PHOTOBLASTIC BEHAVIOR OF SESAME CULTIVARS (SESAMUM INDICUM L.)
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10989703
Ana Karoline Pereira Maia1, Júlia Nascimento Guimarães2, Larissa Teixeira Da Silva3, Aurilene Silva Galvão4, Janiele Araújo Ribeiro5, Larissa Iasmin Sousa Morais6, Ingrid Rosa Lima Melo7, Marcos Samuel Matias Ribeiro8, Olivia Domingues Ribeiro9, Barbara Rodrigues de Quadros10
RESUMO
O Sesamum indicum L., conhecido popularmente como gergelim, planta pertencente à família Pedaliaceae. É uma planta anual, herbácea, nativa da África e amplamente cultivada em várias regiões do mundo devido às suas sementes comestíveis. O comportamento fotoblástico refere-se à resposta germinativa de uma semente à presença ou ausência de luz. Algumas sementes de gergelim necessitam de luz para iniciar o processo de germinação, enquanto outras germinam mais eficazmente na ausência de luz. O objetivo foi avaliar a resposta germinativa do Sesamum indicum em diferentes espectros de luz. A pesquisa foi realizada em ambiente controlado no laboratório da Universidade Federal Rural da Amazônia, Campus de Paragominas/PA. Foram utilizadas sementes de gergelim das cultivares ANAHI e K3 e o experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado – DIC com quatro repetições de 50 sementes cada. Foram utilizados filtro de luz azul, com reflexão máxima a 450 nm; filtro de luz verde, com reflexão máxima a 500 nm; filtro de luz vermelha, com reflexão máxima a 700 nm; papel laminado, com ausência de luz; filtro transparente de luz branca, com transmissividade de λ na região de 380 a 760 nm. Assim, este estudo revelou que apesar de haver uma resposta diferenciada das cultivares ANAHI e K3, as sementes apresentaram comportamento fotoblástico neutro. Pode-se concluir que a realização de experimentos complementares com estas e outras cultivares será valiosa para confirmar a aplicabilidade prática das descobertas deste estudo.
Palavras-chave: ANAHI. K3. Sementes. Germinação.
ABSTRACT
Sesamum indicum L., popularly known as sesame, is a plant belonging to the Pedaliaceae family. It is an annual, herbaceous plant native to Africa and widely cultivated in various regions of the world due to its edible seeds. Photoblastic behavior refers to the germinal response of a seed to the presence or absence of light. Some sesame seeds require light to start the germination process, while others germinate more effectively in the absence of light. The objective of this study was to evaluate the germinal response of Sesamum indicum in different light spectrums. The research was carried out in a controlled environment in the laboratory of the Federal Rural University of the Amazon, Paragominas Campus/PA. Sesame seeds of cultivars ANAHI and K3 were used and the experiment was carried out in a completely randomized design – DIC with four replications of 50 seeds each. A blue light filter was used, with maximum reflection at 450 nm; green light filter, with maximum reflection at 500 nm; red light filter, with maximum reflection at 700 nm; laminated paper, with absence of light; Transparent white light filter, with λ transmissivity in the region of 380 to 760 nm. Thus, this study revealed that although there was a differentiated response of the cultivars ANAHI and K3, the seeds showed neutral photoblastic behavior. It can be concluded that the performance of complementary experiments with these and other cultivars will be valuable to confirm the practical applicability of the findings of this study.
Keywords: ANAHI. K3. Seeds. Germination.
1 INTRODUÇÃO
O Sesamum indicum L., conhecido popularmente como gergelim, é uma planta pertencente à família Pedaliaceae. É uma planta anual, herbácea, nativa da África e amplamente cultivada em várias regiões do mundo devido às suas sementes comestíveis. O comportamento fotoblástico refere-se à resposta germinativa de uma semente à presença ou ausência de luz. Algumas sementes de gergelim necessitam de luz para iniciar o processo de germinação, enquanto outras germinam mais eficazmente na ausência de luz (Silva, 2021).
A luz pode atuar como um fator inibidor ou estimulante para a germinação (PEREIRA et al., 2022). O espectro luminoso, especialmente os comprimentos de onda nas faixas vermelha e infravermelha, interage com fitocromos nas sementes, modulando a taxa e a eficácia da germinação (Castro et al., 2021; Ribeiro, 2021; Fernandes, 2022).
Dentro do S. indicum, diferentes cultivares podem apresentar variações nas respostas fotoblásticas. Tais variações podem ser atribuídas a diferenças genéticas e à evolução das plantas em diferentes ambientes (Rodrigues et al., 2019; Ribeiro; Arriel; Fernandes, 2020; Rocha et al., 2022). A determinação precisa das respostas fotoblásticas pode orientar práticas agrícolas, como a profundidade de plantio, uma vez que sementes plantadas muito profundamente podem não receber luz suficiente para germinar, se forem positivamente fotoblásticas. Por outro lado, sementes negativamente fotoblásticas podem beneficiar-se de plantio mais profundo, evitando a exposição à luz (Melo et al., 2021; Ribeiro et al., 2021; Pazzoti et al., 2022).
A resposta germinativa em relação à presença ou ausência de luz, apresenta variações notáveis entre diversas espécies e, até mesmo, entre cultivares da mesma espécie. No contexto do S. indicum., essa variação torna-se relevante dado o impacto potencial nas práticas agrícolas, como a determinação da profundidade de plantio. Compreender as nuances do comportamento fotoblástico de diferentes cultivares pode ser fundamental para otimizar a germinação e, consequentemente, a produção de sementes de gergelim (Rodrigues et al., 2019; Ribeiro; Arriel; Fernandes, 2020; Rocha et al., 2022).
Para a sociedade civil, a otimização da produção de gergelim tem impactos econômicos, visto que esta cultura tem papel notável na alimentação e na indústria. Além disso, produtores podem se beneficiar de diretrizes claras relacionadas ao plantio, reduzindo perdas e melhorando a eficiência. A investigação também contribui para a sustentabilidade agrícola, uma vez que práticas embasadas em evidências tendem a minimizar desperdícios e a maximizar o uso eficiente de recursos (Beltrão et al., 2013).
Diante dos argumentos expostos o objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta germinativa do Sesamum indicum em diferentes espectros de luz.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1. Características gerais da cultura do gergelim
O gergelim (Sesamum indicum L.) é uma planta herbácea, pertencente à Pedaliaceae, originária da África (Cruz et al.,2019). No entanto, a maioria das variedades cultivadas se desenvolveu e se disseminou na Ásia e em outros países, como Itália, China e Japão (Beltrão et al., 2013). No Brasil, o gergelim foi introduzido por navegantes portugueses no século XVI (Silva, 2021; Pereira et al., 2022).
O gergelim possui características botânicas específicas. A planta varia de 50 a 250 cm de altura, dependendo da variedade e das condições ambientais (Cruz et al., 2019). Suas raízes são pivotantes, o que garante boa ancoragem e absorção eficiente de nutrientes e água. As folhas são alternadas, com formas ovais a lanceoladas, e margens inteiras (Castro et al., 2021). As flores solitárias surgemnas axilas das folhas e são caracterizadas por uma corola tubular, que pode ser branca, rosa, roxa ou vermelha. A polinização ocorre principalmente por abelhas (Beltrão et al., 2013).
Os frutos do gergelim são cápsulas alongadas e pilosas, podendo ser deiscentes ou indeiscentes. Cada cápsula contém numerosas sementes pequenas, ovais e achatadas, que podem ter cores variadas, como branco, preto, vermelho e marrom (Lacerda, 2019). O ciclo de vida do gergelim é anual, com variações no tempo de maturação de acordo com a variedade e as condições climáticas. A planta exige condições adequadas de luminosidade e temperatura para seu desenvolvimento ótimo (Silva, 2021).
2.2. Características agronômicas
O gergelim é considerado uma cultura rústica, adaptando-se a diferentes tipos de solo, porém, com melhor desempenho em solos férteis, bem drenados e de textura média (Rodrigues et al., 2019; Ribeiro; Arriel; Fernandes, 2020; Rocha et al., 2022). Apresenta exigências específicas quanto à luminosidade, necessitando de um período longo de luz para seu crescimento vegetativo e produção de sementes (Rodrigues et al., 2019).
Quanto ao manejo hídrico, é necessário um fornecimento adequado de água durante a fase de germinação e crescimento vegetativo, sendo crítico durante a floração e formação das sementes (Silva, 2021). O gergelim responde positivamente à aplicação de fertilizantes, principalmente nitrogênio, fósforo e potássio, que são os nutrientes mais críticos para a cultura (Oliveira, 2019). Além disso, o controle de ervas daninhas é fundamental para garantir o bom desenvolvimento das plantas, sendo necessário utilizar métodos como o uso de herbicidas seletivos e práticas culturais como a cobertura do solo e a rotação de culturas (Borém; Miranda; Fritsche-Neto, 2021).
2.3. Importância econômica da cultura do gergelim
Apesar de ser um pequeno produtor de gergelim, o Brasil tem apresentado um crescimento significativo na produção desse grão. Na safra de 2019/2020, houve um aumento de 230% na produção, alcançando 95,8 mil toneladas do grão. Esse aumento tem sido impulsionado pela demanda crescente por alimentos funcionais e pelo valor elevado do óleo de gergelim na indústria alimentícia (Bereta et al., 2021).
Segundo o autor supracitado, a cultura do gergelim tem uma relevante contribuição para a economia agrícola em diversos países, especialmente em regiões de clima tropical e subtropical. O óleo de gergelim é valorizado não apenas na indústria alimentícia, devido às suas características como estabilidade à oxidação e presença de antioxidantes naturais, mas também no setor cosmético e farmacêutico. Além disso, a versatilidade das sementes de gergelim em culinárias globais gera uma demanda constante e contribui para o valor econômico dessa cultura (Silva, 2021). No entanto, a expansão comercial do gergelim é limitada pela falta de tecnologias adequadas para o cultivo mecanizado, principalmente durante a colheita, o que restringe seu cultivo a áreas menores, principalmente na agricultura familiar.
A variabilidade de preço no mercado internacional também representa um desafio para os produtores, que são afetados por condições climáticas adversas e pela variação na qualidade das sementes (Lima, 2021). No entanto, a crescente demanda por produtos orgânicos e não geneticamente modificados abre novas oportunidades de mercado para o gergelim, que requer adaptação nas práticas de cultivo e certificação adequada para atender a esse nicho de mercado (Lemes, 2018).
Para maximizar a produtividade e minimizar as perdas na produção de gergelim, é fundamental a introdução de tecnologias avançadas no cultivo, como maquinários apropriados para plantio e colheita, melhoramento genético para resistência a doenças e pragas, e técnicas avançadas de manejo do solo e irrigação (Bereta et al., 2021). Além disso, é necessário adotar práticas de cultivo adaptadas às mudanças climáticas e implementar sistemas de irrigação eficientes para sustentar a produção em regiões susceptíveis à variação climática (Lemes, 2018).
O fortalecimento das cadeias de valor agregado, como o processamento das sementes de gergelim para a produção de derivados de maior valor econômico, também representa um potencial significativo para aumentar a renda dos produtores e promover o desenvolvimento econômico nas regiões produtoras (Furtado et al., 2014). Assim, investir em tecnologias inovadoras e práticas sustentáveis na produção de gergelim pode ser uma estratégia eficaz para impulsionar a economia dessa cultura e aproveitar seu potencial de mercado.
2.4. Mercado e produção de sementes de gergelim no Brasil
A produção de gergelim no Brasil tem mostrado um crescimento significativo, especialmente em regiões como Mato Grosso, nos municípios de Água Boa, Nova Xavantina e, de forma notável, em Canarana. Este crescimento também é observado em outros estados, incluindo Pará, Maranhão, Bahia, Tocantins e Goiás, embora em menor escala. O aumento da área plantada e da produção de gergelim no país, que registrou um crescimento impressionante de 123% de uma safra para a outra (de 413 mil toneladas em 2018/2019 para 958 mil toneladas em 2019/2020), é impulsionado principalmente pela possibilidade de exportação do produto para atender à crescente demanda global por alimentos (Melo, 2023).
Ainda segundo Melo (2023) a produção de sementes de gergelim no Brasil enfrenta diversos desafios, especialmente relacionados à regulamentação e à certificação, processos que são fundamentais para garantir a qualidade e a sanidade do produto. Esses desafios são amplificados em regiões onde a cultura do gergelim ainda está se estabelecendo, como é o caso de Paragominas-PA.
Paragominas, localizada no estado do Pará, representa um exemplo do potencial de expansão do cultivo de gergelim no Brasil. A região, caracterizada por sua vocação agropecuária diversificada, tem experimentado a introdução do gergelim como cultura de entre safra, o que poderia contribuir para o aumento da sustentabilidade dos sistemas de produção locais e a diversificação da renda dos agricultores. Contudo, a escassez de sementes se apresenta como um obstáculo significativo, uma vez que a falta de material genético adequado pode comprometer tanto a expansão da área cultivada quanto a qualidade da produção (Embrapa, 2019). Para Cavalcanti (2021), a necessidade de utilizar grãos como semente, devido à falta de regulamentação, destaca a urgência em investir em pesquisas e desenvolvimento para a produção de sementes de qualidade e adaptadas às condições locais.
A dependência do uso de grãos como semente, devido à essa carência, coloca em risco a sanidade das lavouras e a produtividade do gergelim. A utilização de grãos pode levar à propagação de doenças e pragas, além de resultar em uma produção de qualidade inferior. Isso destaca a necessidade urgente de investimentos em pesquisas agronômicas que foquem no desenvolvimento e na disponibilização de sementes de gergelim, adaptadas às condições específicas de cultivo em regiões, evidenciando a necessidade de uma atenção especial às políticas e aos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, visando superar tais barreiras e potencializar o cultivo de gergelim no país (Melo, 2023; Embrapa, 2019).
2.5. Qualidade da luz na semente
As sementes podem ser categorizadas em três grupos de acordo com sua resposta à luz. As fotoblásticas positivas são sensíveis à luz e não germinam no escuro, enquanto as fotoblásticas negativas não germinam em exposição à luz (Hilgert et al., 2021). Já as fotoblásticas neutras, também conhecidas como imparciais, germinam tanto na presença como na ausência de luz (Bączek-Kwinta, 2022).
A qualidade da luz desempenha um papel significativo no crescimento e no ciclo de vida das plantas. Cada espécie tem necessidades específicas de exposição à luz, e o fotoperíodo influencia a germinação das sementes (Simlat et al., 2016).
A luz vermelha, com comprimentos de onda entre 630 e 700 nanômetros, estimula a germinação, enquanto a luz azul, com comprimentos de onda entre 450 e 495 nanômetros, influencia a abertura estomática e a orientação da planta em direção à fonte de luz. Além disso, a faixa do espectro próximo ao infravermelho também afeta as plantas de gergelim, principalmente em relação à transpiração e à necessidade de água. O manejo cuidadoso do espectro de luz pode otimizar tanto a taxa de germinação das sementes quanto a saúde e o desenvolvimento das plantas A luz desempenha um papel fundamental no desenvolvimento das plantas (Vanderleis et al., 2023).
A sensibilidade à luz varia entre diferentes espécies de plantas, e as sementes também respondem aos estímulos luminosos (Araujo, 2019). Embora não seja um requisito essencial para a germinação, a presença da luz pode ajudar a mitigar os efeitos negativos da baixa disponibilidade de água e das variações de temperatura (Martins et al., 2020). A incidência de diferentes comprimentos de onda da luz tem um papel crítico no desenvolvimento das sementes de gergelim, afetando desde a germinação até o crescimento e a maturação da planta (Vanderleis et al., 2023).
A energia luminosa é propagada através de oscilações em forma de ondas magnéticas. Essas ondas desempenham um papel essencial nas atividades metabólicas dos organismos (Simlat et al., 2016; Araujo, 2019; Vanderleis et al.., 2023). Portanto, os organismos vegetais dependem da luz para sua sobrevivência, e cada espécie possui uma necessidade específica de intensidade luminosa, adaptando-se melhor a uma faixa específica do espectro de luz para seu desenvolvimento (Souza, 2022).
2.6. Fototropismo
O fototropismo, também conhecido como fototropia, refere-se ao movimento de plantas orientado em direção ao estímulo luminoso (Sullivan et al., 2019; Fernandes, 2022; Pazzoti et al., 2022). Durante o processo germinativo, as plântulas exibem tropismos distintos, tanto na parte aérea quanto nas raízes, sendo classificados como positivo quando o crescimento ocorre em direção à luz e negativo quando ocorre na direção oposta (Silva; Dourado, 2019; Castro et al., 2021; Silva Filho, 2022).
Para os autores Castro et al. (2021) e Silva Filho (2022) a semente apresenta uma redução no consumo de energia, quando posicionada de maneira favorável para sua evolução, uma vez que o processo de emergência da planta demanda gastos energéticos elevados, essa vantagem permite que a semente utilize sua reserva de energia de maneira mais eficiente, favorecendo o crescimento em comprimento da plântula.
O crescimento e desenvolvimento das plantas são influenciados pela auxina, um fitormônio que desempenha um papel crucial na captação da luz ideal (Simlat et al., 2016; Araujo, 2019). O transporte lateral das auxinas para os órgãos é induzido pelos estímulos do fototropismo e do gravitropismo. Quando uma planta é exposta a uma ação luminosa unilateral em seu ápice, a auxina presente nessa região é transportada para a parte não iluminada do ápice, originando um aumento celular nessa região e gerando uma curvatura fototrópica na parte aérea em direção à luz (Hilgert et al., 2021; Frattari et al., 2022; Fernandes, 2022).
A interação entre a luz e o desenvolvimento de sementes ocorre por meio de complexos mecanismos biológicos. A resposta fototrópica é regulada pela distribuição assimétrica de fitormônios, como as auxinas, dentro da planta. Esta distribuição assimétrica resulta em um crescimento diferencial, fazendo com que a planta se curve em direção à fonte de luz. A luz afeta a polaridade da distribuição da auxina, causando uma acumulação do hormônio na parte da planta que está menos exposta à luz (Yang; Song; Jeong, 2021).
Esse acúmulo induz uma taxa de crescimento celular maior na parte sombreada do que na parte exposta à luz, levando a um crescimento direcional em direção à fonte luminosa. Esses processos são determinantes para a orientação do crescimento das plântulas, especialmente em ambientes onde a luz é um recurso limitante. O papel da luz na regulação do crescimento não se limita apenas à fase germinativa, mas estende-se ao longo de todo o ciclo de vida da planta (Castro et al., 2021; Silva Filho, 2022).
2.7. Características das cultivares de gergelim ANAHI e K3
A BRS Anahí, como é formalmente conhecida destaca-se por seu desempenho agronômico superior, resistência a doenças e capacidade de adaptação em ambientes úmidos. Essas plantas possuem porte médio e suas folhas largas exibem um verde intenso. Suas sementes são pequenas, ovaladas e tonalidade que varia de um marrom-claro ao creme. Além disso, é importante ressaltar que essa cultivar é valorizada pela produção de óleo e por seu uso gastronômico, graças à sua alta qualidade, seu hábito de crescimento não ramificado e arquitetura ereta que facilitam tanto a colheita manual quanto mecanizada, permitindo um potencial produtivo de até 1.600 kg/ha e um teor de óleo de até 52%. (Embrapa, 2016; Vanderleis et al. 2023).
Por sua vez, a cultivar K3, detalhada por Melo (2023), destaca-se por sua alta produtividade, o que a torna amplamente cultivada em diversas regiões. As plantas dessa cultivar variam de porte médio a alto, com folhas estreitas de cor verde-clara, e suas sementes apresentam uma coloração marrom-escura.
Assim como a ANAHI, a cultivar K3 é destacada por sua riqueza em óleo, tornando-a valiosa para a produção de óleo de gergelim e usos culinários. Esta variedade mostra excelente adaptação e rendimento sob diversas condições climáticas e de solo, com manejo apropriado. Sua apreciação deve-se à qualidade e ao potencial de rendimento para os agricultores, o qual está vinculado à semideiscência da cápsula, que evita a abertura excessiva durante a colheita, reduzindo as perdas de sementes (Vanderleis et al., 2023).
As variedades de gergelim ANAHI e K3 são distintas em características e desempenho. A ANAHI é notável por sua resistência a doenças e adaptabilidade em ambientes úmidos, mas enfrenta perdas na colheita devido à deiscência das cápsulas. A K3, embora menos produtiva em teoria, na prática, apresenta alta produtividade, desafiando expectativas e enfatizando a importância da gestão agrícola e da seleção de cultivares para condições específicas de cultivo (Embrapa, 2016; Botelho, 2022).
3 METODOLOGIA
3.1. Local do experimento
A pesquisa foi realizada em ambiente controlado no laboratório da Universidade Federal Rural da Amazônia, Campus de Paragominas/PA. Esta região, localizada no sudeste do Estado do Pará, está situada em uma latitude de 2ºe 59’ e uma longitude de 47º e 21’ oeste. O local encontra-se a uma altitude média de 89 m acima do nível do mar.
O clima da região é classificado como Aw, de acordo com a classificação climática de Köppen. As condições climáticas são caracterizadas por médias anuais que incluem precipitação de 1.743 mm, umidade relativa do ar de 81% e temperatura de 26,3 ºC. Um detalhe importante é a baixa disponibilidade hídrica que ocorre entre julho e novembro, conforme descrito por Alves, Carvalho e Silva em 2014.
3.2. Tratamentos e delineamento experimental
Foram utilizadas sementes de gergelim das cultivares ANAHI e K3 (Figura 1).
Figura 1 – Sementes de gergelim das cultivares ANAHI e K3
O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado – DIC com quatro repetições de 50 sementes cada. Para obtenção dos espectros de luz, utilizou-se os seguintes tratamentos (Quadro 1).
Quadro 1 – Tratamentos utilizados para obtenção dos espectros de luz.
| T1 | Filtro de luz azul | reflexão máxima a 450 nm |
| T2 | Filtro de luz verde | reflexão máxima a 500 nm |
| T3 | Filtro de luz vermelha | reflexão máxima a 700 nm |
| T4 | Papel laminado | ausência de luz |
| T5 (controle) | Filtro transparente de luz branca | Transmissividade de λ na região de 380 a 760 nm |
A fonte de luz foi obtida através de quatro lâmpadas fluorescentes de 20 watts cada, totalizando 80 watts, dispostas na parte interna da porta da câmara de germinação. A figura 2 mostra os tratamentos que foram os filtros constituídos por duas folhas de papel celofane de cor correspondente ao tratamento, adotando-se para a testemunha o transparente (luz branca), revestindo-se as caixas gerbox de papel laminado (ausência de luz) (Lopes et al., 2005).
3.3. Características avaliadas
3.3.1. Germinação
Para o teste de germinação as sementes foram distribuídas sobre papel tipo germiteste, umedecidos com água destilada na proporção de 3,0 vezes o peso do papel não hidratado. Os papéis umedecidos foram acondicionados em caixas gerbox (Figura 3) (BRASIL, 2009).
Figura 3 – A e B – Papeis umedecidos e dispostos em caixas gerbox; C – Semeadura do gergelim sobre papel germitest.
As caixas gerbox foram armazenadas em germinador tipo B.O.D (Biochemical Oxygen Demand) ajustado para manter uma temperatura constante de 25ºC (Figura 4.B) (BRASIL, 2009).
Figura 4 – Teste de germinação realizado em germinador tipo B.O.D.
A contagem da germinação foi realizada diariamente e considerou-se como germinada as plântulas normais conforme Brasil (2009). Ao final do teste (sexto dia), foi calculada a porcentagem de sementes germinadas.
3.3.2. Primeira contagem da germinação e resultado do índice de velocidade de germinação (IVG)
A primeira contagem da germinação é realizada no terceiro dia após a semeadura, conforme as normas estabelecidas pela legislação brasileira (BRASIL, 2009).
Para medir o IVG, foi realizada a avaliação diária do número de sementes que germinam ao longo do período do teste. A fórmula do IVG proposta por Maguire (1962) é uma maneira de quantificar a rapidez com que as sementes iniciam o processo de germinação (Fórmula 1).
Onde:
IVG = índice de velocidade de germinação.
G = número de sementes germinadas semanalmente
N = número de dias decorridos da semeadura a primeira, segunda e última contagem.
O cálculo é feito somando-se o número de sementes germinadas em cada contagem (G1, G2, …, Gn) e dividindo-se cada soma pelo respectivo número de dias desde a semeadura (N1, N2, …, Nn).
3.3.3. Comprimento da parte aérea, raiz e total das plântulas
Para o comprimento das plântulas, utilizou-se régua graduada em centímetros para medir o comprimento das partes constituintes das plântulas (Parte aérea e raiz principal). O comprimento total da plântula foi a soma das medidas da parte aérea e da raiz (Figura 5).
Figura 5 – Medição de plântulas de gergelim.
3.3.4. Massa fresca e massa seca de plântulas
Para determinar a massa fresca das plântulas foram pesadas em balança analítica de precisão de 0,001 g, conforme Ramos et al. (2018), a massa seca foi determinada:
Preparação inicial: As plântulas pesadas para a massa fresca são colocadas em sacos de papel Kraft (Figura 6.A).
Secagem: Os sacos com as plântulas são então transferidos para uma estufa de ventilação forçada (Figura 6.B). A estufa é ajustada para uma temperatura de 65ºC.
Período de secagem: As plântulas permanecem na estufa por um período de 72 horas (Figura 6.C).
Pesagem final da matéria seca: Após o período de secagem, as plântulas são removidas da estufa e imediatamente pesadas em balança analítica de precisão (Figura 6.D).
Figura 6 – Obtenção da massa fresca e massa seca de plântulas de gergelim.
3.3.5. Análise dos dados
As diversas características estudadas foram analisadas seguindo o delineamento inteiramente casualizado (DIC), possibilitando a partir da análise de variância (Anova), investigar a influência dos tratamentos estudados em cada variável-resposta. Para a validação da Anova, inicialmente os dados obtidos foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk e Komolgorov-Smirnov com o objetivo de testar a normalidade dos dados, posteriormente a homogeneidade entre as variâncias será verificada pelo teste de Levene.
Após a realização desses testes e atendidos os pressupostos, os dados foram submetidos à Anova pelo teste F, quando diferenças significativas foram encontradas entre os tratamentos as respectivas médias foram comparadas pelo teste post hoc de Tukey. Para os dados que não estiveram normalmente distribuídos, a comparação entre os tratamentos foi feita pelo teste não paramétrico de Kruskal-Wallis. Em todos os testes foi utilizado o nível de significância igual a 5%. Os procedimentos estatísticos foram realizados com o auxílio do software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS, versão 20.0).
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 1 compara duas cultivares de gergelim nas variáveis primeira contagem de germinação, germinação, Índice de Velocidade de Germinação (IVG), medidas do crescimento da parte aérea, raiz e do comprimento total das plântulas, e as massas fresca e seca das plântulas. Na tabela supracitada, para cada variável, são apresentados os valores médios para a Cultivar 1 e Cultivar 2, além do valor-p correspondente à análise estatística.
Tabela 1 – Comparação da performance de germinação e crescimento de plântulas entre as cultivares de gergelim
* Teste T significativo ao nível de 5% (α = 0,05). Letras diferentes nas linhas, indicam diferença estatisticamente significativa pelo método. Fonte: Autores, 2024.
Ao analisar a influência das diferentes cultivares de gergelim (Cultivar 1 e cultivar 2) nas variáveis em estudo, observou-se diferenças significativas. As variáveis primeiras contagem da germinação, germinação, IVG (Índice de Velocidade de Germinação) e massa fresca apresentaram diferenças estatisticamente significantes entre as duas cultivares, obtendo melhor desempenho na Cultivar 1 em comparação com a Cultivar 2.
Já as demais variáveis como o comprimento de parte aérea, raiz e total e massa seca de plântulas não apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre as cultivares testadas.
Um ponto crucial a ser considerado nos resultados é a natureza do material de plantio empregado no teste, uma vez que foram utilizados grãos em vez de sementes. Esta distinção é de extrema relevância, pois exerce influência direta nos resultados de baixa germinação e vigor observados para as duas cultivares.
Grãos, ao contrário de sementes, podem não ter passado por um processo rigoroso de seleção e teste, que garante uma alta taxa de germinação e vigor das sementes. Sementes certificadas são produzidas sob condições controladas para assegurar sua qualidade, pureza genética e sanitária, e são testadas para garantir altas taxas de germinação e vigor. Em contraste, grãos comuns podem ser simplesmente colhidos como produto alimentício sem tais garantias, e podem incluir uma proporção maior de sementes não viáveis, danificadas ou de qualidade inferior, o que resulta em taxas de germinação mais baixas quando usados como material de plantio (Rosa et al., 2020).
O estudo conduzido por Cavalcanti (2021) destaca a importância das análises, ressaltando que, para a liberação comercial, as sementes devem passar por diversas verificações em laboratórios credenciados. Diante disso, entende-se, portanto, que o teste de germinação é algo comum, apesar de seus limites, especialmente pela execução em ambiente controlado.
A transição para o uso de sementes certificadas representa um marco crucial na modernização da agricultura, possibilitando um aumento significativo na produtividade agrícola e respondendo de maneira eficaz às crescentes demandas alimentares globais. O estudo conduzido por Melo et al. (2018) no Distrito de Chibuto, Moçambique, ilustra a importância desta mudança, destacando que mais de metade dos agricultores entrevistados (62,9%) já adotaram sementes certificadas, evidenciando uma tendência positiva na transição para práticas agrícolas mais avançadas e produtivas. A utilização de sementes certificadas, que passam por um processo de seleção e testes para garantir sua qualidade e produtividade, contrasta significativamente com o uso de grãos comuns ou sementes não certificadas, frequentemente adotadas em regiões onde o acesso a essas tecnologias melhoradas é limitado ou inexistente.
Neste sentido, a situação é particularmente desafiadora no Pará e em outras regiões do Brasil, onde há uma carência de sementes certificadas para a cultura do gergelim. Isso não é apenas uma questão de disponibilidade, mas também reflete uma dificuldade mais ampla no nicho de mercado para a cultura no país, afetando sua produtividade.
Portanto, os resultados de germinação inferiores observados nas cultivares em estudo, podem ser atribuídos ao uso desses grãos. Ressaltando a necessidade de melhorar o acesso a sementes certificadas na região, com o objetivo de aumentar as taxas de germinação e a produtividade da cultura. A discussão destes resultados também destaca a importância de iniciativas que visem o desenvolvimento de culturas menos tradicionais, como o gergelim.
A superioridade observada na Cultivar 1 (Anahí) sobre a Cultivar 2 (K3) nas variáveis de germinação e vigor pode ser explicada por uma combinação de fatores genéticos e ambientais. Primeiramente, a diferença na performance entre as cultivares sugere uma variabilidade genética que influencia diretamente a capacidade de germinação e o desenvolvimento inicial das plântulas. De acordo com Almici (2022), cultivares geneticamente mais robustas são capazes de germinar mais eficientemente e apresentar maior vigor, mesmo em condições de plantio menos favoráveis.
O manejo pré-plantio de grãos utilizados como sementes é um fator crítico que influencia diretamente a taxa de germinação e o vigor das plântulas. Práticas de manejo aprimoradas, incluindo a seleção manual de grãos de maior qualidade, podem contribuir significativamente para a melhoria do desempenho de germinação, mesmo na ausência de sementes certificadas (Bueno, 2019). Este aspecto destaca a relevância de um manejo pré-plantio meticuloso, o qual pode incluir a seleção de grãos baseada em critérios visuais de saúde e integridade, bem como a aplicação de tratamentos pré-germinativos para otimizar o potencial de germinação.
A seleção e o tratamento cuidadoso de sementes antes do plantio são essenciais para garantir uma germinação bem-sucedida e um desenvolvimento inicial robusto das plântulas. Técnicas como a seleção de grãos por tamanho e peso, remoção de grãos danificados ou doentes, e a aplicação de tratamentos fungicidas ou de estimulação de germinação podem melhorar significativamente as taxas de sucesso na germinação (Schnell, 2019). Portanto, o manejo pré-plantio representa um componente fundamental na otimização da performance de culturas, influenciando diretamente a uniformidade e a vigorosidade das plântulas emergentes.
A seguir, na Tabela 2, tem-se uma comparação dos efeitos de diferentes espectros de luz sobre as variáveis no comportamento fotoblástico de cultivares de gergelim. As condições de luz testadas incluem Luz Azul, Luz Verde, Luz Vermelha, Ausência de Luz e Luz Branca. As variáveis avaliadas são a primeira contagem de germinação, germinação, índice de velocidade de germinação, comprimento da parte aérea, da raiz e do total das plântulas, massa fresca e massa seca de plântulas. Cada tratamento de luz é analisado para determinar seu impacto nessas variáveis, com os valores-p fornecidos para indicar a significância estatística das diferenças observadas entre os tratamentos.
Tabela 2 – Efeitos de Diferentes Espectros de Luz sobre a Germinação e Crescimento de plântulas de Cultivares de Gergelim.
* Teste de Análise de Variância significativo ao nível de 5% (α = 0,05). Letras diferentes nas linhas, indicam diferença estatisticamente significativa pelo método do teste de comparação múltipla de Tukey, com nível de significância de 5%. Fonte: Autores, 2024.
A exposição à luz, representada pelos diferentes tratamentos, teve um impacto significativo na germinação e no desenvolvimento das sementes de gergelim. As variáveis primeiras contagem da germinação, porcentagem de germinação, comprimentos de parte aérea e total, massas frescas das plântulas apresentaram diferenças significativas entre os tratamentos.
A variável primeira contagem da germinação obteve melhor desempenho nos tratamentos de luz branca (30,3%), seguido de ausência de luz (23,5%). Já as variáveis porcentagem de germinação e comprimento total apresentaram bom desempenho nos filtros de luz azul, verde, vermelho e na ausência de luz, atingindo máxima germinação (39,5% – luz vermelha) e máximo comprimento total na ausência de luz (8 cm). A menor porcentagem de germinação e menor comprimento total foi registrado no tratamento com luz branca (16,3% e 3,3cm, respectivamente) (Tabela 2).
Ainda na tabela 2, o comprimento da parte aérea das plântulas de gergelim foi significativamente maior na ausência de luz (4,5 cm e 0,9g, respectivamente), indicando o movimento das plântulas em busca da luz (fototropismo) e na luz branca teve o menor efeito no crescimento e massa (0,9 cm e 0,2g, respectivamente), indicando um efeito inibitório.
A variabilidade nas respostas de germinação e crescimento das plântulas de gergelim sob diferentes espectros de luz pode ser atribuída às distintas formas como as plantas percebem e reagem à luz. De acordo com Silva Filho (2022), a luz azul é conhecida por promover o fototropismo positivo, onde a planta cresce em direção à fonte de luz, influenciando positivamente o desenvolvimento da parte aérea e potencialmente a taxa de germinação. No entanto, observa-se que no quesito específico do comprimento da parte aérea, ela não foi o espectro de luz mais eficaz. Na verdade, a ausência de luz resultou no maior comprimento da parte aérea, com 4,5 cm, indicando que as condições de escuro podem estimular o alongamento da parte aérea nas plântulas de gergelim testadas.
A Tabela 3 explora o impacto de diferentes tratamentos de luz sobre duas cultivares de gergelim, analisando uma série de variáveis que incluem a primeira contagem de germinação, a germinação, o Índice de Velocidade de Germinação, o comprimento da parte aérea, raiz e total das plântulas, a massa fresca e a massa seca.
Os tratamentos de luz testados abrangem Luz Azul, Luz Verde, Luz Vermelha, Ausência de Luz e Luz Branca. Os resultados são apresentados separadamente para cada cultivar, demonstrando como cada uma responde aos diferentes espectros de luz (Tabela 3).
Tabela 3 – Influência dos espectros de luz sobre o desenvolvimento e germinação em duas Cultivares de Gergelim.
* Teste de Análise de Variância significativo ao nível de 5% (α = 0,05). Nas linhas, diferenças estatísticas significativas entre as cultivares são indicadas por letras maiúsculas para a cultivar com maior valor e minúsculas para a cultivar com menor valor. Nas colunas, a diferenciação entre os tratamentos é indicada por letras maiúsculas para os tratamentos que apresentam os maiores valores e minúsculas para os tratamentos com menores valores. Fonte: Autores, 2024.
Quando se observa a interação entre as cultivares e filtros de luz, destaca-se os efeitos significativos da fotoblastia na Cultivar 1 para as seguintes variáveis: primeira contagem da germinação, germinação, comprimentos de parte aérea, raiz, e total e massa Fresca. Já os efeitos significativos da exposição a luz na Cultivar 2, ocorreram nas seguintes variáveis: primeira contagem da germinação, comprimentos de parte aérea e total e massa fresca. (Tabela 3).
A primeira contagem de germinação demonstrou uma resposta significativamente melhor da Cultivar 1 em comparação com a Cultivar 2, especialmente sob a luz branca, onde a Cultivar 1 alcançou o maior percentual de vigor através do teste de primeira contagem da germinação (45%). Este resultado indica a importância de selecionar o espectro de luz apropriado para maximizar a germinação. A variação observada nas respostas à germinação entre as cultivares e os tratamentos de luz sugere uma interação complexa entre o tipo genético e as condições ambientais proporcionadas pelos diferentes espectros de luz.
Apesar do tratamento com luz branca ter apresentado melhor desempenho na primeira contagem da germinação para a Cultivar 1, ou seja, ao terceiro dia do teste de germinação apresentar 45% de sementes germinadas, na contagem final da germinação (ao sexto dia), a luz branca, teve um decréscimo drástico na porcentagem de germinação (14%), sendo inferior aos demais espectros de luz testados. Este resultado justifica-se, pois, houve influência de contaminantes, como fungos, sendo um fator crítico para a redução na taxa germinativa, ocasionando a perda de algumas plântulas deste tratamento. Já a Cultivar 2, não apresentou diferenças significativas na porcentagem de germinação entres os espectros de luz testado.
Ferreira et al. (2017) destacam que a presença de fungos em sementes pode não apenas inibir a germinação, mas também afetar o vigor e a saúde das plântulas emergentes. Fungos patogênicos podem deteriorar os tecidos da semente antes e durante a germinação, comprometendo a capacidade da planta de emergir e se desenvolver adequadamente.
Além disso, é importante ressaltar a sensibilidade do gergelim ao excesso de umidade, evidenciando que o dano por embebição pode ser uma das principais causas dos baixos índices de germinação das cultivares em estudo. Schuistak et al. (2023) e Silva e Dourado (2019) também contribuíram para essa compreensão ao avaliarem a qualidade das sementes de gergelim, ressaltando a importância de considerar as particularidades de cada cultivar e as condições ambientais durante o processo de germinação.
Portanto, é essencial destacar que, embora haja metodologias que indiquem condições ideais para a germinação do gergelim, as particularidades de cada cultivar e as condições ambientais, como a umidade, desempenham um papel crucial no estabelecimento do sucesso germinativo. A incidência de fungos e o dano por embebição nas sementes destacam a importância de medidas preventivas e de controle, como o ajuste da umidade e tratamentos com fungicidas, para otimizar o estabelecimento das plântulas.
O IVG reflete a rapidez com que as sementes iniciam o processo de germinação. Neste trabalho as diferenças estatísticas entre as cultivares ocorreram apenas nos espectros de luz azul, verde e vermelha, não havendo diferenças entres os tratamentos de ausência de luz e luz branca. A tabela 3 também mostra que a variável IVG, não apresenta diferenças significativas dos tratamentos de luz dentro de cada cultivar testada. Estes resultados enfatizam que a variação no vigor, pode ter sido potencialmente influenciado pelas características genéticas das cultivares que respondem de maneira distinta aos estímulos luminosos.
A relação entre o vigor das sementes de gergelim e sua resposta aos diferentes espectros de luz pode ser enriquecida pela compreensão das interações planta-patógeno, como demonstrado por Thirumalaisamy et al. (2023), que investigaram a associação do fitoplasma com a filodia em várias espécies de Sesamum na Índia. Esta pesquisa sublinha a importância de considerar a resistência a doenças, além do vigor das sementes, ao avaliar a resposta das plantas de gergelim aos espectros de luz. A comparação com trabalhos anteriores sugere que a robustez fisiológica das sementes de gergelim, influenciada tanto por fatores genéticos quanto ambientais, incluindo espectros de luz, pode ser fundamental para a resistência ou suscetibilidade a patógenos como fitoplasmas. Assim, a integração de práticas agrícolas que promovem o vigor das sementes e a resistência a doenças pode ser crucial para o manejo sustentável das culturas de gergelim.
Para as variáveis de comprimento (parte aérea, raiz e total) não houve diferença entre as cultivares, entretanto, quando se observa os tratamentos de luz dentro de cada cultivar, destaca-se predomínio de menor desempenho no comprimento das plântulas no tratamento com luz branca. De acordo com Lima et al. (2020), o menor desempenho observado no comprimento das plântulas sob tratamento com luz branca pode ser atribuído à natureza abrangente do espectro de luz branca, que inclui todas as cores visíveis. Embora a luz branca simule a luz solar e seja frequentemente considerada ideal para o crescimento das plantas, sua ampla gama espectral pode não ser otimizada para certos estágios do desenvolvimento vegetativo, como a etapa de elongação das plântulas.
Para a variável massa fresca não houve diferença significativa entre as cultivares apenas na luz branca. Quando se observa na tabela 3 os tratamentos de luz dentro de cada cultivar, verifica-se o melhor desempenho desta variável no tratamento com ausência de luz.
O melhor desempenho observado na variável de massa fresca das plântulas na ausência de luz pode ser explicado pelo fenômeno conhecido como estiolação, que ocorre quando as plantas crescem em condições de escuridão. De acordo Carpenedo (2020), na ausência de luz, as plântulas priorizam o alongamento do caule na tentativa de alcançar uma fonte de luz, um processo mediado por hormônios de crescimento como auxinas. Embora este crescimento acelerado do caule resulte em plantas mais longas e frequentemente mais frágeis, ele também pode contribuir para um aumento na massa fresca total das plântulas, pois recursos são alocados para o rápido desenvolvimento do caule e das folhas, mesmo que estas últimas permaneçam não desenvolvidas ou subdesenvolvidas na escuridão.
Esse mecanismo de sobrevivência permite às plântulas maximizarem suas chances de encontrar luz, mas à custa de um desenvolvimento foliar e radicular possivelmente comprometido. Portanto, o aumento da massa fresca na ausência de luz reflete uma adaptação temporária e específica para superar as limitações ambientais imediatas, não necessariamente indicando um estado de saúde ou vigor superior das plântulas a longo prazo.
Dentre as variáveis testadas neste trabalho, a massa seca foi a única que não apresentou efeitos isolados ou de interação entre os fatores cultivar e espectros luz, indicando que, apesar das variações observadas em outras variáveis, o acúmulo final de massa seca foi constante. Segundo o entendimento de Dutra et al. (2017), embora as condições de luz influenciem o desenvolvimento inicial e o crescimento vegetativo, a capacidade de acumulação de massa seca ao longo do tempo pode ser menos sensível a esses tratamentos luminosos.
O estudo de Isabel Cruz Duran (2021) sobre a produção de semente de gergelim (Sesamum indicum L.) na região sudeste do Estado de Coahuila, México, oferece contribuições de grande interesse para o presente trabalho, especialmente sobre a adaptação e o potencial produtivo de diferentes coletas de gergelim em condições específicas de clima e solo. A pesquisa de Duran (2021) destaca a importância da seleção de variedades com base em uma ampla gama de caracteres agronômicos, incluindo altura da planta, ramificação, forma das folhas, número de cápsulas por axila, conteúdo de óleo e cor da semente, entre outros. A diversidade genética do gergelim, conforme evidenciado pela variação desses caracteres, sugere que a resposta das plantas, incluindo a germinação e o desenvolvimento de sementes, pode ser significativamente influenciada por fatores ambientais, como a exposição à luz.
O trabalho supracitado também ressalta a complexidade da produção de sementes de qualidade, enfatizando a necessidade de pesquisas básicas para compreender a capacidade de adaptação das plantas e a produção de sementes sob diferentes condições de luz. Embora o estudo não se concentre especificamente na resposta das sementes à luz, ele fornece um contexto relevante para entender como a diversidade genética e a seleção de variedades adaptadas podem influenciar o vigor das sementes e sua resposta ao ambiente, incluindo diferentes espectros de luz.
O trabalho de Miao et al. (2021) destaca os avanços tecnológicos no campo da biotecnologia aplicada ao melhoramento genético das plantas Miao et al. (2021) relatam que a cultura de tecidos permite a propagação de plantas sob condições controladas, onde a luz desempenha um papel crucial no desenvolvimento das plantas, incluindo a indução de calos e a regeneração de plântulas. A transformação genética, por sua vez, oferece a possibilidade de alterar especificamente os genes responsáveis pela resposta das plantas à luz, incluindo aqueles envolvidos no comportamento fotoblástico das sementes.
Este mesmo autor relata ainda que, a pesquisa na área de cultura de tecidos e transformação genética em gergelim enfrenta desafios significativos devido às características específicas da espécie, como a dificuldade em induzir calos e diferenciá-los com alta eficiência. No entanto, os progressos nesses campos abrem novas possibilidades para entender como as sementes de gergelim respondem a diferentes espectros de luz e como essa resposta pode ser otimizada para melhorar a germinação, o vigor das sementes e a produtividade das plantas. Ao manipular geneticamente gergelim para modificar seu comportamento fotoblástico, os pesquisadores podem potencialmente desenvolver variedades que germinem mais eficientemente sob condições de luz específicas, melhorando assim a adaptabilidade e o rendimento das culturas em diversos ambientes de cultivo.
Nobre et al. (2013) revelaram uma interação significativa entre a posição das sementes na haste e o regime de luz, indicando uma influência conjunta desses fatores nas características fisiológicas das sementes. Os resultados apontaram que as sementes colhidas na parte basal e mediana da haste, quando submetidas a um regime de 12 horas de luz, apresentaram melhores índices de primeira contagem, germinação e comprimento de plântulas. Esses achados colaboram com a ideia de que a exposição adequada à luz é fundamental para o desenvolvimento fisiológico das sementes de gergelim, e a posição na haste da planta também desempenha um papel significativo nesse processo.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este estudo revelou que apesar de haver uma resposta diferenciada das cultivares ANAHI e K3, as sementes apresentaram comportamento fotoblástico neutro.
A realização de experimentos complementares com estas e outras cultivares será valiosa para confirmar a aplicabilidade prática das descobertas deste estudo.
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