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Antioxidant and antimicrobial activity of cathode and anode water in Coffea arabica L. seeds
(Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes - ABRATES, 2021) Vilela, Ana Luiza Oliveira; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Coelho, Stefânia Vilas Boas; Fávaris, Nathália Aparecida Bragança; Fantazzini, Tatiana Botelho; Baute, Júlia Lima
Seed deterioration induces the formation of free radicals and proliferation of microorganisms, but the application of external antioxidants may lessen these effects. The aim of this study was to investigate the antioxidant and antimicrobial activity of cathode and anode water on the physiological quality and health of Coffea arabica L. seeds. Part of the seeds were soaked in cathode water and the other part in anode water for periods of 1, 6, 12, 24, and 36 hours. The physiological quality of the seeds was evaluated by the germination test and tetrazolium test, and seed health by the Blotter test. Analysis of variance and Pearson correlation analysis were performed on the data for all the response variables. Soaking in cathode water or anode water up to 24 hours improves the physiological quality of coffee seeds. Anode water has a beneficial effect on the health of coffee seeds, reducing the incidence of Fusarium spp., Penicillium spp., Cladosporium spp., and Alternaria spp. after one hour of soaking and of Aspergillus spp. after six hours. Soaking in cathode water for a period of one hour leads to a reduction in the fungi Aspergillus spp., Fusarium spp., Cladosporium spp., and Alternaria spp., and reduction in Penicillium spp. after six hours.
Association between the artificial aging test and the natural storage of coffee seeds
(Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes - ABRATES, 2018) Fantazzini, Tatiana Botelho; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Pereira, Cristiane Carvalho; Pereira, Diego de Sousa; Cirillo, Marcelo Ângelo; Ossani, Paulo César
The accelerated aging test is recognized as an efficient method for evaluating the vigor of seed lots and for estimating their storage potential. Thus, this work aimed to evaluate the association between artificial aging and natural storage of coffee seeds, through the correlation factor analysis. Seeds of four cultivars of Coffea arabica L. (Catuaí Amarelo, Arara, Catiguá, and Mundo Novo) and one of Coffea canephora Pierre (Apoatã) were used. Part of the newly-harvested seeds were aged in a growth chamber under controlled temperature and relative humidity conditions (42 ºC and 100% RH) for periods of 0, 4, 6, 8, and 10 days. The other part of the seeds was stored in tri-wall paper packaging for a period of 2, 4, and 6 months in a non-climate-controlled environment. Artificial aging allows predictions on the storage potential of coffee seeds, although the artificial aging periods depend on the cultivars.
Avaliação de parâmetros de desenvolvimento de mudas de Coffea arabica L. originadas de sementes criopreservadas
(Embrapa Café, 2019-10) Ricaldoni, Marcela Andreotti; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Figueiredo, Madeleine Alves de; Carvalho, Milene Alves de Figueiredo; Fantazzini, Tatiana Botelho
O uso da criopreservação (armazenamento em nitrogênio líquido) é uma alternativa promissora para a conservação de espécies recalcitrantes e intermediárias como o café. Assim, objetivou-se com esse trabalho estudar o desenvolvimento de mudas de café com o uso de sementes de Coffea arabica L. armazenadas em câmara fria e criopreservadas. As sementes foram submetidas a quatro tratamentos de secagem: em secador estacionário até atingirem 12% e 32% de umidade, em solução salina saturada até atingirem 17% de umidade e em sílica gel até atingirem 17% de umidade. As sementes com 12% e 32% de umidade foram armazenadas em câmara fria e seca, e as sementes com 17% em criotanques, por período de seis meses. As sementes foram semeadas em saquinhos plásticos para a produção de mudas em viveiro. Observou-se que as mudas provenientes de sementes secadas em sílica gel obtiveram resultados de desenvolvimento vegetativo significativamente iguais aos das mudas provenientes de sementes úmidas, com 32%, armazenadas por seis meses. A utilização de sementes de Coffea arabica L. secadas em sílica gel e criopreservadas é uma alternativa viável para a produção de mudas vigorosas.
Cryopreservation in Coffea canephora Pierre seeds: slow and fast cooling
(Editora UFLA, 2018-11) Coelho, Stefânia Vilas Boas; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Fantazzini, Tatiana Botelho; Baute, Júlia Lima; Silva, Luciano Coutinho
Coffee is one of the main agricultural commodities in the country, and it is important to conservation of plant material for breeding programs. Cryopreservation is a promising alternative for preserving in the long-term the germplasm of species considered recalcitrant. However, studies should be performed to achieve maximum survival of seedlings after immersion in liquid nitrogen. The objective of this work was to find a cryopreservation protocol for storing seeds of Coffea canephora, studying two methods of cryopreservation, slow and fast cooling. Seeds were subjected to drying in silica gel up to the water content of 0.25 g g -1 . In the first experiment, dried seeds were subjected to treatments of slow cooling at speeds of -1 oC min -1 ,-3 oC min -1 and -5 oC min -1 until the end temperatures of -40 oC, -50 oC and -60 oC, by means of a bio freezer and subsequently immersed in liquid nitrogen. In the second experiment, the best result was selected of the first experiment and compared with the rapid cooling, in which dried seeds, with 0.25 g g -1 of water content, were immersed directly into liquid nitrogen. Physiological and biochemical alterations occurring in the seeds after cryopreservation were evaluated. Coffea canephora seeds respond better to cryopreservation by rapid cooling, when compared to slow cooling. Drying, one of the cryopreservation steps does not affect the viability of Coffea canephora Pierre seeds, when these seeds are dried to 0.25 g g -1 of water content. Catalase and esterase enzymes are good biochemical markers for cryopreserved coffee seeds and their activity is greater in larger seed physiological quality.
Cultivo in vitro de embriões zigóticos de café utilizando solução de ácido bórico
(Embrapa Café, 2019-10) Pereira, Cristiane Carvalho; Souza, Ana Cristina de; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Fantazzini, Tatiana Botelho; Stéphano Filho, Ricardo; Ricaldoni, Marcela Andreotti; Figueiredo, Madeleine Alves de
Sementes de café são armazenadas por um curto período de tempo, devido à sua rápida perda da qualidade, o que dificulta a obtenção de mudas com desejável padrão de qualidade, no momento ideal ao plantio. Em pesquisas recentes, tem sido confirmado que o endosperma das sementes de café é mais sensível ao processo de deterioração do que o embrião, sendo que este pode germinar e formar uma plântula normal quando isolado de uma semente deteriorada. O uso de antioxidantes pode melhorar o desempenho de sementes submetidas a estresses porque promove a remoção de radicais livres presentes nas células dos tecidos vegetais de sementes deterioradas. Neste contexto, objetivou-se investigar os efeitos do uso de solução de ácido bórico no preparo das sementes para a extração, sobre o crescimento in vitro de embriões zigóticos de café. Foram utilizados lotes de diferentes níveis de qualidade de sementes de Coffea arabica L., cultivar Catuaí amarelo IAC 62, obtidos de sementes recém colhidas ou submetidas ao envelhecimento acelerado por quatro ou seis dias. As sementes foram embebidas em água e em ácido bórico antes da extração dos embriões, que em seguida foram extraídos de forma asséptica e inoculados em meio MS. Foram avaliadas a presença de folhas e de raízes aos 15 dias, a germinação aos 30 dias e o tamanho de hipocótilo e de raízes aos 120 dias. A adição de ácido bórico na água de embebição das sementes proporciona plântulas mais vigorosas na cultura dos embriões.
Endo-β-mannanase enzyme activity in the structures of Coffea arabica L. seeds under different types of processing and drying
(Universidade Federal de Santa Maria, 2018) Ferreira, Valquíria Fátima; Ricaldoni, Marcela Andreotti; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Figueiredo, Madeleine Alves de; Coelho, Stefânia Vilas Boas; Fantazzini, Tatiana Botelho
Enzymes play a fundamental role in degradation of molecules during seed germination, development, and deterioration. Endo- β-mannanase is one of the main enzymes responsible for hydrolysis of mannans in the endosperm during germination of coffee seeds through its action in hydrolytic degradation of cell walls and in weakening the structures of the endosperm that surround the embryo, allowing radicle emergence. The aim of this study was to determine the activity of the endo-β-mannanase enzyme in the structures of coffee seeds for the purpose of assessing the relationship between this activity and the physiological quality of the seeds under different processing and drying methods. Coffea arabica L. fruit in the cherry maturity stage was subjected to three different types of processing: natural (seeds maintained in the fruit itself), fully washed (fruit pulped mechanically and the seeds demucilaged by fermentation in water), and semi-washed or demucilaged (both fruit pulp and mucilage removed mechanically); and two methods of drying: slow drying (suspended screen) in the shade, and rapid drying in mechanical dryer at 35°C to a moisture content of 11±1%. After processing and drying, the physiological quality of the seeds was evaluated through the germination test, and endo-β-mannanase enzyme activity was quantified. Coffee seeds submitted to natural processing have lower physiological performance, as well as greater deterioration and greater activity of the endo-ß-mannanase enzyme. Removal of mucilage during fully washed and semi-washed processing of coffee seeds reduces the activity of the endo-ß-mannanase enzyme and lowers deterioration, especially after faster drying. The enzyme endo-ß-mannanase is efficient in studying of the effects of processing and drying on coffee seeds, and can be evaluated in whole seeds, endosperms or embryos.
Teste de envelhecimento acelerado em sementes de café
(Universidade Federal de Lavras, 2019-07-08) Carvalho, Marcos Vinícios de; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Fantazzini, Tatiana Botelho
O café é comumente propagado, por meio de mudas produzidas por sementes, as quais apresentam germinação lenta e desuniforme, o que dificulta a produção de mudas com desejável padrão de qualidade, no momento ideal do plantio. No entanto os testes oficiais exigidos, para a comercialização, fornecem poucas informações sobre o a qualidade das sementes. Neste sentido, o teste de envelhecimento acelerado tem se mostrado uma ferramenta importante utilizada, no controle de qualidade interno pelas empresas sementeiras, pois é um método sensível à avaliação do vigor, fornecendo informações confiáveis sobre o potencial fisiológico, assegurando tomada de decisões mais assertivas quanto ao destino dos lotes. Entretanto, para sementes de café, há poucas informações quanto ao seu uso e eficiência como teste de vigor. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar métodos adequados do teste de envelhecimento acelerado para a avaliação do vigor de sementes de Coffea arábica. Dois estudos foram realizados, sendo que, no primeiro, foram investigados diferentes temperaturas e tempos de exposição, para a realização do teste de envelhecimento acelerado em sementes de Coffea arabica. No segundo estudo, as melhores combinações de temperatura e tempos de exposição foram testados, em diferentes lotes de diferentes cultivares, na avaliação do vigor de lotes de sementes de Coffea arábica. Para o primeiro estudo, foram utilizados dois lotes de sementes de Coffea arabica L., cultivar Catucaí Amarelo IAC/62, três temperaturas de incubação em BOD (42°C, 44°C e 46°C) e nove tempos de exposição (0, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192 horas). Para o segundo estudo, foram utilizados sete lotes de sementes de sete cultivares de Coffea arabica L., cultivar Catucaí Amarelo 2 SL, Catucaiam, Asa Branca, Acauã, Arara, Guará e Topázio, duas temperaturas de incubação em BOD (44°C e 46°C) e quatro tempos de exposição (24, 48, 72, 96 horas). Para ambos os estudos, foi utilizado o método do gerbox. Foi feita uma caracterização inicial dos lotes, para comparar com os resultados obtidos, no teste de envelhecimento acelerado. Após cada período de envelhecimento, foi determinado o teor de água das sementes e foi realizada a avaliação da qualidade fisiológica, no teste de germinação, pela porcentagem de plântulas normais aos 30 dias. No primeiro estudo, concluiu-se que a temperatura de 42°C promove uma deterioração lenta das sementes, não sendo indicada à avaliação do vigor de sementes de Coffea arábica e que a temperatura de 44ºC, após 72 horas de exposição e a temperatura de 46ºC entre os períodos de 48 a 96 horas de exposição, são sensíveis para a avaliação vigor de sementes de Coffea arábica L. No segundo estudo, concluiu-se que o teste de envelhecimento acelerado, realizado em uma temperatura de 46ºC, por 48 horas, é a combinação mais adequada para comparar lotes de sementes de Coffea arábica com diferentes níveis de vigor.
Teste de tetrazólio em café: fisiologia e bioquímica de enzimas na estimação da germinação das sementes
(Universidade Federal de Lavras, 2018-02-28) Fantazzini, Tatiana Botelho; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Clemente, Aline da Consolação Sampaio
Devido às discrepâncias entre os resultados do teste de germinação e do teste de tetrazólio na avaliação da qualidade de sementes de café, quatro estudos foram realizados objetivando-se investigar estas discrepâncias. Foram avaliadas as mudanças metabólicas que ocorrem em sementes de café com diferentes níveis de qualidade em relação aos testes de germinação e de tetrazólio. Primeiramente, foi realizado um estudo estatístico de dados históricos de resultados do teste de germinação e do teste de tetrazólio em amostras de sementes de café, analisando-se a correlação existente entre estes resultados, por meio de modelos de Regressão Generalizados Aditivos de Locação, Escala e Forma (GAMLSS). De acordo com os resultados da análise GAMLSS, a estimativa da germinação pelo teste de tetrazólio é variável em função das classes de porcentuais de germinação. Há maiores correlações de GAMLSS entre as porcentagens de plântulas normais e de viabilidade no teste de tetrazólio, para valores de germinação acima de 70% e baixas correlações abaixo deste valor, evidenciando que a avaliação de sementes de café, baseada apenas no teste de tetrazólio, pode não corresponder ao real desempenho fisiológico. No segundo estudo foi avaliada a aplicabilidade do teste de tetrazólio para estimar a viabilidade de sementes de café com diferentes tipos e níveis de estresses. Constatou-se que o teste de tetrazólio pode superestimar o potencial de sementes de café para produzir plântulas normais, principalmente em lotes de sementes com baixo nível de qualidade. No terceiro estudo, as alterações fisiológicas, respiratórias e de enzimas desidrogenases foram avaliadas em endospermas e embriões de sementes de café submetidas a diferentes tipos de estresses. O teste de tetrazólio superestima a germinação das sementes de baixa qualidade, principalmente quando estas são submetidas aos estresses de secagem em alta temperatura, exposição à temperatura subzero e armazenamento em ambiente não controlado. As enzimas glicose-6-fosfato desidrogenase, álcool desidrogenase e glutamato desidrogenase apresentam maior atividade em embriões do que em endospermas de sementes de café. Ocorrem variações na atividade das isoformas das enzimas xantina desidrogenase e diaforase nos embriões e endospermas das sementes de café. No quarto e último estudo, foram avaliadas as alterações fisiológicas e do sistema enzimático antioxidante em endospermas e em embriões de café, após estes serem submetidos a diferentes condições de estresse. As discrepâncias entre os resultados do teste de germinação e os resultados do teste de tetrazólio com superestimação da germinação foi confirmada neste estudo. As enzimas catalase e isocitrato liase apresentam maior atividade em endospermas do que em embriões, sendo esta atividade associada à maior deterioração. A enzima peroxidase não apresenta atividade em embriões de sementes de café.
Ultrastructural damage in coffee seeds exposed to drying and to subzero (°C) temperatures
(Editora UFLA, 2020) Coelho, Stefânia Vilas Boas; Rosa, Sttela Dellyzete Veiga Franco da; Clemente, Aline da Consolação Sampaio; Lacerda, Laura Nardelli Castanheira; Silva, Luciano Coutinho; Fantazzini, Tatiana Botelho; Ribeiro, Fernando Augusto Sales; Castro, Elisa de Melo
During drying and freezing, protective mechanisms act to maintain seed physiological quality. Some of these mechanisms contribute to the integrity of cell membranes. The damage caused to cell membranes due to cell stress can be seen in ultrastructural studies, comparing these results to those of physiological evaluation. The aim of this study was to investigate ultrastructural changes in endosperm cells of coffee seeds brought about by drying and by exposure to low temperatures. Seeds of Coffea arabica were dried in silica gel to moisture contents of 40, 20, and 5 % (wb) and brought to equilibrium at temperatures of 10, -20, and -86 oC. Germination, vigor, and tetrazolium tests were performed for evaluation of seed physiological quality. Ultrastructural damage was analyzed by scanning electron microscopy. Coffee seeds with 40% moisture content have whole, swollen, and expanded cells, with a filled lumen and without signs of damage. The physiological and ultrastructural quality of seeds exposed to below zero temperatures with 40% moisture content is compromised. They have null germination and empty cells, indicating leakage of cell content. Drying of coffee seeds leads to uniform contraction of inner cell content. Drying of coffee seeds to 5% moisture content leads to intense contraction of cell volume, with physiological and ultrastructural damage.