Steps of cryopreservation of coffee seeds: physiological responses and antioxidant systems

Abstract

The cryopreservation of plant germplasm at ultralow temperatures is an alternative technique for the long-term storage of seeds of the genus Coffea sp. However, for this technique to be successful, cell integrity must be maintained at all stages of the process on the basis of scientific research. The present study investigated validated cryopreservation protocols for Coffea arabica L. seeds and evaluate the effects on the physiological and biochemical characteristics of the seeds at each stage of the process. Seeds were dried on silica gel or with saturated saline solution, precooled or not in a biofreezer, immersed in nitrogen, and reheated in a water bath. After each of these steps, the physiological and biochemical quality of the seeds was determined. Pre-cooling is a step that can be dispensed with in the cryopreservation of Coffea arabica seeds, direct immersion in liquid nitrogen being more indicated. Coffea arabica L. seeds tolerate cryopreservation after rapid drying in silica gel up to water contents of 17 or 20% (wb), with greater survival at 17%. The enzyme activities of catalase, polyphenol oxidase and peroxidase are indicators of the quality of C. arabica L. seeds subjected to cryopreservation.A criopreservação de germoplasma vegetal em temperaturas ultrabaixas é uma alternativa para o armazenamento em longo prazo de sementes do gênero Coffea sp. Entretanto, para que essa técnica apresente sucesso, a realização de pesquisas que garantam a manutenção da integridade celular em todas as etapas do processo é de fundamental importância. O objetivo com o presente trabalho foi investigar protocolos de criopreservação validados para sementes de Coffea arabica L., avaliando separadamente, os efeitos sobre as características fisiológicas e bioquímicas das sementes, em cada etapa do processo. As sementes foram secadas em sílica gel ou em solução salina saturada, submetidas ou não ao pré-resfriamento em biocongelador, em seguida imersas no nitrogênio e reaquecidas em banho-maria. Após cada uma dessas etapas, a qualidade fisiológica e bioquímica das sementes foi determinada. O pré-resfriamento é uma etapa que pode ser dispensada na criopreservação de sementes de Coffea arabica, sendo mais indicada a imersão direta em nitrogênio líquido. Sementes de Coffea arabica L. toleram a criopreservação após secagem rápida em sílica gel até teores de água de 17 ou 20% (wb), com maior sobrevivência a 17%. A atividade das enzimas catalase, polifenoloxidase e peroxidase são indicadoras da qualidade de sementes de Coffea arabica L. submetidas à criopreservação.