Tese
Fogo e fumaças, líquida e gasosa, afetam a fisiologia de sementes de Senna macranthera (dc. Ex collad.) H.S.Irwin & Barneby
Fire and liquid and gaseous smoke affect the physiology of Senna macranthera (dc. Ex collad.) H.S.Irwin & Barneby seeds
Registro en:
BASTOS, Lydiane Lucia de Sousa. Fogo e fumaças, líquida e gasosa, afetam a fisiologia de sementes de Senna macranthera (dc. Ex collad.) H.S.Irwin & Barneby. 2023. 133 f. Tese (Doutorado em Ciência Florestal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2023.
Autor
Bastos, Lydiane Lucia de Sousa
Institución
Resumen
A germinação pós fogo tem sido relatada a partir de uma enorme diversidade de espécies vegetais, uma vez que o calor e a fumaça podem quebrar a dormência de sementes enterradas no solo. Apesar dos muitos estudos em regiões temperadas, a contribuição do fogo na germinação de espécies tropicais ainda é pouco compreendida. Além da complexidade da composição química da fumaça, as condições de estresse durante a germinação podem levar a diversas alterações metabólicas, desencadeando a produção excessiva de espécies reativas de oxigênio (EROs). O objetivo dessa pesquisa foi avaliar a germinação e as alterações enzimáticas que ocorreram em sementes de Senna macranthera (Fabaceae), uma árvore nativa do Cerrado. Aplicou-se fogo em sementes enterradas a 2 e 5 cm no solo; defumação pela queima de feno; e fumaça líquida com uso de extratos pirolenhosos (EPs) produzidos do carvão de Eucalyptus sp. e Anadenanthera macrocarpa (angico) diluídos em diferentes concentrações. Utilizou-se sementes embebidas em água destilada, sem aplicação do fogo e fumaça, como testemunha. O teste de germinação durou uma semana e a protrusão da raiz foi o critério germinativo. Um corte foi realizado para verificar a viabilidade de sementes não germinadas. Foram calculadas a porcentagem de germinação (G%), tempo médio e índice de velocidade de germinação. A composição química dos EPs foi identificada por cromatografia gasosa. Foram analisadas as enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POX). A germinação da testemunha após sete dias foi de 0%, porém o teste de viabilidade atestou que estavam vivas (intumescimento do tegumento e cotilédones de coloração verde). Houve efeito positivo do fogo na germinação de sementes dormentes enterradas a 5cm embebidas em EP de eucalipto (14,0 G%), seguida das sementes incendiadas a 2cm (11,2 G%) e das que não foram embebidas em EP (10,0 G%). Sementes defumadas apresentaram intumescimento do tegumento, porém estavam mortas (0 G%). Registrou-se 124 compostos orgânicos nos EPs de eucalipto e angico. Piridonas e aldeídos podem ter sido responsáveis pela germinação das sementes embebidas com EP de eucalipto. A germinação das sementes embebidas com um dos EPs de angico, pode ter sido influenciada pelo (Tetrahydrofuran-2-yl) metanol, um derivado do éter. As atividades da SOD aumentaram após EP de eucalipto (F2-1:75) e exposição ao fogo. As atividades da CAT e POX reduziram após EP de angico (F2-1:50) e fumaça. O efeito do calor e da fumaça líquida na quebra de dormência de sementes sugere que S. macranthera é adaptada ao fogo. No entanto, a exposição das sementes à fumaça gasosa reduziu todas as atividades enzimáticas antioxidantes, indicando que este estresse é o mais prejudicial para a germinação, e em cenários de incêndios florestais frequentes seu desenvolvimento ficará prejudicado. Este trabalho indica como prática silvicultural o uso de EP de eucalipto e de angico no tratamento de sementes de S. macranthera, devido sua composição antioxidante. É possível que a POX atue na parede celular das sementes reduzindo peróxido, sinalizando dano oxidativo e removendo EROs. Os estudos nessas áreas são encorajados. Palavras-chave: Germinação pós fogo. Quebra de dormência. Espécie florestal. Extrato pirolenhoso. Defumação. Composição química. Enzimas antioxidantes. Post-fire germination has been reported from a huge diversity of plant species, since heat and smoke can break the dormancy of seeds buried in the soil. Despite the many studies in temperate regions, the contribution of fire to the germination of tropical species is still poorly understood. In addition to the complexity of the chemical composition of smoke, stress conditions during germination can lead to several metabolic changes, triggering the excessive production of reactive oxygen species (ROS). The objective of this research was to evaluate the germination and the enzymatic alterations that occurred in seeds of Senna macranthera (Fabaceae), a tree native to the Cerrado. Fire was applied to seeds buried at 2 and 5 cm in the soil; smoking by burning hay; and liquid smoke with pyroligneous acid (PAs) produced from Eucalyptus sp. and Anadenanthera macrocarpa (angico) diluted in different concentrations. Seeds soaked in distilled water, without the application of fire and smoke, were used as a witness. The germination test lasted one week and root protrusion was the germination criterion. A cut was performed to verify the viability of non-germinated seeds. Germination percentage (G%), mean time and germination speed index were calculated. The chemical composition of PAs was identified by gas chromatography. The enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POX) were analyzed. The germination of the control after seven days was 0%, but the viability test attested that they were alive (swelling of the tegument and green cotyledons). There was a positive effect of fire on the germination of dormant seeds buried at 5 cm soaked in eucalyptus PA (14.0 G%), followed by seeds burned at 2 cm (11.2 G%) and those that were not soaked in PA (10.0 G%). Smoked seeds showed integument swelling, but they were dead (0 G%). 124 organic compounds were registered in the PAs of eucalyptus and angico. Pyridones and aldehydes may have been responsible for the germination of seeds soaked with eucalyptus PA. Germination of seeds soaked with one of the angico PAs may have been influenced by (Tetrahydrofuran-2-yl) methanol, an ether derivative. SOD activities increased after eucalyptus EP (F2-1:75) and fire exposure. CAT and POX activities decreased after angico PA (F2-1:50) and smoke. The effect of heat and liquid smoke on breaking seed dormancy suggests that S. macranthera is adapted to fire. However, exposure of seeds to gaseous smoke reduced all antioxidant enzymatic activities, indicating that this stress is the most harmful for germination, and in scenarios of frequent forest fires, its development will be impaired. This work indicates as a silvicultural practice the use of PA of eucalyptus and angico in the treatment of S. macranthera seeds, due to their antioxidant composition. It is possible that POX acts on the cell wall of seeds reducing peroxide, signaling oxidative damage and removing ROS. Studies in these areas are encouraged. Keywords: Post fire germination. Dormancy break. Forest species. Pyroligneous acid. Smoking. Chemical composition. Antioxidant enzymes. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais