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.

Pre-germination treatments of Paricá (Schizolobium amazonicum) seeds / Tratamentos pré-germinativos de sementes de Paricá (Schizolobium amazonicum)

Paricá seeds have dormancy and, even after mechanical scarification, these seeds show slow and uneven germination. Pre-germination treatments can be used to increase seed germination performance. Thus, the aimed to evaluate the physiological potential and initial growth of paricá seeds after pre-germination treatments, using different substances as plant regulators and nutrients, in addition to mechanical scarification. The experimental design was completely randomized, in a 2x7 factorial scheme, consisting of the following pre-germination treatments: mechanical scarification (10% and 50% of the seed coat) and seed pre-soaking [control-water, KNO3 0.2%,Ca(NO3)2 0.2%, gibberellin 0.02%, cytokinin 0.02%, and mixture of gibberellin + cytokinin (1:1)] besides a control group without pre-soaking, with four replicates. The study evaluated germination and emergence rates, germination and emergence speed indices, collar diameter, plant height, seedling dry mass, hypocotyl and seedling length, and electrical conductivity. It was observed that pre-soaking the seeds in gibberellin after mechanical scarification at 50% as a pre-germination treatment resulted in seeds with higher vigor expression and greater initial seedling growth.

Sementes de paricá apresentam dormência e após superada pela escarificação mecânica, as sementes apresentam germinação lenta e desuniforme. Tratamentos pré-germinativos podem ser utilizados para incrementar a performance de germinação de sementes. Assim, o objetivo foi avaliar o potencial fisiológico de sementes, crescimento inicial de Paricá após tratamentos pré-germinativos, utilizando diferentes substâncias como reguladores vegetais e nutrientes, além da intensidade da escarificação mecânica. O delineamento experimental empregado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2x7, constituído pelos tratamentos pré-germinativos: escarificação mecânica (10% e 50% do tegumento) e pré-embebição das sementes [controle- água, KNO3 0,2%,Ca(NO3)2 0,2%, giberelina 0,02%, citocinina 0,02%, e a mistura da solução de giberelina + citocinina (1:1)] além de um grupo controle sem pré-embebição, com quatro repetições. Avaliou-se a porcentagem de germinação e emergência, índice de velocidade de germinação e emergência, diâmetro, altura e fitomassa seca de plantas, comprimento de plântulas e hipocótilo e condutividade elétrica. A pré-embebição das sementes com giberelina após escarificação mecânica de 50% como tratamento pré-germinativo é recomendado para obtenção de sementes com maior expressão de vigor e crescimento inicial de plântulas.

Loss of desiccation tolerance in Copaifera langsdorffii Desf. seeds during germination / Perda da tolerância à dessecação em sementes de Copaifera langsdorffii durante a germinação

This study evaluated the loss of desiccation tolerance in C. langsdorffii seeds during the germination process. Seeds were imbibed for 24, 48, 72, 96, 120 and 144 hours and dried to the initial moisture content, kept in this state for 3 days after which they were submitted to pre-humidification and rehydration. Ultraestructural evaluations were done aiming to observe the cell damage caused by the dry process. Desiccation tolerance was evaluated in terms of the percentage of normal seedlings. Seeds not submitted to the drying process presented 61% of normal seedlings, and after 24 hours of imbibition, followed by drying, the seeds presented the same percentage of survival. However, after 48 hours of imbibition, seeds started to lose the desiccation tolerance. There was twenty six percent of normal seedlings formed from seeds imbibed for 96 hours and later dried and rehydrated. Only 5% of seeds imbibed for 144 hours, dried and rehydrated formed normal seedlings. At 144 hours of imbibition followed the dry process, there was damage into the cell structure, indicating that the seeds were unable to keep the cell structure during the drying process. Copaifera langsdorffii seeds loses the desiccation tolerance at the start of Phase 2 of imbibition.

Este estudo avaliou a perda da tolerância à dessecação em sementes de C. langsdorffii durante o processo germinativo. Sementes foram embebidas por 24, 48, 72, 96, 120 e 144 horas e depois secas até a umidade inicial, sendo mantidas neste estado durante 3 dias, quando então foram submetidas a pré-umidificação e reidratação. Avaliações ultraestruturais foram realizadas objetivando observar danos nas células causados pelo processo de secagem. A tolerância à dessecação foi avaliada pelo percentual de plântulas normais. Sementes não submetidas ao processo de secagem apresentaram 61% de plântulas normais, sendo que após 24 horas de embebição seguida de secagem, houve o mesmo percentual de sobrevivência. Contudo, após 48 horas de embebição, as sementes começaram a perder a tolerância à dessecação. Vinte e seis por cento de sementes formaram plântulas normais após embeberem por 96 horas e secas. Apenas 5% de sementes embebidas por 144 horas e secas formaram plântulas normais. Após 144 horas de embebição, seguida de secagem, verificou-se danos na estrutura celular, o que indica que as sementes não são capazes de manter a estrutura celular durante o processo de secagem. Verificou-se no presente estudo que sementes de C. langsdorffii perdem a tolerância à dessecação no inicio da fase 2 da embebição.

Stimulate® na germinação de sementes, emergência e vigor de plântulas de girassol / Stimulate® in seed germination, seedling vigor and emergence of sunflower

Objetivou-se avaliar a ação do Stimulate® na germinação de sementes, emergência e vigor de plântulas de girassol. Para o teste padrão de germinação, sementes da variedade Catissol 01 foram pré-embebidas nas seguintes concentrações: 1,0, 2,5, 4,0, 5,5 e 7,0 mL de Stimulate® L-1 de solução aquosa, tendo como controle a préembebição de sementes em água. Em seguida, as sementes foram submetidas a três tempos de pré-embebição diferentes: 4, 7 e 10 horas. Após os tratamentos, as sementes foram distribuídas em papel de germinação e mantidas em germinador, à temperatura de 25ºC com fotoperíodo de 12 horas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, no esquema fatorial 3 x 6, com 4 repetições de 50 sementes em cada rolo de papel germtest. Um teste de vigor de plântulas foi conduzido simultaneamente com o teste padrão de germinação. Para o estudo do índice de velocidade de emergência e porcentagem de emergência, foram utilizadas as sementes dos genótipos: Catissol 01, Agrobel 962 e Agrobel 972. As sementes foram submetidas a dois tratamentos: T1 = solução contendo 4 mL de Stimulate® L-1 de solução na préembebição por 4 horas e T2 = pré-embebição de sementes de girassol em água por 4 horas, sendo diariamente registrada a emergência de plântulas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, no esquema fatorial 3 x 2. Os resultados indicaram que a pré-embebição das sementes de girassol com o bioestimulante vegetal Stimulate® (4 mL de Stimulate® L-1 na pré-embebição por 4 horas) incrementou a germinação, promovendo a formação de plântulas mais vigorosas e reduzindo a porcentagem de plântulas anormais, além de promover maior porcentagem de emergência de plântulas. No entanto, períodos prolongados de pré-embebição aumentaram a porcentagem de plântulas anormais.

This study aimed to evaluate the effects of Stimulate® on germination, emergence and seedling vigor of sunflower. For the standard germination test, seeds of the variety Catissol 01 were pre-soaked at the following concentrations: 1,0, 2,5, 4,0, 5,5 and 7,0 mL of Stimulate® L-1 aqueous solution, taking control as pre-soaking seeds in water. Then, the seeds were subjected to three times of different presoaking: 4, 7 and 10 hours. After the treatments, the seeds were distributed in germination papers and kept in a germinator at a temperature of 25ºC with a photoperiod of 12 hours. The experimental design was completely randomized in a factorial of 3 x 6, with 4 replicates of 50 seeds in each paper roll germtest. A seedling vigor test was conducted simultaneously with the standard germination test. To study the rate of emergence and the percentage of emergence, seeds were genotyped: Catissol 01, Agrobel 962 and Agrobel 972. The seeds were subjected to two treatments: T1 = 4 mL solution containing Stimulate® L-1 solution in the pre-soaking for 4 hours and T2 = pre-soaking of sunflower seeds in water for 4 hours, being registered daily emergence seedling. The experimental design was completely randomized in a factorial of 3 x 2. The results indicated that pre-soaking of sunflower seeds with vegetable biostimulant Stimulate® (4 mL Stimulate® L-1 in pre-soaking for 4 hours) increased germination, promoting the formation of more vigorous seedlings and reducing the percentage of abnormal seedlings, besides Stimulate® na germinação... SANTOS, C. A. C. et al. Biosci. J., Uberlândia, v. 29, n. 2, p. 605-616, Mar./Abr. 2013 promoting a higher percentage of seedling emergence. However, prolonged periods of pre-soaking increased the percentage of abnormal seedlings.

Potencial fisiológico de sementes de girassol influenciado pelo umedecimento artificial / Physiological potential of sunflower seeds as by the artificial moistening

O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica de sementes de girassol após a hidratação pelos métodos da atmosfera úmida e substrato úmido em temperaturas de 10 e 20°C visando a elevar o teor de água das sementes a 15, 20 e 25%. A qualidade fisiológica inicial e após o umedecimento das sementes foi determinada por testes de germinação e vigor (primeira contagem da germinação, germinação a baixa temperatura, emergência e índice de velocidade de emergência de plântulas em areia, massa de matéria seca e comprimento de plântulas). O método do substrato úmido a 10°C visando a aumentar o teor de água a 15 e 20% foi favorável em sementes de elevada qualidade, embora com redução do vigor das plântulas.

The objective of this study was to evaluate the sunflower seeds physiological quality after hydration by the moist atmosphere and moist substrate methods at temperatures of 10 and 20°C aiming to the water content of seeds at 15, 20 and 25%. The initial physiological quality and after the wetting of the seeds was determined by testing germination and vigor (first count of germination, germination at low temperature, emergence speed index and seedling emergence in sand, dry weight and length of seedlings). The method of moist substrate at 10°C to increase the water content at 15 and 20% was positive for moistening the seeds of high quality, although it has been observed small decrease seedling vigor.

Armazenamento de sementes tratadas com cloreto de mepiquat e desenvolvimento de plântulas de algodoeiro / Processing of seeds treated with mepiquat chloride and the development of cotton seedlings

O tratamento de sementes de algodão com regulador de crescimento é utilizado para a obtenção de plantas com menor estatura, com a vantagem de assegurar o controle do desenvolvimento vegetativo desde a emergência. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desenvolvimento de plântulas de algodoeiro, provenientes de sementes tratadas com cloreto de mepiquat, em diferentes doses, formas de aplicação e armazenadas após o tratamento. Sementes da cultivar 'IPR 120' foram tratadas com soluções de cloreto de mepiquat nas doses zero; 5; 10; 15 e 20g i.a kg-1 de sementes, via embebição por 12 horas e via aplicação direta nas sementes. As sementes tratadas foram armazenadas em condições ambientais de laboratório e avaliadas mensalmente até 180 dias. Foram avaliados germinação, comprimentos da parte aérea, radicular e total e a massa seca das plântulas. Os dados, para cada período de armazenamento, foram submetidos à análise de variância e as médias de formas de aplicação comparadas pelo teste de Tukey a 5%, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, em esquema fatorial de 5x2 (doses x formas de aplicação). Os dados de doses foram submetidos a estudos de regressão até 2° grau. Sementes tratadas com cloreto de mepiquat, independente da forma e dose utilizada podem ser armazenadas por até 180 dias após o tratamento sem comprometer o processo de germinação e a ação do regulador de crescimento. O tratamento via embebição de sementes com o cloreto de mepiquat proporciona maior redução do crescimento da plântula em relação à aplicação direta. O incremento nas doses de cloreto de mepiquat provoca a redução no crescimento e desenvolvimento das plântulas de algodoeiro, proporcionando menor comprimento e massa seca.

The treatment of cotton seeds with growth regulator is used to obtain plants with reduced stature, with the advantage of ensuring control of plant development from emergence. The objective was to evaluate the development of cotton seedlings, grown from seeds treated with chloride mepiquat at different doses, application forms and stored after treatment. The seeds were treated with '120 IPR' solutions mepiquat chloride at doses of zero, 5, 10, 15 and 20g a. i kg-1 seed, via soaking for 12 hours and via direct application in seed. The treated seeds were stored in laboratory conditions and evaluated monthly until 180 days. We evaluated the germination, the length of shoot, root and total, the dry weight of seedlings. The data for each storage period, were subjected to analysis of variance and means of application methods were compared by Tukey test at 5%, under the completely randomized design with four replications in a factorial 5x2 (doses x application forms). The data were subjected to doses of regression studies until 2nd grade. Seeds treated with mepiquat chloride, independent of dose and can be stored for up to 180 days after treatment, without compromising the process of germination and growth regulator action. Treatment via soaking of seeds with mepiquat chloride provides the greatest reduction in seedling growth in relation to direct application. The increased rate of mepiquat chloride causes the reduction the growth and development of cotton seedlings, providing less length and dry mass.

Efeito da temperatura e do tegumento na germinação de sementes de Calophyllum brasiliense / Effect of temperature and coat in the germination of Calophyllum brasiliense seeds

A crescente demanda por informações de espécies com potencial para serem implantadas em ambientes degradados, torna fundamental o conhecimento fisiológico da germinação de sementes, visando sua exploração mais racional. Objetivou-se neste trabalho, estudar o comportamento da embebição das sementes, determinar a temperatura ótima da germinação e o efeito da retirada de tegumento sobre a germinação de sementes de Calophyllum brasiliense Cambess. O teste de germinação foi realizado em rolos de papel, com quatro repetições de 25 sementes, em delineamento inteiramente casualizado. Os resultados da curva de embebição demonstraram que o envoltório (endocarpo + tegumento) dificulta a absorção de água pela semente. Quanto à temperatura, observou-se uma maior germinabilidade nos regimes térmicos de 30ºC (constante) e 30/20ºC (alternada), sendo que, o maior índice de velocidade de germinação (IVG) também ocorreu a 30ºC. As sementes incubadas a 10ºC, 15ºC e 40ºC não germinaram. Menores valores de tempo médio de germinação foram observados nos regimes térmicos de 30ºC, 30/20ºC e 35ºC. Não foram verificadas diferenças significativas quanto à germinabilidade das sementes com e sem tegumento, porém, o tegumento reduziu a velocidade de germinação.

Due to the increasing demand for informations about species with potential for being introduced in degraded environment, it is important the physiological knowledge of seeds germination, aiming their rational exploration. The objective of this research was to evaluate the behaviour of seed imbibition, to determine the germination optimum temperature and the effect of coat seeds withdrawing in the germination of Calophyllum brasiliense Cambess. The germination was performed in paper rolls, with four replicates of 25 seeds each, disposed in a complete randomized design. The results of imbibition curve showed that seed-coat has as hindance for the water absorption by seed. In relation to temperature, it was observed a higher germination percentage at 30ºC (constant) and 30/20ºC (alternate). Higher speed germination index (IVG) was also observed at 30ºC. The seeds incubated at 10ºC, 15ºC and 40ºC did not germinate. The lowest values of germination mean time was at 30ºC, 30/20ºC and 35ºC. No significative differences were verified in relation to germinability with and without tegument, although the tegument reduced the germination rate.

Desempenho de sementes de soja peliculizadas em solo com diferentes teores de água / Performance of film coated soybean seeds in soil with different water contents

O uso de polímeros hidrofóbicos, tem sido recomendado para tratamento de sementes de espécies que absorvem água rapidamente, causando danos por embebição, como é o caso da soja. Quando a semeadura é realizada em solos com baixa capacidade de infiltração, pode ocorrer redução significativa do estande caso a semeadura coincida com alto índice pluviométrico. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de sementes de soja peliculizadas em solos com diferentes teores de água. As sementes foram tratadas com o fungicida Tegram (thiabendazole + thiram) na dosagem de 200 mL/100 kg de sementes associadas aos polímeros. Para peliculização das sementes foram utilizados os polímeros L201 e L204, os quais foram aplicados nas dosagens de 0 mL, 200 mL e 400 mL/100 kg de sementes. Após o tratamento as sementes foram semeadas em solos com 50, 70 e 90 por cento da capacidade de campo para avaliações nos testes de emergência em bandeja e teste de frio. Foram feitas ainda avaliações por meio do teste de germinação, submersão, emergência em canteiro. Verificou-se que a peliculização promove um aumento no índice e no percentual de emergência quando em condições ideais, independente do polímero utilizado. Em condições de estresse a peliculização reduz o vigor das sementes.

The use of polymers has been recommended for the treatment of seeds of those species that absorb water quickly, causing seed damage by imbibition, such as the soybean case. When the sowing is accomplished in soils with a low drainage capacity, a significant reduction in the seedling emergence may occur if sowing coincides with the high pluviometric index. The objective of this work was to evaluate the performance of film coated soybean seeds in soils with different water contents. Seeds were treated with the fungicide Tegram (thiabendazole + thiram) at a dosage of 200mL/100kg of seeds associated to the polymers. For the film coating of the seeds the polymers L201 and L204 were applied at the dosages of 0mL, 200mL and 400mL/100kg of seeds. After the treatment the seeds were sown in soils with 50, 70 and 90 percent of the field capacity for evaluations in the emergence tests in tray and cold test. Evaluations were also made using the standard germination test, submersion, emergence in flowerbed. According to the results it was observed that the film coating promotes an increase in seedling emergence when under ideal conditions, regardeless the polymer used. Under stress conditions, the film coating reduces the seeds vigor.