Nome do Projeto
ROMPIMENTO FISIOLÓGICO DO TEGUMENTO EM SEMENTES DE SOJA: CAUSAS E CONSEQUÊNCIAS
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/11/2021 - 31/10/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
Nas últimas décadas, o agronegócio brasileiro está ganhado cada vez mais relevância na economia nacional, apresentando significativos ganhos de produtividade. Destaca-se a cultura da soja pela sua importância econômica, pela geração de empregos e pela distribuição de cultivo no território Nacional. Diversos trabalhos demonstram a importância que a semente possui e sua relação direta com a produtividade. Nos últimos anos diversos produtores tem relatado o surgimento de rompimento fisiológico (rasgo) no tegumento das sementes, o que tem gerado preocupação quanto a eventuais efeitos na qualidade fisiolológica, uma vez que o tegumento, é a barreira física existente entre o embrião, bastante frágil, e o meio externo. Sabe-se que pode ser desencadeado por condições ambientais em cultivares predispostas geneticamente, no entanto, ainda não foi profundamente elucidado quanto as causas de seu aparecimento e as consequências que apresenta sobre a qualidade das sementes. Objetiva-se com o presente estudo caracterizar estruturalmente e bioquimicamente o tegumento com rasgo e verificar suas causas e efeitos sobre a qualidade das sementes, avaliar diferenças na qualidade fisiológica e no potencial de armazenamento de sementes de soja com presença e com ausência de rasgos no tegumento, além de elucidar a interação genótipo x ambiente, na predisposição para a incidência de rasgos no tegumento de soja. O projeto será desenvolvido no Laboratório didático de Análise de Sementes do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Sementes, no Laboratório de Genômica e Fitomelhoramento e no Laboratório de Nutrição de Plantas, do Instituto de Biologia, pertencentes a Universidade Federal de Pelotas, localizado no município de Capão do Leão-RS. Além de campos comerciais, cedidos por Empresas produtoras de Sementes. O projeto será dividido em três etapas, a saber: a) Implicações do rasgo do tegumento na qualidade de sementes de soja; b) Caracterização estrutural e bioquímica de tegumentos rasgados em soja. Diferenciar através de estudos com microscopia eletrônica, as estruturas entre os tegumentos das sementes que apresentam rasgo no tegumento e as que não apresentam. C) estudar a interação genótipo-ambiente para a característica de tegumentos rasgados em soja. Espera-se obter informações que possibilitem conhecer o efeito do rasgo no tegumento de soja sobre a qualidade da semente de soja e seu potencial de armazenamento. Assim como entender melhor as possíveis causas da ocorrência dessa anormalidade no tegumento.

Objetivo Geral

Caracterizar estruturalmente e bioquimicamente o tegumento com rasgo e verificar suas causas e efeitos sobre a qualidade das sementes.

Objetivos Específicos
Avaliar diferenças na qualidade fisiológica e no potencial de armazenamento de sementes de soja com presença e com ausência de rasgos no tegumento.
Diferenciar através de estudos com microscopia eletrônica, as estruturas entre os tegumentos das sementes que apresentam rasgo no tegumento e as que não apresentam.
Caracterizar diferenças bioquímicas existentes entre os tegumentos rasgados e não rasgados.
Elucidar a interação genótipo x ambiente, na predisposição para a incidência de rasgos no tegumento de soja.
Estudar o efeito do tratamento químico em sementes de soja com tegumento rompido.

Justificativa

A cultura da soja se caracteriza na mais importante espécie produtora de grãos no Brasil, responsável, não somente por ganhos diretos na economia, mas também por fortalecer a influência do país no mercado mundial de commodities agrícolas.
A demanda por soja apresentou crescimento expressivo nos últimos anos, devido principalmente ao elevado teor de proteína e óleo presentes no grão, que vem sendo utilizado para diversos fins, tais como alimentação humana, ração animal e produção de biocombustíveis .
A produção, assim como a produtividade brasileira de soja vem aumentando gradativamente desde sua implantação no Brasil, isto se deve principalmente aos avanços científicos e a disponibilização de tecnologias ao setor agrícola, mais notadamente com relação ao uso de novas cultivares, uso de transgenia, nutrição e manejo adequado do solo (sistema plantio direto), máquinas agrícolas, uso de novos insumos para controle de pragas e doenças, entre outras ciências.
Com as dificuldades encontradas em expandir as áreas cultivadas, torna-se cada vez mais importante preservar e ampliar o potencial produtivo das culturas, para que se possa garantir a segurança alimentar e nutricional. E para que o Brasil mantenha esses altos níveis de produção, o mercado de sementes é extremamente relevante, pois além de carregar toda a carga genética da cultivar, a qualidade fisiológica das sementes utilizadas está associada como um dos principais fatores limitantes para obtenção de altos rendimentos de grãos.
A semente de soja, como característica das dicotiledôneas, é composta quase que exclusivamente pelo embrião, composto pelos cotilédones (tecido de reserva) ligados através do eixo-embrionário (plúmula, hipocótilo e radícula), protegido por um tegumento delgado. A integridade das estruturas que compõem a semente é um dos principais fatores responsáveis pela preservação da qualidade da semente e consequente viabilidade do embrião.
O tegumento, é a barreira física existente entre o embrião, bastante frágil, e o meio externo. Tendo este, que ser responsável por proteger o embrião de impactos e danos mecânicos, de ataque de insetos e patógenos, assim como controlar a velocidade de absorção de água pela semente, desempenhando um papel significativo na determinação da qualidade das sementes de soja. A soja com tegumento integro tem um baixo grau de deterioração e contaminação fúngica no interior da semente em comparação com sementes danificadas. Isso se deve ao fato dele proteger a semente de flutuações no teor de água, provocados pelos ciclos alternados de baixa e alta umidade, pós maturidade fisiológica, antes ou após a colheita, pois o tegumento inicialmente retarda a penetração da água, e aos poucos facilita o movimento da água até o embrião, permitindo que ambos os cotilédones se hidratem uniformemente, protegendo a semente de ruptura celular e perda de substâncias intracelulares durante a embebição, tornando a semente um atrativo ainda maior para fitopatógenos. A espessura do tegumento também exerce importante papel na regulação do processo de absorção de água pelas sementes, pois tegumento mais espessos apresentam uma maior resistência ao movimento da água, devido as propriedades que a mesma apresenta, de coesão, adesão e tensão, e uma maior distância a ser percorrida pela água, antes dela atingir o embrião. Desta forma, problemas na integridade do tegumento podem provocar consequência severas sobre a qualidade da semente, principalmente por facilitar a entrada da água, favorecendo o aparecimento de deterioração por umidade, tanto a campo, quanto durante o armazenamento, diminuindo assim a viabilidade das sementes.
Neste contexto, está inserido a preocupação que surgiu com a elevada incidência de rompimentos fisiológicos, também conhecidos como rasgos no tegumento de sementes de soja, nos últimos anos. Rasgo este, que afeta as camadas mais externas do tegumento, diminuindo drasticamente a sua espessura. Sabe-se que pode ser desencadeado por condições ambientais em cultivares predispostas geneticamente, no entanto, ainda não foi profundamente elucidado quanto as causas de seu aparecimento e as consequências que apresenta sobre a qualidade das sementes.
A semente, classificada como um dos insumos agrícolas mais importante, é responsável pela propagação em torno de 90% das plantas cultivadas com interesse econômico. É devido a sementes que foi possível o desenvolvimento da agricultura, desde os primórdios da humanidade até os dias de hoje, cuja principal importância é a capacidade da mesma em originar uma planta normal, quando as condições ambientais forem propícias ao seu desenvolvimento. Ou seja, a qualidade da semente é importante para garantir o estabelecimento da população de plantas, o que está diretamente ligado com a obtenção de altos níveis de produtividade. Logo, garantir a qualidade das sementes é fundamental para a obtenção de uma lavoura com alto potencial de produção.
A qualidade de sementes é um conjunto de atributos que indicam o potencial através da interação das características de natureza genética, física, fisiológica e sanitária. O desempenho da semente deve levar em consideração a capacidade de originar uma plântula normal, velocidade e emergência homogênea e preservação das características fisiológicas durante o armazenamento e transporte.
A máxima qualidade fisiológica das sementes de soja ocorre em sua maturidade. Ou seja, ponto em que a semente se desliga fisiologicamente da planta mãe, após ter acumulado o máximo de matéria seca. A partir deste momento são iniciados diferentes processos degenerativos de natureza física, fisiológica e bioquímica, acarretando a deterioração das sementes. A deterioração é um processo complexo, que acarreta da diminuição da qualidade fisiológica das sementes, e se estende desde o ponto de maturidade fisiológica, até a morte da semente.
A qualidade da semente de soja pode ser influenciada negativamente por diversos fatores, que podem ocorrer em todas as etapas de produção, como extremos de temperatura durante a maturação, flutuações de umidade, incluindo seca e excesso de chuvas, deficiências na nutrição das plantas, ocorrência de insetos, além da adoção de técnicas inadequadas de colheita, secagem e armazenamento. Tais fatores podem ser mais prejudiciais que outros em decorrência do genótipo que está sendo utilizado, por este motivo é fundamental que o melhoramento atue selecionando genótipos com alta qualidade fisiológica de sementes. Diversos trabalhos científicos demonstram a relação direta entre a qualidade fisiológica das sementes e o potencial produtivo da lavoura.
Para a cultura da soja são empregadas muitas práticas de manejo nas lavouras com o intuito de alcançar altas produtividades, dentre elas, a utilização de sementes de qualidade é uma das mais importantes, sendo considerada a base para o sucesso da atividade. As sementes são responsáveis por carregar todo o material genético oriundo de pesquisas e melhoramento, e na sua máxima qualidade fisiológica é capaz de expressar todo o potencial de produtividade, resistência ou tolerância a estresses bióticos ou abióticos, além de conferir atributos de qualidade sanitárias a quem as utiliza, garantindo assim, um desempenho agronômico não encontrado com a utilização de grãos para semeadura.

Metodologia

O projeto será desenvolvido no Laboratório didático de Análise de Sementes do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Sementes, no Laboratório de Genômica e Fitomelhoramento e no Laboratório de Nutrição de Plantas, do Instituto de Biologia, pertencentes a Universidade Federal de Pelotas, localizado no município de Capão do Leão-RS. Além de campos comerciais, cedidos por Empresas produtoras de Sementes.


ETAPA I – IMPLICAÇÕES DO RASGO DO TEGUMENTO NA QUALIDADE DE SEMENTES DE SOJA

Serão utilizados quatro lotes de sementes, dois da cultivar de soja da Brasmax 8473 RSF e outros dois da cultivar da Monsoy M 7110 IPRO, cultivares estas, selecionadas por apresentarem de forma recorrente altas incidências de rasgos. As sementes serão trabalhadas no sistema de lote completo (original) e também segregados em sementes com rasgo e sem rasgo. Cada lote será previamente avaliado quanto a porcentagem de sementes rasgadas.
Esses lotes serão avaliados nos tempos zero, e após 2, 4, 6, 8 e 10 meses de armazenamento a temperatura de 25°C, onde serão desenvolvidos os seguintes testes para avaliação da qualidade fisiológica: peso de mil sementes, determinação do grau de umidade, condutividade elétrica, teste de tetrazólio, teste de germinação, primeira contagem da germinação, envelhecimento acelerado, massa seca de plântulas, emergência de campo, índice de velocidade de emergência (apenas no 6° mês).
Peso de mil sementes (PMS): será determinada pela massa de 8 repetições de 100 sementes, ao acaso para cada tratamento, com auxílio de contador manual e em seguida aferidas em balança de precisão (Brasil, 2009).
Determinação do grau de umidade (GU)
Condutividade Elétrica (CE)
Teste de tetrazólio (TZ
Teste de germinação (G)
Primeira contagem da germinação (PCG)
Teste do pH do Exsudato
Envelhecimento acelerado (EA)
Massa seca de plântulas
Índice de velocidade de emergência (IVE)
Procedimento estatístico: Será utilizado o delineamento experimental inteiramente casualizado (DIC) bifatorial 3 segregações x 5 tempos de armazenamento com quatro repetições, para cada cultivar. Após a tabulação dos dados obtidos, as médias serão submetidas ao teste de normalidade. Posteriormente, serão submetidas à análise de variância, seguido de comparações de médias de cada um dos parâmetros avaliados. Para o fator quantitativo será realizada regressão polinomial. O programa estatístico para a realização do trabalho será o Rbio (BHERING, 2017).


ETAPA II – CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL E BIOQUÍMICA DE TEGUMENTOS RASGADOS EM SOJA

Esse experimento será realizado utilizando-se os mesmos lotes caracterizados no Serão utilizados os 4 lotes das cultivares citadas anteriormente, além de utilizar uma cultivar que não apresenta relato de aparecimento de rasgo, como controle.
Microscopia Eletrônica dos tegumentos de soja: No Laboratório de Imunologia e Microscopia Eletrônica da EMBRAPA Clima Temperado, serão realizados cortes transversais, com 1000 nm de espessura, a uma velocidade de 4 mm s-1, na região do tegumento que apresenta o rasgo, assim como, na região que antecede o rasgo, empregando o ultramicrótomo “Leica”. Posteriormente, os cortes serão corados com azul de metileno 1% e bórax 1%. As imagens serão obtidas em microscópio ótico Olympus BX 51, com aumento de 40x, e, o tamanho das diferentes células observadas nos tegumentos medidas com o auxílio do programa de computação Image-pro-plus. Com as imagens obtidas serão avaliadas as diferenças estruturais, tamanho e espessura das células visualizadas, buscando observar diferenças entre as sementes com e sem rasgo no tegumento, bem como buscando visualizar diferenças estruturais, que podem estar levando a ocorrência dos rasgos, avaliando as regiões que antecedem o rasgo.

Será realizado quantificação dos seguintes componentes
Quantificação de lignina
Quantificação de celulose, hemicelulose e lignina
Quantificação de pectina
Conteúdo de Cálcio e Magnésio
Procedimento estatístico: Será utilizado o delineamento experimental inteiramente casualizado (DIC) bifatorial 2 x 2 + 1, sendo as cultivares, na presença ou ausência de rasgo, além da cultivar adicional como controle, com quatro repetições. Após a tabulação dos dados obtidos, as médias serão submetidas ao teste de normalidade. Posteriormente, serão submetidas à análise de variância, seguido de comparações de médias de cada um dos parâmetros avaliados. O programa estatístico para a realização do trabalho será o Rbio (BHERING, 2017).

Etapa III – INTERAÇÃO GENÓTIPO-AMBIENTE PARA A CARACTERÍSTICA DE TEGUMENTOS "RASGADOS" EM SOJA
Serão selecionados lotes e cultivares contrastante quanto ocorrência de rasgo. Esses mesmos lotes serão encaminhados para, no mínimo, 5 regiões produtoras de soja no Brasil, sendo elas: Três de Maio e Cachoeira do Sul-RS, Londrina-PR, Rondonópolis-MT e Luis Eduardo Magalhães-BA, onde serão semeadas em parcelas de 2 m de largura por 5 m de comprimento, com espaçamento de 0,45 m.. Esse experimento será conduzido até a colheita, para serem avaliados a porcentagem de ocorrência de rasgo no tegumento das sementes para verificar a influência ambiental sobre esse dano.
Serão coletadas vagens em R5.4, R6 e R7, períodos próximos de quando ocorre o rasgo. Os tegumentos dessas sementes obtidas serão avaliados em microscopia eletrônica (metodologia descrita anteriormente), para a caracterização estrutural do tegumento, além da quantificação de proteínas.
Proteínas totais: As proteínas serão extraídas pela maceração de 300 mg de material em nitrogênio líquido. Adicionando-se 800 µL do tampão de extração (Hepes 200 mM pH 7,5, β-mercaptoetanol, glicerol 87%, PVPP 6%), seguido de centrifugação a 13.000 x g, por 15 minutos, a 4°C e o sobrenadante foi coletado para a quantificação (BRADFORD. 1976).
Gel de proteínas totais: Realizada pelo método SDS-PAGE, aplicados 20 µg de proteínas por canaleta e, como padrão, um marcador de peso molecular de 213.000 a 8.000 daltons, em gel de poliacrilamida 12,5% e 6% (gel concentrador). O tampão de corrida utilizado foi tris-glicina acrescido de SDS pH 8,3 e a corrida eletroforética foi realizada em sistema vertical, a 4°C, com voltagem constante, a 60V, por, aproximadamente, 7 horas, conforme Alfenas (2006).
Procedimento estatístico: Será utilizado o delineamento experimental em blocos casualizado (DBC) bifatorial 2 x 5, sendo as cultivares, e os locais de cultivo, com três repetições. As médias serão submetidas ao teste de normalidade, à análise de variância, e comparações de médias, com o software Rbio (BHERING, 2017).


ETAPA IV - PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS PARA TRATAMENTO QUÍMICO EM SEMENTES DE SOJA COM TEGUMENTO ROMPIDO

Serão utilizados lotes de sementes com incidência de rasgo no tegumento, com distintos níveis de qualidade fisiológica. De forma manual será realizado separação manual das sementes com tegumento visivelmente integro, daquelas com tegumento com rompimento fisiológico aparente, resultando em três frações: a) Lote íntegro sem separação; b) Sementes com rasgo; e, C) Sementes com rasgo. Sementes com dano mecânico visível serão descartadas.
Cada uma destas frações serão submetidas ao tratamento químico com os principais fungicidas e inseticidas registrados para a cultura da soja, de forma isolada e combinada.
Posteriormente as sementes serão armazenadas em condições controladas (Aproximadamente 15 graus C. e 55-60% de UR) e sem controle de temperatura e umidade.
De forma periódica, a cada 45 dias, será avaliada a qualidade fisiológica das sementes pelos seguintes testes:
Condutividade Elétrica (CE)
Teste de tetrazólio (TZ
Teste de germinação (G)
Primeira contagem da germinação (PCG)
Teste do pH do Exsudato
Envelhecimento acelerado (EA)
Massa seca de plântulas
Índice de velocidade de emergência (IVE)
Procedimento estatístico: Será utilizado o delineamento experimental inteiramente casualizado (DIC) bifatorial 3 segregações x 5 tempos de armazenamento com quatro repetições, para cada cultivar. Após a tabulação dos dados obtidos, as médias serão submetidas ao teste de normalidade. Posteriormente, serão submetidas à análise de variância, seguido de comparações de médias de cada um dos parâmetros avaliados. Para o fator quantitativo será realizada regressão polinomial. O programa estatístico para a realização do trabalho será o Rbio (BHERING, 2017).

Etapa V - AJUSTE METODOLÓGICO DOS TESTES DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA E DO PH DO EXSUDATO EM SEMENTES DE SOJA COM ROMPIMENTO FISIOLÓGICO

Os testes de condutividade elétrica e do pH do exsudato tem seu princípio de funcionamento na capacidade de medir o extravasamento celular, com consequente alteração da condutividade elétrica do meio e do seu pH. Considerando um possível maior suscetibilidade de extravasamento nas sementes que possuem rompimento do tegumento, faz-se necessário estudar a necessidade de ajustes nestes testes.
Serão utilizados lotes de sementes com incidência de rasgo no tegumento, com distintos níveis de qualidade fisiológica. De forma manual será realizado separação manual das sementes com tegumento visivelmente integro, daquelas com tegumento com rompimento fisiológico aparente, resultando em três frações: a) Lote íntegro sem separação; b) Sementes com rasgo; e, C) Sementes com rasgo. Sementes com dano mecânico visível serão descartadas.
De forma periódica (cada 45 dias) será realizado avaliação destes parâmetros, realizando-se as seguintes variações nos testes:
- Condutividade Elétrica
Condutividade Elétrica (CE)
Teste de tetrazólio (TZ
Teste de germinação (G)
Primeira contagem da germinação (PCG)
Teste do pH do Exsudato
Envelhecimento acelerado (EA)
Massa seca de plântulas
Índice de velocidade de emergência (IVE)

Indicadores, Metas e Resultados

Espera-se obter informações que possibilitem conhecer o efeito do rasgo no tegumento de soja sobre a qualidade da semente de soja e seu potencial de armazenamento. Assim como entender melhor as possíveis causas da ocorrência dessa anormalidade no tegumento.
A identificação de eventual processo deteriorativo acelerado em semente que apresentem alta incidência de rompimento fisiológico, os produtores de sementes poderão implementar direcionamento distinto quanto às condições de armazenamento, disponibilizando com isso sementes com melhor qualidade fisiológica aos agricultores.
O estudo de interação genótipo ambiente poderá fornecer informações de aplicação direta por parte da indústria sementeira, sendo possível direcionar/selecionar os campos de produção que possuem características que não favoreçam a ocorrência de rasgo no tegumento.
Os impactos serão imediatos (aplicação direta), uma vez que são cultivados mais de 35 milhões de hectares com soja, em todas as regiões do País. Ações preventivas (seleção de campos, escolha de época de semeadura e definição de cultivares) e corretivas (direcionamento das condições do armazenamento, momento e forma de realizar o tratamento químico) poderão ser adotados pelas empresas e produtores com os dados gerados no presente trabalho.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
DAIANE DA SILVA DE CASTRO
FRANCISCO AMARAL VILLELA12
GERI EDUARDO MENEGHELLO14
Graziele Ferreira Posser
IRENI LEITZKE CARVALHO2
LUCIANO CARLOS DA MAIA1
Mariana Salbego Franco
Mateus Schneider Bruinsma
NICOLAS LEMOS MACHADO
PAOLA CANTARELLI DA SILVA
SHEILA BIGOLIN TEIXEIRA
SIDNEI DEUNER2
VITORIA DA FONSECA VIEIRA

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