Light quality and dormancy overcoming in seed germination of Echium plantagineum L. (Boraginaceae) / Qualidade da luz e superação de dormência na germinação de sementes de Echium plantagineum L. (Boraginaceae)

Abstract Light is considered a factor that influences the seed germination of many weed species, and it can signal whether the environmental conditions are favorable or are not favorable for germination. We aimed to study if there is an influence of light quality and dormancy overcoming in seed germination of Echium plantagineum L. We carried out a 2 x 6 factorial experiment, with and without dormancy overcoming with potassium nitrate followed by immersion in gibberellic acid; six light qualities, obtained through the light filters: blue, green, red, far-red, white light and absence of light. The evaluations performed were germination speed index (GSI), average germination time (AGT), germination at the four and 14 days after seeding (DAS), accumulated germination and relative frequency of germination. We observed significant interaction among the light qualities and seed dormancy overcoming or not for the studied variables. There was no significant effect of light qualities, in the evaluated variables, when performing dormancy overcoming, presenting germination above 90% in all the light qualities. However, without dormancy overcoming, we observed greater GSI, germination at four and 14 DAS for the red light filter with 5, 4, 29 and 45%, respectively. When the seeds were submitted to the absence of light, and without dormancy overcoming, there was only 7% of germination at 14 DAS. The seeds of E. plantagineum presented greater germination under incidence of red light, without dormancy overcoming, being classified as preferably positively photoblastics, provided that the dormancy is not overcome.

Resumo A luz é considerada um fator que influencia a germinação das sementes de muitas espécies de plantas daninhas, podendo sinalizar se as condições ambientais são favoráveis ou não para a germinação. Objetivou-se estudar se há influência da qualidade da luz e superação de dormência na germinação de sementes de Echium plantagineum L. Realizou-se um experimento fatorial 2 x 6, com e sem superação de dormência com nitrato de potássio seguido pela imersão em ácido giberélico; seis qualidades de luz, obtidas através de filtros de luz: azul, verde, vermelho, vermelho-distante, luz branca e ausência de luz. As avaliações realizadas foram índice de velocidade de germinação (IVG), tempo médio de germinação (TMG), germinação aos quatro e 14 dias após a semeadura (DAS), germinação acumulada e frequência relativa de germinação. Observou-se interação significativa entre as qualidades de luz e a superação ou não de dormência das sementes para as variáveis estudadas. Não houve efeito significativo das qualidades de luz, nas variáveis avaliadas, ao realizar superação de dormência, apresentando germinação acima de 90% em todas as qualidades de luz. Todavia, sem superação de dormência, observou-se maior IVG, germinação aos quatro e 14 DAS para o filtro de luz vermelha com 5,4, 29 e 45%, respectivamente. Quando as sementes foram submetidas à ausência de luz, e sem superação de dormência, houve apenas 7% de germinação aos 14 DAS. As sementes de E. plantagineum apresentam maior germinação sob incidência de luz vermelha, sem superação de dormência, sendo classificadas como fotoblásticas positivas preferenciais, desde que não seja superada a dormência.

Germination and seed conservation of a pioneer species, Tecoma stans (Bignoniaceae), from tropical dry forest of Colombia / Germinación y conservación de semillas de la especie pionera, Tecoma stans (Bignoniaceae), del bosque seco tropical de Colombia

Abstract Seed germination and seed longevity under different environmental conditions are fundamental to understand the ecological dynamics of a species, since they are decisive for its success within the ecosystem. Taking this into account, seed germination and seed storage behavior of a pioneer species of tropical dry forest (Tecoma stans) were studied in the laboratory, to establish the effect of different environmental conditions on a local tree population. Two seed lots collected in July 2011, from Cali (Colombia), were evaluated under three alternating temperatures (20/30, 20/25, 25/30 ºC; 16/8 h) and four light qualities (12-hour white light photoperiod, darkness, and 15 minutes of red light -R and far red light -FR). Final germination was recorded for all treatments; for white light treatment the daily germination was recorded to calculate mean germination rate, mean germination time, and two synchronization indices. To assess the effect of light quality on physiological variables, a destructive germination test was carried out. For this test, another seed lot was evaluated under the same light conditions using an alternating temperature of 20/30 °C - 16/8 h, recording germination during six days for every treatment. In addition, seeds were stored at two different moisture contents (7.7, 4.1 %) and three storage temperatures (20, 5, -20 ºC), during two time periods (one and three months); a seed germination test was conducted for each treatment. Four replicates of 35 seeds per treatment were used for all experiments. Germination was high (GP > 90 %) with all alternating temperatures under white light, whereas under R, FR, and darkness germination was evenly successful at low temperatures, but at higher temperature, half of the seeds entered into secondary dormancy (GP= 45-65 %). However, mean germination rate and synchronization under R and FR decreased significantly in comparison to white light treatment and, consequently, mean germination time increased. Seed storage behavior of this species is orthodox due to the high germination (GP > 90 %) obtained under all treatments. In conclusion, T. stans seeds have a negative germination response at high incubation temperatures in the absence of white light, entering into a secondary dormancy. In contrast, an environment with a lower temperature and without white light delays the germination, but at the end seeds are able to reach the same germination values. This seed dependence on incident light in limiting conditions suggests a physiological mechanism on the seed tissues of this species, probably mediated by phytochromes. Finally, the orthodox seed storage behavior of T. stans is a reason to include this species in ex situ seed conservation programs for restoration and recovery of the tropical dry forest; however, long-term studies should be conducted in order to evaluate the maintenance of this characteristic throughout longer periods of time. Rev. Biol. Trop. 66(2): 918936. Epub 2018 June 01.

Resumen La germinación y la longevidad de las semillas de una especie bajo diferentes condiciones ambientales son fundamentales para las dinámicas ecológicas de una especie, debido a que son decisivas en el éxito de la misma en un ecosistema. Teniendo en cuenta esto, se estudió la germinación y el comportamiento en el almacenamiento de las semillas de una especie pionera de bosque seco tropical (Tecoma stans) a nivel de laboratorio, para establecer el efecto de diferentes condiciones ambientales en una población local de árboles. Dos lotes de semillas recolectados en julio 2011, de Cali (Colombia), se evaluaron a tres temperaturas alternadas (20 / 30, 20 / 25, 25 / 30 °C; 16 / 8 h) y cuatro calidades de luz (fotoperiodo de 12 horas de luz blanca, oscuridad, y 15 minutos de luz roja -R y roja lejana -RL). Se registró la germinación final para todos los tratamientos; para el tratamiento de luz blanca se registró la germinación diaria para calcular la tasa media de germinación, el tiempo medio de germinación y dos índices de sincronización. Para evaluar el efecto de la calidad de luz sobre las variables fisiológicas, se realizó una prueba de germinación destructiva. Para esta prueba, otro lote de semillas fue puesto a las mismas condiciones de luz usando una temperatura alternada de 20 / 30 °C - 16 / 8 h, registrando la germinación durante seis días para cada tratamiento. Además, se almacenaron semillas a dos contenidos de humedad (7.7, 4.1 %) y a tres temperaturas de almacenamiento (20, 5, -20 °C), durante dos periodos de tiempo (uno y tres meses); se realizó una prueba de germinación a cada tratamiento. Cuatro repeticiones de 35 semillas por cada tratamiento se usaron en cada experimento. La germinación fue alta (PG > 90 %) en todas las temperaturas alternadas con luz blanca, mientras que en los tratamientos de luz R, RL y en oscuridad, la germinación fue igualmente exitosa a bajas temperaturas, pero a temperaturas más altas la mitad de las semillas entraron en latencia secundaria (PG= 45-65 %). Sin embargo, la tasa media de germinación y la sincronización en R y RL disminuyeron significativamente en comparación con el tratamiento de luz blanca y consecuentemente el tiempo medio de germinación aumentó. El comportamiento de las semillas de T. stans en el almacenamiento es ortodoxo debido a la alta germinación obtenida (PG > 90 %) en todos los tratamientos. En conclusión, las semillas de T. stans tienen una respuesta germinativa negativa a temperaturas de incubación alta en ausencia de luz blanca, donde entran a latencia secundaria. En contraste, un ambiente con baja temperatura y sin luz blanca retrasa la germinación, pero al final las semillas son capaces de alcanzar los mismos valores de germinación. Esta dependencia de las semillas a la luz incidente en condiciones limitantes sugiere la presencia de un mecanismo fisiológico en los tejidos de esta especie, probablemente mediado por fitocromos. Finalmente, el comportamiento ortodoxo de las semillas de T. stans en el almacenamiento abre la posibilidad de incluirla en programas de conservación ex situ para la restauración y recuperación del bosque seco tropical; no obstante, se deben llevarse a cabo pruebas más largas para evaluar el mantenimiento de esta característica por periodos de tiempo más largos.

Light quality and dormancy overcoming in seed germination of Echium plantagineum L. (Boraginaceae)

Abstract Light is considered a factor that influences the seed germination of many weed species, and it can signal whether the environmental conditions are favorable or are not favorable for germination. We aimed to study if there is an influence of light quality and dormancy overcoming in seed germination of Echium plantagineum L. We carried out a 2 x 6 factorial experiment, with and without dormancy overcoming with potassium nitrate followed by immersion in gibberellic acid; six light qualities, obtained through the light filters: blue, green, red, far-red, white light and absence of light. The evaluations performed were germination speed index (GSI), average germination time (AGT), germination at the four and 14 days after seeding (DAS), accumulated germination and relative frequency of germination. We observed significant interaction among the light qualities and seed dormancy overcoming or not for the studied variables. There was no significant effect of light qualities, in the evaluated variables, when performing dormancy overcoming, presenting germination above 90% in all the light qualities. However, without dormancy overcoming, we observed greater GSI, germination at four and 14 DAS for the red light filter with 5, 4, 29 and 45%, respectively. When the seeds were submitted to the absence of light, and without dormancy overcoming, there was only 7% of germination at 14 DAS. The seeds of E. plantagineum presented greater germination under incidence of red light, without dormancy overcoming, being classified as preferably positively photoblastics, provided that the dormancy is not overcome.

Resumo A luz é considerada um fator que influencia a germinação das sementes de muitas espécies de plantas daninhas, podendo sinalizar se as condições ambientais são favoráveis ou não para a germinação. Objetivou-se estudar se há influência da qualidade da luz e superação de dormência na germinação de sementes de Echium plantagineum L. Realizou-se um experimento fatorial 2 x 6, com e sem superação de dormência com nitrato de potássio seguido pela imersão em ácido giberélico; seis qualidades de luz, obtidas através de filtros de luz: azul, verde, vermelho, vermelho-distante, luz branca e ausência de luz. As avaliações realizadas foram índice de velocidade de germinação (IVG), tempo médio de germinação (TMG), germinação aos quatro e 14 dias após a semeadura (DAS), germinação acumulada e frequência relativa de germinação. Observou-se interação significativa entre as qualidades de luz e a superação ou não de dormência das sementes para as variáveis estudadas. Não houve efeito significativo das qualidades de luz, nas variáveis avaliadas, ao realizar superação de dormência, apresentando germinação acima de 90% em todas as qualidades de luz. Todavia, sem superação de dormência, observou-se maior IVG, germinação aos quatro e 14 DAS para o filtro de luz vermelha com 5,4, 29 e 45%, respectivamente. Quando as sementes foram submetidas à ausência de luz, e sem superação de dormência, houve apenas 7% de germinação aos 14 DAS. As sementes de E. plantagineum apresentam maior germinação sob incidência de luz vermelha, sem superação de dormência, sendo classificadas como fotoblásticas positivas preferenciais, desde que não seja superada a dormência.

Compostos fenólicos e capacidade antioxidante em frutos de tomateiros mutantes fotomorfogenéticos / Phenolic compounds and antioxidant capacity in fruits of photomorphogenic mutant tomato

Compostos fenólicos e capacidade antioxidante são mecanismos de defesa das plantas aos danos do estresse oxidativo. Os compostos fenólicos são sintetizados pela via dos fenilpropanoides, cuja enzima chave, fenilalanina amônia liase, é influenciada pela luz e ação de fotorreceptores, como o fitocromo. O objetivo do presente trabalho é avaliar a concentração de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante de frutos de microtomateiro selvagem, cultivar "Micro-Tom" (MT), e seus mutantes fotomorfogenéticos high pigment 1 (hp1), super-responsivo a eventos mediados por luz e aurea (au), deficiente quantitativo em fitocromos. Vinte frutos maduros de cada genótipo (MT, hp1 e au) foram utilizados para as análises, realizadas em triplicata. Para quantificação dos compostos fenólicos totais, foi utilizado o método de Folin-Ciocalteu e a capacidade antioxidante foi realizada pelos métodos Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) e 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Os frutos do mutante hp1 apresentaram maiores conteúdos de compostos fenólicos totais e também maior capacidade antioxidante em relação à cultivar selvagem ("MT") e ao mutante au, o qual não diferiu significativamente da cultivar "MT".

Phenolic compounds and antioxidant capacity are defense mechanisms of plants against the oxidative stress damage. Phenolic compounds are synthesized through the phenylpropanoid pathway, where the enzyme phenylalanine-ammonia-lyase plays a key role and it is influenced by light and photoreceptors such as phytochromes. The present research aims to evaluate the phenolic compounds content and antioxidant capacity of the wild "Micro-Tom" (MT) cultivar tomato fruits and its photomorphogenic mutant tomato plants high pigment 1 (hp1), super responsive to events mediated by light, and aurea (au), quantitative phytochrome deficient. Twenty mature fruits of each genotype ("MT", hp1, au) were used in triplicate for analyses. To quantify the total phenolic compounds the Folin-Ciocalteu method was used and the antioxidant capacity was analyzed by Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) methods. The hp1 mutant presented the highest total phenolic compounds content and higher antioxidant capacity than wild cultivar ("MT") and au mutant, which did not differ significantly from "MT" cultivar.

Effect of light and temperature on seed germination in Tibouchina mutabilis (Vell.) Cogn. (Melastomataceae) / Efeito da luz e da temperatura na germinação de sementes de Tibouchina mutabilis (Vell.) Cogn. (Melastomataceae)

The effect of light and temperature on Tibouchina mutabilis seed germination was analyzed by isothermic incubations in the range of 10 to 40 ºC, with 5 ºC intervals under both continuous white light (32.85 µmolm-2s-1) and darkness and alternating temperatures (15-20; 15-25; 15-30; 15-35; 20-25; 20-30; 20-35; 25-30; 25-35 and 30-35 ºC) under both photoperiod of 12 hours and continuous darkness. The seeds of T. mutabilis need light to trigger the germination and no germination was observed in darkness. The range of optimum temperatures for germination was between 25 to 30 ºC and the 20-25 ºC alternating temperatures. These results indicate that T. mutabilis behaves as a pioneer species and daily alternating temperatures did not change the light sensitivity of seeds.

A influência da luz e da temperatura na germinação de sementes de Tibouchina mutabilis foi avaliada sob incubações isotérmicas de 10 a 40 ºC sob luz branca contínua (32,85 µmolm-2s-1), com intervalos de 5 ºC e temperaturas alternadas (15-20; 15-25; 15-30; 15-35; 20-25; 20-30; 20-35; 25-30; 25-35 e 30-35 ºC) sob fotoperíodo de 12 horas de luz branca. As sementes de T. mutabilis requerem luz para germinar, sendo nula a germinação no escuro em todas as temperaturas testadas. A faixa ótima de temperatura para a germinação foi de 25 a 30 ºC e a alternância de temperaturas de 20-25 ºC. Estes resultados indicam que T. mutabilis apresenta comportamento de uma espécie pioneira e que as alternâncias diárias de temperatura não alteraram a sensibilidade da semente à luz.