Do polyembryonic seeds of Carapa surinamensis (Meliaceae) have advantages for seedling development?

Polyembryony is the differentiation and development of multiple embryos in a single seed. This characteristic can provide advantages, as more than one embryo is produced with the same amount of resources, and the probability of establishment of at least one seedling increases. However, sibling seedlings may also increase competition, affecting development and survival. In the present study, the possible advantages and disadvantages of polyembryony were analyzed in the initial establishment of seedlings of Carapa surinamensis (Meliaceae), a tree species that produces monoembryonic or polyembryonic seeds. In this regard, the development of single seedlings was compared with a pair of seedlings emerging from polyembryonic seeds. We compared the development of seedlings attached to or detached from each other and to the seed resources. We observed two levels of competition: (a) for the seed reserves during germination and initial development, as multiple embryos of C. surinamensis share the same reserves, and (b) for external factors, mostly space for root and shoot development, and also for light. Reducing the competition for external factors by separating the siblings was not enough to reduce the effects of competition for seed reserves in the first six months of development. Nevertheless, viable seedlings were produced in all treatments. Thus, depending on sprout management in the nursery, the number of seedlings per seed can be significantly increased by detaching the seedlings, or more vigorous seedlings can be obtained when only one seedling is maintained.(AU)

Poliembrionia é a diferenciação e o desenvolvimento de múltiplos embriões em uma única semente. Esta característica pode proporcionar diversas vantagens, como aumentar o número de embriões produzidos com a mesma quantidade de recursos, e aumentar a probabilidade de estabelecimento de pelo menos uma plântula de uma única semente. Por outro lado, a competição entre plântulas pode aumentar, afetando seu desenvolvimento e sobrevivência. Neste estudo, foram analisadas as possíveis vantagens e desvantagens da poliembrionia em sementes de andiroba, Carapa surinamensis (Meliaceae), uma espécie arbórea que produz sementes monoembriônicas ou poliembriônicas. Comparamos o desenvolvimento de plântulas únicas com o de pares de plântulas provenientes de sementes poliembriônicas. As plântulas foram mantidas unidas ou separadas entre si e ligadas à ou destacadas da semente. Os resultados revelaram dois níveis de competição: (a) pelas reservas da semente durante a germinação e desenvolvimento inicial da plântula, quando embriões múltiplos de C. surinamensis compartilham as mesmas reservas, e (b) por fatores externos, principalmente espaço para o desenvolvimento da raiz e da parte aérea, e luz. A redução da competição por fatores externos, através da separação das plântulas, não foi suficiente para reduzir os efeitos da competição pelas reservas das sementes nos primeiros seis meses de desenvolvimento. Apesar disso, plântulas viáveis foram produzidas em todos os tratamentos. Assim, dependendo do manejo dos brotos em viveiro, o número de plântulas produzidas pode ser aumentado significativamente por meio da separação entre plântulas, ou o vigor das plântulas pode ser incrementado através de sua manutenção individualizada.(AU)

A comparative study of the thermal ranges of three germination criteria of a tropical tree with bioeconomic interest: Carapa surinamensis Miq. (Meliaceae) / Estudo comparativo sobre a variação térmica em três critérios de germinação de uma árvore tropical com interesse econômico: Carapa surinamensis Miq. (Meliaceae)

Abstract Species of the Carapa spp. complex, occurring in the Neotropics, Africa and India, have multiple uses, including timber, with the seed oil being used in phyto-pharmaceutical products and cosmetics. This study aimed to determine the thermal ranges of the germination process, comparing germination criteria used by seed physiologists and seed technologists, and to suggest recommendations for seed quality assessment. Germination was assessed at constant temperatures between 10 ─ 40 °C using three germination criteria: (1) radicle length ≥ 0.5 cm (physiological criterion); (2) epicotyl length ≥ 1 cm; and (3) epicotyl length ≥ 5 cm (criterion for seed quality tests). The base temperature was similar for the three criteria and ranged between 10 ─ 2 °C. The Maguire's Speed Index indicated 30 °C as most adequate. However, the upper temperature limit differed: for radicle protrusion it was above 40 ºC; and for both epicotyl lengths, it was between 35 ─ 40 °C. Seed coat removal accelerated the germination process of these recalcitrant seeds, and is recommended for seed quality assessment, which allows completion of the germination trial in approximately one month.

Resumo As espécies do complexo Carapa spp. ocorrem na região Neotropical, na África e na Índia, têm usos múltiplos, fornece madeira de valor comercial e o óleo extraído das sementes tem uso fitoterápico e cosmético. O objetivo deste trabalho foi determinar a faixa térmica tolerável do processo germinativo, comparando os critérios de germinação utilizados pelos fisiologistas e os tecnólogos de sementes, e sugerir recomendações para a avaliação da qualidade das sementes. A germinação foi avaliada em temperaturas constantes entre 10 e 40 °C utilizando três critérios de germinação: (1) formação da radícula ≥ 0,5 cm (critério fisiológico); (2) alongamento de epicótilo ≥ 1 cm; e (3) alongamento de epicótilo ≥ 5 cm (critério para testes de qualidade de sementes). A temperatura de base foi semelhante para os três critérios entre 10 e 12 °C. O índice de velocidade de Maguire indicou 30 °C como a temperatura mais adequada. O limite superior de temperatura diferiu entre os critérios, sendo acima de 40 ºC para protrusão da radícula e para ambos os alongamentos de epicótilo entre 35 e 40 °C. A remoção do tegumento de semente acelerou o processo de germinação dessas sementes recalcitrantes sendo recomendada para a avaliação da qualidade da semente, o que permite concluir o teste de germinação em aproximadamente um mês.

A comparative study of the thermal ranges of three germination criteria of a tropical tree with bioeconomic interest: Carapa surinamensis Miq. (Meliaceae)

Abstract Species of the Carapa spp. complex, occurring in the Neotropics, Africa and India, have multiple uses, including timber, with the seed oil being used in phyto-pharmaceutical products and cosmetics. This study aimed to determine the thermal ranges of the germination process, comparing germination criteria used by seed physiologists and seed technologists, and to suggest recommendations for seed quality assessment. Germination was assessed at constant temperatures between 10 40 °C using three germination criteria: (1) radicle length 0.5 cm (physiological criterion); (2) epicotyl length 1 cm; and (3) epicotyl length 5 cm (criterion for seed quality tests). The base temperature was similar for the three criteria and ranged between 10 2 °C. The Maguires Speed Index indicated 30 °C as most adequate. However, the upper temperature limit differed: for radicle protrusion it was above 40 ºC; and for both epicotyl lengths, it was between 35 40 °C. Seed coat removal accelerated the germination process of these recalcitrant seeds, and is recommended for seed quality assessment, which allows completion of the germination trial in approximately one month.

Resumo As espécies do complexo Carapa spp. ocorrem na região Neotropical, na África e na Índia, têm usos múltiplos, fornece madeira de valor comercial e o óleo extraído das sementes tem uso fitoterápico e cosmético. O objetivo deste trabalho foi determinar a faixa térmica tolerável do processo germinativo, comparando os critérios de germinação utilizados pelos fisiologistas e os tecnólogos de sementes, e sugerir recomendações para a avaliação da qualidade das sementes. A germinação foi avaliada em temperaturas constantes entre 10 e 40 °C utilizando três critérios de germinação: (1) formação da radícula 0,5 cm (critério fisiológico); (2) alongamento de epicótilo 1 cm; e (3) alongamento de epicótilo 5 cm (critério para testes de qualidade de sementes). A temperatura de base foi semelhante para os três critérios entre 10 e 12 °C. O índice de velocidade de Maguire indicou 30 °C como a temperatura mais adequada. O limite superior de temperatura diferiu entre os critérios, sendo acima de 40 ºC para protrusão da radícula e para ambos os alongamentos de epicótilo entre 35 e 40 °C. A remoção do tegumento de semente acelerou o processo de germinação dessas sementes recalcitrantes sendo recomendada para a avaliação da qualidade da semente, o que permite concluir o teste de germinação em aproximadamente um mês.

Pollen morphology of Carapa species (Meliaceae) from the Brazilian Amazon / Morfologia polínica de Carapa (Meliaceae) espécies da Amazônia brasileira

The crabwood (Carapa) represents an important source of natural resources. The objective of this work was to study the pollen morphology of the three species of Carapa (Meliaceae) registered in the Brazilian Amazon. The pollen grains were obtained from floral buds, pistillate and staminate flowers of Carapa guianensis, C. surinamensis and C. vasquezii. In order to explore the taxonomic implications of the pollen study for these species of Carapa, lactic acetolysis method was used for light microscopy study. Furthermore, the non-acetolyzed material was used in the study of the scanning electron microscopy. It was found that the three Carapa species present little variations in pollen morphology. Compared to the other species this study, Carapa vasquezii has higher values for the length and width of endoaperture; however, it has lower values for polar and equatorial diameter, equatorial diameter in polar view and apocolpium side.

A andiroba (Carapa) representa uma importante fonte de recursos naturais. O objetivo deste trabalho foi estudar a morfologia polínica das três espécies de Carapa (Meliaceae) registradas na Amazônia brasileira. Os grãos de pólen foram obtidos de botões florais, flores pistiladas e estaminadas de Carapa guianensis, C. surinamensis e C. vasquezii. A fim de explorar as implicações taxonômicas do estudo de pólen para estas espécies de Carapa, o material foi preparado de acordo com o método de acetólise láctico, permitindo a utilização de estudos de microscopia de luz. Além disso, o material não-acetolisado foi utilizado no estudo da microscopia eletrônica de varredura. O estudo mostra que as três espécies de Carapa apresentam pequenas variações na morfologia polínica. Comparada com as outras espécies deste estudo, Carapa vasquezii têm valores mais elevados para o comprimento e largura da endoabertura, entretanto, tem valores inferiores para diâmetro polar, equatorial, diâmetro equatorial em vista polar e lado do apocolpo.