Umuarama

INFORME UEM AGRÍCOLA

É possível avaliar a qualidade de sementes por meio de análise de imagens?

09/08/2020 06H05

Profa. Drª Natália Arruda

narruda2@uem.br

Área Fitotecnia

Departamento de Ciências Agronômicas

Universidade Estadual de Maringá, campus Regional de Umuarama

Semente é a estrutura viva composta por tegumento, eixo embrionário, cotilédones e em algumas espécies há endosperma, responsável pela multiplicação de mais de 250 mil espécies vegetais. Para que a lavoura tenha sucesso na produção recomenda-se sempre utilizar sementes de alta qualidade, pois sementes vigorosas são responsáveis pelo bom desenvolvimento da cultura em condições adversas do ambiente. Atualmente, devido a sua importância, as sementes não são mais consideradas um insumo e sim uma matéria prima do sistema de produção. Para assegurar a alta qualidade das sementes a sua produção segue critérios estabelecidos no Sistema Nacional de Produção de Sementes e Mudas descritos na Lei 10.711/2003, decreto no 5.153/2005, além dessa lei existe Instruções Normativas (INs) para auxiliar os produtores na particularidade de produção de sementes de cada cultura.

Lembrando que a qualidade de sementes é o conjunto de atributos, as sementes produzidas nesse sistema contem os quatros atributos de qualidade (genético, físico, fisiológico e sanitário) na mesma proporção de importância.  É importante ressaltar que a máxima qualidade das sementes é adquirida no campo, a partir da colheita inicia o processo de deterioração, ou seja, elas “envelhecem” podendo chegar à morte, esse processo pode ser minimizado desde que essas sementes sejam armazenadas em ambientes adequados (baixa temperatura e baixa umidade relativa do ar).

Existem vários testes para avaliar a qualidade das sementes, dentre eles, os exigidos no boletim de análise de sementes (BAS) são os testes de germinação e o de pureza física. As metodologias desses testes estão descritas nas Regras para Análise de Sementes (RAS) manual oficial do Ministério da Agricultura, Pecuária do Abastecimento (MAPA), porém as empresas produtoras de sementes possuem controle interno de qualidade, isso significa que nos seus laboratórios de análises além de realizarem os testes de rotina, realizam diversos testes de vigor.

Os testes de vigor são testes que avaliam o desempenho das sementes em diferentes condições de estresses, os testes mais realizados nos laboratórios são: Envelhecimento Acelerado (soja), Teste Frio (milho) e Germinação à Baixa Temperatura (algodão), a metodologia deles estão descritos no livro de Vigor de Sementes: conceitos e testes. Para obtenção dos resultados dessas análises são necessários em média de 10 a 15 dias. Por exemplo, ao realizar o teste de envelhecimento acelerado para sementes de arroz, estas são acondicionadas à alta temperatura (42oC) e umidade relativa do ar (100%) por um período de 120h (5 dias), após esse período realiza o teste de germinação e a sua avaliação é realizado no quinto dia após a instalação do teste, ou seja, para obtenção do resultado desse teste de vigor em sementes de arroz são necessários 10 dias.

Outras espécies, como as braquiárias, as avaliações dos testes devem ser realizadas no sétimo dia (teste de vigor – primeira contagem de germinação) e vigésimo e primeiro dia (teste de germinação), já para sementes de café os resultados são obtidos no décimo quinto e no trigésimo dia, teste de vigor e de germinação respectivamente, se forem submetidas ao teste de envelhecimento acelerado deve-se acrescentar mais o período de acondicionamentos das sementes. Porém, mesmo acondicionadas por vários dias em condições ideais à germinação (umidade, temperatura, luz e oxigênio) há casos que as sementes não originam plântulas normais, isso ocorre por vários motivos como sementes vazias, embriões malformados, injúrias mecânicas e por insetos, entre outros fatores.

Devido a essas limitações e demora de se obterem resultados mais precisos, pesquisadores da área começaram a estudar sobre análise de imagens de sementes para aprimorar as análises já existentes. As análises de imagens disponíveis em sementes são: Teste de Raios X, Microtomografia Computadorizada de Raios X, Ressonância Magnética e Imagens Multiespectrais.

O teste de raios X é a análise de imagem mais realizada em sementes, é um teste mais antigo e não destrutivo, pois há relatos que em 1903 foi realizada a primeira imagem de raios X de sementes de coníferas. No Brasil, o primeiro trabalho foi publicado pelo grupo de pesquisa do Prof. Silvio Moure Cicero em 1998, na Universidade de São Paulo (USP), campus ESALQ localizada em Piracicaba/SP, onde foi analisado imagens radiográficas de sementes de milho com o objetivo de observar a influencia dos danos mecânicos ocasionados na colheita ou no beneficiamento das sementes no seu potencial fisiológico. Os resultados promissores encontrados nesse trabalho verifica-se que danos no eixo embrionário tem reflexo negativo na germinação destas sementes, vários trabalhos foram realizados nessa linha de pesquisa com diferentes espécies.

As Regras Internacionais para Análise de Sementes (ISTA) em 2003, e as Regras para Análise de Sementes Brasileira (RAS) em 2009, recomendaram que o teste de raios X fosse realizado com a finalidade básica de detectar sementes cheias, vazias, com injúrias mecânicas ou atacadas por insetos (Figura 1.).

Figura 1. Imagens de raios X de sementes de Crotalaria juncea (a, b, d, f). Semente bem formada (a) com destaque para as partes da semente: tegumento (tg), eixo embrionário (ex) e cotilédones (cot). Sementes com injúrias mecânicas no eixo embrionário e no cotilédone (b, d) e em destaque (seta vermelha) tecido deteriorado (d), originando sementes mortas (c, e) e plântula anormal (g)

Em estudo mais recente realizado em 2016 na USP/ESALQ, o teste de raios X foi utilizado para determinar a porcentagem de poliembrionia, ou seja, contagem de embriões de cada semente de citrumelo ‘Swingle’, o qual foi comparado individualmente com outros dois métodos direto (contagem de embriões) e indireto (teste de germinação). O teste de raios X teve a eficiência de 73% com o método direto e 54% com método indireto.

Apesar de o método direto ser mais eficiente, os embriões devem ser quantificados manualmente, são necessárias mais de 200h para determinar a poliembrionia de 1400 sementes, enquanto que com o teste de raios X é possível analisar o mesmo número de sementes em 24 horas, além de não ser um método destrutivo. Para o método indireto foi necessário 60 dias, período que foi realizado a avaliação do teste de germinação (Figura 2.).

Figura 2. Imagens de raios X de sementes de citrumelo ‘Swingle’ (a) com as delimitações dos embriões após a análise visual (b) e a quantificação do número de embriões obtidos pelo método direto (c) e método indireto (d).

Essa tecnologia está sendo difundida pelo país, em 2001 havia um laboratório de análise de imagens na USP/ ESALQ, atualmente outras instituições têm esse tipo de laboratório, como Universidade Federal de Viçosa (UFV), Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Instituto Federal de Goiás (IFG), Universidade Federal do Ceará (UFC), Universidade Federal de Lavras (UFLA), sendo que esta última instituição possui o laboratório credenciado pelo MAPA, além de análises de imagens relacionadas à pesquisa, esse laboratório faz prestação de serviço para a sociedade.

Há também laboratórios privados de análise de sementes que estão utilizando análise de imagens para acrescentar informações complementares aos testes de rotina para determinação da qualidade do lote de sementes, pois as análises de imagens de sementes radiografadas, ou por fotos, ou imagens escanceadas, por meio da avaliação automatizada por software (ImageJ®) podem obter várias informações sobre as características físicas das sementes (tamanho, perímetro, circularidade, área, escala de cores-RGB, escala de cinza), auxiliando os profissionais do melhoramento genético para selecionar a espécie com as características físicas mais desejadas.

Vale ressaltar que a análise de imagens é uma tecnologia para aprimorar e complementar as informações das análises já existentes e em hipótese alguma uma análise de imagem substituirá as análises tradicionais, pois as imagens radiográficas são duas dimensões e a semente é um ser vivo, porém quando há necessidade da decisão rápida sobre a qualidade do lote das sementes é uma excelente ferramenta para isso.