Physiological and biochemical changes in Jatropha curcas L. seeds as a function of fruit maturation stage and storage

A espécie Jatropha curcas L. se destaca como promissora fonte de matéria-prima para a produção de biodiesel e bioquerosene. O sucesso para a exploração comercial dessa cultura depende da obtenção de sementes de elevada qualidade fisiológica. Todavia, esta espécie carece de pesquisas visando definir estratégias adequadas para a produção de sementes de alta qualidade. Nesse sentido, são escassas as informações referentes à conservação da qualidade fisiológica das sementes obtidas de frutos em diferentes estádios de maturação durante o armazenamento e também sobre a relação entre viabilidade das sementes, peroxidação de lipídios e atuação das enzimas do sistema de defesa antioxidativo. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica e investigar a atuação das enzimas do sistema de defesa antioxidativo e a peroxidação de lipídios durante o armazenamento de sementes de J. curcas obtidas de frutos em diferentes estádios de maturação. Durante a fase de florescimento das plantas, diariamente, flores femininas foram etiquetadas no dia da antese. Os frutos foram colhidos em diferentes estádios de maturação com base na coloração externa da casca, ou seja, amarelo, amarelo-marrom e marrom, aproximadamente aos 60, 70 e 80 dias após a antese, respectivamente. As sementes foram extraídas manualmente dos frutos e, após secagem natural, foram armazenadas por dezoito meses, em embalagem de papel Kraft em ambiente de laboratório (23,2 ± 2,7 oC; 64 ± 11% de UR). Inicialmente e a cada três meses, as sementes foram avaliadas quanto ao grau de umidade, germinação, primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado, teste de frio, condutividade elétrica, emergência e crescimento de plântulas. Além disso, os embriões das sementes foram avaliados quanto à peroxidação de lipídios, conteúdo de proteínas e atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), peroxidase (POX) e peroxidase do ascorbato (APX). Adotou-se o delineamento inteiramente casualizado, em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, comparando-se as médias obtidas para os estádios de maturação pelo teste de Tukey, ao nível de 5% de significância. Os dados obtidos para cada época de avaliação foram submetidos à análise de regressão, com exceção dos dados bioquímicos, os quais foram expressos pela média ± desvio padrão. Não foi observada diferença entre a germinação das sementes dos três estádios de maturação dos frutos durante todo o período de armazenamento. Houve redução da qualidade fisiológica das sementes, com queda na germinação e no vigor, principalmente a partir de nove meses de armazenamento. As sementes extraídas de frutos com coloração da casca amarela e amarelo-marrom são mais vigorosas e mantêm por maior período de tempo a qualidade fisiológica. Além disso, houve redução no conteúdo de proteína e na atividade das enzimas do sistema de defesa antioxidativo no embrião das sementes dos três estádios de maturação, com exceção da SOD. Não foi observada relação entre a redução da viabilidade das sementes e a peroxidação de lipídios.Jatropha curcas L. species has been listed as a promising source of raw material for biodiesel and bio-jet fuels production. The success of the commercial exploration of that culture depends on obtaining seeds with high physiological quality. However, this species lacks researchs to define appropriate strategies for the production of high quality seeds. In this sense, there is little information relating to the conservation of the physiological quality of the seeds obtained from fruits at different maturation stages during storage and also about the relationship between seed viability, lipid peroxidation and activity of antioxidant enzymes. Thus, the aim of this study was to evaluate the physiological quality and investigate the activities of enzymes of the antioxidant defense system and the lipid peroxidation during storage of J. curcas seeds obtained from fruits at different maturation stages. At the flowering, daily, female flowers were tagged at anthesis. Fruits were collected at different maturity stages based on external color, i.e., yellow, yellow-brown and brown, about 60, 70 and 80 days after anthesis, respectively. The seeds were manually extracted from the fruits and after natural drying, were packing in Kraft paper bag and stored for 18 months at laboratory environment (23.2 ± 2.7 oC; 64 ± 11% of RH). Initially and every three months, the seeds were evaluated for moisture content, germination, first count of germination, accelerated aging, cold test, electrical conductivity, emergence and seedling growth. In addition, the embryos of the seeds were evaluated for lipid peroxidation, protein content, and activity of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POX) and ascorbate peroxidase (APX). The experiment was conducted in a completely randomized design with four replications with the treatments arranged in split plots. The means obtained for the maturity stages were compared by Tukey test (P