Seed and bixin secretory structures development in annatto (Bixa orellana L.): anatomical and chemical aspects

As sementes do urucum (Bixa orellana L.), que apresentam dormência, e as estruturas secretoras de bixina do tegumento seminal, ainda são pouco compreendidas do ponto de vista anatômico, histoquímico e químico. Este trabalho teve como objetivo caracterizar o desenvolvimento das sementes de urucum e a ontogenia das estruturas secretoras de bixina por meio de análises anatômicas, micromorfológicas, histoquímicas e químicas. Sementes de urucum foram coletadas da antese aos 180 dias após a antese (d.a.a.), com intervalos de 5 a 15 dias. O material foi processado de acordo com técnicas usuais em microscopia de luz e eletrônica de varredura e também submetido à análise química para detecção de compostos de reserva e bixinoides. O óvulo é anátropo, bitegumentado e crassinucelado. O endosperma é nuclear e a semente é bitegumentada. A testa é parenquimatosa e na mesotesta predominam estruturas secretoras de bixina. A principal camada mecânica é o exotégmen, com células de paredes espessadas dispostas em paliçada. Além de açúcares solúveis acumulados na semente, o endosperma acumula lipídio, amido e proteína, e o embrião acumula apenas lipídio e proteína. Não é constada dormência morfológica, uma vez que o embrião já está desenvolvido na semente madura. Há dormência imposta pelo tegumento, como esclerificação e acúmulo de fenólicos no tégmen e tampão calazal. As estruturas secretoras de bixina se formam no mesofilo da testa de sementes em desenvolvimento, a partir de uma célula inicial com núcleo e nucléolo conspícuos, vários vacúolos pequenos e citoplasma denso. Ocorre coalescimento gradativo de células adjacentes e dissolução de paredes que fazem contato entre estas células, estabelecendo-se uma condição cenocítica. Os vacúolos coalescem e formam um espaço central, delimitado por uma faixa citoplasmática periférica, os núcleos degeneram e a secreção acumula-se no centro. O teor de bixinoides atinge o valor máximo de 0,22% aos 90 d.a.a, e se estabiliza.The seeds of annatto (Bixa orellana L.), that have dormancy, and the bixin glands of the seed coat, are still poorly understood in terms of anatomy, histochemistry and chemistry. This study aimed to characterize the development of annatto seeds and ontogeny of bixin glands through anatomical, micromorphological, histochemical and chemical analysis. Annatto seeds were collected from anthesis to 180 days after anthesis (d.a.a.), with intervals of 5 to 15 days. The material was processed according to standard techniques for light microscopy and scanning electron microscopy and also subjected to chemical analysis for detection of storage compounds and bixinoids. The ovule is anatropous, bitegmic and crassinucellate. The endosperm is nuclear and the seed is bitegmic. The testa is parenchymatous and bixin glands predominate in the mesotesta. The main mechanical layer is exotegmen, composed of thick-walled cells arranged in palisade. In addition to soluble sugars that are accumulated in the seeds, the endosperm accumulates lipid, starch and protein, and the embryo accumulates only lipid and protein. Morphological dormancy is not observed, since the embryo is fully developed in the mature seed. There is dormancy imposed by the seed coat, as sclerified cells and accumulation of phenolic compounds in the tegmen and chalazal plug. Bixin glands are formed in the mesophyll of the testa in developing seeds, from a single initial cell with nucleus and nucleolus conspicuous, several small vacuoles and dense cytoplasm. Gradual coalescence of adjacent cells and dissolution of cell walls of these cells occur, setting up a cenocitic condition. The vacuoles coalesce and form a central space delimited by a band of peripheral cytoplasm, the nuclei degenerate and secretion accumulates in the center. Bixinoids content reaches the maximum value of 0.22% at 90 d.a.a., and stabilizes.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio