se como viáveis apenas as sementes cujo embrião se corou totalmente em vermelho, pode-se inferir que, qualitativamente o resultado demostrado por este padrão foi confirmado pelo teste de germinação, onde 46% das sementes germinaram na luz. Entretanto, Heydecker (1972) considerando as reações do teste de tetrazólio, observou que sementes parcialmente coradas poderiam ser capazes de germinar e crescer bem sob algumas, mas não sob todas, condições de germinação. As sementes que foram inteiramente coradas, têm, hipoteticamente, condições para germinar e se desenvolver em situações adversas. Roberts (1972) reforça esta avaliação concluindo que o fato da semente germinar não lhe assegura o desenvolvimento, justamente pela baixa potencialidade do seu vigor.

Os resultados relativos ao efeito de temperaturas alternadas e à liberação do fotoblastismo com o tempo de armazenamento das sementes podem estar correlacionados com a biologia da propagação de M. maritima, cujas sementes ao serem dispersas pelo vento, caem aos tufos sobre a copa da vegetação e dali, desprendem-se de seus palpos e chegam ao solo onde encontram um microclima com variações térmicas menores, facultado pelo sombreamento, proporcionando um meio ideal para sua germinação (Thompson & Grime 1983, Benech-Arnold et al.1988).

Análises topoquímicas (dados não mostrados) realizadas em M. maritima evidenciaram que as substâncias de reserva estão acumuladas nos cotilédones. Embora uma pequena parte seja constituída de grãos de amido, a principal reserva é proteica. A técnica do PAS permitiu a visualização de inúmeros grãos glicoproteicos, altamente higroscópicos, caracteristicamente corados no tecido cotiledonar.

Os dados obtidos na presente pesquisa nos levam a concluir que os diásporos anemocóricos de M. maritima podem germinar dentro de uma ampla faixa de temperaturas constantes, principalmente a 25C, sendo o processo germinativo promovido em temperaturas alternadas de 25/30C. Após a dispersão da semente a testa restringe a germinação, especialmente na luz. Quando mantidas no escuro, em condições ambientais, numa temperatura média de 25C, aos 90 dias perdem o fotoblastismo positivo, sendo também liberadas da dormência da testa. Prorrogação destas condições por períodos mais longos que 120 dias afetam a germinabilidade, parcialmente por perda progressiva da viabilidade.

2. Bolsista de Aperfeiçoamento - CNPq (Processo n. 82.300/87-0).

3. Departamento de Biologia CEG/UFES. Av. Mal. Campos, 1468 - Maruípe, 29040-090 Vitória, ES, Brasil.

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1. Trabalho executado dentro das Linhas de Ação em Botânica, Ecossistema Restinga/CNPq (Processo n. 402.208/87).

Trabalho executado dentro das Linhas de Ação em Botânica, Ecossistema Restinga/CNPq (Processo n. 402.208/87).

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Ago 1999
• Data do Fascículo
  Abr 1999

Histórico

• Aceito
  20 Abr 1998
• Recebido
  08 Ago 1997