Efeitos de diferentes métodos de quebra da dormência no perfil protéico de embriões de girassol (Helianthus annuus L.)

Abstract

Dormência e germinação são eventos associados determinados pela ação antagônica entre o potencial de crescimento do embrião e a restrição gerada pelos tecidos que o circundam ou pelos inibidores presentes na semente. Tais eventos são influenciados por um grande número de genes e fatores ambientais. A dormência pode ser considerada como um bloqueio à germinação em uma semente viável intacta sob condições favoráveis. Contudo, sabe-se que a quebra da dormência pode envolver vários aspectos como o balanço hormonal, a variação de temperatura e a síntese de proteínas. Sementes de girassol (Helianthus annuus L.) apresentam dormência fisiológica quando recém-colhidas. Incubação com etileno, e tratamentos com temperaturas próximas a 30ºC promovem a germinação. Com base nestas considerações o presente estudo teve o objetivo de: 1) estudar a cinética de germinação das sementes de girassol por meio de medidas de tempo médio e variância da germinação; 2) investigar a síntese de proteínas em embriões dormentes e germinantes através de géis e fluorogramas; 3) identificar nos géis e fluorogramas proteínas cuja síntese ou remoção tenha sido afetada pelos tratamentos de quebra da dormência. Para tanto, embriões de girassol foram incubados em câmaras de germinação com temperaturas de 10°C (na presença e ausência de etileno) e 30°C, e fotoperíodo de 12 h. A síntese e remoção de proteínas em embriões dormentes e germinantes foram analisadas por meio de géis bidimensionais e fluorogramas. Constatou-se que embriões de girassol quando recém-colhidos apresentam baixa germinação se incubadas a 10°C; a quebra da dormência ocorre quando estes são incubados a 10°C na presença de etileno e/ou quando incubados a 30°C. Tempos crescentes de incubação a 30ºC aumentam progressivamente a germinabilidade dos embriões dormentes quando estes são transferidos para 10ºC. Isto mostra que a quebra da dormência é um processo gradativo. A germinação é mais rápida e uniforme quando os embriões de girassol são incubados a 30°C, em comparação aos embriões incubados a 10ºC na presença do etileno. A comparação entre os géis e fluorogramas obtidos de embriões dormentes e germinantes mostraram que estes são bastante similares. Em particular, proteínas de baixo peso molecular foram encontradas nos perfis protéicos de embriões dormentes, germinantes e germinados, sugerindo que estas podem tanto resultar do estresse térmico a que os embriões foram submetidos, como podem estar relacionadas com o controle da dormência. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Dormancy may be regarded as a failure of an intact viable seed to complete germination under favorable conditions. The seeds of some species are prevented of completing germination because sometimes the embryo is constrained by its surrounding structures. It is named coat-imposed dormancy. In other especies the embryos themselves are dormant (embryo- or physiological dormancy). Inhibitors present in the seed tissues as well as metabolic constraints within the embryo can block root elongation and germination. Light, temperature, and phytohormones are some treatments among others that are usually applied to dormant seeds in order to provoke their germination. Recent studies have involved the protein turnover in the embryos as a part of the dormancy removal system in many seeds. Soon-harvested seeds of sunflower (Helianthus annuus L.) present physiological dormancy located in the embrionary axis. The embryos present a low germinability when incubated at low temperatures (around 10°C). However, this dormancy can be overcame by ethylene treatment, or by incubating the embryos at higher temperatures (around 30°C). In view of these facts, the main objectives of this study were: 1) to investigate the kinetics of germination of sunflower embryos incubated at these two different dormancy-breaking treatments; 2) to investigate the protein turnover in dormant and germinating embryos through 2-D electrophoresis and fluorograms; 3) to identify in such gels and fluorograms differences in the protein patterns of dormant and germinating embryos. Dormant embryos of sunflower were incubated at 10°C (in the absence and presence of 50 L.L-1 ethylene) and at 30°C, under a photoperiod of 12 h. Protein homogenates were obtained from both germinating and non-germinating embryos at different times after imbibition. Before the protein extraction, 35S-methionine was applied to the embrionary axis. The samples were run in a 2D-gel electrophoresis apparatus, the gels were comassie-blue stained, dried and exposed to kodak T-mat films. Sunflower embryos showed a low germinability when incubated at 10°C (less than 10%). At this temperature, ethylene treatment increased the germinability to around 70%. On the other hand, embryos incubated at 30°C germinated about 95%. The embryos germinated faster and more uniformily at 30°C than at 10°C. The incubation of dormant embryos at 30°C for different times before incubating them at 10°C increased the germinability at this temperature in a dose-dependent manner. The comparisons of the gels and fluorograms obtained from germinating and non-germinating embryos showed few differences. In particular, some polypeptides of low molecular weight were synthesized in dormant embryos, as well as in those embryos incubated at 10°C. Overall, the results suggest that the dormancy removal by 30°C is a gradual process, the protein patterns of germinating and non-germinating embryos are very similar, and the low molecular weight proteins may be involved both in stress responses as well as in the control of dormancy in sunflower embryos.