ABSTRACT. The reduced longevity of coffee seeds has been attributed to their sensitivity to desiccation. Studies related to gene expression and enzyme activity in coffee seeds under drying are important for understanding the effects of drying on their physiological quality. The aim of this study was to investigate the molecular aspects of seeds under different drying methods and associate them with physiological quality. Coffee seeds with different water contents were dried both slowly and rapidly. Enzymatic activity was analysed, as well as the expression of genes that encode the enzymes superoxide dismutase, catalase, peroxiredoxins, isocitrate lyase, and endo-ß-mannanase. There was a significant effect of drying speed and final water content on enzyme activity and on the expression of the different genes analysed. In seeds under rapid drying, there was greater expression of the genes that encode the enzymes catalase and endo-ß-mannanase. Greater expression of the 1 CYS PRX and SOD genes and greater activity of the ICL isoenzymes were found in seeds with superior physiological quality, but greater activity of the endo-β-mannanase and CAT enzymes occurred in seeds with lower physiological quality.

Resumo: No sistema de produção de tomates, o estiolamento é a principal causa de perdas de mudas. Alguns inibidores, como o paclobutrazol (PBZ), têm sido utilizados para reduzir esse problema. No presente trabalho, objetivou-se avaliar o efeito de diferentes doses de paclobutrazol com e sem associação de polímeros com diferentes graus de permeabilidade, sobre a qualidade fisiológica das sementes. Foram utilizadas sementes de duas cultivares de tomate, Ozone e Paronset, tratadas com quatro doses de paclobutrazol (0; 0,004; 0,008 e 0,016 mL i.a. 10g sementes-1), combinadas com três fixadores (água; P1 e P2). Após o tratamento, foram efetuados os teste de germinação, índice de velocidade de germinação e teste frio, e após cinco meses de armazenamento das sementes as análises foram repetidas. O aumento na dose de PBZ reduz a porcentagem de germinação e o índice de velocidade de germinação. Após o armazenamento, o produto atua de forma diferente na porcentagem de germinação das sementes. Os polímeros sintéticos na dosagem utilizada são eficientes na fixação do PBZ no tegumento das sementes, mas não reduzem o efeito prejudicial do PBZ na germinação das sementes.

Abstract: In tomatoes production system, etiolation is the main cause of seedlings loss. Some inhibitors, such as paclobutrazol (PBZ), have been used to reduce this problem. This study aimed to evaluate the effect of different doses of paclobutrazol, with and without polymer association, at different degrees of permeability, on the physiological quality of seeds. Seeds of two tomato cultivars, Ozone and Paronset, were treated with four concentrations of paclobutrazol (0, 0.004, 0.008 and 0.016 g mL a.i.10 g seeds-1), and combined with three fixatives (water, P1 and P2). After the treatments, germination test, germination speed index test and cold test were carried out, and after five months of seed storage, the analyzes were repeated. The increase in PBZ dose reduces both germination percentage and germination speed index. After storage, the product acts differently on seed germination. The synthetic polymers, in the dose used in this study, are effective in PBZ fixation on the seeds coat, but do not reduce the harmful effect of PBZ on seed germination.

RESUMO A preservação da qualidade de sementes de café é dificultada pelo comportamento intermediário no armazenamento. Porém, a conservação a longo prazo em temperaturas subzero pode ser conseguido com o ajuste do teor de água das sementes. Objetivou-se neste trabalho avaliar a tolerância de sementes de café ao congelamento, com relação às modificações fisiológicas e enzimáticas. As sementes foram submetidas a dois tipos de secagem, rápida e lenta, até os teores de água de interesse, de 0,67, 0,43, 0,25, 0,18, 0,11, 0,05 g H2O g-¹ dw (base seca). Após secagem, as sementes foram armazenadas em temperatura de -20 e de -86 ºC, por 24 horas e por 12 meses, sendo comparadas às sementes armazenadas em câmara fria a 10 ºC. As sementes foram avaliadas pela porcentagem de plântulas normais, plântulas com folhas cotiledonares expandidas, matéria seca de raízes e de hipocótilos e viabilidade dos embriões no teste de tetrazólio. A expressão das enzimas superóxido dismutase, catalase e peroxidase foi avaliada por meio de análise eletroforética. Apenas as sementes secadas lentamente até 0,18 g H2O g-¹ dw apresentam relativa tolerância ao armazenamento a -20 °C por 12 meses. Sementes de café não toleram o armazenamento à temperatura de -86 ºC por 12 meses. Umidades abaixo de 0,11g H2O g-¹ dw e acima de 0,43 g H2O g-¹ dw são prejudiciais à qualidade fisiológica das sementes de café, independentemente do tipo de secagem, temperatura e período de armazenamento. Embriões de sementes de café são mais tolerantes à dessecação e ao congelamento quando comparado às sementes inteiras, principalmente quando as sementes são secadas até 0,05 g H2O g-¹ dw. A enzima catalase pode ser usada como um marcador bioquímico para estudar a tolerância de sementes de café ao congelamento.

ABSTRACT Preservation of the quality of coffee seeds is hindered by their intermediate behavior in storage. However, long-term storage at sub zero temperatures may be achieved by adjusting the water content of the seeds. The aim of this study was to evaluate the tolerance of coffee seeds to freezing, in relation to physiological and enzymatic modifications. Coffee seeds were dried in two manners, rapid and slow, to water contents of interest, 0.67, 0.43, 0.25, 0.18, 0.11, and 0.05 g H2O g-¹ dw (dry basis). After drying, the seeds were stored at a temperature of -20 ºC and of 86 ºC for 24 hours and for 12 months, and then compared to seeds in cold storage at 10 ºC. The seeds were evaluated through calculation of percentage of normal seedlings, percentage of seedlings with expanded cotyledonary leaves, dry matter of roots and of hypocotyls, and viability of embryos in the tetrazolium test. Expression of the enzymes superoxide dismutase, catalase, and peroxidase were evaluated by means of electrophoretic analysis. Only seeds dried more slowly to 0.18 g H2O g-1 dw present relative tolerance to storing at -20 °C for 12 months. Coffee seeds do not tolerate storage at a temperature of -86 ºC for 12 months. Water contents below 0.11g H2O g-¹ dw and above 0.43 g H2O g-¹ dw hurt the physiological quality of coffee seeds, regardless of the type of drying, temperature, and storage period. Coffee seed embryos are more tolerant to desiccation and to freezing compared to whole seeds, especially when the seeds are dried to 0.05 g H2O g-¹ dw. The catalase enzyme can be used as a biochemical marker to study tolerance to freezing in coffee seeds.

O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de café submetidas à secagem rápida, em sílica gel, e à secagem lenta, em soluções salinas saturadas. As sementes foram secas até que atingissem os seguintes teores de água: 40, 30, 20, 15, 10 e 5% (base úmida). Após a secagem, uma parte das sementes foi imediatamente avaliada quanto ao desempenho fisiológico e ao perfil de enzimas do processo oxidativo, e outra parte foi avaliada após armazenagem em condição hermética, em câmara fria e seca, por quatro meses. A velocidade de secagem e o teor final de água tiveram efeito significativo sobre a qualidade fisiológica das sementes. Após a secagem rápida em sílica gel, as sementes toleraram teores finais de água mais baixos. No entanto, após a secagem lenta, as sementes com teores finais de água mais elevados apresentaram maior qualidade. O período de armazenamento não afetou a germinação, mas prejudicou o vigor das sementes. A secagem rápida apresenta maior potencial de dano ao endosperma do que aos embriões. O perfil enzimático das sementes de café é afetado pelo teor final de água e pela velocidade de secagem.

The objective of this work was to evaluate the physiological and biochemical changes in coffee seed subjected to rapid drying, in silica gel, or to slow drying in saturated saline solutions. Seeds were dried until they reached the following water contents: 40, 30, 20, 15, 10, and 5% (wet basis). After drying, part of the seeds was immediately evaluated as to their physiological performance and enzymatic profile of the oxidative process, and another part was evaluated after storage, under hermetic conditions, in freeze-drying chamber, for four months. Drying rate and final moisture content had significant effect on seed physiological quality. After rapid drying, in silica gel, seeds tolerated lower final moisture levels. However, after slow drying, seeds with greater water levels showed higher quality. The storage period did not affect germination, but it reduced coffee seed vigor. Rapid drying shows greater damage potential to the endosperm than to the embryos. The enzymatic profile of coffee seed is affected by the final moisture level and the drying rate.

O estádio de maturação e a secagem são os fatores que mais influenciam a qualidade de sementes de café. O objetivo foi avaliar a qualidade fisiológica e investigar os padrões eletroforéticos das enzimas catalase, endo-β-mananase e das proteínas resistentes ao calor em sementes de café, em diferentes estádios e secadas em diferentes condições. Avaliou-se a qualidade nos estádios verde, verde cana, cereja, passa e seco, após tratamentos de secagem: sem secagem, secagem convencional e secagem rápida. A qualidade fisiológica foi avaliada pelo teste de germinação, padrão eletroforético das proteínas resistentes ao calor e atividade das enzimas catalase e endo-β-mannanase. Sementes colhidas no estádio cereja apresentam melhor qualidade fisiológica e a secagem reduz a qualidade das sementes colhidas nos estádios de maturação cereja, passa e seco. Esta redução foi maior após secagem mais rápida, mas no estádio verde cana as sementes apresentam melhor desempenho fisiológico após secagem lenta. Com relação às análises eletroforéticas, a atividade das enzimas endo-β-mannanase e catalase aumenta quando o processo de maturação avança; a atividade da endo-β-mannanase está diretamente relacionada com o processo de deterioração; a expressão de proteínas resistentes ao calor aumenta com a maturação e está associada à qualidade fisiológica das sementes de café.

Maturity stage and drying method are the factors that most influence coffee seed quality. The objective of this study was to assess the physiological quality and investigate the electrophoretic patterns of catalase and endo-β-mannanase enzymes and heat resistant proteins in coffee seeds harvested at different phenological stages and dried under different conditions. Physiological quality was assessed when the seeds had developed the green, greenish-yellow, cherry, overripe and dry stages after three treatments: no drying, conventional drying and fast drying. After each treatment, the physiological quality of the seeds was assessed using the germination test and electrophoretic patterns of heat resistant proteins and the activity of catalase and endo-β-mannanase enzymes. Seeds harvested at the cherry phenological stage had the best physiological quality, and the drying process reduced quality at the cherry, overripe and dry stages. This reduction was greater under the faster drying process, but at the greenish-yellow stage, seeds had better physiological quality after slow drying. Regarding the results from electrophoretic analysis, endo-β-mannanase and catalase activities increase as the ripeness stages advance; the activity of endo-β-mannanase is directly associated with the deterioration process; the expression of heat resistant proteins increases with maturation process and is associated with seed physiological quality.

Em pesquisas recentes, estádios precoces do desenvolvimento das plântulas de café foram identificados após a protrusão da radícula, em que todas as partes essenciais da plântula podem ser avaliadas, e assim atestam o potencial das sementes em gerar plantas normais. Desta forma, o objetivo nesta pesquisa foi desenvolver estudos para reduzir o período do teste de germinação de sementes de café. Dez lotes de sementes de café foram avaliados por meio do teste de germinação, a cada dois dias, a partir do décimo dia da semeadura, segundo os critérios morfológicos das plântulas. Os dados foram comparados aos do teste padrão de germinação e analisados por meio de análises de regressão não linear segmentada e modelo de resposta em platô. Concluiu-se que a avaliação de plântulas de café aos 16 dias, no estádio S1, proporciona resultados similares ao teste padrão, permitindo redução significativa do período para atestar a germinação de um lote de sementes; a avaliação das plântulas no estádio S2 não permite redução do período de avaliação da germinação de sementes de café em relação ao teste padrão.

In recent research, early stages of coffee seedling development were identified, after radicle protrusion, in which all the essential parts of the seedling can be assessed to demonstrate the potential of seed germination to generate normal plants. Thus, the objective of this research was to develop studies to reduce the time on the germination test. Ten seed lots of coffee were assessed through the germination test, every two days, from the tenth day of sowing, according to the morphological criteria of the seedlings. The data were compared to the standard germination test and analyzed by means of regression analysis and segmented nonlinear regression and planteau response model. It was concluded that the assessment of coffee seedlings at 16 days, in stage S1, provides the similar result of the pattern germination test, allowing a significant reduction of time in order to demonstrate the germination of the seed lots; the seedling assessment coffee in stage S2 does not have reduction of the time for assessing the coffee germination, in relation to the pattern.

A germinação de sementes de café ocorre de forma lenta e desuniforme e o teste de tetrazólio (TZ) pode ser uma alternativa rápida para a avaliação da viabilidade, desde que os procedimentos de preparação e embebição das sementes estejam estabelecidos. O trabalho foi realizado em duas etapas: na primeira, sementes recém-colhidas de cinco cultivares de cafeeiro foram submetidas a quatro metodologias para remoção do pergaminho: extração manual ou utilização de hipoclorito de sódio (NaClO a 5%) e dois períodos de embebição das sementes em água (36 e 48 horas) para a retirada dos embriões. Na segunda fase, foi comparada a remoção manual e a utilização de NaClO para a eliminação do pergaminho de sementes armazenadas para realização mensal do teste de tetrazólio durante seis meses. O hipoclorito de sódio não é eficiente para a extração total do pergaminho e afeta negativamente os resultados do teste de TZ em sementes de café com baixa umidade. O tempo de embebição de 48 horas facilita a extração dos embriões e não afeta os resultados do teste. O teste de tetrazólio em sementes de café, com diferentes níveis de umidade e deterioração, deve ser realizado com a remoção manual dos pergaminhos.

Germination of coffee seeds occurs in a slow and non-uniform manner and the tetrazolium test (TZ) may be a quick alternative for assessment of viability, as long as the preparation and imbibition of the seeds is established. This study was performed in two stages: in the first, recently harvested seeds from three coffee cultivars were submitted to four methodologies for removal of the parchment: manual extraction or use of sodium hypochlorite (NaClO at 5%) and two periods of imbibition of the seeds in water (36 and 48 hours) for removal of the embryos. In the second phase, manual removal and the use of NaClO were compared for elimination of the parchment of stored seeds for monthly performance of the tetrazolium test for six months. Sodium hypochlorite is not efficient in total extraction of the parchment and has a negative effect on the results of the TZ test on low moisture coffee seeds. An imbibition time of 48 hours facilitates extraction of embryos and does not affect test results. The tetrazolium test on coffee seeds with different moisture and deterioration levels must be undertaken with manual removal of the parchments.

O teste de tetrazólio (TZ) é uma alternativa para avaliação rápida da viabilidade de sementes já adotada para a comercialização de sementes de café. Um dos entraves para a utilização do teste é a dificuldade na extração do endocarpo que demanda tempo e mão de obra especializada. A utilização de hipoclorito de sódio é recomendada para extração do endocarpo de sementes de café para acelerar o processo de germinação, no entanto essa metodologia ainda não foi testada na realização do teste de tetrazólio. Sementes de café de quatro lotes de duas cultivares foram submetidas a quatro metodologias para a realização do teste: extração manual ou utilização de hipoclorito de sódio (200 mL de NaClO a 5%) para remoção do pergaminho e períodos de embebição das sementes em água (36 e 48 horas) para a retirada dos embriões. Os resultados de viabilidade pelo TZ foram comparados com os de germinação das sementes com diferentes teores de água. O uso do NaClO na concentração de 5% por 6 horas de embebição não é eficiente para a retirada do pergaminho e afeta negativamente os resultados do TZ em semente de café com teor de água abaixo de 25%. O período de embebição de sementes de café em água por 48 horas na fase de preparo, para a realização do TZ, facilita a extração dos embriões, não afetando os resultados do teste.

The tetrazolium test (TZ) is a rapid alternative for evaluating seed viability and has been adopted for the commercialization of coffee seeds. One of the barriers to using this test is the difficulty of extracting the parchment, which requires time and specialized labor. The use of sodium hypochlorite has been recommended for parchment extraction in coffee seeds but this method has not been tested for the TZ. Coffee seeds of four lots of two varieties were submitted to four methods in the test: manual extraction or use of sodium hypochlorite (200 mL 5% NaClO) to remove the parchment and various periods for soaking seeds in water (36 to 48 hours), to remove the embryos. The results of the viability from the TZ were compared with those from the germination of seeds with different moisture contents. The use of 5% NaClO with 6 hours of soaking is not effective in removing the parchment and adversely affects the results of the TZ in coffee seeds with a moisture content below 25%. The imbibition period of coffee seeds in water for 48 hours in the preparation phase for the TZ, facilitates embryo extraction without affecting the test results.

Nessa pesquisa foi avaliado o comportamento das sementes de sucupira-preta durante a embebição, bem como as modificações em algumas proteínas durante esse processo. As sementes foram embebidas em rolo de papel umedecido, a 30°C e pesadas a cada 6 horas até a protrusão radicular de 50% das sementes, após o que as sementes foram submetidas a análises protéicas pela técnica da eletroforese. A curva de embebição dessa espécie segue um modelo trifásico. Na avaliação dos sistemas enzimáticos, foi observado um comportamento constante para as enzimas superóxido dismutase e malato desidrogenase. Para a enzima álcool desidrogenase, catalase e α-amilase, a intensidade das bandas variou em função do lote utilizado. Para as proteínas resistentes ao calor, foi observada a presença de bandas durante toda a germinação, com alterações na intensidade no decorrer do processo.

This research aimed to evaluate the alterations in black sucupira seeds during imbebetion and the modifications in some enzymes and proteins during this process. The seeds were imbibed in wet paper roll at 30°C and weighted for 6 hours until the root protrusion of 50% of the seeds, then the seeds were submitted to the protein analysis by electrophoresis technique. The imbebition curve of the black sucupira has a triphasic model. The evaluation of enzymatic systems shoed the same pattern for the enzymes superoxide dismutase and malate dehidrogenase. For the enzymes alcohol dehidrogenase, catalase and α-amylase, the band intensity varied according to the seed lot used. For the protein resistant to heat, the presence of bands was observed throughout the germination, with alterations in intensity during the process.

Objetivando avaliar as alterações que ocorrem durante o período de dormência das sementes de arroz irrigado, conduziram-se três experimentos sob diferentes condições de armazenamento. Sementes da cultivar Rio Grande, com alta intensidade de dormência pós-colheita, foram acondicionadas em sacos de papel multifoliado e armazenadas por um período de 12 meses, em câmara fria e seca (10ºC e 50% de umidade relativa) em armazém convencional em três localidades. Trimestralmente foram feitas avaliações por meio do teor de água, teste de germinação, alterações nos perfis eletroforéticos das isoenzimas Polifenoloxidase (PPO), Peroxidase (PO), Alfa-amilase (alfa-AM) e Beta-amilase (beta-AM) em gel de acrilamida e, de grupos redutores pela espectrofotometria. O tempo e as condições de armazenamento influenciam na superação da dormência das sementes, sendo que, em ambiente de armazém convencional, sementes de arroz superam a dormência em períodos de tempos menores que as sementes armazenadas em câmara fria e seca. As mudanças na atividade das enzimas alfa-AM e P.P.O. possuem relação direta com as alterações na porcentagem de germinação, pois, enquanto a atividade da alfa-AM aumenta a da P.P.O. diminui à medida que a dormência é superada, sugerindo ser a atividade dessas enzimas um promissor indicador da intensidade de dormência das sementes de arroz. Entretanto, a atividade das enzimas P.O. e beta-AM não se correlacionam com a dormência em sementes de arroz.

Aiming to evaluate the alterations that occur during the dormancy period of irrigated rice seeds, three experiments were carried out at different storage conditions. Seeds from Rio Grande cultivar, highly post-harvest dormant seeds, after preparation, were placed in multilayered paper bags and stored for 12 months, in a cold and dry (10ºC and 50% of relative humidity) and in three conventional storage. Every three months, water content, germination, alterations in the electrophoretical profile of the isoenzymes Polyphenoloxidase (PPO), Peroxidase (PO), Alpha-amylase (alpha-AM), Beta-amylase (beta-amylase) in polyacrilamide gel and reducing groups by spectrophotometer were evaluated. Storage conditions and duration have influenced the dormancy breakage, and, in the conventional storage environment, rice seeds have broken dormancy faster than the ones stored in cold and dry chamber. Changes in alpha-AM and PPO activities are related to alterations in the germination percentage, that is, while the alpha-AM activity increases, PPO activity decreases as dormancy is broken, suggesting these enzymes activities as a promising indicator of dormancy intensity. However, PO and beta-AM activities are not related to dormancy in rice seeds.

Neste estudo foram avaliados diferentes métodos para a superação da dormência em sementes de sucupira-preta. O experimento foi realizado inteiramente ao acaso em esquema fatorial 3 x 7, correspondendo a três lotes de sementes e sete tratamentos, com 4 repetições de 25 sementes. Foram utilizados ácido sulfúrico por 4, 8 e 12 minutos, água a 80°C por 5 e 10 minutos, escarificação mecânica, mantendo-se uma testemunha. Foi observado que a espécie possui dormência tegumentar e que todos os tratamentos utilizados permitiram a entrada de água nas sementes. Contudo, alguns métodos estudados, como a água a 80°C por 10 minutos, resultou em um elevado número de sementes mortas. O método mais eficiente para a superação da dormência de sementes de sucupira-preta é a imersão em ácido sulfúrico, por 4, 8 ou 12 minutos, beneficiando a porcentagem e a velocidade de germinação.

This study evaluated diferent methods to overcome dormancy of black sucupira seeds. The experiment was installed in a fully randomized design composed by a factorial scheme 3x7, correspoding to three lots of seeds and seven treatments, with 4 replicates of 25 seeds. Sulfuric acid for 4, 8 and 12 minutes, water at 80°C for 5 and 10 minutes, sandpaper treatments were compared to the control. It was observed that this species has tegument dormancy and all treatments allowed seed imbibition. However in some of the methods used, such as like water at 80°C for 10 minutes, occurred a high number of dead seeds. The most suitable method for dormancy overcoming of black sucupira seeds was the imersion in sulfuric acid for 4, 8 and 12 minutes, that showed higher percentage and speed of germination.