Modificações bioquímicas, fisiológicas e morfológicas no continuum maturação-germinação de sementes de Auracaria angustifolia

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2017.Araucaria angustifolia é uma das espécies de maior importância para o sul do Brasil. Suas sementes apresentam valor alimentício, econômico, social e cultural para as comunidades coletoras. O desenvolvimento das sementes de gimnospermas, como A. angustifolia, pode ser dividida em duas fases principais: a embriogênese zigótica e a maturação das sementes. Diversos estudos têm sido conduzidos durante a embriogênese zigótica de A. angustifolia, contudo pouco se conhece sobre o processo de maturação das sementes, que ocorre entre os meses de abril até julho. Assim, o presente estudo objetivou analisar as mudanças bioquímicas, fisiológicas, morfológicas e no ciclo celular durante a maturação das sementes de A. angustifolia e o efeito de diferentes estádios de desenvolvimento no armazenamento. Sementes de A. angustifolia foram coletadas nos estádios de desenvolvimento cotiledonar, II, III e IV nos anos de 2014 e 2015 e, em seguida, armazenadas em refrigerador por até 360 dias, com intervalos de 30, 60, 90 e 180 dias. Foram realizadas análises morfológicas pela análise de microscopia de luz e eletrônica de transmissão; análises bioquímicas com o uso da espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), atividade enzimática e níveis hormonais; e análises fisiológicas pelos testes de germinação, tetrazólio, condutividade elétrica e índice de velocidade de germinação. Os resultados indicaram uma intensa atividade metabólica durante todo o período de coleta das sementes. Nos estádios III e IV foram observadas mitocôndrias com uma morfologia diferenciada, uma diferenciação do procâmbio e a formação de canais resiníferos. Nestes estádios também foram observados um aumento nas células na fase G2 do ciclo celular e a presença de algumas células em processo de divisão celular pela microscopia de luz. Tais mudanças parecem indicar uma mudança durante o desenvolvimento das sementes para o metabolismo germinativo. Estas mudanças associadas a uma queda nos níveis de ácido abscísico e um aumento nos níveis de ácido indolacético podem ter colaborado para o incremento na qualidade fisiológica nestes estádios. Tais resultados são inéditos e tornam-se evidentes as mudanças morfológicas, hormonais e fisiológicas das sementes, sendo que claramente pode-se observar uma divisão dos estádios cotiledonar e II dos estádios III e IV. As diferenças das sementes em cada estádio de desenvolvimento refletiram no potencial de armazenamento, com um incremento na qualidade fisiológica após o armazenamento, quando as sementes foram coletadas no estádio cotiledonar. As modificações ultraestruturais e enzimáticas indicaram que até os 60 dias de armazenamento as características são semelhantes ao processo germinativo e aos 90 dias de armazenamento, as sementes parecem iniciar o processo de deterioração com um incremento na atividade das enzimas antioxidantes e desorganização celular. Assim, os resultados destacaram a importância do detalhamento do processo de maturação das sementes de A. angustifolia e elucidaram algumas mudanças que podem ocorrer neste período.Abstract : Araucaria. angustifolia is one of the most important plant species of southern Brazil. Its seeds are of dietary, economic, social and cultural value to the communities that gather them. Seed development of gymnosperms, such as A. angustifolia, can be divided into two main phases: embryogenesis and seed maturation. Several studies have investigated zygotic embryogenesis of A. angustifolia, but little is known about the process of seed maturation, which occurs between April and July. Therefore, the present study aimed to analyze the biochemical, physiological, morphological and cell-cycle changes during the maturation of seeds of A. angustifolia, and the effect of different stages of development on storage. Seeds of A. angustifolia were collected in the cotyledonary developmental stages II, III and IV in the years of 2014 and 2015, and then stored in a refrigerator for up to 360 days at intervals of 30, 60, 90 and 180 days. Morphological analyses were performed using light and transmission elctron microscopy; biochemical analyses were performed using fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), enzymatic activity and hormone levels; and physiological analyses were done using tests for germination, tetrazolium, electrical conductivity and germination speed index. The results indicated an intense metabolic during the period of see collection. Observations in stages III and IV, revealed mitochondria with a differenciated morphology, a differentiated procambium and the formation of resiniferous channels. These stages also revealed an increase in the number of cells in the G2 phase of the cell cycle and the presence of some cells under going division by light microscopy. Such changes seem to indicate an early change during seed development for germinative metabolism. These changes, along with the associated drop in abscisic acid levels, and an increase in indoleacitic acid levels, may have contributed to an increase in physiological quality during these stages. The results of the present study are unprecedented, and the morphological, hormonal and physiological changes of seeds become evident, and a division between cotyledonary stage and stage II, and stages III and IV are clearly observed. The differences among seeds at each stage of development reflect the storage potential, with an increase in physiological quality after storage, when the seeds were collected at the cotylendary stage. The ultrastructural and enzymatic modifications indicated that until 60 days of storage the changes are similar to the germination process, and at the 90 days of storage, the seeds seem to initiate the deterioration process with an increase in the activity of antioxidant enzymes and cellular disorganization. The results of this study highlight the importance of detailing the maturation process of A. angustifolia, and elucidating changes that may occur during this period