Inibição do desenvolvimento in vitro de embriões de Coffea por cafeína exógena

Portuguese. A cafeína, alcalóide conhecido como 1,3,7-trimetilxantina, é encontrada em sementes quiescentes de cafeeiro, perfazendo um total de 1,1 a 1,7% em Coffea arabica L. e 2 a 3% em Coffea canephora Pierre, localizada em sua grande maioria no endosperma, na forma livre no citoplasma das células ou complexada com ácidos clorogênicos. Com função fisiológica em plantas ainda não totalmente esclarecida, a cafeína causa efeito alelopático, seja inibindo a germinação de várias espécies, seja como anti-herbívoro ou como agente pesticida natural. A lenta germinação de sementes de café ainda não foi esclarecida e várias causas são apontadas, como presença do endocarpo, baixa absorção de água e O2, presença de inibidores naturais e balanço hormonal. Embora sugeridos, estudos sobre a inibição de sementes de cafeeiro por ação da cafeína endógena e ou exógena são escassos. Assim, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito da cafeína exógena sobre a germinação e o desenvolvimento de embriões de Coffea arabica L. e de Coffea canephora Pierre. O experimento foi realizado utilizando-se frutos no estádio cereja das cultivares Rubi e Apoatã IAC-2258. Após desinfestação dos frutos por 30 minutos de imersão em hipoclorito de sódio (2% i.a.) e lavagem por três vezes em água destilada e autoclavada, os embriões foram retirados e inoculados, de modo asséptico, em placas de petri com meio MS 50%, acrescido de sacarose e suplementado com diferentes concentrações de cafeína (0,00; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30 e 0,40%). Os embriões foram mantidos em sala de crescimento a 27 ± 2ºC e densidade de fluxo de fótons de 13µmol.m-2.s-1, durante 23 dias, quando foram avaliados comprimento da parte aérea, comprimento de raiz e massa fresca das plântulas. Cinco dias após o cultivo, foram avaliadas a porcentagem de emissão de radículas e cotilédones, computando-se os embriões com cotilédones abertos e radículas expandidas. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com seis repetições por tratamento, sendo cada repetição constituída por cinco embriões. Concluiu-se que a germinação e o desenvolvimento in vitro de embriões de Coffea arabica L. e Coffea canephora Pierre são afetados por cafeína exógena. O efeito detrimental da cafeína exógena em embriões de Coffea é maior nas radículas do que nos cotilédones. Embriões de Coffea arabica L. são mais sensíveis aos efeitos negativos da cafeína exógena do que embriões de Coffea canephora Pierre. A cafeína pode contribuir para a lenta germinação de sementes e o lento desenvolvimento de plântulas de cafeeiro.

English. Caffeine, the alkaloid known as 1,3,7 - trimetilxantina, is found in quiescent coffee seeds, amounting to a total of 1.1 to 1.7% in Coffea arabica L. and 2 to 3% in Coffea canephora Pierre, mostly localized in theo endosperm, in the free cytoplasm of cells or complexed with chlorogenic acids. With the physiological function in plants not yet completely understood, caffeine causes an allelophatic effect, either inhibiting germination of a number of species or as an anti-herbivore or a natural pesticide agent. The slow germination of coffee seeds has not yet been elucidated and several causes are pointed to, such as the presence of the endocarp, low water and O2 uptake and presence of natural inhibitors and hormonal balance. Although suggested, studies on coffee seed inhibition by the action of endogenous or exogenous caffeine are scarce. Thus, the present study was designed to investigate the effect of exogenous caffeine on both germination and embryo development of Coffea arabica L. and Coffea canephora Pierre. The experiment was conducted by utilizing seeds from red ripe berries of the cultivars Rubi and Apoatã IAC-2258. After disinfecting the berries for 30 minutes by soaking in sodium hypochlorite (2% a.i.) and washing three times in distilled water and autoclaved, the embryos were removed and inoculated in a aseptic manner, in Petrri dishes with 50% MS medium with the addition of sucrose and supplemented with different of concentrations of caffeine (0.00; 0.05; 0.10; 0.15; 0.20; 0.25; 0.30 and 0.40%). The embryos were maintained in a growth room at 27±20ºC and photon flow density of 13µmol.m-2.s-1 for 23 days, when shoot length, root length and seedling fresh mass were evaluated. Five days after cultivation, the percentage of radicle emission and that of cotyledons were evaluated, calculating the embryos with open cotyledons and with expanded radicles. A complete randomized experimental design was used six replications per treatment, each replicate consisting of five embryos. It follows that germination and in vitro development of embryos of Coffea arabica L. and of Coffea canephora Pierre are affected by exogenous caffeine. The detrimental effect of exogenous caffeine on Coffea embryos is greater on the radicles than on the cotyledons. Coffea arabica L. embryos are more sensitive to the negative effects of exogenous caffeine than embryos of Coffea canephora Pierre. Caffeine can contribute to the slow seed germination and slow coffee seedling development.