Quando iniciou-se a análise de sementes, entre 1900 e 1920, toda a atenção e todos esforços estavam concentrados no desenvolvimento de procedimentos, métodos e condições para testar a germinação das sementes. Alguns analistas, contudo, já reconheciam que havia diferenças significativas na velocidade de germinação e no crescimento de plântulas entre lotes da mesma espécie de sementes, como, por exemplo, para sementes de milho (Fig. 1), que não eram levadas em conta na determinação das percentagens de germinação.

Um lote de sementes que germinasse 80% em 10 dias era considerado da mesma qualidade de um lote de sementes da mesma espécie que germinasse 80% em 6 dias. Desde que as diferenças em velocidade de germinação e crescimento de plântulas ficaram bastante óbvias, a idéia de Triebkraft, significando energia germinativa, ressurgiu e foi refinada nos primeiros testes de vigor, os testes do “tijolo moído” e de “primeira contagem”. 

    Com início ao redor de 1920, da organização em níveis  nacional e internacional da análise de sementes e o comércio crescente de sementes, concentrou-se esforços no refinamento e padronização dos procedimentos de análise. Foram estabelecidos, para diversas espécies de sementes, os regimes de temperaturas considerados ótimos, assim como os substratos e períodos de tempo. Avançou-se nos conceitos de normalidade e anormalidade de plântulas para reduzir a subjetividade na interpretação dos resultados do teste e permitir melhor padronização. Estes avanços resultaram na mudança da ênfase em critérios fisiológicos para germinação, tais como velocidade de germinação e de desenvolvimento de plântulas, para critérios morfológicos e estruturais. Um resultado importante, e talvez não intencional, do progresso na padronização da análise de sementes foi a tendência em direção à maximização dos resultados do teste de germinação, isto é, à obtenção dos mais altos resultados. Esta tendência enquadrou-se muito bem na mudança de orientação da análise que se iniciou nos anos 30. A análise de sementes, que havia iniciado para fornecer informações aos agricultores sobre a adequabilidade das sementes para semeadura, desenvolveu forte orientação comercial e regulatória, na qual a reprodutibilidade dos resultados dos testes era considerada essencial, sendo desejáveis os mais altos resultados. 

    As tendências e a orientação da análise de sementes estabelecidas durante a década de 30 sobreviveram às rupturas e distorções da Segunda Guerra Mundial e, na realidade, foram adotadas e fortalecidas no início do período pós-guerra, quando a agricultura recuperou-se e as relações de comércio entre os países foram restabelecidas. Contudo, ocorreu o desenvolvimento de duas novas técnicas durante os anos de guerra, que tiveram uma grande influência sobre nossos conceitos e compreensão da qualidade fisiológica de sementes: o teste de frio para avaliação do potencial de emergência de milho sob condições desfavoráveis de campo, que se tornou um paradigma para os testes de vigor; e a reação do tetrazólio (TZ), um método não germinativo para a avaliação da viabilidade das sementes, que mostrava de forma notável o processo deteriorativo nas mesmas. 

    A década de 50 foi um período bastante fértil para a análise de sementes. Procedimentos e métodos de análise foram refinados, as diferenças na filosofia de análise foram seriamente consideradas, a germinação e o vigor foram reconhecidos como atributos diferentes, e a atenção focalizou-se mais agudamente sobre a padronização dos testes de pureza, germinação e  “autenticidade de cultivares”, além de testes para detecção de doenças associadas às sementes, diminuindo um pouco o interesse pelos testes de vigor. Alguns pesquisadores, contudo, começaram a explorar a reação de tetrazólio com a finalidade de obter uma melhor compreensão da deterioração das sementes.

    A descoberta e aplicação da reação de tetrazólio foi fundamental para nossa compreensão do processo de deterioração nas sementes e de sua relação com germinação e vigor. Danos fisiológicos e necroses nas sementes eram mostrados em vívidos padrões de vermelho e branco, e ficavam claramente evidentes os padrões e a natureza progressiva da deterioração, conforme ilustrado para sementes de algodão (FIg. 2). E, o que é muito importante, a capacidade das sementes germinarem, mesmo obviamente enfraquecidas por extensivas necroses, foi uma observação inevitável na interpretação dos resultados do teste de tetrazólio. Ele é, ou deveria ser, a tecnologia escolhida em qualquer análise rigorosa das causas e efeitos dos problemas de germinação e vigor.

    É provável que seja impossível definir, em termos exatos e não ambíguos, deterioração de sementes, de maneira que nem vou tentar.  De forma prática, contudo, a deterioração das sementes pode ser vista como um complexo de mudanças que ocorrem com o passar do tempo, causando prejuízos a sistemas e funções vitais e resultando na diminuição no grau de capacidade e desempenho da semente. A deterioração começa depois que a semente alcança a maturidade fisiológica (deterioração zero) e continua até ela perder sua capacidade de germinar. A duração do processo de deterioração é determinada principalmente pela interação entre herança genética, o grau de hidratação da semente e temperatura. Nos anos 60 e 70, eu costumava caracterizar a deterioração das sementes em termos dramáticos, de forma a salientar seu papel como um determinante crucial da qualidade da semente: 

(1) A deterioração de sementes é um processo inexorável ou inevitável; 

(2) A deterioração é irreversível; 

(3) Existem diferenças inerentes entre espécies quanto à longevidade das sementes e, portanto, da velocidade de deterioração das mesmas; 

(4) A deterioração é mínima na maturidade da semente; 

(5) A velocidade de deterioração varia entre lotes de sementes da mesma variedade; 

(6) A velocidade da deterioração varia entre sementes individuais dentro de um lote, como resultado das diferentes condições e traumas aos quais elas foram expostas. 

    As três primeiras características pretendiam definir as limitações biológicas no controle da deterioração das sementes, e duas delas podem não ser consideradas tão válidas atualmente como o eram consideradas na década de 1960.  Certas sementes têm sobrevivido por mais de mil anos no solo, e somente podemos supor qual será sua longevidade sob armazenagem criogênica  nos bancos de germoplasma. 

    Há evidências substanciais de que existem mecanismos de reparo ativos com a finalidade de reverter alguns dos efeitos da deterioração em sementes no solo e naquelas submetidas aos vários tipos de condicionamento osmótico. Diferenças inerentes na longevidade de sementes entre espécies e mesmo entre cultivares, contudo, são uma realidade e esta limitação deve ser levada em consideração nos sistemas de controle de qualidade. A quarta característica estabelece a época da maturidade da semente como o último ponto de partida para a implementação de procedimentos de controle de qualidade. As duas últimas características da deterioração das sementes são críticas para entendermos as relações entre a deterioração e a germinação, germinação e vigor, e entre vigor e deterioração – o principal assunto em discussão neste artigo.

Deterioração em sementes de algodão, evidenciada pelo teste de tetrazólio (Fig 2)

    O aspecto mais importante da relação entre deterioração de sementes e germinação pode ser declarado simplesmente como: a perda da capacidade de germinação é a conseqüência ou o efeito final prático da deterioração; é a última coisa que acontece no processo de deterioração. Este aspecto é representado graficamente (Fig. 3), mostrando que já ocorreu considerável deterioração antes que haja diminuição na percentagem de germinação. Esta relação é  ilustrada com plântulas de soja no quinto dia do teste de germinação (Fig. 4). As quatro plântulas da esquerda são consideradas plântulas normais e têm peso igual na avaliação, apesar das diferenças bastante óbvias na sua “energia germinativa”. A quinta e sexta plântulas a partir da esquerda, não cumprem os critérios morfológicos para germinação, enquanto a sétima e última plântula chegou ao estágio final do processo de  deterioração – é incapaz de germinar.  Duas questões surgem naturalmente da premissa de que a perda da capacidade de germinar é a conseqüência final da deterioração da semente: existem conseqüências ou efeitos menores da deterioração? Se existem, eles afetam significativamente o valor das sementes para semeadura?

    As conseqüências e efeitos menores da deterioração são múltiplos e seqüenciais e apresentam efeitos muito significativos sobre o desempenho das sementes no campo. Os efeitos menores são mais significantes para os especialistas em controle de qualidade e agricultores do que a perda da capacidade de germinar. As empresas de sementes retiram do mercado os lotes que apresentam percentagem de germinação abaixo de seus padrões, e os agricultores não utilizam sementes que eles saibam que têm baixa germinação. Porém, as empresas continuam a comercializar e os agricultores continuam a utilizar lotes de sementes que têm sofrido muitos dos efeitos menores da deterioração mas não a um grau em que a capacidade de germinar tenha sido significativamente reduzida. A influência poderosa de algumas das conseqüências menores da deterioração sobre o desempenho das sementes a campo é mostrado nos notáveis resultados de testes de emergência a campo de amostras de sementes de soja de 94 lotes de sementes. Estes lotes estavam no mercado e apresentavam na etiqueta a percentagem de germinação de 80%, o “padrão”. Realizamos testes de germinação e constatamos que a germinação variava de um máximo de 94% até os 80% aceitáveis para comercialização: 29 amostras germinaram de 90 a 94%; 47 amostras germinaram de 85 a 89%; e 18 lotes germinaram de 80 a 84%. As sementes destas amostras foram então semeadas em testes de campo para determinar a emergência na época em que se realizava o plantio precoce de soja. A emergência a campo das 29 amostras com germinação em laboratório de 90 a 94% variou de 50-59%  a 90% ou mais; emergência das 18 amostras com 80-84% de germinação variou de 70% até 49%.  Em uma casual leitura dos dados indica que a informação fornecida pelas reais percentagens de germinação das amostras de sementes não foi um indicador confiável de seu desempenho a campo. O fato de que a percentagem de germinação da etiqueta de todos os 94 lotes de sementes amostrados era de 80% tornava-a totalmente sem significado como uma medida do desempenho potencial das sementes a campo. 

Plântulas de soja em teste de germinação (fig 4)

    Em 1969 propus a seqüência dos efeitos menores da deterioração das sementes (Fig. 5). Embora muito tenha sido aprendido desde 1969 sobre os sistemas biológicos e bioquímicos envolvidos na deterioração das sementes e outros organismos vivos, a seqüência proposta e o progresso da deterioração, em termos de seus efeitos sobre as reações e respostas das sementes, parece ser ainda bem razoável. O primeiro evento, ou primeiro passo na deterioração das sementes parece ser a danificação aos sistemas de membranas, que são locais importantes para muitas reações: as sementes perdem eletrólitos, açúcares, aminoácidos, e muitas outras substâncias químicas. Os mecanismos energéticos e de síntese são então afetados: diminui a taxa respiratória e a atividade de muitas enzimas. A redução na produção de energia e na biossíntese apresenta um efeito pronunciado sobre a velocidade das respostas germinativas: diminui a velocidade de germinação e de crescimento e desenvolvimento de plântulas. À medida que a deterioração avança, a resistência ou tolerância das sementes aos estresses ambientais diminui: a emergência a campo sob condições menos que favoráveis é reduzida; e a longevidade em armazenamento diminui. A velocidade e uniformidade do crescimento e desenvolvimento de plântulas diminui e há, ou pode haver, uma substancial redução no rendimento.  A emergência a campo, mesmo sob condições relativamente favoráveis, diminui e, normalmente, ocorre um aumento no número de plântulas anormais antes que a deterioração culmine na perda da capacidade de germinar – o último efeito ou conseqüência prática final da deterioração. A lógica da seqüência proposta é mais evidente quando o progresso da deterioração é visto em ordem inversa, isto é, a partir dos estágios finais até os iniciais. Não pode haver, logicamente, quaisquer efeitos menores da deterioração em sementes que não possam germinar; desta forma, não podem ocorrer os efeitos menores de redução de velocidade de crescimento e desenvolvimento de plântulas, nãouniformidade e redução do rendimento em sementes que falham em emergir; e assim por diante. emergir; e assim por diante. Perdas significativas no rendimento, relacionadas aos efeitos menores da deterioração, portanto, manifestam-se somente para populações já estabelecidas. As perdas documentadas em muitos estudos estão geralmente associadas com baixos níveis de crescimento e desenvolvimento, falta de uniformidade, atraso na maturidade, aumento na competição com invasoras devido ao fechamento tardio e incompleto da canópia vegetal, perdas na colheita devido a não uniformidade. Alguns dos mais dramáticos efeitos dos menores graus de deterioração sobre o rendimento do cultivo têm sido demonstrados em campos de produção cultivados para obtenção de produtos que se originam diretamente a partir dos processos de crescimento, como por exemplo, bulbos (cebola), raízes (rabanete, nabo), cabeças (repolho, alface).

    Observa-se que os efeitos menores da deterioração sobre as respostas e desempenho da semente são de três principais tipos: 1) danificações e disfunções dos sistemas biológicos, como degradação das membranas; 2) diminuição da velocidade e/ou intensidade e uniformidade das respostas e atividades fisiológicas, como a velocidade de germinação e de crescimento de plântulas; e 3) diminuição da tolerância aos estresses ambientais, como condições de campo menos do que favoráveis. Estes três tipos de efeitos da deterioração serão posteriormente discutidos em conexão com testes de vigor.

    A velocidade e o progresso da deterioração nas sementes são fundamentalmente influenciados pelo grau de hidratação da semente, temperatura, e herança genética. Sementes de algumas espécies, tais como cebola e soja, são inerentemente de vida curta, enquanto outras, tais como o arroz, são de vida longa. O ambiente no campo tem um efeito profundo sobre a qualidade fisiológica das sementes. Temperaturas altas, chuvas freqüentes e alta umidade, podem resultar em uma rápida e extensiva deterioração, causando baixa germinação e vigor de sementes na época da colheita.Temperatura e umidade das sementes são os principais fatores que afetam, a velocidade de deterioração. Enquanto diversos outros fatores interagem para acelerar os processos deteriorativos, tais como imaturidade da semente, danos mecânicos, insetos e doenças associadas às sementes. A importância da umidade e temperatura foi realçada muitos anos atrás por Jim Harrington,  em suas famosas regras práticas para armazenamento de sementes: a longevidade de uma semente é dobrada para cada 1% de diminuição no seu conteúdo de umidade e cada 5,5°C de diminuição na temperatura durante o armazenamento.

    O interesse e atenção ao vigor que haviam se iniciado nos primeiros tempos da análise de sementes, diminuído nos anos 30 e essencialmente desaparecido na década de 50, renasceram como ressurgiu fênix de suas cinzas, nos anos 70. Existiram muitas razões para o renascimento do interesse e das atividades relacionadas ao vigor de sementes nos anos 70. Algumas das mais importantes eram a modernização, mecanização e profissionalismo da produção agrícola, a maior disponibilidade de cultivares melhoradas e de híbridos, a crescente dependência dos agricultores nas empresas de sementes para obtenção das mesmas, o aumento dos preços das sementes, o aumento nos custos de produção das lavouras, um conhecimento ampliado sobre deterioração de sementes e seus efeitos, e a melhoria das tecnologias para avaliação da qualidade das sementes. E, o mais importante, muitos agricultores começaram a reconhecer que o estabelecimento de uma satisfatória população de plantas na lavoura era o primeiro passo crítico na produção, e que o fracasso neste primeiro passo era um risco que exigia cuidado. Eles começaram a questionar a utilidade do uso da percentagem de germinação da etiqueta na escolha de lotes de sementes de alto desempenho para semeadura e pediram novas formas mais efetivas para diferenciar lotes de sementes com relação ao potencial de desempenho no campo, isto é, como identificar lotes de sementes com potencial superior e assim menor risco. Para responder às necessidades expressas pelos agricultores e por algumas empresas de sementes, os pesquisadores refinaram e renovaram alguns dos testes de vigor já em uso, desenvolveram excelentes novos testes e os tornaram disponíveis para ambos, agricultores e empresas de sementes. Vigor de sementes e deterioração estão fisiologicamente ligados, são aspectos recíprocos, imagens refletidas no espelho, da qualidade de sementes. A deterioração tem uma  conotação negativa, enquanto o vigor tem uma conotação extremamente positiva; o vigor diminui à medida que a deterioração aumenta. Deterioração é o processo de envelhecimento e morte da semente, enquanto vigor é o principal componente da qualidade afetado pelo processo de deterioração. A relação entre germinação com deterioração e vigor é similar. 

    As inadequabilidades do teste de germinação são provenientes de três principais fontes ou fatores que já foram introduzidos e discutidos em alguma extensão: 1) a “filosofia” e metodologia do teste de germinação; 2) a natureza da deterioração de sementes e sua relação com a germinabilidade, e 3) o desenvolvimento de um negócio de produção agrícola mecanizado, tecnologicamente avançado, com grande uso de capital e economicamente complexo. A filosofia que norteia o teste de germinação é a otimização e padronização das condições do teste, de forma a obter os melhores resultados. Os testes são realizados em meio essencialmente artificial e esterilizado, umedecido a um grau favorável, em germinadores umidifi-cados, ajustados na temperatura ótima para a espécie da semente testada, por um período de tempo longo o suficiente para permitir que mesmo sementes  “fracas” germinem e desenvolvam plântulas normais. Enquanto os princípios de otimização e maximização dos testes de germinação são relativamente moderados pelos conceitos de plântulas normais e anormais, apenas as plântulas muito doentes e deformadas são normalmente excluídas da percentagem de germinação. Plântulas fracas, semidefeituosas e robustas têm o mesmo peso na percentagem de germinação, uma vez que sob a definição operacional utilizada no teste de germinação este é um parâmetro da qualidade da semente não comensurável : uma semente ou germina ou não germina; ela é ou 100% germinável ou 0% (morta ou anormal). Enquanto os resultados de um teste de germinação forem expressos como uma percentagem de sementes que germinam, a presunção implícita de equivalência entre sementes incluídas na percentagem de germinação é simplesmente inválida.

    Considere dois lotes de sementes da mesma cultivar, um germinando 100% e o outro, 50%. De acordo com a presunção de equivalência em qualidade entre as sementes germináveis, dobrar a taxa de semeadura do lote com 50% de germinação deveria produzir os mesmos resultados daquele que tem 100% de germinação. Porém, nenhum agricultor sério aceita esta presunção de equivalência e poucos, se é que algum, aceitariam correr este risco. A segunda fonte de inadequabilidade do teste de germinação, a natureza da deterioração de sementes e sua relação com a germinação, já foi identificada e discutida. A perda da germinação é o último efeito prático ou conseqüência da deterioração, assim, a natureza progressiva da deterioração e seus efeitos menores não são levados em conta. As complexidades tecnológicas e econômicas da moderna produção agrícola, a terceira fonte de inadequabilidade do teste de germinação foram amplamente discutidas anteriormente em conexão com as razões para o renascimento do interesse nos testes de vigor ocorrido a partir dos anos 70.

    Desde que o vigor é um atributo somente de sementes capazes de germinar, os testes de vigor são designados para avaliar um, vários ou a maioria dos efeitos menores da deterioração sobre o potencial de desempenho das sementes. Os testes de vigor têm sido classificados de diversas maneiras: testes diretos e indiretos, testes bioquímicos e fisiológicos, e assim por diante. De um ponto de vista relativo ao desenvolvimento, contudo, eles podem ser melhor agrupados dentro das mesmas três categorias usadas anteriormente para os efeitos menores da deterioração. 

    (1) Testes que avaliam a danificação dos sistemas básicos biológicos/ bioquímicos: por exemplo, a degradação das membranas como refletida na condutividade, resistência, turbidez e acidez da água de embebição das sementes, taxa de respiração e quociente respiratório, a reação de tetrazólio e a atividade de outros sistemas de enzimas. Evidência valiosa de danos nas membranas e mudanças na permeabilidade pode ser obtida a partir da observação direta da profundidade da coloração nos testes de tetrazólio de alguns tipos de sementes.

    (2) Testes que medem a velocidade e intensidade das atividades e respostas fisiológicas: por exemplo, velocidade de germinação e de crescimento e desenvolvimento de plântulas, comprimento de plântulas em um número especificado de dias, pesos verde e/ou seco de plântulas.

    (3) Testes que medem mudanças na resistência ou tolerância a condições de estresse: por exemplo, o teste de frio para sementes de milho, teste de germinação sob frio para algodão, testes de envelhecimento acelerado e deterioração controlada, testes de areia e tijolo moído. Apesar da abundância de testes de vigor, contudo, somente poucos são utilizados amplamente como rotina na análise de sementes nos laboratórios de controle de qualidade: o teste de frio para milho, os testes de envelhecimento acelerado e deterioração controlada, os testes de velocidade de germinação e de crescimento de plântulas e o teste de tetrazólio.

    Os testes de vigor têm sido objeto de vários graus de controvérsia por quase 40 anos. A controvérsia tem sido conduzida ao redor de diferentes pontos de vista e preocupações de três grupos principais. 

    Os tecnologistas de sementes e pesquisadores há muito tempo sentem que o teste de germinação apresenta sérias deficiências como uma medida do valor das sementes para o campo, que já estavam disponíveis testes muito eficientes para avaliar o vigor da semente, e que eles poderiam ser totalmente explorados para dar aos agricultores informações adicionais valiosas sobre a qualidade das sementes disponíveis/ oferecidas para semeadura. 

    Agentes de fiscalização de sementes inicialmente tinham sérias preocupações quanto à validade do conceito de vigor e o nível de padronização. Com o tempo, contudo, eles reconheceram o poder dos testes de vigor e muitos começaram a tomar a posição de que não obter ou deter informações sobre o vigor de lotes de sementes violava o direito dos consumidores de serem completamente informados sobre as características e qualidade das sementes oferecidas no mercado. 

    A indústria de sementes tem geralmente sido contrária à incorporação de recomendações para testes de vigor nas regras para análise de sementes e nas exigências de rotulagem nas leis de sementes, embora os laboratórios das empresas de sementes terem sido, e ainda serem, os primeiros a utilizarem os testes de vigor. 

    Sua oposição surgiu muito oportunamente a partir do temor de que os resultados dos testes de vigor poderiam ser exigidos nos dados da etiqueta das sementes, o que resultaria em complicações incontroláveis no controle do estoque, responsabilidade e litígios.  Não sei de nenhum país que exija que as sementes comercializadas tenham no rótulo os dados de vigor. 

    Minha posição pessoal desde muito tempo é de que o mais efetivo e benéfico uso dos testes de vigor está nos laboratórios de garantia de qualidade e controle de produtores de sementes e empresas para identificar lotes de sementes em processo de deterioração, lotes de risco que deveriam ser retirados do estoque e direcionados para outros usos. 

    Porém, também reconheço o direito dos agricultores de solicitar aos comerciantes de sementes qualquer informação disponível sobre o vigor dos lotes de sementes que eles estão interessados em comprar e de ser capazes de acessar serviços de testes de vigor de qualquer laboratório.

    O progresso é um dos temas centrais da nossa época. Contudo, não é inteiramente propulsionado por novas idéias e tecnologias, como parece ser de visão geral. Existem muitos precedentes e evidência abundante de que uma fração substancial do fluxo do progresso deriva de uma melhor compreensão do que já se conhece e de que novos e mais profundos entendimentos são obtidos reexaminando e revisando velhas observações, conceitos, tecnologias e problemas. Os assuntos e conceitos discutidos neste artigo não são novos. A ciência básica não é nova. Mesmo os gráficos não são novos. Porém, tentei examinar os conceitos, as relações e a ciência de maneira que pudessem resultar em uma compreensão melhorada dos diversos conceitos e alguns novos entendimentos dentro da ciência e premissas sobre as quais eles estão baseados.  Se fui, pelo menos parcialmente, bem sucedido, o resultado deveria ser uma melhor percepção de ambas as limitações e oportunidades dos conceitos de vigor na melhoria do desempenho das sementes usadas para produção agrícola e minimizar um dos importantes riscos na produção, que poderia ser considerada uma precursora do progresso.