O documento analisa a longevidade, viabilidade e maturação de sementes ortodoxas e recalcitrantes, com ênfase em exemplos como Albizzia julibrissin e Lupinus arcticus. Destaca a importância da desidratação na manutenção da viabilidade, além das diferenças estruturais e funcionais entre sementes ortodoxas, que podem ser armazenadas a baixa umidade, e sementes recalcitrantes, que necessitam de altos níveis de umidade. O texto também aborda os mecanismos de deterioração das sementes e suas implicações para a germinação.

1. Longevidade e deterioração de sementes
Sementes
ortodoxas e
recalcitrantes
Albizzia julibrissin Durazz.
Leguminosae (Fabaceae)
Mimosoideae

2. Maior longevidade na natureza
 Os maiores extremos de
longevidade foram encontrados
em sementes de Lupinus arcticus,
enterradas e congeladas, no
Yukon (Canadá).
 No Alaska, em tocas de esquilo,
sementes com idade estimada em
10.000 anos (não confirmada pelo
teste do 14
C ).
 Sementes de Nelumbium nucifora
(1000 a 3000 anos), Chenopodium
album e Spergula arvensis (1700
anos), idades não confirmadas.
 Sementes de Canna compacta
(6000 anos), encontradas em
tumba da Argentina, dentro de
cascas da noz Juglans australis.
Lupinus arcticus L.- Fabaceae

4. Sementes estocadas em Museus e Herbários
 Sementes de Albizzia julibrissin coletadas na China (1793) e
depositadas no Museu Britânico em Londres, germinaram após a
extinção de um incêndio causado por bomba durante a 2ª Guerra
em 1940.
 Produziram 3 plântulas transplantadas pelos arredores do museu.
 As espécies da família FABACEAE são as que apresentam maior
longevidade pois muitas possuem dormência física.
 Essa dormência bloqueia a entrada da água nas sementes.

5. Viabilidade de sementes armazenadas
 A maioria das espécies mantém sua viabilidade quando secas.
 A desidratação é a fase final da maturação em muitas espécies.
 Sementes ortodoxas são as que podem ser armazenadas em baixa umidade.
 Elas possuem baixo teor de água quando dispersas.
 Cerca de 75 a 80% das sementes de angiospermas são ortodoxas.
 Há espécies que necessitam manter um alto teor de água durante a
armazenagem para manter a máxima viabilidade.
 São dispersas com alto teor de água
 São chamadas de sementes recalcitrantes.
 5 a 10 % das angiospermas possuem sementes recalcitrantes.
 Recalcitrância ocorre em espécies tropicas, principalmente.

6. Maturação de sementes
Sementes ortodoxas x sementes recalcitrantes
 Sementes recalcitrantes não sofrem ou sofrem menor desidratação durante a
maturação.
 São dispersas da planta mãe com elevado grau de umidade.
 São sensíveis à desidratação que causa danos às organelas, ao citoesqueleto e
ao nucleoesqueleto celulares.
 Podem ser altamente sensíveis ou pouco sensíveis à desidratação.
 Há diferentes níveis de recalcitrância.
 Nas ortodoxas, durante a maturação da semente, há um período de acúmulo de
reservas (amido, proteínas e lipídios).
 Ocorre grande aumento do tamanho das sementes.
 Posteriormente ocorre a estabilização da massa seca e finalmente a perda de
água.
 Os cotilédones são compactos e as células não possuem vacúolos.


7.  As sementes recalcitrantes não completam a desidratação de
maturação.
 Exemplos: Hevea brasiliensis, Bertholletia excelsa (castanha do
Brasil) e Paullinia cupana (Guaraná).
 Provavelmente, 70% das espécies da Floresta Ombrófila
apresentem sementes recalcitrantes.
 Nessas sementes, se ocorrer desidratação do embrião, os danos
celulares serão irreversíveis.
 São metabolicamente ativas quando dispersas da planta mãe.
 As altamente recalcitrantes iniciam o metabolismo germinativo
antes ou imediatamente após a dispersão.
 Quando dispersas não encontrarem condições para a germinação
 Começam imediatamente a perder água.

8. Hevea brasiliensis (Willd. ex A.Juss.)
Müll.Arg. Euphorbiaceae
Bertholletia excelsa Bonpl. Lecythidaceae.

9. Paullinia cupana Kunth- Sapindaceae

10. Serragem úmida

11. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Vol 12-Edição especial, 2000.
Alterações na massa fresca, massa seca e água em
sementes ortodoxas e recalcitrantes durante a maturação

12. Danos à ultraestrutura celular
 Em Avicennia marina, os embriões possuem teor de água de 1,7g/g
MS quando dispersas.
 Apresentam células compactas, vacúolos pequenos, organelas
abundantes e não diferenciadas (mitocôndrias e plastídios).
 Com perda de 29% de água, as células dos embriões ficam
desorganizadas.
 Com perda de 15% de água, as células tornam-se metabolicamente
ativas, ocorre desenvolvimento de mitocôndrias, polissomos, C. de
Golgi, depósitos de amido e material denso nos plastídios.
 Desidratação suave estimula o metabolismo.
 Avicennia marina apresenta metabolismo germinativo ativo após
dispersão.
 Se o teor de água dos embriões for reduzido para 0,3g/g MS ou abaixo,
as células ficam colapsadas.

13.  Sucesso foi obtido recobrindo-se as sementes com gel cru de
alginato.
 As sementes controle, após 10 dias em condições naturais,
mostraram células colapsadas e deterioradas, C.de Golgi
desorganizado, vesículas dilatadas de R.E. e vacúolos anormais.
 Após 18 dias mostraram células bastante deterioradas e vacúolos
anormais.
 Após 30 dias, as células dos embriões estavam mortas.
 Em sementes encapsuladas, após 50 dias os embriões
estavam com metabolismo ativo, mas não germinaram.
 Nessas sementes, os cotilédones contém baixo teor de reservas
insolúveis (amido) e grandes vacúolos que não suportam a perda
de água.
 Sementes de Aesculus hippocastanum (castanha da Índia) contém
grânulos de amido e poucos corpos protéicos.

14.  Apresentam grandes áreas de citoplasma entre os grãos de reserva e a
desidratação causa colapso vacuolar.
 Essas sementes são recalcitrantes intermediárias.
 Phaseolus vulgares possui sementes ortodoxas.
 Suas células cotiledonares são ricas em corpos amorfos grandes
e proteínas insolúveis.
 Citoesqueletos e nucleoesqueletos são redes dinâmicas de
microtúbulos de tubulina e actina, cuja função é a organização espacial
das células.
 Se ficarem desorganizados, as células perdem a sua funcionalidade.
 Nas sementes resistentes à desidratação, os filamentos se
desorganizam durante essa fase, porém voltam a se organizar durante
a embebição.
 Já, nas recalcitrantes, os filamentos não se reorganizam, havendo um
colapso celular.

16. Porcentagens de água e potenciais hídricos
 Sementes ortodoxas podem ser armazenadas por protocolos
convencionais: 0,05  0,02 g H2O/ g MS.
 Chegam a perder 90% de água durante a desidratação da
maturação (≤ 10%).
 Tolerância à desidratação é caráter quantitativo, variando conforme a
espécie.
 Sementes podem ser altamente, moderadamente e levemente
recalcitrantes ou ortodoxas.
 Tolerância tem correlação direta com produção e armazenagem de
açúcares (sacarose e rafinose).
 Estes protegem membranas celulares na fase de gel sólido quando a
semente está desidratada.
 Depositam-se na extremidade hidrofóbica dos fosfolipídios impedindo
vazamentos com perdas de solutos celulares importantes.


17.  Embriões recalcitrantes não suportam potenciais hídricos
menores que -12 MPa.
 Intermediárias como café, espécies de Citrus e mamão papaya
mostram tolerância a Ψ = - 50 e -70 MPa
 Embriões ortodoxos durante o desenvolvimento adquirem tolerância
em degraus de Ψ = -1,8, – 5,0 , -12,0, - 50,0 e finalmente, – 180MPa.
 Tolerância é adquirida durante acúmulo de reserva nos vacúolos.
 Preenchimento dos vacúolos com material nutritivo pode reduzir
murchamento pela remoção de água, substituída pelas
substâncias de reserva.

18.  Acúmulo de açúcares protetores e desdiferenciação de organelas,
estabilizam as membranas contra a desnaturação durante a seca
de maturação quando o Ψ diminui para -12MPa.
 Quando o Ψ cai para -50 MPa, observa-se aumento da viscosidade
do citoplasma, devido a substâncias osmoreguladoras (açúcares),
evitando reações químicas deletérias.
 Esse processo é chamado de vitrificação.

20. Mecanismos protetores
Sementes ortodoxas ou levemente
recalcitrantes
 Redução vacuolar
 Reservas insolúveis (amido).
 Citoesqueleto.
 Conformação de DNA.
 Desdiferenciação celular.
 Desligamento metabólico.
 Sistema anti-oxidante.
 Moléculas formadas ao final
da embriogênese:
 LEAS = proteínas abundantes
do final da embriogênese;
sacarose.
 Moléculas anfipáticas:
fosfolipídios.
 Mecanismos de reparo
durante a embebição.

21. Bases bioquímicas da deterioração de sementes
ortodoxas
Respiração:
 Em embriões viáveis, atividade e integridade de mitocôndrias
aumenta com o tempo, após início da embebição.
 A produção de ATP está ligada ao consumo de O2.
 Em embriões não viáveis de diversas espécies as mitocôndrias
parecem intumescidas e as membranas desorganizadas.
 Diminuem as trocas gasosas e a atividade de diversas enzimas
respiratórias.
 O conteúdo de ATP diminui.
Síntese de proteínas e ácidos nucléicos:
 Embriões não viáveis de cereais, leguminosas e várias
dicotiledôneas falham em sintetizar proteínas e RNA.

22. Deterioração de membranas:
 Em sementes viáveis, durante a embebição, as membranas se
reorganizam até a forma física estável.
 Temporariamente, sementes sofrem perdas de solutos até que as
membranas se reintegrem.
 Nas sementes deterioradas, mais substâncias são perdidas.
 Perdas de açúcares podem representar perda de substratos
respiratórios, por exemplo.
 Embriões não viáveis de cereais, leguminosas e várias
dicotiledôneas falham em sintetizar proteínas e RNA.
Danos aos cromossomos e DNA:
 Nas plântulas germinadas de sementes velhas ocorrem muitas
células aberrantes.
 Haveria a formação de mutagênicos químicos na semente, durante
envelhecimento.
 As DNAses nucleares estariam ativas, degradando parcialmente
moléculas de DNA.

23. Referências
 Baskin, C. & Baskin, J.2000. Seeds: Ecology, Biogeography, and
Evolution of Dormancy and Germination
 Bewley, J.D. & Black, M. 1994. Seeds. Physiology of Development
and Germination.Plenum Press, 445p.
 Gui Ferreira, A. & Borghetti, F. 2004. Germinação. Do básico ao
aplicado. Artmed, 323p.
• Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal, Vol 12-Edição especial,
2000.