CADERNO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
Agrarian Sciences Journal
Fitotoxicidade do mercúrio sobre a qualidade fisiológica em sementes de saboneteira
(Sapindus saponaria L.) submetidas à escarificação mecânica
Bruno Oliveira Lafetá
1
*, Lucimeiri Alves Nascimento
2
, Carlos Henrique Souto Azevedo
3
, Tamires Mousslech
Andrade Penido
4
, Luiz Felipe Ramalho de Oliveira
5
Resumo
A contaminação de solos por mercúrio é um problema ambiental grave, com potencial de biomagnificação em cadeias
alimentares e danos à saúde humana. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes concentrações
de HgO na germinação e desenvolvimento de plântulas de Sapindus saponária submetidas a escarificação mecânica. O
experimento foi instalado em DIC com quatro repetições de 25 sementes, no esquema fatorial 4 x 2, sendo estudado
o efeito de quatro concentrações de HgO em vermiculita (C1 – 0,000 g/cm
3
;.C2 – 0,025 g/cm
3
; C3 – 0,050 g/cm
3
e
C4 0,075 g/cm
3
) e de dois pré-tratamentos (P1 Testemunha: sementes com tegumento intacto e P2 escarificação
mecânica do tegumento em esmeril elétrico). Avaliaram-se atributos relacionados à germinação e desenvolvimento
de plântulas. Realizaram-se teste F, análise de regressão e teste t pareado, todos a 5,0 % de significância estatística.
A escarificação mecânica do tegumento com esmeril elétrico favoreceu a embebição das sementes (100,0 %), ger-
minação (85,25 %) e emissões de raízes laterais (70,0 %) e de parte aérea (76,25 %). A presença de mercúrio na
vermiculita prejudicou o desenvolvimento das plântulas. Conclui-se que a escarificação mecânica do tegumento com
esmeril elétrico pode ser indicado para superar a dormência das sementes de S. saponaria. Esta espécie tolera peque-
nas concentrações de HgO (0,0045 g/cm
3
) sem causar maiores danos ao seu crescimento e acúmulo de massa verde.
Palavras-chave: Desenvolvimento de plântulas. Germinação. Óxido de mercúrio II.
Phytotoxicity of mercury and mechanical scarification in Sapindus saponaria L.
propagation
Abstract
Soil contamination by mercury is a serious environmental problem, with potential for food chain biomagnification
and damage to human health. This study aimed to evaluate the effect of different concentrations of HgO on germi-
nation and seedling development of Sapindus saponaria submitted to mechanical scarification. The experiment was
established in completely randomized design with four repetitions of 25 seeds, in 4 x 2 factorial arrangement, being
studied the effect of four concentrations of HgO in vermiculite (C1 – 0.000 g/cm
3
;.C2 – 0.025 g/cm
3
; C3 – 0.050 g/
cm
3
e C4 0.075 g/cm
3
) and two pre-treatments (P1 – Control: seeds with intact integument and P2 – mechanical
scarification with electric emery). Attributes related to germination and seedling development were evaluated. F-test,
regression analysis and paired t-test were performed, all of the 5.0 % statistical significance. Mechanical scarification
with electric emery favored seed imbibition (100.0%), germination (85.25 %) and emissions of lateral roots (70.0
%) and shoot (76.25 %). The presence of mercury in vermiculite impaired seedling development. It was concluded
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais. São João Evangelista, MG. Brasil.
http://orcid.org/0000-0003-2913-6617
2
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais. São João Evangelista, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-5154-9023
3
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais. São João Evangelista, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0002-2031-4280
4
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Diamantina, MG. Brasil.
https://orcid.org/0000-0001-7764-8532
5
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Diamantina, MG. Brasil.
http://orcid.org/0000-0003-2579-9341
*Autor para correspondência: bruno.lafeta@ifmg.edu.br
Recebido para publicação em 02 de novembro de 2019. Aceito para publicação em 19 de dezembro de 2019.
e-ISSN: 2447-6218 / ISSN: 2447-6218 / © 2009, Universidade Federal de Minas Gerais, Todos os direitos reservados.
da Silveira, A. B. et al.
2
Cad. Ciênc. Agrá., v. 11, p. 01–06, 2019. e-ISSN: 2447-6218 / ISSN: 1984-6738
that mechanical scarification with electric emery can be indicated to overcome seed dormancy of S. saponaria. This
species tolerate low concentrations of HgO (0.0045 g/cm
3
) without causing further damage to its growth and accu-
mulation of green mass.
Keywords: Seedling development. Germination. Mercury II oxide.
Introdução
A contaminação de solos por metais pesados é
um problema ambiental grave que deve ser tratado com
cautela pela sociedade. Metais podem ser absorvidos por
vegetais e ingressar na cadeia alimentar, prejudicando a
saúde humana (Kehrig et al., 2011).
O mercúrio (Hg) é um metal não essencial para
as plantas, geralmente tóxico mesmo em baixas concen-
trações (White e Brown, 2010). Possui número atômico
80, densidade de 13,58 g/cm
3
na forma líquida e pode
ser comercializado como óxido de mercúrio II (HgO),
que possui massa molar de 216,6 g/mol e aspecto físico
de fino e coloração laranja (Damas et al., 2014). As
principais fontes poluidoras de mercúrio são provenientes
dos garimpos de ouro e fontes difusas como a deposição
de resíduos sólidos em aterros sanitários, queima de
combustíveis fósseis e produção de aço utilizando sucata
como matéria prima (Micaroni et al., 2000).
O metal pesado pode inibir a respiração e causar
danos ao sistema fotossintético vegetal (Milner e Kochian,
2008; Voicu e Zwiazek, 2010). A primeira barreira de
íons metálicos via simplasto é a membrana plasmática
de células radiculares. Concentrações tóxicas de metal
estimulam a oxidação lipídica da membrana e desequi-
líbrio iônico no citoplasma (Kenderesová et al., 2012).
Normalmente, plantas terrestres possuem uma capaci-
dade limitada de tolerar solos com excesso de metais
pesados, armazenando íons na parede celular das raízes
e vacúolos (Milner e Kochian, 2008; Conn e Gilliham,
2010). A compartimentação do metal dentro das células
é fundamental para manter baixa sua concentração no
citoplasma (Kenderesová et al., 2012).
A regulação do influxo e efluxo celular de metal
é responsável pela sua translocação para o tecido ou ór-
gão onde será armazenado e, em alguns casos, inativado
(Kenderesová et al., 2012). Segundo Conn e Gilliham
(2010), a sensibilidade de plantas a esses metais pode
ser influenciada por fatores moleculares (aminoácidos,
ferritinas e ácidos orgânicos) e fisiológicos (estresse,
absorção de metais através da parede celular e/ou de
ligação a exsudatos extracelulares).
Espécies autóctones de rápido crescimento e
acumuladoras de metais pesados minimizam custos com
fitorremediação e preservam a atividade biológica e es-
trutural de solos (Cicatelli et al., 2010). Várias espécies
evoluíram e se adaptaram a solos metálicos e, exemplos
podem ser observados nas famílias Asteraceace, Brassi-
caceae, Caryophyllaceae, Fabaceae, Poaceae, Salicaceae,
Sapindaceae e Violaceae (Milner e Kochian, 2008; Mar-
miroli et al., 2011; Noriega-Luna et al., 2016).
Sapindus saponaria L. (Sapindaceae), conhecida
popularmente como saboneteira, saboneteiro ou saboei-
ro, é uma espécie de porte arbóreo, heliófita e nativa de
áreas úmidas do Brasil (Albiero et al., 2001; Grisi et al.,
2013; Rashed et al., 2013). Pertence ao grupo ecológico
das secundárias tardias e é amplamente empregada em
planos para a revegetação de áreas degradadas e arbo-
rização de centros urbanos (Silva et al., 2016).
Sementes de S. saponaria apresentam dormência
física causada pela impermeabilidade do tegumento à
penetração de água. Desta forma, mesmo com o embrião
totalmente formado, não ocorre a embebição de água
pelo material propagativo (Cook et al., 2008; Turner et
al., 2009; Oliveira et al., 2012). Essa dormência pode ser
superada com a escarificação mecânica do tegumento e
a germinação, favorecida por temperaturas entre 25 e
35°C (van Klinken; Flack, 2005).
A dormência é uma estratégia evolutiva que
distribui a germinação ao longo do tempo, estabelecen-
do plantas em condições ambientais favoráveis para seu
crescimento (Copete et al., 2011; Toorop et al., 2012; van
Klinken et al., 2008). Entretanto, pode causar atrasos e
desuniformidade na germinação (Wagmann et al., 2012).
Informações sobre a propagação de espécies
nativas em ambientes perturbados com a presença de
metais pesados são necessárias para o desenvolvimento
de técnicas de fitorremediação e prevenção de áreas
sujeitas à contaminação. O presente trabalho teve como
objetivo avaliar o efeito de diferentes concentrações de
HgO na germinação e desenvolvimento de plântulas de
Sapindus saponaria submetidas a escarificação mecânica.
Material e métodos
Foram selecionadas árvores de S. saponaria para
a coleta de frutos em fragmentos de Mata Atlântica,
sob as coordenadas de 18°32’44,99’’ de latitude Sul e
42°45’17,64’’ de longitude Oeste (Datum Sirgas 2000),
em área do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tec-
nologia de Minas Gerais Campus São João Evangelista
(IFMG/SJE). O clima da região é o temperado chuvo-
so-mesotérmico, classificado como Cwa pelo sistema de
Köppen (com inverno seco e verão chuvoso). As médias
anuais de precipitação e temperatura são de 1377 mm
e 20,2°C, respectivamente (Climate-data.org, 2019).
da Silveira, A. B. et al.
3
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As árvores selecionadas apresentavam altura
total de 5 a 7 m, diâmetro a 1,30 m do solo superior a
20 cm e nenhum sinal aparente de injúrias ocasionadas
pelo ataque de insetos ou doenças. A coleta dos frutos
foi realizada diretamente na copa com auxílio de podão,
restringindo-se àqueles de coloração marrom. Posterior-
mente, foram acondicionados em sacos de papel Kraft
e conduzidos ao Laboratório de Sementes do IFMG/SJE
para triagem. Essa foi realizada manualmente, isolando as
sementes dos frutos e eliminando o material que possuía
alguma injúria, atrofia ou ataque por insetos a fim de se
obter uma melhor qualidade e pureza física dos lotes.
O teor de água das sementes foi determinado
pelo método da estufa a 105 ± 3°C por 24 h, com quatro
repetições de 25 unidades.
As sementes após a triagem foram desinfestadas
com hipoclorito de sódio (NaClO), com 2,0 % de cloro
ativo, a 5,0 % (v/v) durante três min, depois lavadas com
água destilada e colocadas para secar durante dez min
sobre papel toalha. Optou-se pelo NaClO por se tratar de
um composto químico contra proliferação bacteriana.
O trabalho foi conduzido em câmara de germi-
nação do tipo Biochemical Oxigen Demand (BOD) com
fotoperíodo contínuo (24 h) e temperatura de 31°C, pro-
cedimento de rotina usado para espécies florestais pelo
Laboratório de Sementes do IFMG/SJE. O delineamento
experimental adotado foi o inteiramente casualizado
com quatro repetições, no esquema fatorial 4 x 2, sendo
estudado o efeito de quatro concentrações de Óxido de
Mercúrio II (HgO) em substrato (C1 – 0,000 g/cm
3
;. C2
– 0,025 g/cm
3
; C3 – 0,050 g/cm
3
e C4 – 0,075 g/cm
3
) e
dois pré-tratamentos (P1 Testemunha: sementes com
tegumento intacto e P2 escarificação mecânica do
tegumento em esmeril elétrico: as sementes foram fric-
cionadas em esmeril elétrico com auxílio de um alicate
na região oposta ao eixo-embrionário até o desgaste do
tegumento, evitando, contudo danificar o embrião. A
unidade experimental foi constituída por 25 sementes.
Esta quantidade foi definida conforme a capacidade da
caixa gerbox (transparente, com dimensçoes de 11 × 11
× 3,5cm), recipiente empregado para a semeadura de S.
saponaria. A caixa gerbox foi escolhida com a finalidade
de reduzir riscos com a saúde do avaliador e contaminação
ambiental por HgO.
Cada caixa gerbox foi previamente desinfestada
com álcool etílico 70 % (v/v) e preenchida com 200 cm
3
de
vermiculita expandida superfina. A mistura da vermiculita
com o HgO foi realizada na caixa gerbox com auxílio de
um bastão de vidro. A semeadura foi feita sobre a super-
fície do substrato umedecido. As caixas gerboxes foram
fechadas com tampa própria e distribuídas aleatoriamente
na BOD, totalizando 32 unidades experimentais.
As avaliações foram realizadas diariamente até a
contagem final e estabilização de todos os atributos estu-
dados (trigésimo dia), registrando número de sementes
embebidas (Emb), germinação (G, protrusão de radícula
superior a 1,0 cm) e emissões de parte aérea (EPA) e de
raízes laterais (ERL). As sementes não embebidas foram
consideradas duras, pois mantiveram o aspecto de recém
semeadas. Calcularam-se os índices de velocidade da
embebição (IVEmb) e da germinação (IVG) conforme a
metodologia proposta por Maguire (1962).
Após a contagem final, tomaram-se das plântulas
normais os comprimentos da raiz principal (CR) e da
parte aérea (CPA) com um paquímetro digital de precisão
1/10 mm e, depois, obtida a relação CPA/CR. A massa
verde de cada um desses componentes foi realizada com
balança digital de 0,0001 g de precisão. Calculou-se a
massa verde total (MVT) pela soma das massas do sistema
radicular (MVR) e da parte aérea (MVPA). Considerou-se
como plântula normal aquelas que apresentaram desen-
volvimento radicular superior a 1,0 cm (Brasil, 2009).
Todos os dados expressos em porcentagem foram
transformados em e o restante em
, a fim de atender aos critérios de normalidade segundo
Lilliefors e homogeneidade por Cochran. Realizaram-se
teste F, regressão quadrática e teste t pareado, todos a
5 % de significância estatística. Na análise de regressão,
foi usado o método dos mínimos quadrados ordinários
(MQO). As análises estatísticas foram efetuadas com
auxílio do software R versão 3.5.2 (R Core Team, 2018).
Resultados e discussão
O teor de água das sementes de S. saponaria foi de
12,72 ± 6,1431 %. O efeito estatístico de pré-tratamento
foi observado em todos os atributos avaliados (p 0,05),
exceto aqueles obtidos após a contagem final, realizada
aos 30 dias (Tabela 1). Estes apresentaram significân-
cia em nível de concentrações, exceto o comprimento
de parte aérea, cuja média foi de 20,66 ± 6,1470 mm.
As concentrações de HgO resultaram em crescimento
diferenciado das plântulas de saboneteira. Em geral, os
coeficientes de variação foram baixos e evidenciaram a
precisão experimental.
A dormência tegumentar das sementes de S.
saponaria foi comprovada face à dificuldade de embebi-
ção das sementes em água e, consequentemente, menor
germinação no tratamento testemunha (Tabela 2). Foi
necessária a escarificação do tegumento com esmeril
elétrico para favorecer a entrada de água e trocas gasosas
entre ambiente e embrião; 100,0 % das sementes escari-
ficadas tiveram embebição (IVEmb de 15,54) e 85,25 %
germinaram (IVG de 2,07). Essa impermeabilidade pode
ser decorrente de um conjunto de células parenquimáticas
dispostas em paliçada e de uma camada de cutícula, que
protegem o embrião (Freitas et al., 2013). Corroborando
com Albiero et al. (2001), que confirmaram a existência
de várias camadas no tegumento das sementes de S.
saponaria que poderiam limitar a absorção de água.
da Silveira, A. B. et al.
4
Cad. Ciênc. Agrá., v. 11, p. 01–06, 2019. e-ISSN: 2447-6218 / ISSN: 1984-6738
Tabela 1 Resumo da análise de variância, com os dados transformados, dos atributos avaliados até e após contagem
final (30 dias) em sementes de S. saponaria
F. V.
------------------------------------ Q.M. ------------------------------------
Emb G EPA ERL IVEmb IVG
Concentrações (c) 25,89ns 24,19ns 36,44ns 49,12ns 0,15ns 0,02ns
Pré-tratamentos (p) 12504,56* 4823,78* 3068,99* 2047,05* 3,33* 0,89*
c x p 25,89ns 75,37ns 268,22ns 226,78ns 0,03ns 0,04ns
Resíduo 22,14 59,33 268,80 302,78 0,06 0,04
CV exp 6,70 13,72 31,71 36,35 6,67 16,95
CR CPA CPA/CR MVR MVPA MVT
Concentrações (c) 63,63* 0,62 ns 0,47* 0,04* 0,02* 0,01*
Pré-tratamentos (p) 0,21ns 0,08ns 0,00ns 0,00ns 0,01ns 0,00ns
c x p 0,12ns 0,45ns 0,01ns 0,00ns 0,00ns 0,00ns
Resíduo 0,33 0,25 0,00 0,00 0,00 0,00
CV exp 9,47 11,07 6,96 11,92 23,41 3,10
*(p 0,05). ns(p > 0,05). Os graus de liberdade foram 3, 1, 3 e 24 para concentrações, pré-tratamentos, interação e resíduo, respectivamente. Emb
= Embebidas. G = Germinação. EPA = Emissão de parte aérea. ERL = Emissão de raízes laterais. IVEmb = Índice de velocidade da embebição. IVG
= Índice de velocidade da germinação. CR = Comprimento da raiz principal. CPA = Comprimento da parte aérea. MVR = Massa verde do sistema
radicular. MVPA = Massa verde da parte aérea. MVT = Massa verde total.
Tabela 2Médias dos atributos avaliados até contagem final (30 dias) em sementes de S. saponaria
Pré-tratamentos
Emb G ERL EPA IVEmb IVG
---------------------- % ----------------------
P1 59,25 b 48,00 b 41,25 b 44,75 b 10,91 b 1,19 b
P2 100,00 a 85,25 a 70,00 a 76,25 a 15,54 a 2,07 a
Médias seguidas pela mesma letra não se diferenciam pelo teste F (p > 0,05). Emb = Embebidas. G = Germinação. ER = Emissão de raízes. EPA
= Emissão de parte aérea. IVEmb = Índice de velocidade da embebição. IVG = Índice de velocidade da germinação. P1 = Testemunha: sementes
com tegumento intacto. P2 = Escarificação mecânica com esmeril elétrico.
A dormência tegumentar das sementes de S.
saponaria foi comprovada face à dificuldade de embebi-
ção das sementes em água e, consequentemente, menor
germinação no tratamento testemunha (Tabela 2). Foi
necessária a escarificação do tegumento com esmeril
elétrico para favorecer a entrada de água e trocas gasosas
entre ambiente e embrião; 100,0 % das sementes escari-
ficadas tiveram embebição (IVEmb de 15,54) e 85,25 %
germinaram (IVG de 2,07). Essa impermeabilidade pode
ser decorrente de um conjunto de células parenquimáticas
dispostas em paliçada e de uma camada de cutícula, que
protegem o embrião (Freitas et al., 2013). Corroborando
com Albiero et al. (2001), que confirmaram a existência
de várias camadas no tegumento das sementes de S.
saponaria que poderiam limitar a absorção de água.
A embebição tardia do tratamento testemunha
provocou desuniformidade na sua germinação. A embe-
bição das sementes escarificadas iniciou-se no primeiro
dia de contagem, seguida da germinação (quinto dia) e
emissões de parte aérea (oitavo dia) e de raízes laterais
(nono dia). Mais emissões de raízes laterais (70,00 %) e
de parte aérea (76,25 %) foram observadas ao escarificar
o tegumento das sementes. A frequência de plântulas foi
maior nesse tratamento pré-germinativo, demonstrando
potencial de estabelecimento no substrato. Assim, espera-
-se que a semeadura a lanço com sementes escarificadas
de S. saponaria tenha mais sucesso na recomposição
florestal que o uso de sementes com tegumento intacto.
A presença do mercúrio na vermiculita não afetou
a embebição e germinação de S. saponaria (Tabela 1). A
absorção de HgO pela semente pode ter sido limitada em
virtude da baixa solubilidade em água (de 0,052 g.L
-1
a
25°C) e alta densidade (de 11,1 g/cm
3
à 20°C) (Silva e
Machado, 2008; Merck Millipore, 2019). É provável que
solos contaminados por HgO possam manter bancos de
sementes viáveis. Mais pesquisas sobre a avaliação do
banco de sementes e plântulas em ambientes contamina-
dos por metais pesados são recomendadas para melhor
compreensão da interação entre contaminante e vegetal.
Os parâmetros das equações geradas para esti-
mar os atributos avaliados após a contagem final apre-