Relação Entre Vigor e Alterações Bioquímicas Na Germinação De Sementes De SOJA1

R. Bras. Fisiol. Veg. 4(1): 49-53, 1992

RELAÇÃO ENTRE VIGOR E ALTERAÇÕES BIOQUÍMICAS NA GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE SOJA1

ROSILENE M. RODRIGUES VIDAS2, MAURÍLIO A. MOREIRA3, WALDIR J. PINHEIRO4, VALTERLEY S. ROCHA5, SEBASTIÃO T. REZENDE6 e CARLOS S. SEDIYAMA7

Departamento de Química, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, CEP 36570.

RESUMO- Investigou-se a relação entre produção de hexanal, aldeídos voláteis e hidroperóxidos produzidos nas primeiras etapas da germinação e a qualidade fisiológica de sementes de soja (Glycine max (L.) Merril). Utilizaram-se as cultivares Doko, Savana e Uberlandia, colhidas em cinco épocas. As colheita foram feitas aos 7, 17, 27, 37 e 47 dias após a soja alcançar 85% de amadurecimento das vagens maduras (estádio R8), para obter sementes com diferenças fisiológicas, de acordo com o teste de emergência em leito de areia. Os teores de hexanal, de aldeídos voláteis e de hidroperóxidos aumentaram com o retardamento da colheita de maneiras distintas de acordo com a cultivar. As correlações entre a perda de vigor de sementes de soja, de acordo com a cultivar, e os teores de hexanal e de aldeídos voláteis durante as etapas iniciais da germinação, sugerem que estudos bioquímicos e genéticos relacionando estes compostos com a perda de viabilidade e vigor de sementes de soja, são promissores. Termos adicionais para indexação: Glycine max, hexanal, peroxidase.

BIOCHEMICAL ASPECTS RELATED TO SOYBEAN SEED GERMINATION AND VIGOR ABSTRACT- The relationship between the evolution of hexanal, the evolution of volatile aldehydes and the accumulation of fatty acid hydroperoxides, measured during the initial stages of germination, and he physiological quality of soybean (Glycine max (L.) Merril) were investigated in seeds from Doko, Savana and Uberlândia cultivars harvested at 7, 17, 27, 37 and 47 days after the the soybean reach 95% of pod maturity (R8 stage). The delayed harvest promoted loss of seed vigor as determined by the emergency test. The levels of hexanal, volatile aldehydes and hydroperoxides within the seed increase sharply with delayed harvesting; although in a distinguishable manner among the cultivars. The relationship between seed vigor, according to the cultivar, with hexanal and volatile aldehydes levels suggest that biochemical and genetic studies relating the production of these compounds with losses of soybean viability and vigor are very promising. Additional index words; Glycine max, hexanal, peroxidase.

INTRODUÇÃO Uma das etapas mais importantes na produção de soja é a obtenção de sementes de alta qualidade para que possam ser utilizadas pelos agricultores no estabelecimento de suas lavouras

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Recebido para publicação em 07/01/92 e aceito em 09/04/92. Bacharel em Química, M.S. Parte da tese de MS. 3 Eng. Agr., PhD. 4 Eng. Agr., MS. 5 Eng. Agr., D.S., Depto de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, CEP-36570. 6 Farmacêutico Bioquimico, M.S. 7 Eng. Agr., Ph.D., Depto de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, CEP 36570 2

(Rocha et al 1984). O teste-padrão de germinação em condições de laboratório, não avalia a capacidade das sementes de produzir plântulas normais (Silva Castro, 1989). Este teste nem sempre revela as diferenças que se manifestam posteriormente no armazenamento e no campo (Fagundes, 1974; Austin, 1972; Thomson, 1979; Marcos Filho, 1981). O teste de emergência em leito de areia tem sido considerado mais adequado que o teste padrão de germinação em rolo de papel (Silva Castro, 1989). 0 leito de areia tem sido usado, em soja, para avaliar a germinação e simular condições ambientes naturais (Kulik & Yaklich, 1982). A ausência de relação estreita entre a germinação obtida no laboratório e a emergência das plântulas no campo foi a causa do desenvolvimento do conceito de vigor. Avalia-se o vigor com o objetivo de identificar possíveis diferenças na qualidade fisiológica de lotes com poder germinativo semelhante (Marcos Filho et al, 1987). Um teste eficiente para avaliar o vigor deve possibilitar a separação de lotes em diferentes níveis, alem de ser reprodutivel e correlacionado com a emergencia das plantulas no campo (McDonald, 1980). Atualmente, é crescente a necessidade de métodos que permitam avaliar, de maneira rápida e eficiente, a qualidade fisiológica das sementes. A rapidez na obtenção das informações pode ser extremamente útil em programas de controle de qualidade, possibilitando mais flexibilidade na utilização dos recursos disponíveis (Barros, 1988). Wilson & McDonald (1986a) determinaram colorimetricamente a quantidade de aldeídos voláteis liberados durante a germinação das sementes, utilizando o reagente 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona (MBTH), e demonstraram a ocorrência de correlação entre os níveis destas substâncias e a redução do vigor das sementes. O aldeído hexanal tem sido apontado como um dos mais importantes compostos provenientes da peroxidação de lipídeos (Rezende et al, 1988). Segundo Silva Castro et al (1988) e Reis et al (1989), sementes de qualidade inferior produziram, consistentemente, maiores quantidades de hexanal do que sementes de boa qualidade, indicando que a determinação deste aldeído, por cromatografia gasosa, poderia ser um recurso para estimar o vigor das sementes. Durante o armazenamento, os lipídeos sofrem lento mas consistente peroxidação que gera hidroperóxidos, outros ácidos graxos oxigenados e radicais livres. Os radicais livres instáveis reagem logo com as moléculas próximas, danificando-as. Os ácidos graxos oxigenados, na ausência de atividade enzimática na semente seca, acumulam-se. Durante a germinação, por ocasião da hidratação, ocorre a degradação enzimática dos ácidos graxos oxigenados. Essa reação causa danos adicionais as sementes ao produzir um aumento em radicais livres e ao formar produtos secundários tóxicos (Wilson e McDonald, 1986b). Neste trabalho estudou-se a possível função da evolução de

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hexanal, produção de aldeídos voláteis e dos teores de hidroperóxidos na germinação e vigor de sementes de soja.

injetados no cromatografo Varian, modelo 3700. A Area dos picos, descrita no cromatograma, foi calculada geometricamente e expressa em cm2.

MATERIAL E MÉTODOS Determinação de Aldeidos Voláteis

Material Genético Para a execução do presente trabalho, foram fornecidos, pelo Departamento de Fitotecnia da UFV, sementes das cultivares Doko, Savana e Uberlândia, originadas de parcelas de multiplicação, plantadas no dia 28 de novembro de 1986, em Capinopolis, MG, e colhidas em cinco épocas diferentes (R8 + 7 dias, R8 + 17 dias, R8 + 27 dias, R8 + 37 dias e R8 + 47 dias), sendo R8 o estádio da escala de Fehr e Caviness (1979), em que a soja encontra-se com 95% de vagens maduras. A qualidade fisiológica das sementes foi avaliada por meio do teste de emergência em leito de areia.

Teste de Emergência e Vigor em Leito de Areia O teste foi efetuado com oito subamostras de 40 sementes, para cada cultivar e época de colheita, em leito de areia lavada, em condições de casa de vegetação. A areia foi previamente tratada com brometo de metila e, três dias depois, colocada em bandeja de plástico de 34,5 cm x 29,5 cm x 5,5 cm. Para a semeadura, realizada em 4 de outubro de 1989, abriramse sulcos longitudinais, com 2 cm de profundidade, separados de 4,5 cm entre si, colocando-se em cada um 40 sementes, uniformemente distribuídas. O leito de areia foi irrigado regularmente, de modo que fornecesse umidade suficiente para os processes de germinação e emergência. Quando as folhas unifolioladas se abriram, 10 dias após a semeadura, fez-se a avaliação do vigor das plântulas, atribuindose notas de 1 a 5, de acordo com o aspecto das plântulas, presença ou não de necrose e deterioração dos cotiledones, sendo 1, a nota máxima de vigor, e 5, a nota mínima. As sementes restantes foram acondicionadas em sacos plásticos hermeticamente fechados e guardados em “freezer” a -20°C, para posteriores análises químicas.

Determinação do Hexanal Cerca de 15 g de sementes de cada tratamento foram colocadas em água deionizada, por dois min, para provocar o amolecimento e ativação do sistema enzimático. Após esse período, foram tiradas da água e postas para secar ao ambiente, sobre papeltoalha, por 10 min. Em seguida, foram moidas e quatro subamostras, de três gramas de farinha, foram colocadas em frascos de vidro, tipo penicilina, com tampa de borracha. Decorridos 15 min do inicio da moagem, os frascos foram colocados em *freezer”, para posterior análise do aldeído, por cromatografia gasosa em coluna de 10% de triton X-305 em chromosorb -T 40/60 mesh, de aço inoxidável, com 3 m de comprimento e 1/8 de pol de diâmetro. As condições de análise foram as seguintes: temperatura da coluna, 105°C; temperatura do injetor e do detector de ionizacao de chama, 180°C e 250°C, arraste (N ); 30ml.min-1 para o ar sintético. Utilizou-se a técnica de cromatografia gasosa por “head-space”, adaptada por Rezende (1986). Os frascos, com três gramas de farinha, foram tirados do “freezer”, adicionando-se a cada um 18 ml de NAOH 0,5 N, para a inativado enzimatica. Agitou-se por cinco minutos e, logo após, adicionaram-se 3 ml de HCI 9 N. 0 frasco foi lacrado, com rolha de borracha presa com placa de alumínio, de modo que não houvesse vazamento dos gases, permanecendo mais cinco minutos sob agitação, para completa liberação do hexanal. Em seguida, a mistura foi incubada em estufa, a 160°C, por 22 min, após o que, com seringa previamente aquecida, foi coletado 1 ml dos gases liberados, que foram

A determinação de aldeídos voláteis foi feita por método colorimétrico, desenvolvido por Wilson & McDonald (1986a), utilizando 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona (MBTH) como reagente de cor. Utilizaram-se frascos Erlenmeyer de 500 ml contendo cada um, nove círculos de papel germitest, empilhados e umedecidos com 15 ml de Agua deionizada. Em cada erlenmeyer, colocaram-se 50 sementes de cada tratamento (repetição e época), tomadas ao acaso. O teste foi realizado com três repetições. Em tubos de vidro, que foram presos na parte inferior das rolhas de borracha dos frascos Erlenmeyer, colocaram-se 10 ml de solução de MBTH, a 0,1%. Tamparam-se, então, os frascos com as rolhas de borracha suportando os tubos. Para melhor vadação, utilizou-se parafilme nas rolhas. Os frascos erlenmeyers foram incubados em germinador, por 48 h, para a evolução dos aldeídos. De cada tubo de vidro, tomou-se uma alíquota de 2 ml de solução, a qual foi transferida para tubo de ensaio, adicionando-se-lhe 2,5 ml de solução de FeCl3, a 0,23%, e, decorridos exatamente 5 min, adicionaram-se 5 ml de acetona. A absorbância foi lida, em 635 nm, em espectrofotômetro Perkin Elmer, modêlo 552 A.

Determinação de Hidroperóxidos A determinação de hidroperóxidos foi feita por meio de titulação potenciométrica, através de modificações introduzidas por Hara & Totani (1988) no método oficial JOCS, que é um método de titulação iodométrica baseado na reação estequiométrica entre hidroperóxidos e iodeto de potássio. Três amostras de 0,5 g de óleo extraído das sementes de cada tratamento, foram pesadas em béqueres e dissolvidas em 10 ml de clorofórmio. Foram adicionados, então, 15 ml de ácido acético glacial e agitou-se vigorosamente a mistura. Em seguida, adicionou-se 0,3 ml de solução saturada de iodeto de potássio, e fez-se nova agitação por um min. A seguir, os béqueres foram colocados na geladeira, por cinco min. Adicionaram-se 100 ml de água deionizada gelada e as amostras foram agitadas vigorosamente. Efetuou-se, então, a titulação potenciométrica, sob agitação, com tiossulfato de sódio N/2000. O potencial de oxiredução da solução foi lido, em milivolts, em potenciômetro ORION RESEARCH INCORPORATED, pHmetro digital/modelo 701, equipado com um eletrodo de referência e um eletrodo de platina. O volume do ponto final da titulação foi determinado graficamente, segundo Ohlweiler (1976).

RESULTADOS E DISCUSSÃO A análise de variância, mostrou efeito significativo (P