Potencial fisiológico de sementes de Glycine max e Pinus taeda : diferentes abordagens a partir de análise de dados

Orientadora: Profa. Dra. Maristela Panobianco Vasconcellos

Coorientadora: Dra. Elisa Serra Negra Vieira

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Produção Vegetal). Defesa : Curitiba, 30/01/2023

Inclui referências: p. 74-91

Área de concentração: Produção Vegetal

Resumo: Sementes vigorosas propiciam uma emergência rápida e uniforme de plântulas a campo e maior probabilidade de sucesso no estabelecimento do estande e conservação durante seu armazenamento, sob ampla variação das condições ambientais. A emergência das plântulas após a semeadura depende diretamente das condições do ambiente e, como estas não são controláveis, a avaliação do potencial fisiológico das sementes deve ser efetuada de maneira eficiente, que permita identificar de forma segura lotes com maior probabilidade de se estabelecerem adequadamente em campo. Por outro lado, sabe-se que a partir da maturação vários fatores afetam o desempenho das sementes até a semeadura, com destaque para as condições climáticas, as quais podem causar distúrbios à formação da semente e prejudicar diretamente o vigor do material. Para este estudo, duas espécies de importância econômica (soja e pinus) foram utilizadas, com os objetivos de: a) realizar uma revisão sistemática visando compilar informações atualizadas e mais promissoras sobre a qualidade de sementes de soja, traits, tratamentos e técnicas de análise; b) analisar a influência do clima do local de produção no potencial fisiológico de sementes de Pinus taeda. Assim, para a revisão sistemática sobre a qualidade fisiológica de sementes de soja, de 6.899 materiais acadêmicos recuperados, entre os anos de 2017 e 2022, 57 deles foram incluídos no trabalho, sendo separados em três grupos: Grupo 1 - Materiais teóricos abordando traits relacionados ao vigor de sementes, que podem ser utilizados em estratégias biotecnológicas e de melhoramento de diferentes espécies; Grupo 2 - Materiais práticos que aplicam técnicas de tratamento de sementes de soja; e Grupo 3 - Materiais práticos que aplicam técnicas para avaliar o vigor em sementes de soja. Para a espécie de Pinus taeda, foram levantados os dados de qualidade da semente (vigor, germinação, sementes duras e peso de mil sementes) extraídos de Boletins de Análise de Sementes emitidos pelo Laboratório de Sementes Florestais da Embrapa Florestas, ao longo de 14 anos (2004- 2018), para dez locais de produção em três estados (SP, PR, SC). Foram levantados os dados climáticos médios mensais, nos anos e dos locais produção de sementes, sendo eles: temperatura máxima e mínima do ar, precipitação pluviométrica e umidade relativa do ar. Em relação à cultura da soja, foi possível observar que vários genes, proteínas e QTLs estão associados ao vigor das sementes; as técnicas de tratamento de sementes concentram-se no uso de produtos biológicos e processos físicos, porém há carência de estudos validando os benefícios em campo. Dentre os métodos para avaliação do vigor de sementes de soja, destacam-se as técnicas de análise de imagem (luz visível, LIBS, NIR, FTIR, FT-NIR, HSI-NIR, FHSI, Hiperespectral, Espectral de fluorescência) e o emprego de softwares (Vigor-S®, SVIS®, SAPL®, IJCropSeed, Ilastik, VideometerLab® MATLAB, ENVI®). Com relação a Pinus taeda, conclui-se que o clima do local de produção tem efeito no PMS e na porcentagem de sementes duras. No entanto, os parâmetros de qualidade da semente tiveram correlação fraca com as variáveis climáticas analisadas. Pelos resultados obtidos, conclui-se que o clima do local de produção tem baixa influência na qualidade da semente da espécie.

Abstract: Vigorous seeds provide a rapid and uniform emergence of seedlings in the field and a greater probability of success in the establishment of the stand and conservation during its storage, under a wide variety of environmental conditions. The emergence of seedlings after sowing depends directly on the conditions of the environment and, as these are not controllable, the evaluation of the physiological potential of the seeds should be carried out efficiently, to safely identify lots that are more likely to settle properly in the field. On the other hand, it is known that from maturation several factors affect the performance of the seeds until sowing, especially the climatic conditions, which can cause disturbances to the formation of the seed and directly impair the vigor of the material. For this study, two species of economic importance (soybean and loblolly pine) were used, with the objectives of a) carrying out a systematic review aiming to compile updated and more promising information on the quality of soybean seeds, traits, treatments, and analysis techniques; b) analyze the influence of the climate of the production site on the physiological potential of Pinus taeda seeds. Thus, for the systematic review on the physiological quality of soybean seeds, of 6,899 academic materials recovered, between the years 2017 and 2022, 57 of them were included in the study, being separated into three groups: Group 1 – Theoretical materials addressing traits related to seed vigor, which can be used in biotechnological and breeding strategies of different species; Group 2 - Practical materials applying techniques for treating soybean seeds; and Group 3 - Practical materials that apply techniques to evaluate the vigor in soybean seeds. For the species of P. taeda, seed quality data (vigor, germination, hard seeds, and weight of one thousand seeds) extracted from Seed Analysis Bulletins issued by the Forest Seed Laboratory of Embrapa Florestas, over 14 years were collected (2004-2018), for ten production sites in three states (SP, PR, SC). The average monthly climatic data were collected in the years and from the seed production sites, namely: maximum and minimum air temperature, rainfall, and relative humidity. Concerning soybean culture, it was possible to observe that several genes, proteins, and QTLs are associated with seed vigor; seed treatment techniques are concentrated in the use of biological products and physical processes, and studies validate the benefits in the field. Among the methods for evaluating the vigor of soybean seeds, we highlight the techniques of image analysis (visible light, LIBS, NIR, FTIR, FT-NIR, HSINIR, FHSI, Hyperspectral, fluorescence spectral) and the use of software (Vigor-S, SVIS, SAPL, IJCropSeed, Ilastik, VideometerLab MATLAB, ENVI). Regarding Pinus taeda, it is concluded that the climate of the production site affects the PMS and the percentage of hard seeds. However, the seed quality parameters had a weak correlation with the climatic variables analyzed. From the results obtained, it is concluded that the climate of the production site has a low influence on the seed quality of the species.