Maturação fisiológica e taxa de cruzamento natural na produção de sementes de Capsicum

Abstract

A implantação de um campo de produção de qualquer espécie de planta propagada sexuadamente, como as pimentas do gênero Capsicum deve ser feita empregando sementes de alta qualidade. A qualidade é uma característica multifatorial representada pela soma dos atributos físicos, fisiológicos, genéticos e sanitários, através do qual as sementes expressam toda sua potencialidade em um determinado ambiente. A semente é, portanto, um insumo de grande proeminência no processo produtivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica e genética das sementes de espécies de Capsicum por meio, respectivamente de estudos relacionados com a determinação da maturidade fisiológica das sementes e com a taxa de cruzamento natural. O trabalho foi conduzido nas instalações do campo experimental e laboratórios de sementes, de pós-colheita, de melhoramento genético e de análise genômica da Embrapa Hortaliças Brasília-DF. Para a determinação da maturidade fisiológica das sementes foi utilizada a cv. BRS Mari (C. baccatum var. pendulum). As sementes foram obtidas de frutos colhidos em diferentes estádios de maturação, sendo aos 20, 30, 40, 50, 60, 70 e 80 dias após a antese. Os frutos foram avaliados quanto ao teor de clorofila, teor de capsaicina, coloração e comprimento, e as sementes quanto ao teor de umidade, matéria seca, germinação, primeira contagem de germinação, emergência em casa de vegetação e envelhecimento acelerado. Para a determinação da taxa de cruzamento natural foi utilizado como genitor masculino a cultivar de pimenta (C. annuum) 'BRS Garça' e como genitor feminino o pimentão (C. annuum) 'Magali R'. O primeiro fruto maduro do genitor feminino foi colhido e as sementes extraídas, secadas e embaladas para posterior análise molecular. Destas sementes, foram produzidas mudas em casa de vegetação e as folhas jovens coletadas para extração de DNA. A análise molecular foi realizada mediante o emprego da técnica de PCR usando primers específicos para um gene (Pun-1) associado com a pungência de frutos. De acordo com os resultados, a maturidade fisiológica das sementes de pimenta cv. BRS Mari ocorreu aos 70 dias após antese, onde os frutos apresentaram a coloração vermelha. Neste estádio de desenvolvimento, a umidade das sementes foi de 39% e a germinação e emergência das plântulas de 88% e 77%, respectivamente. Notadamente, os picos mais altos da concentração de capsaicina foram observados nesta fase. O marcador específico para capsaicina mostrou-se eficiente para quantificar as taxas de cruzamento natural em condições naturais de Brasília. A taxa de cruzamento natural que ocorreu nas plantas e sementes foi de 10,8% e 1,2%, respectivamente. Estes resultados demonstram a utilidade desse marcador molecular na identificação da pureza genética das sementes bem como na manutenção, multiplicação de germoplasma e na produção de sementes comerciais de pimentas da espécie C. annuum. Além disso, nossos resultados reforçam a necessidade, nas condições brasileiras, de estabelecer sistemas de isolamento físico visando garantir a pureza (qualidade) genética de sementes de germoplasma de Capsicum. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The use of high quality seeds is an important issue to be considered in order to achieve a good stand establishment of field crops. Seed quality is a multifactor trait that represents the sum of the physical, sanitary, physiological and genetic, through which the seeds express all its potential in a given environment. The seed is thus an input of high importance in the production process. The objective of the present work was to evaluate the genetic and physiological quality of two Capsicum species in assays carried out to determine the physiological maturity of seeds as well as the rate of natural crossing. The experiments were carried out at the experimental fields and the laboratories from Embrapa Vegetables, Brasília, DF. The hot pepper „BRS Mari‟ (C. baccatum var. pendulum) was used in the assays aiming to determine the physiological seed maturity. Seeds of this cultivar were obtained from fruits harvested at different maturity stages: 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80 days after anthesis. Color, length, chlorophyll and, capsaicin content were determined on the fruits and seed moisture content, dry matter, germination, first count of germination, emergence under greenhouse conditions and accelerated aging were determined on the seeds. For the determination of the cross-pollination (outcrossing) rate under natural conditions, the hot pepper (C. annuum) „BRS Garça‟ as used as male parent and the bell pepper (C. annuum) „Magali R‟ as used as female parent. The first mature fruit of the female parent was harvested; the seeds were extracted, dried and packaged for subsequent analysis. Seedlings in the greenhouse were produced and the young leaves collected for DNA extraction. Molecular analysis was performed by using PCR assays with primers designed to target a gene (Pun-1) associated with fruit pungency. The physiological maturity of „BRS Mari‟ seeds occurred at 70 days after anthesis, where the fruits showed red color. At this stage, seed moisture content was 39% and the germination and seedling emergence had 88% and 77% respectively. Notably, the highest capsaicin accumulation levels were observed at this stage. The specific marker molecular for fruit pungency was effective for quantifying natural outcrossing rates under natural conditions in Brasília-DF. The rate of cross-pollination determined at plant and seed levels was 10.8% and 1.2%, respectively. These results indicated that this molecular marker may be helpful in the determining genetic purity of commercial hot pepper seed production. In addition, our results reinforce the notion that the physical isolation of the seed production fields is highly recommended under Brazilian conditions in order to preserve the genetic purity (quality) of Capsicum seeds.