Fisiologia de sementes de Eugenia (Myrtaceae) submetidas à dessecação

Abstract

Eugenia L. (Myrtaceae) é um importante componente florístico da Mata Atlântica, onde possui mais de 250 espécies produtoras de frutos carnosos apreciados pela fauna e pela população local. Apesar da importância ecológica, econômica e potencial farmacológico, Eugenia ainda é subutilizada, especialmente pelas dificuldades de manejo das suas sementes, consideradas sensíveis à dessecação. A utilização das sementes para cultivo em larga escala, estudos científicos e proteção efetiva das espécies que produzem este tipo de semente ainda é um desafio. Desta forma, este trabalho buscou aprofundar o conhecimento fisiológico e bioquímico de sementes de Eugenia, visando a ampliação do uso e facilitar a conservação de espécies sensíveis à dessecação. Nossas hipóteses são de que sementes de diferentes espécies possuem níveis de tolerância à dessecação distintos, os quais estão relacionados com suas respectivas atividades antioxidantes e perfis metabólicos e o local de origem das sementes. Além disso, acreditamos que é possível diminuir a sensibilidade a dessecação de sementes de Eugenia através da aplicação de inibidores de ácido fosfatídico. Frutos maduros de E. uniflora, E. involucrata, E. pyriformis, E. brasiliensis e E. astringens foram coletados e despolpados, sendo as sementes lavadas em água corrente. Em seguida, as sementes foram dessecadas até diferentes conteúdos de água para investigarmos a tolerância a dessecação e sua relação com a origem das sementes e distribuição geográfica das espécies. Em seguida, analisamos o conteúdo de poliaminas (PAs) endógenas e atividade antioxidante de sementes de E. involucrata, E. pyriformis, E. brasiliensis e E. astringens submetidas a dessecação. Ainda, avaliamos o conteúdo e o comportamento do perfil metabólico de sementes de E. uniflora e E. astringens frente à dessecação. Finalmente, aplicamos 1-butanol (1-BUT) e N-aciletanolamina (NAE), inibidores de ácido fosfatídico, em sementes de E. astringens para tentar diminuir a sensibilidade à dessecação e verificar o efeito destes compostos no comportamento fisiológico e bioquímico das sementes. Observamos que as sementes das espécies apresentaram diferentes tolerâncias à dessecação, sendo que E. uniflora e E. astringens foram consideradas a mais e a menos sensível, respectivamente, e esta sensibilidade pode estar relacionada não só aos fatores intrínsecos das sementes, mas também com fatores abióticos ambientais, como índice pluviométrico e temperatura, e com a amplitude em que estas espécies habitam. Em relação ao conteúdo de PAs, notamos que sementes de E. involucrata e E. pyriformis acumularam putrescina, enquanto sementes de E. brasiliensis acumularam espermidina e sementes de E. astringens não apresentaram modificações no conteúdo de poliaminas durante a dessecação. Ainda, verificamos que não houve acúmulo de espermina em nenhuma das espécies estudadas. Quanto ao perfil metabólico de sementes de E. uniflora e E. astringens, verificamos um alto índice de sacarose em E. uniflora, enquanto frutose e glicose foram os principais carboidratos em sementes de E. astringens, os quais aumentaram durante a dessecação. Também notamos uma maior concentração de aminoácidos em sementes de E. uniflora do que de E. astringens, os quais foram degradados em ambas as espécies durante a dessecação. Por fim, foi possível diminuir a sensibilidade à dessecação em sementes de E. astringens através de uma embebição prévia em 1-BUT ou em água, que diminuíram o tempo de dessecação e aumentaram a atividade de compostos antioxidantes. Nossos resultados evidenciam as particularidades das espécies de Eugenia, cujas sementes possuem diferentes tolerâncias à dessecação, comportamento fisiológico e conteúdo metabólico. Ainda, comprovamos que é possível diminuir a sensibilidade à dessecação de sementes. Este trabalho amplia o conhecimento sobre sementes de Eugenia e traz novos métodos para a conservação de espécies sensíveis à dessecação da Mata Atlântica.

Abstract: Eugenia L. (Myrtaceae) is an important floristic component of the Atlantic Forest, where it holds more than 250 species. These species produce fleshy fruits consumed by the fauna and local human populations. Moreover, Eugenia presents great ecological and economic importance and pharmacological potential. However, this genus is understated and understudied due to their desiccation-sensitive seeds, which hampers seed management. Therefore, to use Eugenia desiccation-sensitive seeds for large scale production, scientific studies and to effectively protect these species is still a challenge. Our study aimed to increase the physiological and biochemical knowledge of Eugenia seeds, in order to broaden the use and ease the conservation of desiccation-sensitive species. We hypothesized that seeds of each Eugenia species have different degrees of desiccation tolerance, which are related to their individual antioxidant activities and metabolic profiles. Moreover, we also hypothesized that it is possible to attenuate their desiccation sensitivity through the inhibition of phosphatidic acid (PhA). Mature fruits of E. uniflora, E. involucrata, E. pyriformis, E. brasiliensis, and E. astringens were collected and pulped, and seeds were rinsed thoroughly in tap water. Next, seeds were desiccated in silica gel until they reached different water contents to verify their desiccation tolerance threshold and its relation to seed provenance and species geographical distribution. Moreover, seeds of E. involucrata, E. pyriformis, E. brasiliensis and E. astringens in several water contents were used in endogenous polyamines (PAs) and antioxidant enzymes analysis. We also analyzed the metabolic profile of E. uniflora and E. astringens seeds upon desiccation. We used seeds of E. astringens to study two PhA inhibitors, 1-butanol (1-BUT) and N-acylethanolamine (NAE), with the aim of attenuating the desiccation sensitivity of these seeds and to analyze the effects of these compounds on seed physiological and biochemical behavior. Seeds displayed different desiccation tolerance thresholds, with E. uniflora being the most sensitive and E. astringens the most tolerant among the five species. The desiccation tolerance seems to be influenced by abiotic factors, such as rainfall and temperature of the collection sites, and with the species range. Regarding the endogenous content of PAs in the seeds, we noticed that E. involucrata and E. pyriformis accumulated putrescine upon desiccation, while of E. brasiliensis increased spermidine and E. astringens did not present any differences in PA content. Also, spermine did not enhance upon desiccation in none of the species, suggesting that there is no modulation of abscisic acid upon desiccation. The metabolic profile of the seeds revealed a high sucrose rate in E. uniflora, while fructose and glucose were the main carbohydrates in E. Astringens, increasing upon desiccation. A higher amino acid rate was detected from E. uniflora seeds than from E. astringens, but for both species this metabolite class was degraded upon desiccation. Finally, we were able to attenuate desiccation sensitivity of E. astringens seeds through previous imbibition in water and 1-BUT, which decreased desiccation time and increased the activity of antioxidant compounds upon desiccation. Our results evidence the particularities of Eugenia, which showed different desiccation tolerances, physiological behavior and metabolic content. Moreover, we proved that it is possible to decrease the desiccation sensitivity of Eugenia seeds. This work broadens the knowledge about Eugenia seeds and present new conservation methods to DS seeds from the Atlantic Forest.