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MEMÓRIA HÍDRICA EM SEMENTES DE REGIÕES SEMIÁRIDAS E SUAS IMPLICAÇÕES ECOLÓGICAS
Marcos Vinicius Meiado
Universidade Federal de Sergipe
TECNOLOGIA DE SEMENTES FLORESTAIS NATIVAS: A IMPORTÂNCIA DA PESQUISA PARA RESTAURAÇÃO
REGIÕES SEMIÁRIDAS
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
As regiões semiáridas cobrem ~15% da superfície terrestre esuportam 14,4% da população mundial em 2000 (Safriel & Adeel, 2005).
REGIÕES SEMIÁRIDAS
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
As regiões semiáridas cobrem ~15% da superfície terrestre esuportam 14,4% da população mundial em 2000 (Safriel & Adeel, 2005).
REGIÕES SEMIÁRIDAS
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
As regiões semiáridas cobrem ~15% da superfície terrestre esuportam 14,4% da população mundial em 2000 (Safriel & Adeel, 2005).
PRECIPITAÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Pequenos Eventos de Precipitação: Um Papel Ecológico em RegiõesSemiáridas
24
26
28
30
32
34
0
100
200
300
400
500
600
J F M A M J J A S O N D
Tem
pe
ratu
ra (
°C)
Pre
cip
itaç
ão (
mm
)
Meses
Chuva Amazônia Chuva Caatinga
Temperatura Amazônia Temperatura Caatinga
PRECIPITAÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Calçoene - AP Cabaceiras - PB
AMAZÔNIA CAATINGA
Pequenos Eventos de Precipitação: Um Papel Ecológico em RegiõesSemiáridas
PRECIPITAÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Potencial hídrico do solo (MPa)
Pro
fun
did
ade
do
solo
(cm)
• Dinâmica da água na superfície do solo:• Baixo volume de água;• Altas temperaturas no solo;• Solos arenosos;• Rápida evaporação.
Pequenos Eventos de Precipitação: Um Papel Ecológico em RegiõesSemiáridas
PRECIPITAÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Potencial hídrico do solo (MPa)
Pro
fun
did
ade
do
solo
(cm)
Pequenos Eventos de Precipitação: Um Papel Ecológico em RegiõesSemiáridas
CAMADAS MAIS SUPERFICIAIS• Banco de sementes;• Sementes pequenas;• Fotoblastismo positivo;• Dormência física;• Hidratação descontínua.
PRECIPITAÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Potencial hídrico do solo (MPa)
Pro
fun
did
ade
do
solo
(cm)
Pequenos Eventos de Precipitação: Um Papel Ecológico em RegiõesSemiáridas
CAMADAS INTERMEDIÁRIA• Região de maior absorção de água;• Redução de matéria orgânica;• Banco de sementes permanentes;• Sementes grandes.
PRECIPITAÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Potencial hídrico do solo (MPa)
Pro
fun
did
ade
do
solo
(cm)
Pequenos Eventos de Precipitação: Um Papel Ecológico em RegiõesSemiáridas
CAMADAS MAIS PROFUNDAS• Ausência de banco de sementes.
HIDRATAÇÃO DESCONTÍNUA
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Absorção da água disponível
no meio
Ausência de água disponível
no meio
Interrupção do processo
germinativo
Ecossistemas semiáridos Embebição interrompida Disponibilidade hídrica por um período limitado
PROCESSO GERMINATIVO
HIDRATAÇÃO DESIDRATAÇÃO
HIDRATAÇÃO DESCONTÍNUA
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Absorção da água disponível
no meio
Ausência de água disponível
no meio
Ecossistemas semiáridos Embebição interrompida Disponibilidade hídrica por um período limitado
HIDRATAÇÃO DESIDRATAÇÃO
Absorção da água disponível
no meio
Ausência de água disponível
no meio
HIDRATAÇÃO DESIDRATAÇÃO
Absorção da água disponível
no meio
HIDRATAÇÃO
PROCESSO GERMINATIVO
FORMAÇÃO DA SEMENTE
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Maturação
Histodiferenciação Dessecação
Divisão celular
Expansão celular
Deposição de reservas
Semente seca
Intolerante à dessecação Tolerante à dessecaçãoIntolerante à
dessecação
Quiescência
Dormência
Metabolismo reduzido
Germinação
Crescimento
Metabolismo reativado
Reparo de membranas e DNA
Alongamento celular
Mobilização de reserva
Divisão celular
EMBEBIÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Fase I Fase II Fase III
Estabilização do conteúdo hídrico, síntese de mRNAs,
proteínas e fitormônios
Indução (giberelina) do enfraquecimento dos
tegumentos, degradação de reservas, acúmulo de soluto e
alongamento embrionário
Mobilização de reserva, alongamento celular, mitose e síntese de
DNA
Rápida absorção de água, reativação do
metabolismo, aumento da
respiração, reparo do DNA pré-existente,
síntese de aminoácidos, mRNAs
e proteínas
Tolerante à dessecação Intolerante à dessecação
EMBEBIÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Tempo Y
Tempo X
Tempo Z
Tolerante à dessecação Intolerante à dessecação
Fase I Fase II Fase III
¾ Fase 2¼ Fase 2
½ Fase 1
EMBEBIÇÃO
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
050
100150200250300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Emb
eb
ição
(%
)
Tempo (horas)
Tabebuia aurea
F1 F2
050
100150200250300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Emb
eb
ição
(%
)
Tempo (horas)
Senna spectabilis
F2
050
100150200250300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Emb
eb
ição
(%
)
Tempo (horas)
Mimosa tenuiflora
050
100150200250300
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Emb
eb
ição
(%
)
Tempo (horas)
Enterolobium contortisiliquum F1: 6hF2: 18h
F1 F2
Tempo X = ½ da Fase 1 Tempo Y = ¼ da Fase 2 Tempo Z = ¾ da Fase 2
F1: 6hF2: 14h
F1: 10hF2: 26h
F1 F2
F1: 12hF2: 28h
F1
MEMÓRIA DE SEMENTES
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Sementes têm memória?
me.mó.ri.a s.f.
Capacidade de armazenar informações de modo que estaspossam ser recuperadas quando buscamos recordá-las.
MEMÓRIA DE SEMENTES
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Sementes têm memória?
MEMÓRIA DE SEMENTES
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Tempo de Germinação
Sincronização
Vigor de Plântulas
Tolerância à Dessecação
Germinação
Velocidade de Germinação
Sementes têm memória?
MEMÓRIA DE SEMENTES
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
HIDRATAÇÃO DESCONTÍNUA MEMÓRIA HÍDRICA ≠• Evento natural;
• Condições climáticas;
• Ambientes semiáridos;
• Influência na flora.
• Alterações bioquímicas;
• Alterações genéticas;
• Alterações fisiológicas;
• Respostas ecofisiológicas.
ECOSSISTEMA VERSUS ESTRESSE
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; MEIADO, M.V. (2017). Discontinuous hydration alters seed germination under stress oftwo populations of cactus that occur in different ecosystems in Northeast Brazil. Seed ScienceResearch 27(4): 292-302.
ECOSSISTEMA VERSUS ESTRESSE
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; MEIADO, M.V. (2017). Discontinuous hydration alters seed germination under stress oftwo populations of cactus that occur in different ecosystems in Northeast Brazil. Seed ScienceResearch 27(4): 292-302.
Caatinga Restinga
ESTRESSE HÍDRICO
ESTRESSE SALINO
DESENVOLVIMENTO INICIAL
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; MEIADO, M.V. (2018). Effects of seed hydration memory on initial growth under waterdeficit of cactus from two populations that occur in different ecosystems in Northeast Brazil.Plant Species Biology 33: in press.
DESENVOLVIMENTO INICIAL
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; MEIADO, M.V. (2018). Effects of seed hydration memory on initial growth under waterdeficit of cactus from two population that occur in different ecosystems in Northeast Brazil.Plant Species Biology 33: in press.
• Germinam em estresses mais severos.
Figure 4. Biomass (mg) of seedlings originated from seeds of two populations of Pilosocereus catingicola (Gürke) Byles & G.D. Rowleysubsp. salvadorensis (Werderm.) Zappi (Cactaceae) that passed through 0, 1, 2 and 3 hydration and dehydration cycles (0C, 1C, 2C and3C, respectively) and were submitted to different intervals of water deficit after 3 months.
AQUISIÇÃO DE TOLERÂNCIA
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; CUNHA, P.H.J.; DANTAS, B.F.; MEIADO, M.V. (2018). Does discontinuous hydration ofSenna spectabilis (DC.) H.S. Irwin & Barneby var. excelsa (Schrad.) H.S. Irwin & Barneby seedsconfer tolerance to water stress during seed germination. Journal of Seed Science 40(1): 36-43.
AQUISIÇÃO DE TOLERÂNCIA
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; CUNHA, P.H.J.; DANTAS, B.F.; MEIADO, M.V. (2018). Does discontinuous hydration ofSenna spectabilis (DC.) H.S. Irwin & Barneby var. excelsa (Schrad.) H.S. Irwin & Barneby seedsconfer tolerance to water stress during seed germination. Journal of Seed Science 40(1): 36-43.
Figure 2. Germinability (%) and germination rate (1/t50) of seeds of Senna spectabilis (DC.) H.S. Irwin & Barneby var. excelsa (Schrad.) H.S.Irwin & Barneby (Fabaceae) that passed through 0, 1, 2 and 3 cycles of hydration and dehydration (0C, 1C, 2C and 3C, respectively) in Time Y(16 hours) and were subjected to water stress.
• Germinam em estresses mais severos.
PRODUÇÃO DE MUDAS
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; MEIADO, M.V. (2018). Effect of hydration and dehydration cycles on Mimosatenuiflora seeds during germination and initial development . South African Journal of Botany116(1): 164-167.
PRODUÇÃO DE MUDAS
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
LIMA, A.T.; MEIADO, M.V. (2018). Effect of hydration and dehydration cycles on Mimosatenuiflora seeds during germination and initial development . South African Journal of Botany116(1): 164-167.
Fig. 1. Results of the initial developmental parameters evaluated in Mimosatenuiflora (Willd.) Poir. (Fabaceae) seedlings produced from seeds that weresubmitted to hydration and dehydration cycles. a: Stem length. b: Root length. c:Stem diameter. d: Dry leaf weight. e: Dry stem weight. f: Dry root dry weight. Dataare expressed as mean ± standard deviation. Capital letters compare the statisticalresults in each parameter.
• Plântulas mais vigorosas;
• Crescimento acelerado;
• Maior acúmulo de biomassa;
• Implicações ecológicas;
• Vantagens competitivas;
• Produção para restauração.
O QUE JÁ DESCOBRIMOS?
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
ESPÉCIES FLORESTAIS NATIVAS DA CAATINGA
• Aquisição de tolerância aos estresses abióticos;
• Tempos de hidratação e estresses abióticos;
• Diferenças entre comportamentos germinativos;
• Fator genético versus fator ambiental;
• Aumento de proteínas em condições de estresse;
• Efeito da hidratação descontínua em outras fases;
• Ciclos de HD na produção de mudas;
• Espécies invasoras também se beneficiam.
ENTÃO, PODEMOS CONCLUIR...
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
ESPÉCIES FLORESTAIS NATIVAS DA CAATINGA
Fatores ambientais têm um papel importanteno comportamento fisiológico das sementes deambientes semiáridos.
As espécies desses ambientes semiáridosobtiveram vantagens adaptativas dos fatoresambientais extremos, que as possibilitam ocorrernesses ecossistemas, alterando sua fisiologia deacordo com as condições ambientais.
Sementes de ambientes semiáridos têm memória!
O QUE AINDA PODEMOS FAZER?
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
ESPÉCIES FLORESTAIS NATIVAS DA CAATINGA
• Análise molecular da memória de sementes;
• Análise bioquímica da memória de sementes;
• IMS = índice de memória de sementes;
• Longevidade e banco de sementes do solo;
• Fator genético versus fator ambiental;
• Hidratação descontínua na restauração.
APRESENTAÇÃO HISTÓRICO EXEMPLOS AVANÇOS CONCLUSÃO PERSPECTIVAS
Agradecimentos
Obrigado!