Condução do teste de condutividade elétrica utilizando partes de sementes de
feijão
Introdução
O teste de condutividade elétrica é um teste bioquímico de vigor aplicável em
sementes de várias espécies, que se destaca pela sua rapidez e facilidade de
execução (Vieira e Krzyzanowski, 1999), sendo considerado como padronizado para
sementes de ervilha, soja e feijão (Ista, 2011). Baseia-se na premissa de que o
vigor está diretamente relacionado com a integridade do sistema de membranas
celulares. As sementes menos vigorosas apresentam maior dificuldade no
restabelecimento da integridade das membranas celulares durante a hidratação e
por conseqüência, liberam maiores quantidades de solutos citoplasmáticos para o
meio líquido (Marcos Filho, 2005).
As leituras dos valores de condutividade elétrica das soluções de imersão,
medem a intensidade da corrente elétrica entre dois pontos, determinada pela
quantidade de lixiviados, indicando o nível de organização do sistema de
membranas celulares e, indiretamente, o nível de vigor da amostra de sementes.
Desse modo, quanto maiores os valores, menor o vigor das sementes.
O teste de condutividade elétrica pode ser realizado pelo método massal ou
individual, sendo que no primeiro, uma amostra de sementes, após certo período
de imersão em água, indicará o nível de vigor da amostra. A eficiência deste
método foi relatada para sementes de feijão de vagem (Dias et al., 1998),
ervilha (Rech et al., 1999), soja (Vieira et al., 2004), amendoim (Vanzolini e
Nakagawa, 2005), e feijão (Binotti et al., 2008), entre outras. No método
individual, cada semente de uma amostra é imersa em água deionizada, contida em
compartimentos individualizados, sendo que o resultado expressa a situação de
cada semente, como relatado para sementes de soja (Salinas et al., 2001) e de
lentilha (Makkawi et al., 2008).
O processo de hidratação não ocorre de maneira uniforme entre as partes de uma
semente. Os pontos de crescimento embrionário são mais sensíveis a deterioração
(Ferguson et al., 1990; Marcos Filho, 2005) e as mudanças bioquímicas nas
membranas celulares são detectadas, de modo mais eficiente, nos eixos
embrionários, os quais podem ser considerados como centros ativos do vigor
(Perez e Arguello, 1995).
Em sementes de milho, Vidal (2010) verificou que o teste de condutividade
elétrica massal realizado exclusivamente com embriões é capaz de separar os
lotes de sementes, em função do nível de vigor, de forma mais eficiente do que
o teste com sementes inteiras.
A duração do período de imersão tem efeito marcante na resposta do teste de
condutividade elétrica. Embora a recomendação para a maioria das espécies de
sementes grandes, com tamanho semelhante ao da soja, seja de 24 horas (Ista,
2011), há possibilidade de redução deste período para várias espécies (Menezes
et al., 2007; Carvalho et al., 2009), pois é constante a busca por resultados
rápidos, que apoiem a tomada de decisão na indústria de sementes.
O objetivo do trabalho foi estabelecer as condições para a condução do teste de
condutividade elétrica, massal e individual, utilizando partes das sementes de
feijão e menores períodos de imersão.
Material e métodos
Os ensaios foram conduzidos na Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel,
Universidade Federal de Pelotas e na Universidade Federal de Santa Maria, com
quatro lotes de sementes de feijão cultivar IAPAR 8'1. Para caracterização dos
lotes determinou-se o teor de água das sementes pelo método da estufa, a 105 ±
3 °C, durante 24 horas (Brasil, 2009) e o potencial fisiológico pelos seguintes
testes:
Germinação
O teste de germinação foi realizado com oito repetições de 50 sementes,
distribuídas em papel toalha, tipo germitest, humedecido com quantidade de água
equivalente a 2,5 vezes a massa seca do substrato, mantidas a temperatura de 25
°C, com avaliação no quinto e nono dia após a sementeira (Brasil, 2009).
Primeira contagem da germinação
Aprimeira contagem da germinaçãofoi conduzida conjuntamente com o teste de
germinação, computando-se a percentagem média de plântulas normais, aos cinco
dias após a sementeira.
Classificação do vigor de plântulas
A classificação do vigor de plântulas foi realizada conjuntamente com o teste
de germinação, considerando as plântulas normais fortes como de alto vigor
(Nakagawa, 1999).
Velocidade da protrusão da raiz
Quatro repetições de 50 sementes foram colocadas a germinar e a contagem do
número de sementes com raiz visível (superior a 2 mm de comprimento) foi
realizada diariamente por três dias consecutivos, obtendo-se a velocidade de
protrusão através da fórmula de Edmond e Drapala (1958).
Emergência de plântulas em campo
Quatro repetições de 100 sementes foram semeadas em sulcos de 1,5 m de
comprimento e 5 cm de profundidade, no mês de novembro, cobertos por uma fina
camada de solo, irrigadas diariamente. A contagem das plântulas emersas foi
realizada aos 7 e 14 dias após a sementeira.
Condutividade elétrica massal
Metodologia 1:quatro repetições de 25 sementes de cada lote foram pesadas,
imersas em 75 mL de água desionizada e mantidas a 25 °C durante 24 horas
(Miguel e Cicero, 1999) e após o período de imersão determinou-se a
condutividade elétrica das respectivas soluções.
Metodologia 2: quatro repetições de 50 sementes de cada lote foram pesadas,
imersas em 250 mL de água desionizada e mantidas a 20 °C por 24 horas (Matthews
e Powell, 2006; Ista, 2011), determinando-se a condutividade elétrica das
soluções após o período de embebição.
Metodologia 3:as sementes foram submetidas à pré-embebição entre rolos de papel
umedecido com quantidade de água equivalente a 2,5 vezes a sua massa seca, a 25
°C por seis horas. Posteriormente, procedeu-se ao isolamento dos cotilédones e
dos eixos embrionários de cada semente, sendo, para cada lote, cinco repetições
de 10 eixos embrionários, de 10 pares de cotilédones e de 10 sementes inteiras
de cada lote, pesados e submersos em 10 mL de água desionizada por períodos de
imersão de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 horas. Após cada período de imersão
determinou-se a condutividade elétrica das respetivas soluções (ajustado a
partir da metodologia proposta por Perez e Arguello, 1995).
Condutividade elétrica individual
A condutividade elétrica individual decada estrutura da semente foi mantida
individualizada em diferentes células de imersão, sendo empregadas quatro
repetições de 10 pares de cotilédones, de 10 eixos embrionários e de 10
sementes inteiras de cada lote. Cada semente, cotilédone ou eixo embrionário
foi pesado e colocado em compartimentos individualizados, contendo 5 mL de água
desionizada e mantidas em câmaras do tipo Biochemical Oxygen Demand, a 20°C,
por períodos de 24 horas (sementes inteiras) e 1, 2, 3, 4, 5 e 6 horas
(cotilédones e eixos embrionários) e após cada período de imersão determinou-se
a condutividade elétrica das soluções.
No teste de condutividade elétrica massal utilizou-se o condutivímetro marca
Digimed, CD-21, porém para as determinações no método individual utilizou-se o
Analisador automático de Sementes, marca Consultar, modelo SAD-9000'S, e, em
ambos os casos, os resultados foram expressos em µS cm-1.g-1 de sementes.
Para monitorar o progresso da hidratação das sementes determinou-se a respetiva
curva de hidratação daquelas sementes e estruturas utilizadas no experimento,
conforme descrição a seguir.
Curva de hidratação
Na determinação da curva de hidratação utilizaram-se três repetições de 10
sementes inteiras, de 10 pares de cotilédones e de 10 eixos embrionários. Para
isso realizou-se primeiramente a pesagem das sementes, cotilédones e eixos
embrionários, que foram posteriormente distribuídos entre duas camadas de papel
toalha, cada uma composta de seis folhas, umedecidas com volume de água
equivalente a 2,5 vezes a sua massa, e mantidas sobre tela dentro de caixas
plásticas do tipo gerbox, fechadas e contendo 40 mL de água, no interior de
germinador a 25°C. Realizaram-se pesagens das sementes e das partes em
intervalos de três horas ao longo das primeiras doze horas e em intervalos de
seis horas, das doze às vinte e quatro horas de hidratação.
O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com
quatro repetições. Efetuou-se a análise da variância, com a posterior
comparação das médias pelo teste de Scott Knott, em nível de 5% de
probabilidade de erro, sendo os dados em percentagem transformados em arco seno
(vx/100). Os dados relativos a condutividade elétrica de diferentes estruturas
foram analisados em esquema fatorial (4x8), em parcelas subdivididas,
considerando-se os fatores lote e período de embebição, para cada estrutura,
separadamente. Quando a análise de variância indicou interação entre os
fatores, ajustaram-se equações de regressão para os resultados de condutividade
elétrica.
Resultados e discussão
Características das sementes e taxas de germinação
O teor de água das sementes variou de 13,8 a 14,0%, entre os quatro lotes
avaliados (Quadro_1); estes valores estão dentro da faixa recomendada para a
realização do teste de condutividade elétrica, que é de 10 a 17%, uma vez que a
uniformização do teor de água das sementes dos diferentes lotes é fundamental
para a padronização das avaliações e obtenção de resultados confiáveis e
consistentes (Vieira e Krzyzanowski, 1999).
A caracterização inicial dos lotes de sementes, por meio do teste de germinação
e pela primeira contagem de germinação indicou superioridade do lote 4, em
relação aos lotes 2 e 3, e aos demais quanto à velocidade de protrusão da raiz
primária (Quadro_1). Nos outros testes, embora, o lote 4 tenha apresentado os
maiores valores absolutos, nem sempre diferiu estatisticamente dos lotes
restantes. No teste de emergência de plântulas aos 14 dias verificou-se que os
lotes 3 e 4 não diferiram entre si, mas foram superiores aos lotes 1 e 2. O
teste de classificação do vigor de plântulas não foi eficiente na separação dos
lotes quanto a níveis de vigor.
Condutividade elétrica massal
O teste de condutividade elétrica massal conduzido com 25 sementes e 24 horas
de imersão não foi sensível para diferenciar os lotes analisados, em níveis de
vigor (Quadro_1). Quando o teste foi conduzido com 50 sementes e 24 horas de
imersão, verificou-se, maior vigor do lote 4 comparado aos demais. Este
resultado confirma aqueles obtidos nos demais testes de vigor, que foram
capazes de estratificar os lotes.
As sementes do lote 4 foram mais eficientes na reorganização do sistema de
membranas celulares e, com isto, lixiviaram menores quantidades de exsudados
para o meio, refletindo assim o maior potencial fisiológico do lote, como
acontece em outras espécies, conforme indicaram Miguel e Cicero (1999), Marcos
Filho (2005), Vieira et al. (2008) e Vidal (2010).
O resultado da curva de hidratação dos eixos embrionários, cotilédones e
sementes inteiras pode ser observado na Figura_1. Os eixos embrionários
absorveram água com maior velocidade e em maior quantidade do que os demais.
Estes resultados concordam com aqueles obtidos por Villela et al. (2007), que
em estudos realizados com soja, verificaram diferenças na hidratação das partes
das sementes, sendo que o eixo embrionário absorveu água com velocidade
superior as demais estruturas. A rápida e contínua de absorção de água do eixo
embrionário durante a hidratação desencadeia o processo de germinação, o qual
envolve tanto a elongação quanto a divisão celular, de modo que a água se torna
elemento constituinte das novas células (Marcos Filho, 2005), os cotilédones
apresentam velocidade intermediária de absorção.
No estudo proposto para a condução do teste de condutividade elétrica,
verificou-se que, no método massal, conduzido com as partes da semente ou
semente inteira, houve diferenças entre os lotes (Quadro_2).
O uso de sementes inteiras no teste de condutividade elétrica massal propiciou
a separação dos lotes após 1 hora de imersão, contudo, nesse período o lote 3
apresentou-se como mais vigoroso em relação aos demais, resultado distinto
daqueles obtidos nos demais testes de vigor. Nesta metodologia, somente o
período de embebição de 5 horas revelou maior potencial do lote 4, resultado
coerente com o dos demais testes. Os demais períodos de imersão não foram
eficientes, diferindo de outros autores que apontam o teste como recomendável
para sementes de feijão, provavelmente em função da diferença entre as
metodologias adotadas.
Quando se empregou apenas os cotilédones no teste de condutividade elétrica, a
diferenciação entre os lotes foi observada após 1 hora de hidratação, contudo,
a partir de 2 horas de embebição foi observado ordenamento dos lotes,
semelhante aquele obtido nos demais testes, indicando maior potencial do lote
4.
Utilizando-se apenas eixos embrionários, todos os períodos de embebição
revelaram diferença entre os lotes, entretanto, não foi possível identificar o
melhor desempenho do lote 4, como observado nos demais testes; contudo, ainda
assim, foi possível revelar o pior desempeno dos lotes 1 e 2, comparados ao
lote 3, resultado coerente com aqueles obtidos nas demais avaliações. Tais
resultados estão em consonância com a hidratação observada na Figura_1, onde se
verifica que a partir de 6 horas de imersão ocorreu aumento acentuado na
absorção de água pelos eixos embrionários. Isto pode ter contribuído para a
maior liberação de conteúdos citoplasmáticos, justificando as diferenças entre
os lotes, no referido período.
Os eixos embrionários, por sua vez, apresentaram maior lixiviação de exsudados
em relação aos cotilédones e as sementes inteiras, como pode ser observado na
Figura_2, o que pode estar associado ao fato de que a deterioração tem início
nos pontos de crescimento embrionário, por estes serem mais sensíveis.
Resultados semelhantes foram obtidos por Perez e Arguello (1995) em amendoim e
Cunha (2011), em soja, os quais atribuíram as suas observações ao fato de que
as mudanças nas membranas celulares podem ser melhor detetadas nos eixos
embrionários, principalmente, por estes serem considerados o centro ativo do
vigor.
A maior absorção de água pelos eixos embrionários (Figura_1), comparativamente
aos cotilédones e à sementes inteiras pode, também, ter contribuído para a
maior lixiviação de exsudados. É provável que tenham ocorrido danos por
embebição, pois a imersão direta em água causa a entrada rápida desta nas
células, visto que reduz o tempo para a reorganização das membranas celulares,
evento necessário para garantir a compartimentalização celular (Silva e
Villela, 2011), especialmente considerando-se que as membranas passam por uma
transição imediata da fase gel para líquido-cristalino dos fosfolipídios,
segundo Corrêa e Junior (1999).
Condutividade elétrica individual
O teste de condutividade elétrica individual, por sua vez, somente revelou
diferença entre o lote mais vigoroso, lote 4, em relação aos demais, quando
realizado com sementes inteiras, por 24 horas (Quadro_3), confirmando os
resultados obtidos na emergência em campo e nos outros testes, nos quais o lote
4 foi apontado como aquele de maior vigor.
Por outro lado, no método individual, o uso de cotilédones ou sementes
inteiras, não foi eficiente para separar os lotes de feijão, em função do vigor
das sementes, como também observaram Hamman et al. (2001), em sementes de soja.
Esta ocorrência confirma a hipótese de que o processo de deterioração das
sementes é mais acentuado nas partes da semente que apresentam crescimento
ativo e intenso, como os eixos embrionários, como afirmaram Ferguson et al.
(1990), ao verificarem, por meio do teste de condutividade elétrica, que a
deterioração das sementes de soja ocorre, primeiro no eixo embrionário e,
posteriormente, nos cotilédones, e que a avaliação de sementes inteiras pode
mascarar estas diferenças.
Otimização dos tempos de imersão
As metodologias de condutividade elétrica massal com 10 sementes e 10
cotilédones mostraram-se interessantes, pelo fato de reduzirem bastante o tempo
de execução do teste, indo ao encontro dos interesses dos produtores de
sementes. Os períodos de imersão a partir de 2 horas, com cotilédones,
possibilitaram a distinção dos lotes em níveis de vigor. Resultados
semelhantes, relativo à classificação de lotes de sementes, utilizando períodos
de imersão reduzidos, no teste de condutividade elétrica, também, foram
observados para outras espécies de sementes (Vanzolini e Nakagawa, 2005;
Menezes et al., 2007; Carvalho et al., 2009).
Conclusões
O teste de condutividade elétrica massal com 10 sementes inteiras e com 10
cotilédones permitiu a separação dos lotes em níveis de vigor. O referido teste
é interessante pois avalia de forma rápida a capacidade de reestruturação das
membranas celulares, sendo esta característica importante na avaliação do
vigor, pois sabe-se que a degeneração destas é o primeiro evento do processo de
deterioração.
O teste de condutividade elétrica massal pode ser realizado com a redução do
tempo de imersão, utilizando-se exclusivamente os cotilédones a partir de duas
horas de imersão ou com sementes inteiras utilizando-se cinco horas de
embebição.
