BR112017024970B1 - Método para estimulação de sementes - Google Patents

Abstract

Trata-se de método para a estimulação de sementes de plantas dicotiledôneas, em que as sementes são preparadas em uma solução contendo nanopartículas não iônicas de um metal selecionado dentre: prata (Ag), ouro (Au), cobre (Cu) e platina (Pt) em uma concentração de 0,05 ppm a 50 ppm para obter de 40 a 60% em peso de teor de água e, então, secas em temperatura ambiente para obter de 10 a 40% em peso de teor de água. A invenção também se refere ao uso de uma solução de nanopartículas não iônicas de um metal selecionado dentre: prata, ouro, cobre e platina para estimular sementes de plantas dicotiledôneas.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um novo método para a estimulação de sementes de plantas dicotiledôneas agrícolas.

[0002] Os avanços na metodologia de melhoramento de planta combinados com os gastos crescentes em melhoramento e aumento de intensidade do aprimoramento da qualidade da semente implicam que o preço das sementes está crescendo constantemente. Portanto, as mesmas são vendidas pelo preço na forma das denominadas unidades de semente. Isso se refere principalmente às sementes de beterraba sacarina, canola e várias espécies de vegetais.

[0003] A estimulação de sementes é um processo de levar as sementes a tal nível de umidificação que permite o início de processos físico-químicos nas sementes, o que leva à ativação do metabolismo do embrião, mas não é suficiente para romper as camadas que circundam o embrião pela radícula alongada. As sementes estimuladas semeadas no solo, que completaram o estágio pré-germinação, se movem mais rápido para a fase de germi-nação adequada, assim como o de crescimento e desenvolvimento de uma planta jovem (muda), do que as sementes que não foram preparadas dessa maneira. Isso pode encurtar significativamente o período de emergência, que é particularmente importante durante as geadas, a seca ou a umidificação do solo excessiva da primavera, assim como em solos facilmente incrustados. A germinação igual e uniforme da geração de semente em diversas condições ambientais obtida dessa maneira também é importante. Muitos anos de pesquisa confirmaram que a germinação acelerada, mesmo que por um dia, e uniforme pode ter impacto significativo no aumento na quantidade e na qualidade das culturas e, então, ganho econômico mensurável.

[0004] A essência de todas as tecnologias de estimulação existentes consiste em fornecer controle da quantidade de água e taxa de sua absorção por sementes e, subsequen-temente, em submeter as mesmas a um processo de secagem lenta em temperatura ambi-ente. A fim de controlar a absorção de água no processo de estimulação, a preparação de sementes com uma quantidade de água estritamente definida ou uso de soluções osmóticas, como polietilenoglicol ou sais inorgânicos, é aplicada.

[0005] Com base na publicação (Gimenez-Sampaio T., Sampaio N. V., Souza R. H. V. de. 1997. Increase in germination and rate and emergence under low temperatures of maize (Zea mays L.) seeds subjected to osmotic preconditioning, Revista Cientifica Rural 2/1: 20 a 27), sabe-se que a estimulação de sementes de milho em uma solução de PEG 6000 em uma concentração de 100 ou 150 g/l de água, ou em uma solução de KNO3 a 0,3 e 0,1% por 10 dias, aprimorou sua capacidade de germinação sob condições de laboratório em 35%. A capacidade de germinação de sementes e seu vigor também aumentaram após a preparação em uma solução de sais de cálcio em uma concentração de 10 mmol/l.

[0006] O relatório descritivo de patente no PL 207240 revela um método para acelerar a germinação de sementes de beterraba sacarina, em que as sementes são misturadas com zeólitos naturais ou zeólitos sintéticos saturados com água e, após um período definido de embebição na presença de zeólitos umidificados, permite-se que as sementes sequem em temperatura ambiente e 60% de umidade do ar. A estimulação de sementes de beterraba sacarina para germinação na presença de zeólitos é possível graças a suas características de sorção - os mesmos absorvem facilmente a água e liberam facilmente a mesma de uma maneira contínua. Um aumento na eficiência desse método foi obtido interrompendo-se o processo de estimulação, secando as sementes e re-estimulação (isto é, estimulação - se-cagem - estimulação e uma outra secagem) de acordo com a patente no PL216893. De acordo com esse método, as sementes são misturadas com zeólito, incubadas a uma tem-peratura de 15 a 22 °C por 1 a 8 horas, dependendo do vigor de sementes estimuladas, então, o processo é interrompido, as sementes são separadas do zeólito e secas até uma umidificação de 7 a 30% e, subsequentemente, as sementes são misturadas com zeólito novamente e armazenadas a uma temperatura de 15 a 22 °C por 18 a 24 h. Postula-se que a tensão de dessecação ocorrida como resultado da secagem das sementes faz com que a secreção de hormônios vegetais que ativam uma cascata de reações leve à germinação acelerada e uniforme.

[0007] Há relatórios indicando que as nanopartículas de metal podem ser usadas para estimular o crescimento da planta, embora ainda não haja informações relacionadas a sua influência na própria germinação da semente. Desse modo, com base no pedido de patente no RU2463757, sabe-se que é possível tratar sementes de plantas agrícolas antes da seme-adura com uma solução coloidal contendo: nanopartículas de prata (Ag) na forma de íons, dioctil sulfossuccinato de sódio, quercetina e amónia. Antes da semeadura, as sementes são aspergidas com uma solução de uma concentração de 0,0047%, em uma quantidade de 10 dm3/mg de sementes. Uma vez que a germinação foi concluída, as sementes preparadas dessa maneira produziram plantas caracterizadas por um tamanho maior. A descrição do-cumentou o efeito do produto em espécies como: milho, trigo, aveia e cevada. A estimulação de crescimento da planta que usa uma solução contendo nanopartículas de Ag também é revelada no pedido de patente no W02014062079, mas nesse caso, as mesmas são conectadas com poli-hexametileno biguanida ou poli-hexametileno guanidina, que são conhecidas por sua atividade antibacteriana. Por sua vez, o sumário do pedido de patente no KR20020034794 apresenta um processo para a aplicação de íons de ouro (Au), prata (Ag) e cobre (Cu) em sementes caracterizado pelo fato de que as sementes como arroz, feijões e milho são secas para reduzir seu teor de água e, subsequentemente, as mesmas são colocadas em água destilada entre eletrodos selecionados dentre um eletrodo de prata, ouro e cobre por 5 h para permitir a deposição de partículas de metal nos grãos. De acordo com a declaração contida no sumário da descrição, as sementes preparadas dessa maneira são menos vulneráveis aos danos causados pelas bactérias, devido às características bioci- das conhecidas dos metais aplicados.

[0008] As aplicações mencionadas acima de nanopartículas e íons de metal são associadas à atividade biocida desses metais. Esses métodos incluem fornecer nanopartículas de prata, ouro ou cobre na superfície da semente, que contribui para a redução dos efeitos negativos de atividade bacteriana após semear sementes no solo e, então, aumenta o número de sementes vigorosas germinadas, o que desenvolve, subsequentemente, mudas jovens e saudáveis. Como consequência, isso leva a uma cultura agrícola aumentada. Há os métodos denominados: aspersão normal ou, como no último caso descrito, um método eletrolítico complicado e caro. Ademais, os métodos e os produtos conhecidos estão relacionados às nanopartículas na forma iónica. Além do mais, entre os eletrodos, não apenas íons de metal, mas também um campo eletromagnético podem estar ativos. Portanto, não está inteiramente claro a que o efeito de estimulação de crescimento da planta está relacionado.

[0009] A Publicação J.Nawaz et al.: "Seed Priming A Technique" International Journal of Agriculture and Crop Sciences, volume 6, no 20, 1o de junho de 2013, páginas 1.373 a 1.381 revela uma técnica de preparação de sementes em que aumentar um nível de umidi- ficação ao redor de uma semente inicia os processos físico-químicos de germinação. O uso de nanopartículas de cobre e prata para estimular as culturas de grão e vegetal é revelado por S.N. Maslobrod et al.: "Stimulation of Seed Viability by Means of Dispersed Solution of Copper and Silver Nanoparticles", 1o de janeiro de 2013, páginas 21 e 22. A Publicação Quoc Buu Ngo et al.: "Effects of nanocrystalline powders (Fe, Co and Cu) on the germina-tion, growth, crop yield and product quality of soybean (Vietnamese species DT-51)" (Ad-vances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, volume 5, n2 1, 28 de feve-reiro de 2014, páginas 15.016 a 15.021) revela um método de tratamento pré-semeadura de sementes de soja dicotiledôneas em que as sementes são tratadas com uma solução de cobre, ferro ou cobalto nanoparticulado com valência zero.

[00010] No entanto, a aplicação de partículas de metal não iônicas no processo de esti-mulação de sementes de plantas de modo a acelerar e equalizar a germinação não é co-nhecida.O método para estimulação de semente de acordo com a invenção é caracterizado pelo fato de que as sementes de plantas dicotiledôneas são preparadas em uma solução aquosa contendo nanopartículas não iônicas de um metal selecionado dentre: prata (Ag), ouro (Au), cobre (Cu) e platina (Pt) em uma concentração de 0,05 ppm a 50 ppm para obter de 40 a 60% em peso de teor de água e, então, as sementes são secas em temperatura ambiente para obter de 10 a 40% em peso de teor de água. No método de acordo com a invenção, uma solução de metal nanocoloidal não iônica obtida com o uso de um método físico, de preferência, com o uso do método de Bredig, é aplicada. A solução nanocoloidal aplicada é uma solução em água deionizada.

[00011] As sementes devem ser submetidas a um estágio de enxágue em água preliminar a fim de remover inibidores de germinação e patógenos potenciais presentes na superfície das sementes. No caso de aplicação do estágio de enxágue preliminar, as sementes são subsequentemente secas para obter um teor de água de 10 a 40% em peso.

[00012] Como as sementes de plantas dicotiledôneas, as sementes das plantas a seguir são usadas: culturas oleaginosas de inverno resistentes ao frio, como canola; semeadas no início da primavera e sensíveis ao frio até um determinado ponto, como: beterraba sacarina, pimentas; sementes de vegetais de longa geminação, como: cenoura, aipo.

[00013] De preferência, o estágio de preparação em uma solução contendo nanopartí- culas de metal é conduzido em um período de 1 a 24 horas, adaptado às espécies de plantas.

[00014] A invenção também compreende o ouso de uma solução coloidal de nanopartí- culas não iônicas de um metal selecionado dentre: prata, ouro, cobre e platina para estimular as sementes.

[00015] No método de acordo com a invenção, as soluções de metal nanocoloidais, em que as nanopartículas de metal não têm uma forma iônica, são usadas. No entanto, essas são as soluções com uma fase metálica altamente dispersa, obtida com o uso de um método físico, por exemplo, método de Bredig, com base na aspersão de metais puros em um arco voltaico ou com o uso de um método de Bredig, em que o método de Bredig foi indicado como um exemplo, devido ao fato de que no método de acordo com a invenção, as nano- partículas não iônicas produzidas com o uso de qualquer método físico podem ser usadas. Como resultado, as nanopartículas de metal livres de quaisquer impurezas, de uma pureza que excede 99,9%, são obtidas. Em contrapartida, as partículas de metal na forma iônica são obtidas com o uso de métodos químicos, que normalmente deixam impurezas na su-perfície das partículas. Um método físico pode ser usado para produzir nanopartículas na forma de aglomerações muito pequenas suspensas em água desmineralizada pura. A por-centagem de partículas de metal em tais soluções é maior que no caso de soluções iônicas, e sua superfície ativa também é maior.

[00016] Como resultado da preparação, as nanopartículas não iônicas dos metais men-cionados acima penetram nas sementes e permanecem lá, em oposição à aplicação de íons dos mesmos metais na superfície dos grãos, como nos métodos descritos acima. As nano- partículas, ao contrário dos íons, não têm uma carga elétrica. Graças a isso, as mesmas podem cruzar com mais facilidade uma membrana celular polarizada, não exigem canais de íon de proteína especiais e podem se engajar no metabolismo da planta, por exemplo, po-dem constituir um catalisador para reações enzimáticas. Em contrapartida, a água é um carreador e facilita o movimento de nanopartículas nos tecidos da planta.

[00017] As sementes preparadas dessa maneira germinam consideravelmente mais rápido do que as sementes não submetidas à preparação anterior em uma solução de água de nanopartículas coloidais e, adicionalmente, a germinação é muito uniforme, o que significa que todas as sementes germinam ao mesmo tempo, o que é extremamente importante no cultivo de, por exemplo, beterraba sacarina, canola, etc.

[00018] Sabe-se que as sementes de, por exemplo, beterraba sacarina, que após 96 h de germinação sob condições ideais têm uma capacidade de germinação em um nível não menor que 95%, são consideradas como de alta qualidade. No caso de aplicação do método de acordo com a invenção, esse efeito reproduzível é obtido, e também é possível obter esse efeito tão cedo quanto após 72 h.

[00019] O uso de nanopartículas de metal de atividade biocida conhecida aumenta mais a resistência das sementes ao efeito nocivo de patógenos; no entanto, o efeito de estimu-lação também está presente no caso de metais sem atividade biocida atribuída, como ouro e platina. Isso indica que o efeito de estimulação é obtido devido a outras características de nanopartículas de metal do que apenas à atividade biocida. Essa hipótese foi confirmada pelos resultados dos estudos conduzidos. As sementes foram estimuladas sob condições de laboratório não estéreis, semeadas após estimulação em recipientes plásticos forrados com papel de filtro embebido com água deionizada e incubadas em uma câmara ambiental. Sob tais condições, as sementes não foram expostas aos efeitos adversos de contaminação do solo sob condições de campo, mas aos grupos de patógenos potencialmente presentes na superfície das sementes, recipientes, papel de filtro ou no ar.

[00020] Deve-se enfatizar que o efeito declarado no método de acordo com a invenção não ocorreu quando as sementes foram estimuladas com uma solução de Ag na forma iônica, e os efeitos obtidos em comparação com as sementes não estimuladas com nano- partículas de metal foram ainda piores.

[00021] A invenção foi descrita com base nos exemplos.

EXEMPLO 1.

[00022] Efeito de soluções coloidais de nanopartículas não iônicas de Ag, Au, Cu e Pt na germinação de sementes de beterraba sacarina.

[00023] As soluções coloidais de nanopartículas: prata (Ag) em uma concentração inicial de 100 ppm, cobre (Cu) em uma concentração inicial de 100 ppm, ouro (Au) em uma con-centração inicial de 50 ppm e platina (Pt) em uma concentração inicial de 20 ppm, foram obtidas com o uso do método de Bredig, em um dispositivo conhecido a partir da descrição do modelo de utilidade no PL RWU.066178.

[00024] As soluções aquosas de nanopartículas de cobre, prata, ouro e platina em con-centrações de 0,05 ppm, 0,1 ppm, 0,5 ppm, 1 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm e 50 ppm foram preparadas - com esse propósito, as soluções iniciais das nanopartículas menciona-das acima foram diluídas com água deionizada.

[00025] O material do estudo compreendia frutos secos de beterraba sacarina chamados sementes na descrição da invenção (no caso de beterraba sacarina, o material de semente compreende frutos botânicos; no entanto, em ensaios científicos, os mesmos são chamados de sementes, enquanto uma semente botânica está presente no pericarpo lenhoso e é coberta com uma cobertura), de alto vigor (variedade Canosik fornecida pelo Sugar Beet Cultivation Plant em Kutno), não estimulados, enxaguados com água por 2 h e, subsequentemente, secos até uma umidificação de 20%. As sementes usadas nesse experimento não foram tratadas com fungicidas ou outros produtos de proteção de planta. As sementes preparadas desse modo (aproximadamente 300 unidades) foram preparadas (em luz, em temperatura ambiente) em 200 ml das respectivas soluções de nanopartículas por 4 h, sob agitação contínua. As sementes preparadas em água deionizada, não contendo nanopartí- culas, foram usadas como controle.

[00026] Após a preparação, permitiu-se que as sementes foram secassem por 48 h, em luz, em temperatura ambiente, em uma superfície sólida que não tem propriedades de sor- ção para evitar o efeito de cromatografia, que poderia ocorrer quando se usa, por exemplo, papel de filtro.

[00027] Os testes de germinação foram conduzidos em uma câmara Fitotron sob condições ideais para beterraba sacarina (15 °C, escuro) em triplicata técnica (3x100 sementes), em que a % de sementes germinadas foi controlada todos os dias por 4 dias consecutivos. As sementes germinaram em recipientes plásticos, forrados com papel de filtro, com uma capacidade de água de campo de 60% (o ideal para beterraba sacarina). Concorda-se que uma semente germinada é uma semente em que a cobertura do pericarpo foi rompida por meio de uma radícula alongada (visível sem microscópio/binóculo).

[00028] Os resultados foram calculados em média por 3 repetições e são apresentados na Tabela 1 na forma da % de sementes germinadas.

[00029] Todas as nanopartículas em cada uma das concentrações aplicadas causaram um aumento na taxa e na capacidade de germinação, tanto após 72 quanto após 96 h da germinação, em comparação com o controle (sementes preparadas em água deionizada).

[00030] No caso de usar nanopartículas de ouro em uma concentração de 10 ppm e 20 ppm, o efeito de estimulação de germinação foi observado tão cedo quanto após 48 h de embebição. O uso de nanopartículas de prata e cobre também produziu um efeito positivo, em comparação com o controle, 72 h após conduzir o teste. O efeito de estimulação de germinação por todas as soluções de nanopartículas aplicadas foi observado mesmo após 96 h de embebição.

EXEMPLO 2.

[00031] Teste comparativo de nanopartículas de Ag não iônicas com nanopartículas de Ag iônicas para a germinação de sementes de beterraba sacarina.

[00032] Semelhantemente como no Exemplo 1, uma solução coloidal de partículas de prata não iônicas em uma concentração inicial de 100 ppm e partículas de Ag iônicas em uma concentração inicial de 200 ppm foi adequadamente diluída com água deionizada. As soluções coloidais de nanopartículas de prata não iônicas foram obtidas com o uso do mé-todo de Bredig, em um dispositivo conhecido a partir da descrição do modelo de utilidade no PL RWU.066178, enquanto a fonte de partículas de Ag iônicas era uma solução comerci-almente disponível da composição.

[00033] O material de estudo compreendia frutos secos de beterraba sacarina do mesmo tipo e foi preparado de uma maneira semelhante àquela descrita no Exemplo 1. Os resulta-dos são apresentados na Tabela 2.

[00034] Deve-se enfatizar que no caso de aplicação de uma solução de Ag em forma iônica, nenhum efeito de estimulação foi observado após 32 h e, do contrário, observou-se que a aplicação de soluções de Ag em forma iônica produziu resultados piores em comparação com as sementes estimuladas com uma solução de nanopartículas de Ag em forma não iônica, e foi pior mesmo em comparação com o grupo não estimulado controlado.

EXEMPLO 3.

[00035] Efeito de soluções não iônicas coloidais de nanopartículas de Ag na germinação de sementes de pimenta.

[00036] As soluções coloidais de nanopartículas de prata (Ag) em uma concentração inicial de 100 ppm, obtidas com o uso do método de Bredig, foram diluídas com água deio- nizada para concentrações de 1 ppm e 20 ppm.

[00037] O material de estudo compreendia sementes secas de pimentas de variedades: Variedade a, Variedade b e Variedade c. As sementes foram preparadas em uma solução de nanopartículas de Ag e água deionizada (controle), respectivamente por 1 h, em luz, em temperatura ambiente, em superfície sólida que não tem propriedades de sorção para evitar o efeito de cromatografia, o que poderia ocorrer quando se usa, por exemplo, papel de filtro (da mesma maneira que a descrita no Exemplo 1 para sementes de beterraba sacarina). Subsequentemente, as sementes foram submetidas à secagem lenta. As sementes preparadas desse modo foram germinadas a 20 °C, em uma câmara Fitotron, em triplicata técnica (3x100 sementes), em que a % de sementes germinadas foi controlada todos os dias por 7 dias consecutivos. As sementes germinaram em recipientes plásticos, forrados com papel de filtro, com uma capacidade de água de campo de 60%.

[00038] O uso de soluções de nanopartículas de Ag em uma concentração de 1 e 20 ppm aprimorou significativamente a germinação da maioria das variedades de pimenta testadas. Os resultados são apresentados na Tabela 3. TABELA 1. EFEITO DE SOLUÇÕES COLOIDAIS DE NANOPARTÍCULAS DE AG, AU, CU E PT NÃO IÔNICAS NA GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE BETER-RABA SACARINA.

TABELA 2. TESTE COMPARATIVO DE NANOPARTÍCULAS DE AG NÃO IÔNICAS COM NANOPARTÍCULAS DE AG IÔNICAS PARA A GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE BETERRABA SACARINA.

TABELA 3. EFEITO DE SOLUÇÕES NÃO IÔNICAS COLOIDAIS DE NANO-PARTÍCULAS DE AG NA GERMINAÇÃO DE SEMENTES DE PIMENTA.

Claims (9)

1. Método para a estimulação de sementes de plantas dicotiledôneas, em que as sementes são preparadas em uma solução contendo nanopartículas de metal e, subsequentemente, secas, caracterizado por as sementes serem preparadas em uma solução de metal nanocoloidal contendo nanopartículas de metal não iônicas selecionadas dentre: prata (Ag), ouro (Au), cobre (Cu) e platina (Pt) obtidas com o uso de um método físico, em uma concentração de 0,05 ppm a 50 ppm, para obter de 40 a 60% em peso de teor de água e, então, secas em temperatura ambiente para obter de 10 a 40% em peso de teor de água.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma solução de metal nanocoloidal não iônica em água deionizada ser aplicada.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as sementes se-rem preliminarmente enxaguadas com água.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por após o enxágue preliminar, as sementes serem secas até que um teor de água de 10 a 40% em peso seja obtido.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as sementes das seguintes plantas serem usadas como as sementes de plantas dicotiledôneas: culturas oleaginosas de inverno resistentes ao frio, semeadas no início da pri-mavera e sensíveis ao frio até um determinado ponto, sementes de vegetais de longa geminação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizado por as sementes de: canola, beterraba sacarina, pimenta, cenoura, salsinha, aipo serem aplicadas.

7. Uso caracterizado por uma solução coloidal de nanopartículas de metal não iônicas selecionadas dentre: prata, ouro, cobre e platina, obtidas com o uso de um método físico, para estimular sementes de plantas dicotiledôneas, em que a solução tem uma concentração de 0,05 ppm a 50 ppm ser aplicada.

8. Uso, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a solução ser aplicada para estimular sementes de plantas dicotiledôneas selecionadas dentre: culturas oleaginosas de inverno resistentes ao frio, semeadas no início da primavera e sensíveis ao frio até um determinado ponto, sementes de vegetais de longa geminação.

9. Uso, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado por a solução ser usada para estimular sementes de: canola, beterraba sacarina, pimenta, cenoura, salsinha, aipo.