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Cryopreservation of Coffea spp. seeds: thermal, hygroscopic, oxidative stress and targeted metabolomics characterization, associated with the physiological quality

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Arquivo retido a pedido da autoria, até agosto de 2027.

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Editor

Universidade Federal de Lavras

Faculdade, Instituto ou Escola

Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

Departamento

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitotecnia

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Tipo de impacto

Tecnológico

Áreas Temáticas da Extenção

Educação
Meio ambiente
Tecnologia e produção
Trabalho

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 3: Saúde e bem-estar
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima
ODS 17: Parcerias e meios de implementação

Dados abertos

Resumo

A conservação dos recursos genéticos de Coffea permanece desafiadora devido ao comportamento das sementes, de armazenamento intermediário a recalcitrante, o que limita a aplicação de estratégias convencionais de conservação em bancos de sementes e aumenta a dependência de coleções mantidas em campo. Este estudo investigou como o teor de água, os diferentes tipos de embalagens, as propriedades calorimétricas da água nos tecidos e a metabolômica alvo influenciam a resposta fisiológica de sementes de Coffea submetidas à imersão em nitrogênio líquido, criopreservação. Avaliou-se a qualidade fisiológica das sementes por meio dos testes de viabilidade por tetrazólio, condutividade elétrica e germinação. Foram realizadas análises do perfil bioquímico, incluindo respostas antioxidantes, composição lipídica, açúcares solúveis, carboidratos da parede celular e frações de biomassa. Os resultados mostraram que o sucesso da criopreservação depende de uma faixa restrita de teor de água e é fortemente influenciado pelo tipo de embalagem utilizado que afetam a eficiência do reaquecimento e a integridade dos tecidos. A ausência de água congelável detectável não é suficiente para predizer o desempenho pós-criopreservação, indicando que o comportamento da água, isoladamente, não explica completamente a sobrevivência das sementes. Em contrapartida, a recuperação fisiológica está associada a perfis bioquímicos específicos, incluindo compostos solúveis, carboidratos estruturais, composição lipídica e preservação proteica. Determinados compostos, tais como verbascose e galactose, apresentam associação consistente com maior viabilidade e germinação, sugerindo seu potencial como indicadores bioquímicos da qualidade fisiológica. Esses resultados demonstram que a tolerância à criopreservação das sementes de Coffea resulta da interação entre o estado da água, o acondicionamento e as características bioquímicas intrínsecas das sementes.

Abstract

The conservation of Coffea genetic resources remains challenging because the seeds exhibit intermediate to recalcitrant storage behavior, limiting the use of conventional conservation strategies in seed banks and increasing reliance on field collections. This study investigated the effects of seed water content, packaging type, the calorimetric properties of water in seed tissues, and targeted metabolomics on the physiological response of Coffea seeds subjected to immersion in liquid nitrogen. Seed physiological quality was evaluated by tetrazolium viability, electrical conductivity, and germination tests. Biochemical analyses included antioxidant responses, lipid composition, soluble sugars, cell wall carbohydrates, and biomass fractions. The results showed that successful cryopreservation depends on a narrow range of seed water content and is strongly affected by packaging type, which influences rewarming efficiency and tissue integrity. The absence of detectable freezable water was not sufficient to predict postcryopreservation performance, indicating that water behavior alone does not fully explain seed survival. Physiological recovery was associated with specific biochemical profiles, including soluble compounds, structural carbohydrates, lipid composition, and protein preservation. Compounds such as verbascose and galactose were consistently associated with higher viability and germination, indicating their potential as biochemical indicators of physiological quality. These findings show that cryopreservation tolerance in Coffea seeds is related to the interaction between water status, packaging conditions, and the intrinsic biochemical characteristics of the seeds.

Descrição

Área de concentração

Produção e Tecnologia de Sementes

Linha de pesquisa

Produção Vegetal

Agência de desenvolvimento

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Citação

GONTIJO, Gabriela Ribeiro. Cryopreservation of Coffea spp. seeds: thermal, hygroscopic, oxidative stress and targeted metabolomics characterization, associated with the physiological quality. 2026. 104 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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