Quantificação de fluxos metabólicos ao longo da germinação e crescimento inicial de Glycine max (L.) Merr. (FABACEAE)

Abstract

Durante o crescimento heterotrófico, as plântulas dependem completamente das reservas armazenadas na semente. Tais reservas proporcionam o carbono e o nitrogênio necessário para a produção de biomassa, bem como poder redutor e ATP necessários para a manutenção e crescimento. Embora, conhecimentos detalhados dos processos metabólicos responsáveis pela mobilização das reservas durante esse momento do desenvolvimento sejam evidentes, a utilização das reservas e a contribuição de cada uma para o balanço de carbono, de nitrogênio e de energia em plântulas permanecem ainda obscuras. Na tentativa de elucidar essas questões utilizou-se da análise de balanço de fluxos (ABF) para estudar o metabolismo e a mobilização de reservas durante a germinação e o crescimento inicial em plântulas de soja. Para tanto, primeiramente realizou-se uma caracterização extensiva da biomassa das plântulas durante a germinação e crescimento inicial com o objetivo de determinar as restrições para o ABF. Um modelo metabólico baseado no genoma de Arabdopsis thaliana foi adaptado possibilitando a degradação de reservas não contempladas no modelo original, além de possibilitar o transporte de metabólitos entre os cotilédones e o eixo. As simulações do metabolismo levou em conta a alta eficiência do metabolismo aplicando uma função objetivo da minimização de fluxos de todas as reações ativadas. Os resultados das simulações mostraram que a degradação dos açúcares solúveis e o aumento da concentração de aminoácidos livres ocorreram durante a germinação. Nos períodos subsequentes a germinação, houve a degradação de ácidos graxos pela da β-oxidação e ativação do ciclo do glioxalato, e um transporte significante de metabólitos entre os cotilédones e o eixo. Os resultados obtidos demonstraram que diferentes tipos de reservas são utilizados de forma coordenada para atender as necessidades do crescimento das plântulas e auxiliam a prever modificações no metabolismo e na composição de reservas das sementes ou a atividade enzimática no metabolismo em diferentes condições as quais as plântulas podem ser submetidas durante a germinação e o crescimento inicial.