Mobilização de reservas em sementes de Apuleia leiocarpa (Vogel) J.F. Macbr. (garapa) durante a embebição

Quantificou-se a mobilização de reservas no eixo embrionário, nos cotilédones e no tegumento de sementes de Apuleia leiocarpa (garapa), durante a germinação. Os resultados mostram que houve aumento significativo das reservas de amido, ácido esteárico e proteína nos cotilédones durante o processo de embebição. Por outro lado, no embrião houve aumento significativo somente nos teores de manose, enquanto as reservas dos ácidos graxos mirístico, palmítico, esteárico, oléico e linoléico decresceram significativamente. Os teores de manose e galactose aumentaram significativamente no tegumento. Com exceção do ácido láurico, todos os demais não foram detectados após 48 horas de embebição.

Mobilização de reservas durante a germinação das sementes e crescimento das plântulas de Caesalpinia peltophoroides Benth. (Leguminosae-Caesalpinoideae)

Este trabalho teve como objetivo estudar a mobilização de reservas de sementes de Caesalpinia peltophoroides Benth. durante a germinação e crescimento inicial das plântulas. As variações nas reservas de carbiodratos, lipídios e proteínas foram analisadas desde o período pré-germinativo (0 a 5 dias após a semeadura - DAS) até a total senescência e abscisão dos cotilédones, aos 35 DAS, por meio de testes bioquímicos nos cotilédones das sementes. Os resultados indicaram que os lipídios constituem o principal composto de reserva nos cotilédones, contribuindo com cerca de 50% de massa seca. Carboidratos solúveis representaram 32%, as proteínas solúveis 7,7% e o amido 6,8% de massa seca dos cotilédones. Os lipídios sofreram marcante decréscimo entre 5 e 10 dias após a semeadura, período em que se observou elevada taxa de crescimento das plântulas. Carboidratos e proteínas solúveis exibiram tendência gradativa de queda, enquanto no amido, isso quase não foi detectado. A redução do peso de massa seca dos cotilédones foi bem correlacionada com o aumento da biomassa da plântula.

Mobilização de reservas e partição de metabólitos durante a germinação da semente e o estabelecimento da plântula em moringa

Seed germination and seedling establishment are critical processes for commercial plantation and depend directly on reserve mobilization as a source of cellular fuels and biosynthetic precursors. In this way, we investigated the coordination among reserve mobilization, metabolite partitioning, and mobilizing enzyme activities in Moringa oleifera Lam (moringa) an oil-seeded species employed in biofuel production. Seeds were germinated under controlled conditions and seedlings were grown hydroponically at a greenhouse. Samples were harvested at 0, 4, 8, 10, 12, 16, and 20 days after imbibition (DAI). The contents of dry mass (DM), neutral lipids (NL), soluble proteins (SP), starch, total soluble sugars (TSS), non-reducing sugars (NRS), and total free amino acids (TFAA) as the activity of isocitrate lyase (ICL), acid proteases, and amylases were determined. The mobilization of storage proteins was initiated during seed germination whereas the mobilization of storage lipids and starch was triggered throughout seedling establishment although all reserves have been depleted until 20 DAI. The partitioning of DM and metabolites to the roots and the shoots was uneven during seedling establishment. Low shoot/root ratio on the basis of DM could be related to the natural occurrence of moringa in drought climates. In the roots, TSS, NRS, and TFAA were accumulated from 12 to 16 DAI and then were consumed until the end of the experiment. In the shoots, TSS and TFAA were consumed in parallel with NRS accumulation from 12 to 20 DAI. The activity of ICL, acid proteases, and amylases was coordinated with the mobilization of lipids, proteins and starch respectively. Thus, we propose that the patterns of reserve mobilization and metabolite partitioning verified in moringa seem distinct from those found to other tree species and may be involved in metabolic strategies to enable environment colonization

Caracterização da mobilização das reservas das sementes do maracujá-amarelo (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa O. Deg) durante a germinação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mobilização de reservas na emergência e desenvolvimento de plântulas de cupuaçuzeiro (Theobroma grandiflorum (Willd.ex.Spreng.) Schum.). 1. Carboidratos.

Com o objetivo de conhecer os sítios de reservas de carboidratos, foram determinadas as quantidades de amido, açúcares solúveis totais e redutores em amostras de sementes, de cotilédones, raízes, epicótilos e folhas de plântulas de cupuaçuzeiro (Theobroma grandiflorum (Wild. ex. Spreng.) Schum.). As plântulas foram oriundas de sementes expostas antes da semeadura a 16°±2°C e 65±5 % UR, por 48, 72, 240 e 480 horas, e a 21°±2°C e 45±5 % UR, por 48 e 72 horas, comparadas com outras provenientes de sementes semeadas imediatamente após o despolpamento manual ou mecânico. A maior fonte de reservas de carboidratos nas sementes foi o amido (13,2 %), seguido de açúcares solúveis totais (8,1 %) e redutores (0,3 %). Aos 30 dias após a semeadura, os cotilédones continuavam sendo os principais sítios de reservas de amido, açúcares solúveis totais e redutores. Aos 90 dias após a semeadura, as reservas de carboidratos nos cotilédones eram mínimas, açúcares solúveis totais (0,21 %) e redutores (0,08 %) e amido (0,05 %). Ao final do estudo, os principais sítios de reservas de amido, açúcares solúveis totais e redutores foram os epicótilos, raízes e epicótilos, respectivamente.

Mobilização de reservas na emergência e desenvolvimento de plântulas de cupuaçuzeiro (Theobroma grandiflorum (Willd. ex.Spreng.) Schum.). 2 - Proteínas e aminoácidos.

Este estudo objetivou quantificar as reservas de proteínas solúveis e aminoácidos livres em sementes e em cotilédones, raízes, epicótilos e folhas de plântulas de cupuaçuzeiro (Theobronza grandiflorum (Willd. ex.Spreng.) Schum.). As amostragens de sementes foram realizadas após o despolpamento, assim como antes e depois de expô-las a 16 ± 2 °C e 65 ± 2 % UR, por 48, 72, 240 e 480 horas, e a 21 ± 2 °C e 45 ± 2 % UR, por 48 e 72 horas; e das partes estruturais das plântulas aos 30, 45 e 90 dias após a semeadura. Conclui-se que: a) a desidratação de sementes de cupuaçuzeiro provoca redução nos teores médios de proteínas solúveis e aumento nos de aminoácidos livres; b) as proteínas solúveis, com 23,6 % do total de peso seco da biomassa, são as maiores fontes de reservas nas sementes de cupuaçuzeiro, enquanto os aminoácidos livres representam apenas 1 % desse total; c) aos 30 e 90 dias após a semeadura, os cotilédones são os principais locais de reservas de proteínas solúveis e aminoácidos livres.

Variação ao longo do dia da atividade de enzimas do catabolismo de sacarose em plântulas de Hymenaea courbaril L. durante a mobilização do xiloglucano de reserva

Sementes de Hymenaea courbaril L. possuem um polissacarídeo de reserva que é mobilizado após a germinação, quando a primeira folha da planta já é fotossinteticamente ativa. No momento da mobilização das reservas, a plântula precisa coordenar duas fontes de carboidratos: a fotossíntese e a mobilização das reservas. Ambos geram sacarose como forma de exportação de carbono. Para entender a alocação de recursos na plântula, portanto, é necessário avaliar o catabolismo de sacarose nos órgãos. Neste trabalho foram analisados os carboidratos de baixo peso, quantificada a atividade da sacarose sintase e das três isoformas de invertase nos diferentes órgãos de plântulas de H. courbaril ao longo de um dia. As dosagens foram feitas no período de mobilização do xiloglucano, sendo as plântulas coletadas em intervalos de 6 horas, com uma coleta extra às 2 horas da manhã. Cada uma das enzimas apresentou um padrão característico de variação ao longo do dia, sugerindo funções distintas e independentes em cada órgão. A análise dos carboidratos mostrou altas concentrações de sacarose nos órgãos-dreno, enquanto os cotilédones apresentaram altas concentrações de monossacarídeos livres. A existência de isoformas com propriedades e distribuição celular distintas variando de forma independente ao longo do dia sugere que as isoformas podem ter funções fisiológicas distintas dentro da planta.

Papel das reservas intracelulares de cálcio no efeito de aminoácidos excitatórios sobre a fosforilação da proteína ácida fibrilar glial (GFAP) em hipocampo de ratos jovens

A proteína ácida fibrilar glial (GFAP) é uma proteína da classe dos filamentos intermediários, exclusivamente expressa em astrócitos no sistema nervoso central (SNC). A função específica da fosforilação desta proteína é ainda desconhecida. No entanto, tem sido demonstrado que o equilíbrio dinâmico entre o estado fosforilado e desfosforilado de sítios específicos da GFAP pode regular a polimerização e despolimerização dos filamentos intermediários durante eventos de estruturação do citoesqueleto glial. Nosso grupo de pesquisa demonstrou que a fosforilação da GFAP em hipocampo de ratos jovens (P12-P16) é estimulada no mesmo nível por glutamato, via um receptor glutamatérgico metabotrópico do grupo II (mGluR II), e pela ausência de Ca2+ externo (presença de EGTA). Entretanto, o tratamento simultâneo com glutamato e EGTA não resulta em efeito sinergístico, sugerindo um mesmo mecanismo de ação para estas duas situações estimulatórias da fosforilação da GFAP (WofchuK & Rodnight, 1994; Kommers et al., 1999; Rodnight et al., 1997). Este mecanismo provavelmente não envolve reservas intracelulares de Ca2+ associadas a receptores de IP3, uma vez que mGluRs II estão envolvidos com o mecanismo de transdução de sinal via adenilato ciclase e não via hidrólise de fosfoinositídios. Uma hipótese proposta é de que o glutamato, via mGluR, bloqueia canais de Ca2+ tipo L, inibindo uma cascata de desfosforilação dependente de Ca2+, associada a GFAP (Rodnight et al., 1997). Interessantemente, os receptores rianodina (RyRs) presentes nas reservas intracelulares de Ca2+ reguladas por tais receptores estão associados com canais de Ca2+ tipo L (Chavis et al., 1996). Com base nestes dados, buscou-se neste trabalho avaliar se a modulação glutamatérgica da fosforilação da GFAP em fatias de hipocampo de ratos jovens envolve as reservas intracelulares de Ca2+ reguladas por RyRs e se o Ca2+ proveniente destas reservas atua de maneira semelhante ao Ca2+ oriundo do espaço extracelular. Nossos resultados mostraram que há uma evidente participação do Ca2+ proveniente das reservas intracelulares reguladas por RyRs no mecanismo modulatório da fosforilação da GFAP via ativação de mGluRs em fatias de hipocampo de ratos jovens, uma vez que a cafeína e a rianodina (agonistas de RyRs) revertem totalmente o efeito estimulatório do agonista glutamatérgico metabotrópico 1S,3R-ACPD sobre a fosforilação da proteína e este efeito da cafeína é inibido por dantrolene (antagonista de RyRs). Talvez o Ca2+ oriundo das reservas reguladas por RyRs tenha o mesmo papel do Ca2+ proveniente do espaço extracelular, ou seja, desencadeia uma cascata de desfosforilação associada à GFAP mediada pela calcineurina, uma vez que quelando o Ca2+ intracelular livre com BAPTA-AM, após a mobilização destas reservas, tal efeito não ocorre. A participação de receptores adenosina (AdoRs) e do AMP cíclico (AMPc) ainda permanece a ser estudada. Entretanto, é sabido que em ratos jovens a ativação de mGluRs aumenta a formação de AMPc potenciando o efeito de outros tipos de receptores, como os AdoRs e, provavelmente, isto é mediado por um mGluR II (Schoepp & Johnson, 1993; Winder & Conn, 1996). Neste trabalho mostrou-se justamente o possível envolvimento de tais mecanismos de transdução de sinal na modulação da fosforilação da GFAP, pois a adenosina deaminase (enzima que metaboliza adenosina endógena) e a forscolina (agente que estimula a enzima adenilato ciclase) alteraram o nível de fosforilação da GFAP. Estes resultados evidenciam o envolvimento das reservas intracelulares de Ca2+ reguladas por RyRs no mecanismo de transdução de sinal que modula o estado de fosforilação GFAP mediado pela ativação de mGluRs.

Efeito do hormônio hiperglicemiante de crustáceos sobre as reservas de carboidratos em Chasmagnathus granulata alimentados com uma dieta rica em proteínas ou em carboidratos

Estudos com o hormônio hiperglicemiante de crustáceos (CHH) tem sido realizados desde 1944 quando foi constatado, pela primeira vez, seu efeito na mobilização das reservas de glicogênio causando hiperglicemia. O objetivo deste trabalho foi investigar a ação do CHH sobre o metabolismo de carboidratos de caranguejos Chasmagnathus granulata intactos submetidos às dietas rica em proteínas (HP) ou rica em carboidratos (HC) e injetados com extrato de pedúnculos proveniente de animais de ambas as dietas. Após a injeção de extrato de pedúnculos, foram avaliados, in vivo: a glicose hemolinfática, a glicose livre hepatopancreática e muscular e o glicogênio hepatopancreático e muscular de animais alimentados com dieta HP, injetados com extrato de pedúnculos provenientes de animais HP (HP/HP), e de animais HC (HP/HC), bem como de animais alimentados com uma dieta HC, injetados com extrato de pedúnculos oriundos de animais HP (HC/HP) e de animais HC (HC/HC). Além de animais controle injetados com solução fisiológica para caranguejo (SFC). Os resultados obtidos confirmam a ação hiperglicemiante dos extratos de pedúnculos, independentemente da dieta de origem dos mesmos. Foi observado um padrão de resposta diferencial segundo a dieta a qual os animais foram submetidos. Assim, os resultados demonstram que nos animais submetidos a uma dieta HP o CHH agiu aumentando os níveis de glicose circulante a partir das reservas de glicogênio dos hepatopancreócitos e do músculo. Mas, nos animais alimentados com uma dieta HC, embora o CHH tenha elevado o nível de glicose circulante, não foram observadas alterações nas reservas de carboidratos do hepatopâncreas e do músculo. Estes resultados demonstram que o mecanismo de ação do CHH sobre as reservas de carboidratos de Chasmagnathus granulata depende da dieta a qual os animais foram submetidos.

Regulação da mobilização de lipídios e proteinas por hormônios, fontes de carbono e nitrogênio durante o crescimento pos-germinativo em girassol

The mobilization of food reserves in storage tissues and allocation of their hydrolysis products in the growing axis are critical processes for the establishment of seedlings after germination. Therefore, it is crucial for mobilization of reserves to be synchronized with the growing axis, so that photosynthetic activity can be started before depletion of reserves. For this, integrative approaches involving different reserves, different hydrolysis products and interaction between storage and growing axis tissues, either through hormones or metabolites with signaling role, can contribute greatly to the elucidation of the regulation mechanisms for reserve mobilization. In this study, was hypothesized that hormones and metabolites have different actions on reserve mobilization, and there must be a crossed effect of sugars on the mobilization of proteins and amino acids on lipids and starch mobilization in sunflower seedlings. This study was conducted with seeds of sunflower (Helianthus annuus L.) hybrid Helio 253 using in vitro culture system. Seeds were germinated on Germitest® paper and grown on agar-water 4 g/L without addition of nutrients during 9 days after imbibition (DAI) for growth curve. To verify the effect of metabolites and hormones, seedlings were transferred in the 2nd DAI to agar-water 4 g/L supplemented with increasing concentrations of sucrose or L-glutamine, abscisic acid, gibberellic acid or indolebutyric acid. The results of this study confirm that the mobilization of lipids and storage proteins occurs in a coordinated manner during post-germination growth in sunflower, corroborating the hypothesis that the application of external carbon (sucrose) and nitrogen (L-glutamine) sources can delay the mobilization of these reserves in a crossed way. Moreover, considering the changes in the patterns of reserve mobilization and partition of their products in seedlings treated with different growth regulators, it is evident that the effects of metabolites and hormones must involve, at least in part, distinct mechanisms of action

Regulação coordenada da mobilização de lipídios e proteínas por hormônios, fontes de carbono e nitrogênio durante o crescimento pós-germinativo em Girassol

The mobilization of food reserves in storage tissues and allocation of their hydrolysis products in the growing axis are critical processes for the establishment of seedlings after germination. Therefore, it is crucial for mobilization of reserves to be synchronized with the growing axis, so that photosynthetic activity can be started before depletion of reserves. For this, integrative approaches involving different reserves, different hydrolysis products and interaction between storage and growing axis tissues, either through hormones or metabolites with signaling role, can contribute greatly to the elucidation of the regulation mechanisms for reserve mobilization. In this study, was hypothesized that hormones and metabolites have different actions on reserve mobilization, and there must be a crossed effect of sugars on the mobilization of proteins and amino acids on lipids and starch mobilization in sunflower seedlings. This study was conducted with seeds of sunflower (Helianthus annuus L.) hybrid Helio 253 using in vitro culture system. Seeds were germinated on Germitest® paper and grown on agar-water 4 g/L without addition of nutrients during 9 days after imbibition (DAI) for growth curve. To verify the effect of metabolites and hormones, seedlings were transferred in the 2nd DAI to agar-water 4 g/L supplemented with increasing concentrations of sucrose or L-glutamine, abscisic acid, gibberellic acid or indolebutyric acid. The results of this study confirm that the mobilization of lipids and storage proteins occurs in a coordinated manner during post-germination growth in sunflower, corroborating the hypothesis that the application of external carbon (sucrose) and nitrogen (L-glutamine) sources can delay the mobilization of these reserves in a crossed way. Moreover, considering the changes in the patterns of reserve mobilization and partition of their products in seedlings treated with different growth regulators, it is evident that the effects of metabolites and hormones must involve, at least in part, distinct mechanisms of action

Physiological and biochemical characterization of the assai palm (Euterpe oleracea Mart.) during seed germination and seedling growth under aerobic and anaerobic conditions

Physiological and biochemical aspects of assai palm during seed germination and early seedling growth were investigated. Seeds collected from plants growing in flooded and upland forests were used to determine the influence of normoxic (aerobic) and anoxic (anaerobic) conditions in germination and the initial and average time of development in the roots and shoots. After 75 days, seedlings germinated under normoxia were transferred to trays and submitted to flooding. Seed reserves (lipids, proteins, soluble sugars and starch) were monitored for quiescent and germinated seeds maintained under normoxic and anoxic conditions, as well as after 5, 10 and 20 days of seedling growth. Alcohol dehydrogenase (ADH) activity was quantified in roots and leaves of seedlings without or with flooding (partial and total). Seeds were not able to germinate under anoxia. Different strategies of storage mobilization of lipids, proteins, soluble sugars and starch were observed in seeds of each environment. ADH activity was induced by anoxia, with the highest level observed in the leaves. This study showed that, under normoxic conditions, the best developmental performance of assai palm seeds, from flooded or upland forest areas, during germination was associated with primary metabolites mobilization and seedling flooding tolerance with increased ADH activity. We conclude that the assai palm is well adapted to the anoxic conditions provoked by flooding.

Alterações bioquímicas durante a embebição de sementes de catingueira (Caesalpinia pyramidalis Tul.)

A Caesalpinia pyramidalis Tul. é ima espécie nativa da catinga resistente à seca e de grande potencial econômico. A germinação das suas sementes compreende uma série de processos, que começa com a embebição de água e termina com a emergência da plântula através do tegumento. Iniciada a germinação das sementes, ocorre a ativação de enzimas hidrolíticas pré-existentes e a síntese denovo.de outras enzimas hidrolíticas que induzem a mobilização das reservas. Pouco se conhece sobre a velocidade de embebição e metabolismo germinativo desta espécie, portanto o objetivo deste trabalho foi obter a curva de embebição e avaliar as alterações bioquímicas que ocorrem nas sementes de catingueira durante a germinação. As sementes foram separadas em três repetições de 20 sementes para cada tempo de embebição, que foi de uma, duas e três horas e, posteriormente a cada três horas até 72h. As sementes foram colocadas em "gerbox", sobre duas camadas de papel embebido em 15mL de H2Od. Antes e após o tempo de embebição, as sementes foram pesadas. Em seguida, o material foi congelado para análise de açúcares solúveis totais (AST), açucares redutores (AR), amido, proteínas totais (PT), e as proteínas de reserva: globulinas, prolaminas, albuminas e glutelinas. A curva de embebição das sementes de catingueira apresentou modelo trifásico, onde a fase (F) I foi completada em 24h e a FIII iniciou-se após 54h de embebição. Os teores de AR nas sementes aumentam durante a embebição, enquanto os teores de AST diminuem e de amido permanecem constante. As proteínas de reserva, os teores de albuminas, globulinas e prolaminas aumentam durante a embebição. Por outro lado os teores de glutelinas diminuem na FI e permanecem constantes durante FII e FIII.

Alterações bioquímicas durante a embebição de sementes de baraúna (Schinopsis brasiliensis Engl.)

Schinopsis brasiliensis Engl. é uma espécie nativa da catinga de grande potencial econômico. A germinação das suas sementes compreende uma série de processos, que começa com a embebição de água e termina com a emergência da plântula através do tegumento. Pouco se conhece, no entanto, sobre a velocidade de embebição e metabolismo germinativo desta espécie. O objetivo deste trabalho foi obter a curva de embebição e avaliar as alterações bioquímicas que ocorrem nas sementes de baraúna durante a germinação. As sementes foram separadas em três repetições de 10 sementes e submetidas à embebição por até 200 horas. Foram avaliados o volume de água embebida pelas sementes, os teores de açucarar solúveis totais (AST), açucares redutores (AR), amido e proteínas de reserva. Pela curva de embebição das sementes de baraúna pode ser observado um modelo trifásico, onde a fase (F) I é completada em 48h e a FIII tem inicio após 152h de embebição, com protrusão da raiz. Os teores de AR e AST nas sementes aumentam durante a embebição, enquanto os teores de amido diminuíram após a FII. Os teores de albuminas, globulinas e prolaminas permaneceram constantes durante as FI e FII e diminuíram após a protrusão da raiz e os teores de glutelinas foram praticamente nulos durante a germinação de sementes de baraúna.

Influência do sistema anteoxidante da catalase no ciclo do glioxilato durante o estabelecimento pós-germinativo de cártamo (Carthamus tinctorius L.) e de girassol (Helianthus annuus L.)

Oilseeds are a high-value natural resource, due to its use as a substitute for petroleum. However, the storage time can reduce seed viability and oil quality. Therefore, scientific efforts have been made to provide a increment of storage time, germination rates and plant establishment of high-value oilseeds. The seedling establishment depends of the plant pass over the functional transition stage, characterized by a metabolic change from heterotrophic condition to autotrophic one. The storage oil mobilization is performed by β-oxidation process and the glyoxylate cycle. Also, the functional transition involves acclimation to photosynthetic condition, which generally includes the participation of antioxidant system and the reactive oxygen species, the latter are produced in various reactions of primary and secondary metabolism. In the present study, Catalase was inhibited during the functional transition of sunflower and safflower, after were performed many analyzes to elucidate the effects caused on the SOD and APX antioxidant systems. Also, were checked the changes in expression pattern of the glyoxylate cycle enzymes markers, ICL and MLS. It was observed that after CAT inhibition, the SOD and APX antioxidant systems allow the seedling establishment. Besides, was verified that both oilseeds can be accelerate the reverse mobilization and the photosynthetic establishment when Catalase activity has dramatically decreased