tese
Aspectos fisiológicos, bioquímicos, biofísicos e ultraestruturais associados à criopreservação em sementes de Coffea arabica L.
Physiological, biochemical, biophysical and ultrastructural aspects associated with cryopreservation in seeds of Coffea arabica L.
Registro en:
SOUZA, A. C. de. Aspectos fisiológicos, bioquímicos, biofísicos e ultraestruturais associados à criopreservação em sementes de Coffea arabica L. 2019. 102 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
Autor
Souza, Ana Cristina de
Institución
Resumen
Desiccation tolerance is the ability to recover metabolic activities after the partial removal of
cellular water in seeds, allowing their survival. The long-term conservation, temperature in
liquid nitrogen, is economically viable compared to the conservation of plants in the field.
Research on desiccation tolerance and cryopreservation methods contribute to the
understanding of the behavior of these seeds in relation to sensitivity, desiccation and cooling.
In this context, studies were carried out with the objective of investigating the physiological,
biochemical, biophysical and ultrastructural aspects of Coffea arabica L. seeds. In the first
study, the objective was to investigate long-term storage methods of coffee seeds, performing
physiological studies, biochemical and ultrastructural studies related to the effects of
dehydration, precooling and reheating after exposure to liquid nitrogen. In the second study,
the calorimetric properties of the crystalline cytoplasmic agents associated with
cryopreservation were investigated. The physiological quality of Coffea arabica L. seeds is
reduced as they lose water during drying. Reheating at a temperature of 25 ° C or a 40 ° C
water bath of Coffea arabicaL. seeds after pre-cooling at a rate of 1 ° C min-1 to -40 ° C does
not alter the physiological quality and the electrophoretic profile of the catalase and
superoxide dismutase enzymes. The enzymes polyphenol oxidase and peroxidase present
lower expression in electrophoresis gel in Coffea arabicaL. seeds reheated at 25 ° C. than in
a water bath at 40 ° C, after pre-cooling at a rate of 1 ° C min-1 to -40 ° C. Damage to cell
membranes has been found to be less drastic in seeds that are cryo-stored after drying. Seeds
of Coffea arabicaL. dried in silica gel up to 20 or 17% (bu), pre-cooled in a biofreezer or
directly immersed in liquid nitrogen, present high survival. In Coffea arabicaL. seeds with
water contents, (43 and 35% bu) the melting enthalpy and the percentage of freezing water are
higher than in seeds with water contents of 20, 17 or 12% bu. The melting point of frozen
water in hydrated seeds occurs at temperatures below the melting temperature of pure water
of 0 ° C. The formation of intracellular glasses in hydrated seeds was detected at temperatures
of -18 and -22 ° C, seeds with 17 and 20% (bu) between -20 and -23 ° C and in cryo-stored
seeds at -18 ° C. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Tolerância à dessecação é a capacidade de recuperar as atividades metabólicas depois da
remoção parcial da água celular em sementes, possibilitando sua sobrevivência. A
conservação a longo prazo, temperatura em nitrogênio líquido, se mostra economicamente
viável em comparação com a conservação de plantas a campo. Pesquisas sobre tolerância à
dessecação e métodos de criopreservação contribuem para o entendimento do comportamento
destas sementes em relação a sensibilidade, à dessecação e ao resfriamento. Neste contexto,
estudos foram realizados objetivando-se investigar os aspectos fisiológicos, bioquímicos,
biofísicos e ultraestruturais em sementes de Coffea arabicaL. No primeiro estudo, o objetivo
foi investigar metodologias de armazenamento em longo prazo, de sementes de café,
realizando estudos fisiológicos, bioquímicos e ultraestruturais relacionados com os efeitos da
desidratação, pré-resfriamento e reaquecimento após exposição ao nitrogênio líquido. No
segundo estudo, foram investigadas as propriedades calorimétricas dos vidroscitoplasmáticos
associados a criopreservação. A qualidade fisiológica de sementes de Coffea arabica L. é
reduzida à medida que perdem água durante a secagem. O reaquecimento em temperatura de
25 °C ou em banho-maria a 40 °C de sementes de Coffea arabicaL. após pré-resfriamento,
em taxa de 1°C min
-1
até -40 °C, não altera a qualidade fisiológica e o perfil eletroforético das
enzimas catalase e superóxido dismutase. As enzimas polifenol oxidase e peroxidase
apresentam menor expressão em gel de eletroforese em sementes de Coffea arabica L.
reaquecidas em temperatura de 25 °C. do que em banho-maria a 40 °C, após pré-resfriamento,
em taxa de 1°C min
-1
até -40 °C. Identificou-se que danos nas membranas celulares são
menos drásticos nas sementes que são crioarmazenadas após a secagem. Sementes de Coffea
arabica L. secadas em sílica gel até 20 ou 17% (bu), pré-resfriadas em biocongelador ou
diretamente imersas em nitrogênio líquido, apresentam alta sobrevivência. Em sementes de
Coffea arabica L. com teores de água, de (43 e 35% bu) a entalpia de fusão e a porcentagem
de água congelável são maiores do que em sementes com teores de água de 20, 17 ou 12% bu.
O ponto de fusão da água congelada em sementes hidratadas ocorre em temperaturas
inferiores à temperatura de fusão da água pura de 0 ºC. A formação de vidros intracelulares
em sementes hidratadas foi detectada em temperaturas de -18 e -22 °C, sementes com 17 e
20% (bu) entre -20 e -23 °C e em sementes crioarmazenadas em -18 °C.