Possible involvement of proteasome activity in ethyleneinduced germination of dormant sunflower embryos

Abstract

Freshly harvested sunflower seeds (Helianthus annuus L., Asteraceae) present physiological dormancy localized at the embrionary axis which prevents germination at low temperatures. However, dormant embryos reach about 100 % germination when incubated with the phytohormone ethylene during imbibition. To examine whether proteinase activities are implicated in the breaking of dormancy by ethylene, dormant embryos were treated with the proteinase inhibitors leupeptin, E64 and the proteasome specific inhibitor clasto-lactacystin ß-lactone (lactacystin). A few embryos (< 10 %) germinated at 10 oC in absence of ethylene but ethylene-treated embryos reached high germinability (~90 %) in the presence of leupeptin, E64, water and DMSO. On the other hand, incubation in lactacystin strongly reduced (< 20 %) the ethylene-induced germination in a dose-dependent manner. Lactacystin did not affect the germinability at 25 oC (temperature in which the embryos are no longer dormant) but increased the average germination time. The results suggest that proteasome activity may be involved in the removal of dormancy by ethylene and in the progression of the germination of sunflower embryos. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Sementes recém-colhidas de girassol (Helianthus annuus L., Asteraceae) apresentam dormência fisiológica localizada no eixo embrionário, bloqueando a germinação em baixas temperaturas. Contudo, os embriões dormentes apresentam germinabilidade próxima a 100 % quando incubados na presença de etileno durante a embebição. Para verificar se determinadas proteinases estão envolvidas na quebra da dormência pelo etileno, embriões dormentes de girassol foram tratados com os inibidores de proteinases leupeptina e E64 e o inibidor específico do proteasoma lactacistina (clasto-lactacystin ß-lactone). Observou-se que embriões incubados a 10 oC na ausência de etileno apresentaram germinabilidade menor que 10 % em todos os inibidores testados. Embriões incubados a 10 oC na presença de etileno apresentaram alta germinabilidade (~90 %) nos tratamentos com leupeptina, E64, água e DMSO, contudo, no tratamento com lactacistina a germinabilidade foi reduzida significativamente (< 20 %) numa relação concentraçãodependente. Incubação dos embriões a 25 oC, temperatura na qual a germinação ocorre sem necessidade de etileno, a lactacistina não afetou a germinabilidade (> 90 %), mas aumentou significativamente o tempo médio de germinação. Os resultados sugerem que a atividade do proteasoma pode estar envolvida tanto na quebra da dormência por etileno como na progressão da germinação de embriões de girassol.