Abstract: Seeds of the genus Eugenia have high regenerative capacity, producing roots and shoots from seeds with reduced cotyledon matter. In addition, seeds of this genus regenerate new roots and shoots when the first roots and shoots are eliminated, and this characteristic is maintained even when the seed reserves are reduced by up to half. The aim of this study was to analyze the limits of new root and shoot regenerative capacity in whole and fractionated Eugenia candolleana seeds at different maturity stages. The regenerative capacity of seeds stored for six months was also evaluated. The seeds were sown; and when the first roots and shoots were produced, they were eliminated, simulating herbivory conditions. The results showed that the seed not only has high regenerative capacity at different maturity stages, but also that it maintains root regeneration when the seed is reduced by half, even after the storage period. Such information may indicate that seeds of the Eugenia genus can await the next crop season by regenerating several times as a way to withstand or tolerate predation. This ability can be understood as a propagation strategy of the species.

Resumo: Sementes do gênero Eugenia apresentam alta capacidade regenerativa, produzindo raízes e partes aéreas a partir de sementes que tiveram redução da massa cotiledonar. Também, foi observado, para sementes deste gênero, a regeneração de novas raízes e partes aéreas, quando as primeiras raízes e partes aéreas são eliminadas, ainda, tal característica se mantém quando a semente teve suas reservas reduzidas pela metade. Este estudo teve como objetivo analisar os limites das regenerações de novas raízes e partes aéreas em sementes inteiras e fracionadas de Eugenia candolleana, em diferentes estádios de maturação. Avaliou-se também, a capacidade regenerativa em sementes armazenadas por seis meses. As sementes foram semeadas e quando emitiram as primeiras raízes e partes aéreas, estas foram eliminadas, simulando uma condição de herbivoria. Os resultados mostraram que, além de apresentar alta capacidade regenerativa em diferentes estádios de maturação, a semente reduzida pela metade, a regeneração de raízes se manteve, inclusive após o período de armazenamento, tais informações podem indicar que sementes do gênero Eugenia são capazes de aguardar a próxima safra regenerando diversas vezes, como maneira de suportar ou tolerar a predação. Essa habilidade pode ser entendida como estratégia de propagação da espécie.

Abstract: The reduction in humidity and temperature makes it possible to prolong the storage of seeds, except for those sensitive to desiccation (recalcitrant), which therefore cannot be included in ex situ conservation banks. One way to control the metabolic activity and the movement of water into or out of the seed is to use osmotically active chemicals, such as polyethylene glycol (PEG). In this study, the effect of storage of recalcitrant seeds of Eugenia brasiliensis with water movement control in osmotic medium was evaluated. The results showed that the maintenance of these seeds at water potentials between -1 and -2 MPa allowed increasing the capacity for conserving viability in storage. They also demonstrated that the expansion of this conservation, unlike what occurs with the reduction of temperature, is not necessarily associated with the reduction of metabolic rates.

Resumo: A redução da umidade e da temperatura permite prolongar o armazenamento de sementes, exceto para aquelas sensíveis à dessecação (recalcitrantes), o que dificulta a inclusão destas em bancos de conservação ex situ. Uma forma de controlar a atividade metabólica e a entrada ou saída de água na semente é o uso de substâncias químicas osmoticamente ativas, como o polietilenoglicol (PEG). Neste estudo avaliou-se o efeito do armazenamento de sementes recalcitrantes de Eugenia brasiliensis com controle hídrico em meio osmótico. Os resultados demonstraram que a manutenção dessas sementes em potencial hídrico entre -1 e -2 MPa permitiu ampliar a capacidade de conservação da viabilidade em armazenamento. Demonstraram, também, que a ampliação dessa conservação, diferentemente do que ocorre com a redução da temperatura, não necessariamente está associada à redução das taxas metabólicas.

Abstract: Seeds of the genus Eugenia L. (Myrtaceae) have interesting propagation strategies, and the reactive oxygen species (ROS) seem to be related to their germination and seedling production. In this study, the effects of ROS on the germination of E. involucrata seeds were analyzed indirectly, with the application of N-acetyl-L-cysteine (NAC), an antioxidant. The results demonstrated that the incubation in NAC suppressed and/or delayed the germination of the seeds, as well as the regeneration of roots and aerial parts. The higher the concentration of NAC, the greater the effects on seed germination and regeneration.

Resumo: As sementes do gênero Eugenia L. (Myrtaceae) possuem estratégias de propagação bastante interessantes e as espécies reativas de oxigênio (EROs) parecem estar relacionadas à sua germinação e à produção de novas plântulas. Neste trabalho foram analisados os efeitos das EROs sobre a germinação de sementes de E. involucrata de maneira indireta, com aplicação de N-acetil-L-cisteína (NAC), um antioxidante. Os resultados demonstraram que a incubação em NAC suprimiu e/ou atrasou a germinação das sementes, bem como a regeneração de raízes e partes aéreas. O efeito foi tanto maior quanto mais elevada a concentração do NAC.

Resumo: Durante a embriogênese e deposição de reservas, sementes em desenvolvimento apresentam metabolismo fortemente ativo, enquanto na fase de dessecação de sementes tolerantes é esperado metabolismo reduzido. Sementes de Poincianella pluviosa apresentam um ciclo de maturação extenso (11 meses), maior que sua longevidade à temperatura ambiente (8 meses). O perfil metabólico dessas sementes foi caracterizado durante a maturação e secagem, enfocando seus papéis no comportamento das sementes após dispersão. Respostas distintas de eixos embrionários e cotilédones à secagem foram observadas dependendo do estádio de desenvolvimento. Baixas proporções de intermediários de ácidos tricarboxílicos até a maturidade indicaram um baixo metabolismo respiratório anterior à fase de dessecação. Mudanças nas proporções de chiquimato, 4-cumarato e quinato sugerem uma alteração metabólica em direção a síntese de isômeros clorogenatos, encontrados em altas proporções em sementes dispersas. Altas proporções de lactato e glicerol foram observadas em sementes imaturas após secagem artificial, mas também em eixos naturalmente secos de sementes dispersas. Isso sugere um metabolismo ativo anterior à dessecação e um estresse osmótico sob hipóxia, mecanismos nunca descritos antes em sementes tolerantes à dessecação. Nossos resultados indicam que sementes de P. pluviosa podem ser dispersas com um desligamento metabólico incompleto, que pode estar relacionado à sua baixa longevidade.

Abstract: During embryogenesis and seed filling, developing seeds are metabolically highly active, while at the desiccation stage of tolerant seeds a decreased metabolism is expected. Seeds of Poincianella pluviosa present an extensive maturation cycle (11 months), longer than seed storability at room temperature (8 months). The metabolic profile of these seeds was characterized during maturation and drying, focusing in their role on seed behavior after shedding. Distinct responses of the embryonic axes and cotyledons to drying were observed depending on the developmental stage. Low proportions of tricarboxylic acids intermediaries until maturity indicated a low respiratory metabolism prior to the desiccation stage. Changes in shikimate, 4-coumarate, and quinate proportions suggest a metabolic shift towards the synthesis of chlorogenate isomers, found in high proportions in dispersed seeds. High proportions of lactate and glycerol were observed in immature seeds after artificial drying, but also in naturally dried axes of dispersed seeds. This suggests an active metabolism prior to drying and an osmotic stress under hypoxia, mechanisms that were never described before in desiccation-tolerant seeds. The results indicated that P. pluviosa seeds are dispersed with an incomplete metabolic switch-off, which can be related to their short lifespan.

Resumo: A patologia de sementes é uma área de estudos que se iniciou no século passado e vem se desenvolvendo desde então, com crescente contribuição especialmente aos sistemas de produção agrícola. Contudo, na área ambiental os estudos se iniciaram muito tempo depois, mas demonstraram igual importância, especialmente para os programas de restauração vegetal e de conservação de germoplasma. Nesta revisão são apresentadas informações acerca do conhecimento em patologia de sementes de espécies não domesticadas de ecossistemas tropicais e são discutidos os benefícios e as lacunas desses estudos.

Abstract: Seed pathology is an area of study that began in the last century and has been developing since then, with increasing contribution especially to agricultural production systems. However, in the environmental area, studies began much later, but showed equal importance, especially for plant restoration and germplasm conservation programs. In this review, information about the knowledge on the pathology of seeds of non-domesticated species from tropical ecosystems is presented and the benefits and gaps of these studies are discussed.

Resumo: Estudos de germinação de sementes em espécies de Eugenia após fracionamento de embriões demonstraram que as células dos cotilédones têm grande capacidade de desdiferenciação e consequente produção de raízes. No entanto, não há informações sobre a origem dessas novas raízes. Assim, o objetivo deste estudo foi caracterizar anatomicamente as regiões dos cotilédones de sementes de cinco espécies de Eugenia para elucidar o tecido que origina tais raízes. As sementes foram seccionadas na região do hilo e imediatamente colocadas para germinar. Assim que as frações desenvolveram raízes, elas foram fixadas e processadas com as técnicas usuais de microscopia de luz. As raízes adventícias originaram-se apenas quando a semente foi fracionada, nunca ocorrendo espontaneamente em sementes não danificadas. Raízes adventícias foram formadas a partir de células do parênquima perivascular, localizadas próximas à região lesada dos cotilédones. Essas células se dividiram periclinalmente e proliferaram, dando origem a um meristema radicular. Dessa forma, as novas mudas provavelmente têm genoma diferente da planta mãe, mas seriam idênticas ao embrião resultante da fecundação.

Abstract: Studies on seed germination in Eugenia species after embryo fractionation have demonstrated that cotyledon cells have capacity for de-differentiation and consequent production of roots. However, there is no information about the origin of those new roots. Thus, the aim of this study was to characterize anatomically the cotyledon regions of seeds of five species of Eugenia to elucidate the tissue that originates such roots. Seeds were sectioned across the hillum region and immediately placed to germinate. As soon as the fractions of these cut seeds develop roots they were fixed and processed to the usual techniques for light microscopy. The adventitious roots originated only when the seed was fractioned, never occurring spontaneously in uninjured seeds. Adventitious roots were formed from perivascular parenchyma cells, located close to the injured region of the cotyledons. These cells divided periclinally and proliferated, giving rise to a root meristem. Therefore, new seedlings probably have a different genome than the mother plant, but they would be identical to the embryo that was a result of fertilization.

Successful seed conservation depends on reducing the metabolism of both the seeds and other associated organisms. The metabolic activity can be analyzed by the respiratory rates but it depends on the developing of methodological protocols. In addition, modified atmosphere has shown some control in respiration when O2 and CO2 concentrations are changed. This work evaluated the effect of changes in O2 and CO2 concentrations on the inhibition of the respiratory metabolism of Eugenia brasiliensis Lam seeds. The results showed that in atmospheres with CO2 concentration between 1.9% and 3.7% it is possible to decrease the metabolism of these seeds. In addition, a model that allows controlling the factors involved in the analysis of respiratory rates in seeds is presented.

O sucesso da conservação de sementes se resume à redução tanto do seu metabolismo quanto de outros organismos associados a elas. Uma das formas de se avaliar a intensidade metabólica é analisando-se as taxas respiratórias, mas há necessidade de se desenvolver protocolos metodológicos para isso. Além disso, atmosfera modificada tem demonstrado algum controle na respiração quando as concentrações de O2 e CO2 são alteradas. Neste trabalho, avaliou-se o efeito da alteração das concentrações de O2 e CO2 do ambiente em que sementes foram armazenadas de maneira a inibir o metabolismo respiratório das sementes de Eugenia brasiliensis Lam. Os resultados demonstraram que em atmosferas com concentração de CO2 entre 1,9% e 3,7% é possível diminuir o metabolismo respiratório dessas sementes. Além disso, é apresentado um modelo que permite controlar os fatores envolvidos na análise das taxas respiratórias em sementes.

RESUMO: Sementes recalcitrantes são sensíveis à dessecação e às baixas temperaturas de armazenamento, mas há um gradiente de recalcitrância entre espécies diferentes e entre populações da mesma espécie. Portanto, a tolerância à secagem e às baixas temperaturas, bem como as taxas respiratórias de sementes podem ser condicionadas pela procedência do material. No presente trabalho objetivou-se avaliar a relação entre os níveis de secagem, a tolerância a baixas temperaturas e as taxas respiratórias de embriões de Inga vera procedentes de diferentes regiões de coleta. Os embriões foram submetidos a três níveis de secagem e incubados por até quinze dias a -4, -2, 2 e 5 °C. Em seguida, foram avaliados quanto à respiração, germinação e condutividade elétrica. Verificou-se a possibilidade de congelamento a -4 °C desses embriões desde que associado a determinados níveis de secagem e consequente mudança no estado energético da água. Concluiu-se que as condições nas quais os embriões são formados condicionam seu grau de maturação na dispersão e sua tolerância à dessecação e ao congelamento.

ABSTRACT: Recalcitrant seeds are sensitive to desiccation and low storage temperatures, but there is a gradient of recalcitrance between different species and between populations of the same species. Therefore, tolerance to drying and low temperatures, as well as the respiratory rates of seeds, can be conditioned by the source of the material. The present study aimed to evaluate the relationship among desiccation and low temperature tolerance, and respiratory rates of Inga vera embryos from different regions. The embryos were submitted to three drying levels and incubated for up to fifteen days at -4, -2, 2 and 5 °C. Then, they were evaluated for respiration, germination and electrical conductivity. The embryos tolerated freezing at -4 °C since they were associated with certain levels of drying and a consequent change in the energy status of water. In conclusion, the conditions in which the embryos are formed define their degree of maturation at dispersal, hence their tolerance to desiccation and freezing.

RESUMO (Taxas respiratórias de sementes de Eugenia brasiliensis Lam. (Myrtaceae) sob atmosferas modificadas). O sucesso da conservação de sementes se resume à redução tanto do seu metabolismo quanto de outros organismos associados a elas. Uma das formas de se avaliar a intensidade metabólica é analisando-se as taxas respiratórias, mas há necessidade de se desenvolver protocolos metodológicos para isso. Além disso, atmosfera modificada tem demonstrado algum controle na respiração quando as concentrações de O2 e CO2 são alteradas. Neste trabalho, avaliou-se o efeito da alteração das concentrações de O2 e CO2 do ambiente em que sementes foram armazenadas de maneira a inibir o metabolismo respiratório das sementes de Eugenia brasiliensis Lam. Os resultados demonstraram que em atmosferas com concentração de CO2 entre 1,9% e 3,7% é possível diminuir o metabolismo respiratório dessas sementes. Além disso, é apresentado um modelo que permite controlar os fatores envolvidos na análise das taxas respiratórias em sementes.

ABSTRACT (Respiratory rates of Eugenia brasiliensis Lam. (Myrtaceae) seeds at modified atmospheres). Successful seed conservation depends on reducing the metabolism of both the seeds and other associated organisms. The metabolic activity can be analyzed by the respiratory rates but it depends on the developing of methodological protocols. In addition, modified atmosphere has shown some control in respiration when O2 and CO2 concentrations are changed. This work evaluated the effect of changes in O2 and CO2 concentrations on the inhibition of the respiratory metabolism of Eugenia brasiliensis Lam seeds. The results showed that in atmospheres with CO2 concentration between 1.9% and 3.7% it is possible to decrease the metabolism of these seeds. In addition, a model that allows controlling the factors involved in the analysis of respiratory rates in seeds is presented.

Resumo: Este trabalho buscou analisar a capacidade regenerativa de sementes de Eugenia involucrata como possível estratégia de garantir a produção de novas plântulas quando atravessam período com déficit hídrico. Simularam-se condições de déficit hídrico progressivas em tempo (até 60 dias para sementes e 270 dias para plântulas) e intensidade (até -5 MPa para sementes e -10 MPa para plântulas) e se analisou a regeneração de plântulas. Os resultados demonstraram a sobrevivência das sementes mesmo na condição mais extrema (-5 MPa por 60 dias) e de alguns tecidos da plântula (-5 MPa por 270 dias). Também se verificou a continuação do desenvolvimento de raízes e plântulas a partir de tecido aparentemente necrosado em sua superfície, evidenciando que, sob situação de estresse hídrico, quando necessário, essas sementes utilizam seu mecanismo de formação de novas raízes e plântulas para garantir a sobrevivência da espécie.

Abstract: The aim of this study was to analyze the regenerative capacity of Eugenia involucrata seeds as a possible strategy to ensure the production of new seedlings when they are going through a period of water deficit. Progressive water deficit conditions over time (up to 60 days for seeds and 270 days for seedlings) and in intensity (up to -5 MPa for seeds and -10 MPa for seedlings) were simulated, and seedling regeneration was analyzed. The results showed that these seeds can survive even under the most extreme conditions (-5 MPa for 60 days) and some seedling tissues as well (-5 MPa for 270 days). Furthermore, roots and seedlings continued to develop from apparently necrotic tissue on the seed surface, showing that, when necessary, these seeds use their mechanism of formation of new roots and seedlings to ensure species survival under water stress conditions.

Environmental unfavorable Unfavorable environmental conditions for germination, which is lethal to most of the recalcitrant seeds, may result in the death of the first seedlings produced by Eugenia seeds. However, these conditions do not prevent propagation because even fragmentsof these seeds can germinate and produce seedlings. This could be an important and interesting evolutionary strategy for species survival that was investigated in this research. Eugenia seeds were germinated and up to the third developed radicle and/or seedling was eliminated so that the remaining tissue was taken to germination again. Seeds were able to produce new roots and seedlings until the third radicle/seedling produced was removed, or even when half of the seed was initially removed. This result confirms the regeneration as an important evolutionary strategy that contributes with Eugenia species perpetuation

Condições ambientais desfavoráveis para a germinação, letais para a maioria das sementes recalcitrantes, podem resultar na morte das primeiras mudas produzidas pelas sementes de Eugenia, mas não impedem a propagação, já que até mesmo frações dessas sementes podem germinar e produzir mudas. Esta poderia ser uma estratégia evolutiva importante e interessante para a sobrevivência das espécies e esse foi o objetivo desta pesquisa. Sementes de Eugenia foram colocadas para germinar e eliminou-se até a terceira raiz e/ou plântula desenvolvidas, colocando-se o tecido remanescente para germinar novamente. As sementes foram capazes de produzir novas raízes e plântulas após a remoção até da terceira raiz ou plântula produzida, mesmo quando metade da semente foi inicialmente removida. Isso confirma a regenerabilidade como uma estratégia evolucionária importante que pode ter contribuído para perpetuar as espécies de Eugenia.

RESUMO O comportamento padrão esperado para as sementes, seja por leigos ou mesmo especialistas no assunto, é o de uma estrutura seca que, colocada em meio com suficiente disponibilidade de água, germina e produz uma nova planta, preservando a espécie. Contudo, há um gigantesco número de espécies que possuem sementes com comportamento totalmente diferente. Sementes que não podem sequer serem secas, denominadas recalcitrantes, são dispersas úmidas no meio e, ao longo da evolução das espécies, desenvolveram sistemas alternativos àqueles padrões esperados. Nesta revisão, procuramos demonstrar um dos mais complexos e interessantes sistemas de preservação de espécies com sementes recalcitrantes, nas espécies do gênero Eugenia, da família Myrtaceae. São abordados tanto a capacidade em regenerar embriões a partir de tecidos cotiledonares, quanto o controle extremamente eficiente em não desperdiçar material de reserva, evitando germinações simultâneas na mesma semente. Neste controle parecem estar envolvidas as espécies reativas de oxigênio (EROs), que também são revistas neste artigo.

ABSTRACT The standard behavior expected for seeds, whether by inexpert or even experts on the subject, is that of a dry structure that, when placed in a medium with sufficient water availability, germinates and produces a new plant, thus perpetuating the species. However, there is a huge number of species with recalcitrant seeds which the behavior is totally different. They cannot be dried, are shed moist in the environment and, along the evolution of the species, have developed alternative systems to guarantee their propagation. In this review, we seek to demonstrate one of the most complex and interesting systems for the preservation of species with recalcitrant seeds, focusing on species of the genus Eugenia, of the Myrtaceae family. Both the ability to regenerate embryos from cotyledonary tissues and the extremely efficient control in not wasting reserve material are addressed, avoiding simultaneous germination in the same seed. Reactive oxygen species (ROS) seem to be involved in this control, which are also reviewed in this article.

RESUMO Desde sua criação, em 1971, Hoehnea vem publicando artigos em diversas áreas da botânica, incluindo estudos com sementes. Em 2020, esse periódico iniciará a publicação de uma série de Artigos Especiais sobre sementes; e, nesta revisão, procuramos realizar um levantamento do histórico de publicações nessa área, analisando os perfis de assuntos, instituições e autores. Ficou evidente a importância de Hoehnea para a evolução do conhecimento na ciência das sementes, tanto pelo grande número de artigos publicados, quanto pela diversidade de autores, instituições e temas.

ABSTRACT Since its creation in 1971, Hoehnea has been publishing articles in several areas of botany, including seed studies. In 2020, this journal will start to publish a special series with articles on seeds and, in this review, we aimed to survey the history of publications in this area, analyzing the profiles of subjects, institutions and authors Hoehnea’s importance for the evolution of knowledge in seed science became evident, both due to the large number of published articles and the diversity of authors, institutions and themes

RESUMO O pau-brasil, Paubrasilia echinata E.Gagnon, H.C.Lima & G.P.Lewis, é uma das mais importantes espécies vegetais do Brasil. Muitos fatores podem interferir na manutenção da viabilidade e na conservação das sementes, principalmente sua qualidade fisiológica inicial. Entre outros fatores, esta qualidade depende do grau de maturação, sendo importante identificar a maturidade fisiológica com vistas a determinar o melhor momento para a colheita das sementes. O presente trabalho descreve as modificações que ocorrem durante o processo de maturação das sementes de pau-brasil em três diferentes locais no Estado de São Paulo. Flores foram etiquetadas no dia de sua antese e os frutos foram colhidos diretamente dos ramos até os 65 dias após a antese (DAA). Os resultados sugerem que a maturidade fisiológica das sementes de pau-brasil ocorreu por volta de 60-65 DAA, imediatamente antes da deiscência da vagem, quando as sementes tinham 30-40% de água e quando há eficiente controle do fluxo de água entre sementes e frutos durante a maturação.

ABSTRACT Brazilwood, Paubrasilia echinata E.Gagnon, H.C.Lima & G.P.Lewis, is one of the most important plant species in Brazil. Several factors may interfere in the maintenance of both seed viability and seed storage conservation, mainly its initial physiological quality. Among other factors, the quality of the seed depends on the maturation stage, being important to identify the physiological maturity to determine the best time for harvesting. The present work describes changes during the maturation process of fruits and seeds of brazilwood in three different plantations in São Paulo State. Individual flowers were tagged in the day of their anthesis and the pods were collected directly from the branches until 65 days after anthesis (DAA). Results obtained suggested that physiological maturity of brazilwood seeds occurred ca. 60-65 DAA, immediately before shedding, when seeds had 30-40% water content, as well as an efficient control of the water flux between seeds and fruits during their maturation.

RESUMO O elevado metabolismo de sementes sensíveis à dessecação (recalcitrantes) de Inga vera Willd. subsp. affinis (DC.) T.D.Pennington é um dos principais fatores que dificultam a manutenção da viabilidade fisiológica das sementes durante o armazenamento. Devido à falta de informações sobre o metabolismo respiratório dessas sementes em diferentes condições de estresse, este estudo teve como objetivo determinar as taxas de respiração de embriões com diferentes conteúdos de água e em diferentes temperaturas após a aplicação dos tratamentos com ABA e PEG. Os resultados mostraram altos níveis de respiração e presença de reações oxidativas. O ABA mostrou poucos efeitos, mas a respiração e os processos oxidativos foram diminuídos pela secagem leve e pelo tratamento com PEG. Portanto, a redução da temperatura de armazenamento é eficiente na redução do metabolismo, permitindo ampliar o armazenamento, mas a escolha do estádio de maturação é decisiva para melhor conservar os embriões de Inga vera.

ABSTRACT The high metabolism of desiccation sensitive (recalcitrant) seeds of Inga vera Willd. subsp. affinis (DC.) T.D.Pennington is one of the main factors that hinder the conservation of physiological viability of those seeds during storage. Due to lack of information on the respiratory metabolism of these seeds in different conditions of stress, this study aimed to determine respiration rates of embryos with different levels of hydration and at different temperatures after application of ABA and PEG treatments. The results showed both high levels of respirations and the presence of oxidative reactions. ABA showed little effects, but respiration and oxidative processes were diminished by both soft drying and PEG treatment. Therefore, reducing the storage temperature is efficient in reducing the metabolism, allowing to increase the storage. However, the maturation degree is decisive to better conserve the embryos of Inga vera.