Biological control in the germination of seeds from two species native of the Cerrado region / Controle biológico na germinação de sementes de duas espécies nativas da região do Cerrado

Abstract Microorganisms have been efficiently used for the biological control of phytopathogens through the production of antimicrobial substances. However, the objectives of this work were: to study the germination of Butia purpurascens Glassman and Butia archeri Glassman seeds in different substrates, to select and identify the endophytic and rhizospheric bacterial isolates of B. purpurascens and B. archeri, and to perform antibiosis tests based on the isolated microorganisms of these tree species. No difference was found between the cultivation substrates for the percentages of germination, hard seeds, and fungal contamination in the B. purpurascens seeds. The Bacillus subtilis isolated showed the best capacity for suppressing the growth of the two deteriorative fungi tested in B. purpurascens seeds. No difference was found for inhibition of the growth of Aspergillus niger fungus (deteriorative fungus of B. archeri seeds) between the microorganisms with Bacillus sp. and Brevibacillus brevis compared to the control. In the microbiolization of B. purpurascens and B. archeri seeds performed with microbiological solutions produced from the endophytic and rhizospheric strains of Bacillus sp., no differences were observed in the percentages of germination and contamination by fungi. For B. archeri seeds, there was contamination by fungi and bacteria after one day of cultivation, primarily in the regions with lesions caused by the extraction and scarification process.

Resumo Microorganismos específicos tem sido usados eficientemente para o controle biológico de fitopatógenos através da produção de substâncias antimicrobianas. Portanto, os objetivos deste estudo foram: estudar a germinação de sementes de Butia purpurascens Glassman e Butia archeri Glassman em diferentes substratos; selecionar e identificar isolados bacterianos rizosféricos e endofíticos de B. purpurascens e B. archeri, e realizar testes de antibiose a partir de microorganismos isolados dessas espécies arbóreas. Não houve diferença entre os substratos de cultivo para as porcentagens de germinação, de sementes duras e de contaminação por fungos nas sementes de B. purpurascens. O isolado bacteriano Bacillus subtilis apresentou melhor capacidade de supressão do crescimento dos dois fungos deterioradores testados nas sementes de B. purpurascens. Não foi encontrada diferença para a inibição do crescimento do fungo Aspergillus niger (fungo deteriorador de sementes de B. archeri) entre os microorganismos com Bacillus sp. e Brevibacillus brevis em comparação ao controle. Na microbiolização das sementes de B. purpurascens e B. archeri realizada com soluções microbiológicas produzidas a partir de cepas endofíticas e rizosféricas de Bacillus sp. não foram observadas diferenças na porcentagem de germinação e contaminação por fungos. Para B. archeri houve contaminação por fungos e bactérias após um dia de cultivo, principalmente nas regiões de lesão proporcionadas pelo processo de extração e escarificação.

Biological control in the germination of seeds from two species native of the Cerrado region

Abstract Microorganisms have been efficiently used for the biological control of phytopathogens through the production of antimicrobial substances. However, the objectives of this work were: to study the germination of Butia purpurascens Glassman and Butia archeri Glassman seeds in different substrates, to select and identify the endophytic and rhizospheric bacterial isolates of B. purpurascens and B. archeri, and to perform antibiosis tests based on the isolated microorganisms of these tree species. No difference was found between the cultivation substrates for the percentages of germination, hard seeds, and fungal contamination in the B. purpurascens seeds. The Bacillus subtilis isolated showed the best capacity for suppressing the growth of the two deteriorative fungi tested in B. purpurascens seeds. No difference was found for inhibition of the growth of Aspergillus niger fungus (deteriorative fungus of B. archeri seeds) between the microorganisms with Bacillus sp. and Brevibacillus brevis compared to the control. In the microbiolization of B. purpurascens and B. archeri seeds performed with microbiological solutions produced from the endophytic and rhizospheric strains of Bacillus sp., no differences were observed in the percentages of germination and contamination by fungi. For B. archeri seeds, there was contamination by fungi and bacteria after one day of cultivation, primarily in the regions with lesions caused by the extraction and scarification process.

Resumo Microorganismos específicos tem sido usados eficientemente para o controle biológico de fitopatógenos através da produção de substâncias antimicrobianas. Portanto, os objetivos deste estudo foram: estudar a germinação de sementes de Butia purpurascens Glassman e Butia archeri Glassman em diferentes substratos; selecionar e identificar isolados bacterianos rizosféricos e endofíticos de B. purpurascens e B. archeri, e realizar testes de antibiose a partir de microorganismos isolados dessas espécies arbóreas. Não houve diferença entre os substratos de cultivo para as porcentagens de germinação, de sementes duras e de contaminação por fungos nas sementes de B. purpurascens. O isolado bacteriano Bacillus subtilis apresentou melhor capacidade de supressão do crescimento dos dois fungos deterioradores testados nas sementes de B. purpurascens. Não foi encontrada diferença para a inibição do crescimento do fungo Aspergillus niger (fungo deteriorador de sementes de B. archeri) entre os microorganismos com Bacillus sp. e Brevibacillus brevis em comparação ao controle. Na microbiolização das sementes de B. purpurascens e B. archeri realizada com soluções microbiológicas produzidas a partir de cepas endofíticas e rizosféricas de Bacillus sp. não foram observadas diferenças na porcentagem de germinação e contaminação por fungos. Para B. archeri houve contaminação por fungos e bactérias após um dia de cultivo, principalmente nas regiões de lesão proporcionadas pelo processo de extração e escarificação.

Dormancy-breaking requirements of Sophora tomentosa and Erythrina speciosa (Fabaceae) seeds / Dormancy-breaking requirements of Sophora tomentosa and Erythrina speciosa (Fabaceae) seeds

The physical dormancy of seeds has been poorly studied in species from tropical forests, such as the Atlantic Forest. This study aimed to examine the effect of moderate alternating temperatures on breaking the physical dormancy of seeds, the morphoanatomy and histochemistry of seed coats, and to locate the structure/region responsible for water entrance into the seed, after breaking the physical dormancy of seeds of two woody Fabaceae (subfamily Faboideae) species that occur in the Brazilian Atlantic Forest: Sophora tomentosa and Erythrina speciosa. To assess temperature effect, seeds were incubated in several temperature values that occur in the Atlantic Forest. For morphological and histochemical studies, sections of fixed seeds were subjected to different reagents, and were observed using light or epifluorescence microscopy, to analyze the anatomy and histochemistry of the seed coat. Treated and non-treated seeds were also analyzed using a scanning electron microscope (SEM) to observe the morphology of the seed coat. To localize the specific site of water entrance, the seeds were blocked with glue in different regions and also immersed in ink. In the present work a maximum temperature fluctuation of 15ºC was applied during a period of 20 days and these conditions did not increase the germination of S. tomentosa or E. speciosa. These results may indicate that these seeds require larger fluctuation of temperature than the applied or/and longer period of exposition to the temperature fluctuation. Blocking experiments water inlet combined with SEM analysis of the structures of seed coat for both species showed that besides the lens, the hilum and micropyle are involved in water absorption in seeds scarified with hot water. In seeds of E. speciosa the immersion of scarified seeds into an aniline aqueous solution showed that the solution first entered the seed through the hilum. Both species showed seed morphological and anatomical features for seed coats of the subfamily Faboideae. Lignin and callose were found around all palisade layers and the water impermeability and ecological role of these substances are discussed in the work.

Requisitos para romper la latencia en semillas de Sophora tomentosa y Erythrina speciosa (Fabaceae). La latencia física de las semillas ha sido poco estudiada en las especies de los bosques tropicales, como el bosque atlántico. Este estudio tuvo como objetivo examinar el efecto de las temperaturas moderadas alternantes en romper la latencia física de las semillas, la anatomía y la histoquímica de la cubierta de las semillas, y la localización de la estructura o región responsable de la entrada de agua, después de romper la latencia física de las semillas de Sophora tomentosa y Eythrina speciosa, dos especies leñosas de Fabaceae (subfamilia Faboideae) que presentes en el bosque atlántico de Brasil. Para cumplir con el primer objetivo se incubaron las semillas a varias temperaturas que se dan en el bosque atlántico. Para los estudios morfológicos e histoquímicos se fijaron secciones de semillas sometidos a diferentes reactivos y se observaron usando luz o microscopía de epifluorescencia para analizar la anatomía y la histoquímica de la cubierta de la semilla. Semillas tratadas y no tratadas se analizaron también usando un microscopio electrónico de barrido (MDB) o microscopio estereoscópico (ME) para observar la morfología de la cubierta de la semilla. Para localizar el sitio específico de la entrada de agua, las semillas fueron bloqueadas con pegamento en diferentes regiones y también sumergidas en tinta. En el presente trabajo se aplicó una fluctuación de temperatura máxima de 15°C durante un período de 20 días y estas condiciones no aumentó la germinación de S. tomentosa o E. speciosa. Estos resultados pueden indicar que estas semillas requieren mayor fluctuación de la temperatura que la aplicada y/o un período más largo de exposición a la fluctuación de la temperatura. Experimentos de bloqueo de entrada de agua combinada con el análisis de las estructuras de la cubierta de la semilla para ambas especies (SEM) mostró que, a pesar de la lente, el hilio y micropilo están implicados en la absorción de agua en las semillas escarificadas con agua caliente. En las semillas de E. speciosa la inmersión de semillas escarificadas en una solución acuosa de anilina mostró que la solución entró por primera vez a la semilla a través del hilio. Ambas especies mostraron características morfológicas y anatómicas de semillas con cubierta de la subfamilia Faboideae. La lignina y callosa se encontraron alrededor de todas las capas de empalizada y la impermeabilidad al agua y en el trabajo se discute el papel ecológico de estas sustancias.