Water uptake dynamics in soybean seeds: influence in seeds performance and DNA integrity / Dinâmica de absorção de água em sementes de soja: influência no desempenho de sementes e integridade do DNA

ABSTRACT: Relationships among water uptake rate and temperatures were investigated in five soybean seeds lots cv. M 6410 IPRO. Germination, field emergence and electrical conductivity tests were applied to determine seed performance after fast (complete immersion in water), control (moist substrate) and slow (moist atmosphere) imbibitions both at 20 °C and 30 °C. The fresh weight increment over time in soybean seeds during imbibition was recorded. In parallel, analysis of the DNA integrity of seedlings obtained from such seeds was performed in gel electrophoresis. Absorption pattern of soybean seeds were similar among temperatures, but absorption characteristics vary with time progress according to the way of water entrance into the seeds. Upon fast imbibition seeds germinated lower than non-fast-imbibed seeds, besides loss of seed performance. In contrast, slow-imbibed seeds showed high germination, low abnormal seedlings and maintenance of seeds performance. DNA isolation from fast imbibed seeds was highly degraded; although, some considerably degraded samples were reported in controlled imbibed seeds and the best preserved DNA was found in slow-imbibed seeds. The pattern of DNA degradation is typically passive or non programmed cell death. Our results showed it is important to consider the water uptake rate during germination test, since DNA integrity plays a critical role during seed imbibition, preserving soybean seed performance.

RESUMO: As relações entre a taxa de embebição em água e temperaturas foram estudadas em cinco lotes de sementes de soja cv. M 6410 IPRO. Testes de germinação, emergência a campo e condutividade elétrica foram aplicados para avaliar o desempenho das sementes após rápida embebição (imersão direta em água), controlada (substrato úmido) e lenta (atmosfera úmida), ambos a 20 °C e 30 °C. O incremento no peso fresco das sementes durante a embebição foi registrado. Paralelamente, a integridade do DNA de plântulas oriundas das sementes foi avaliado em gel por eletroforese. O padrão de embebição das sementes de soja foi similar entre as temperaturas, mas houve variações com o tempo de acordo com o modo de entrada de água nas sementes. Após a embebição rápida, as sementes apresentam menor germinação e desempenho que as sementes submetidas aos demais métodos de embebição. O DNA isolado a partir de sementes que embeberam rapidamente encontrava-se degradado, embora em sementes que foram hidratadas de forma controlada também fosse encontrada degradação do DNA. O DNA mais preservado foi encontrado em sementes que embebem lentamente. O padrão de degradação do DNA é típico de morte passiva ou não programada de células. Os resultados indicam que é importante considerar a taxa de embebição em água durante o teste de germinação, pois a integridade do DNA desempenha uma função importante durante a embebição, preservando o desempenho das sementes de soja.

Physical and physiological changes of Crambe abyssinicaHochst seed during maturation

Determination of seed-maturation indicators enables the identification of the idealmoment for harvest to achieve the best production and conservation potential. Our objective here was to evaluate some physical and physiological changes of crambe (Crambe abyssinica Hochst) seeds as possible indicators of seed maturation. Crambe floweringwas monitored in Dourados, Mato Grosso do Sul, Brazil. Plants were tagged, and 13, 22, 26, and 28 days after the initiation of flowering, the seeds were collected and following physical attributes evaluated: length, diameter, total mass, dry matter and water content. Physiological quality of the seeds was assessed using the germination test, by registering the percentage of normal seedlings and dormant seeds, immediately after each harvest, and again after six months of storage. The water-absorption curveswere characterized as a function the seed-development stages. All physical attributes were observed to increase because of the accumulation of reserve substances during seed development, except for water content, which gradually decreased from 72.2% at the start of development to 29.5% at maturity. At 28 days after anthesis the germination percentage of crambe seeds at physiological maturity was only 17%, indicating that they became dormant while maturing. However, seed germination rate was 89% after six months of storage, indicating that dormancy was almost fully overcome after this period.

Germination and dessication of Hancornia speciosa Gomes seeds / Germinação e secagem de sementes de Hancornia speciosa Gomes

The aim of this work was describe the germination and evaluate the desiccation and reduction in desiccation sensitivity of Hancornia speciosa Gomes seeds. Initially, we evaluated the germination characteristics and morphophysiological aspects of seedlings. The seeds in the first experiment were subjected to fast desiccation (activated silica gel) and slow desiccation (laboratory conditions) until the water content reached 40%, 30%, 20%, and 15% ± 2%. To reduce the desiccation sensitivity, in the second experiment, the seeds were soaked in polyethylene glycol (PEG) at potentials of -0.1 and - 0.3 MPa for 120 h, with or without abscisic acid (ABA) (10-4µM), and subsequently subjected to fast desiccation until a water content of 15% was reached, based on the results from the first experiment. The seed vigor in both experiments was evaluated by the primary root protrusion tests, percentage of normal seedlings, germination speed index, length and mass (shoot, underground, and total). Seedlings of H. speciosa feature a stem-like xylopodium structure. The seeds were tolerant to water reduction up to 15% by fast desiccation and 30% by slow desiccation. Moreover, priming was not efficient in reducing the desiccation sensitivity of H. speciosa seeds.

Objetivou-se neste trabalho descrever a germinação e avaliar a secagem e a redução da sensibilidade à dessecação em sementes de Hancornia speciosa Gomes. Inicialmente, foi realizada a descrição das características de germinação e aspectos morfofisiológicos das plântulas. Para primeiro experimento, as sementes foram submetidas à secagem rápida (sílica gel ativada) e à secagem lenta (condições de ambiente de laboratório) até atingirem os teores de água de 40, 30, 20 e 15 ± 2%. Na tentativa da redução da sensibilidade à dessecação em um segundo experimento, as sementes foram embebidas em polietileno glicol (PEG) nos potenciais de -0,1 e -0,3 MPa por 120 horas associados ou não ao ácido abscísico (ABA) (10-4M) e posteriormente submetidas a secagem rápida no teor de água de 15%, de acordo com os resultados do primeiro experimento. O potencial fisiológico das sementes, em ambos os experimentos, foi avaliado por meio dos testes de protrusão da raiz primária, porcentagem de plântulas normais, índice de velocidade de germinação, comprimento e massa seca de plântulas (parte aérea, sistema subterrâneo e total). As plântulas de H. speciosa apresentam xilopódio de estrutura caulinar. As sementes toleram a redução do teor de água até 15% na secagem rápida e de 30% para secagem lenta. O condicionamento osmótico não foi eficiente para reduzir a sensibilidade à dessecação de sementes de H. speciosa.

Potencial alelopático e antioxidante de extratos vegetais / Allelopathic and antioxidant potential of plants extracts

Objetivou-se com este trabalho avaliar a atividade alelopática, antioxidante e o conteúdo de fenóis e flavonóides totais no extrato metanólico de quatro plantas medicinais: Hibiscus sabdariffa, Ocimum gratissimum, Palicourea crocea e Trichilia silvatica. Para isso, folhas, flores e caules de Trichilia silvatica, folhas de Palicourea crocea, cálice e folhas de Hibiscus sabdariffa e folhas de Ocimum gratissimum foram utilizados. A avaliação da atividade alelopática foi realizada pelo ensaio de germinação e crescimento inicial de sementes de alface (Lactuca sativa), com três repetições de 50 sementes em delineamento inteiramente casualizado. A atividade antioxidante foi determinada pelo método fotocolorimétrico in vitro do radical livre estável 2,2-difenil-1-picril-hidrazila (DPPH). O crescimento das plântulas de alface foi mais sensível à ação dos aleloquímicos presentes nos extratos metanólicos do que a germinação das sementes, e evidenciaram o efeito inibitório dos extratos metanólicos do cálice e folhas de H. sabdariffa e das folhas de O. gratissimum e P. crocea. Os extratos metanólicos obtidos das folhas, flores e casca de T. silvatica apresentaram maior capacidade de sequestrar radicais livres com valores de IC50 de 62,36; 19,4 18,38 µg mL-1, no ensaio com DPPH e maior teor de compostos fenólicos 520,80; 545,27 e 546,56 mg de ácido gálico g de amostra-1, respectivamente, avaliado pelo ensaio de Folin-Ciocalteau.

The aim of this work was to evaluate allelopathic and antioxidant activity and total flavonoids and phenols content in methanolic extract of four medicinal plants: Hibiscus sabdariffa, Ocimum gratissimum, Palicourea crocea and Trichilia silvatica. Leaves (TSFo), flowers (TSFl) and stems (TSCa) of T. silvatica; leaves (PCFo) of P. crocea; chalice (HSCa) and leaves (HSFo) of H. sabdariffa and leaves of O. gratissimum (OGFo) were used in experiment. The evaluation of allelopathic activity was carried out by test of seed germination and initial growth of lettuce seedlings (Lactuca sativa), with three replications of 50 seeds in completely randomized design. The antioxidant activity was determined by method photo colorimetric in vitro of stable free radical 2.2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). The growth of lettuce seedlings was more sensitive to the action of allelochemicals in methanolic extracts than seeds germination, and showed the inhibitory effect of methanolic extracts from leaves and chalice of H. sabdariffa and leaves of O. gratissimum and P. crocea. Methanolic extracts obtained from the leaves (TSFo), flowers (TSFl) and bark (TSCa) of T. silvatica showed higher ability to scavenging free radical with IC50 values of 62.36; 19.4 18.38 µg mL-1, in assay with DPPH and highest content of phenolics, 520.80; 545.27 546.56 mg gallic acid per g of sample, respectively, evaluated by the Folin-Ciocalteau assay.

Temperaturas e disponibilidades hídricas do substrato na germinação de sementes de niger / Temperatures and substrate water availability on niger seeds germination

O niger (Guizotia abyssinica Cass.) é uma oleaginosa com potencial para a produção de biodiesel com poucas informações a respeito da qualidade fisiológica com que suas sementes são produzidas. Objetivou-se avaliar a germinação e o crescimento das plântulas de niger sob diferentes temperaturas e disponibilidades hídricas no substrato. O primeiro experimento foi conduzido em câmaras de germinação do tipo B.O.D. com temperaturas constantes (5, 10, 15, 20 e 25 °C) e uma temperatura alternada (20-30 °C). Para o segundo experimento as sementes foram semeadas sobre substrato de papel umedecido com soluções de Polietileno Glicol 6000 em diferentes potenciais osmóticos (0,0; -0,2; -0,4; -0,8 e -1,2 MPa) e mantidas em câmara de germinação do tipo B.O.D. na temperatura de 25°C. Avaliou-se a porcentagem, o índice de velocidade e o tempo médio de germinação, os comprimentos da parte aérea e da raiz e as massas fresca e seca das plântulas. As temperaturas de 20, 25 e 20-30 °C aumentaram a porcentagem e a velocidade de germinação das sementes de niger, que são sensíveis a temperaturas inferiores a 15 °C. A redução da disponibilidade hídrica do substrato a partir do potencial osmótico de -0,2 MPa prejudica a germinação e o crescimento de plântulas.

Niger (Guizotia abyssinica Cass.) is an oilplant with biodiesel potential production. However, there is little information about the seeds physiological quality production. This work aimed to evaluate niger germination and seedlings growth submitted to different temperature and substrate water availability. The first experiment was carried out in a germination chamber as B.O.D. with constants temperatures (5, 10, 15, 20 e 25 °C) and an alternated temperature (20-30 °C). For the second experiment seeds were sowed on paper substrate Polyethylene Glicol 6000 different osmotic potentials moisture solutions (0.0; -0.2; -0.4; -0.8 e -1.2 MPa) and it were kept in the germination chamber as B.O.D. at 25°C. Evaluated the germination percentage, germination speed index, germination medium time, aerial part and root length and fresh and dry seedlings mass. Results showed the 20-30, 25 e 20 °C temperatures favored the niger seeds germination percentage and speed index. Niger seeds are sensitive to temperatures below 15 °C and the substrate water availability decrease from -0.2 MPa prejudice seeds germination and seedlings growth.

Potencial alelopático de Tropaeolum majus L. na germinação e crescimento inicial de plântulas de picão-preto / Allelophaty potential of Tropaeolum majus L on picão-preto seeds germination and initial seedling growth

Objetivou-se com este estudo avaliar o potencial alelopático de extratos metanólicos de folhas, flores e raízes de capuchinha (Tropaeolum majus L.) sobre a germinação de sementes e o crescimento inicial de plântulas de picão-preto. O extrato metanólico com melhor potencial de inibição foi submetido a particionamento, resultando nas frações hexânica, clorofórmica, acetato de etila e hidrometanólica e posterior caracterização pelo espectro de absorção na região do infravermelho (IV). O efeito alelopático foi avaliado sobre as sementes de picão-preto, as quais foram distribuídas sobre papel germitest umedecido com 2mL dos extratos e mantidas em germinador do tipo B.O.D. regulado a temperatura de 25°C e luz branca constante, sendo que as sementes imersas diretamente em água constituíram o tratamento controle. A avaliação da qualidade da semente foi realizada pelos testes de germinação e vigor (primeira contagem e comprimento de raiz primária e de hipocótilo das plântulas), em delineamento inteiramente ao acaso. O potencial alelopático das folhas de capuchinha foi maior em relação às demais partes da planta sobre a germinação das sementes, comprimento de hipocótilo e de raiz das plântulas de picão-preto. Estes efeitos podem estar associados à presença de grupos químicos polares, pois à medida que se aumentou a polaridade dos solventes detectou-se maior efeito inibitório sobre a germinação e o crescimento inicial de plântulas de picão-preto.

This research aimed to evaluate the metanolic extracts allelopathic potential from leaves, flowers and roots of capuchinha (Tropaeolum majus L.) on picão-preto seeds germination and initial seedling growth. The best inhibitor metanolic extract was fractioned, in hexanic, cloroformic, etil acetate and hidrometanolic fractions and it was characterized through absorption spectrum using mid-infrared. To evaluate the allelopathic effect of metanolic extracts and the fractions aftereffect; it was used picão-preto seeds distributed on 2ml extracts moistured paper maintained in B.O.D. germinator at 25°C and white constant light. Seeds sowed directly in water moistured germitest paper constituted the control. The allelopathic potential extracts were evaluated through the first count, final germination percentage, seedlings primary root and hypocotyl length (cm). The experiment was carried out DIC with three replications of 25 seeds. The capuchinha leaves showed allelopathic potential on picão-preto seeds germination, hypocotyl and seedlings primary root length. It was suggested that such effects are associated to the presence of polar chemical groups because the increase in the solvents polarity detected the major picão-preto germination and seedlings growth inhibition effect.

Divergência genética entre cultivares de gérbera utilizando marcadores RAPD / Genetic divergence among cultivars of gerbera using RAPD markers

No processo de produção comercial de mudas de gérbera, a cor da flor é uma das principais características morfológicas de interesse agronômico, sendo uma característica importante em programas de melhoramento genético. A utilização de marcadores moleculares pode servir para direcionar cruzamentos, confirmar novos híbridos ou genótipos mutantes e identificar novos genótipos para fins comerciais. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar a divergência genética entre seis cultivares de Gerbera jamesonii ('Jaguar Yellow', 'Jaguar Cream', 'Jaguar Lemon', 'Jaguar Salmon Pastel', 'Jaguar Red', 'Jaguar Deep Rose'). A análise de divergência genética entre as cultivares de gérbera foi realizada utilizando-se 21 primers, os quais amplificaram 37 fragmentos polimórficos de DNA, que foram usados para estimar o coeficiente de Jaccard, o qual apresentou uma média de 0,38, variando de 0,28 a 0,56. A estrutura genética entre as cultivares foi estimada pelo UPGMA, revelando dois grupos distintos, a 38 por cento de similaridade genética. A maior similaridade genética encontrada (56 por cento) foi entre as cultivares 'Jaguar Yellow' e 'Jaguar Lemon'. Os resultados demonstram que a técnica RAPD oferece uma maneira rápida, relativamente barata e útil para a caracterização da divergência genética entre as diferentes cultivares de Gerbera jamesonii com relação à cor da flor.

During the commercial production of gerbera seedlings, flower color is one of the main morphological aspects that have an agronomic interest and becoming an important feature in genetic breeding programs. The use of molecular markers may serve to direct crossings, new hybrids and mutants, besides confirm and identify new genotypes for commercial purposes. In that context, this work aimed to analyze the genetic divergence among six cultivars of Gerbera jamesonii ('Jaguar Yellow', 'Jaguar Cream', 'Jaguar Lemon', 'Jaguar Salmon Pastel', 'Jaguar Red', 'Jaguar Deep Rose'). The genetic divergence among cultivars of gerbera was carried out with 21 primers, which amplified 37 DNA polymorphic fragments, used to estimate the Jaccard index and presented an average of 0,38, ranging from 0,28 to 0,56. The genetic structure among cultivars was estimated by UPGMA and revealed two distinct groups, at 38 percent genetic similarity. The largest genetic similarity found (56 percent) was between cultivars 'Jaguar Yellow' and 'Jaguar Lemon'. The results showed that the RAPD is a fast, relatively inexpensive and useful technique for genetic divergence characterization between different cultivars of Gerbera jamesonii.

Avaliação da qualidade de sementes de cedro (Cedrela fissilis - meliaceae) pelo teste de raios X / Evaluation of the seed quality in Cedrela fissilis - (meliaceae) by X-ray test

O teste de raios X tem se demonstrado uma técnica muito eficiente no controle de qualidade de sementes de espécies florestais, caracterizando fases do desenvolvimento, danos causados por secagem, beneficiamento e predação, entre outros. Objetivouse com este trabalho avaliar a qualidade física de sementes de cedro (Cedrela fissilis) pelo teste de raios X. Para isso, após o beneficiamento, as sementes de cedro foram expostas às seguintes condições de intensidade de radiação e tempos (25 Kv durante 60/30 segundos e 30 Kv durante 40 segundos) para determinar o padrão de raios X. De acordo com a anatomia visualizada pela imagem radiográfica, as sementes foram classificadas em Sementes Cheias, Sementes Com Danos, Sementes Mal Formadas e Sementes Vazias. Em seguida, foi realizado o teste de germinação em BOD, utilizando-se substrato de papel umedecido dentro de caixas para germinação, sob 25ºC e luz branca constante. Ao final de 20 dias, foram registrados os números de plântulas normais, anormais e sementes mortas. Pelos resultados obtidos, a intensidade de radiação de 25 Kv durante 60 segundos permitiu melhor visualização das características internas e os danos observados pela imagem radiográfica afetaram a germinação das sementes, reduzindo a qualidade do lote.

The X-ray has showed to be a very efficient technique in the quality control of forest tree seeds, characterizing development phases, damages caused by dehydration, improvement and infestation, among others. The aim of this work was to evaluate the physical quality of cedar seeds (Cedrela fissilis) by X-ray test. For this, the cedar seeds were exposed at the following conditions of radiation intensity and times (25 Kv during 60/30 seconds and 30 Kv during 40 seconds) to determine the pattern of X-rays. According to the anatomy visualized by the radiographic image, seeds were classified in Full Seeds; Seeds With Damages, Deformed Seeds and Empty Seeds. Soon after, the seeds were submitted to the germination test, accomplished in BOD, using paper substratum damped in boxes for germination under 25ºC and white light. After 20 days, the numbers of normal, abnormal seedlings and died seeds were registered. From the results obtained the intensity of radiation of 25 Kv in the time of exposure of 60 seconds allowed clear visualization of the internal characteristics and damages observed. By the radiographic damage affected the seed germination reducing the plot quality.