Physiological and molecular responses of Talauma ovata seeds to drying and imbibition | Respostas fisiológicas e moleculares em sementes de Talauma ovata à secagem e embebição

The effect of drying rates and drying with subsequently imbibition was studied in seeds of Talauma ovata, a native species of riparian forests from Brazilian Atlantic Forest, regarding to differential protein expression using 2D-gel electrophoresis and changes in expression of some genes related to seed development (ABI3), cell cycle (CDC2-like) cytoskeleton (ACT2), and desiccation tolerance (PKABA1, 2-Cys-PRX and sHSP17.5) by RT-PCR. Drying rate affected final viability of T. ovata seeds. Slowly dried seeds to 0.10 g H2O - g-1 dw showed a higher survival when compared to seeds fast dried to the same water content level. Total protein was extracted and separated by 2D electrophoresis from fresh seeds (0.28 g H2O - g-1 dw), mild dried seeds (0.25 g H2O - g-1 dw) and seeds at low water content (0.10 g H2O - g-1 dw), both from fast drying treatments, before and after imbibition for 10 days. The proteome profile revealed the presence of 588 spots on each silver stained gel. Analyzing the gels from different conditions enabled the identification of up to 21 protein spots that correlated with desiccation and germination, by increased or decreased expression. After MS/MS sequencing, 3 protein spots produced spectra that matched to a Magnolia salicifolia legumin precursor. By comparing the expression of these identified protein spots in the 2D-gels with the germination data, it is possible to suggest an involvement of this protein in events taking place during drying and subsequent imbibition of dried seeds. Analysis of gene expression (after drying and subsequently imbibition) reveled that the abundance of ABI3 and ACT2 did not changed after drying but increased after imbibition. Relative levels of CDC2-like did not changed after a mild drying 0.25 g H2O - g-1 dw, but was down regulated when seeds were dried to 0.10 g H2O - g-1 dw. After imbibition, the relative levels of CDC2-like increased. PKABA1 and sHSP17.5 transcripts did not changed in abundance after drying to different water contents, however, their relative levels increased after imbibition. The relative amounts of 2-Cys-PRX were reduced after drying to 0.10 g H2O - g-1 dw. There was no difference in 2-Cys-PRX mRNA levels before and after imbibition of fresh and mild dried seeds, but it was reduced after 10 day of imbibition. After 10 days of imbibition of dried seeds (0.10 g H2O - g-1 dw), the relative levels of 2-Cys-Prx mRNA increased to the same level of fresh seeds. The expression of ABI3, ACT2 and CDC2-like alone do not explain the germination behaviour of T. ovata seeds. It seems that the seeds, irrespective to the initial water content, perform in the same way during the initial period of germination and the deleterious effects of desiccation will take place latter. PKABA1, SHSP17.5 and 2-Cys-PRX did not shown relation with desiccation. However, the expression pattern of PKABA1 and sHSP17.5 suggest the participation of these genes in protective mechanisms during the imbibition of T. ovata seeds.

Manejo Ambiental

Estudou-se o efeito de taxas de secagem, expressão diferencial de proteínas pela técnica de eletroforese 2D e mudanças na expressão de genes relacionados com desenvolvimento (ABI3), ciclo celular (CDC2-like), cito-esqueleto (ACT2) e tolerância à dessecação (PKABA1, 2-Cys-PRX e sHSP17.5), utilizando RT-PCR em sementes de T. ovata, uma espécie nativa de matas ciliares da Mata Atlântica brasileira. A taxa de secagem afetou a viabilidade das sementes, sendo que a secagem lenta resultou em maior sobrevivência comparando-se com a secagem rápida aos mesmos níveis de conteúdo de água. Extratos de proteína total de sementes frescas (0.28 g H2O - g peso seco-1), levemente secas (0.25 g H2O - g ps-1 ps) e secas (0.10 g H2O - g ps-1), provenientes de secagem rápida, antes e após a embebição por 10 dias foram separadas em duas dimensões e após a revelação apresentaram em média 588 pontos de proteína, onde 21 apresentaram expressão diferencial, relacionada com dessecação e germinação, pelo aumento ou diminuição na expressão. Após sequenciamento (MS/MS), 3 proteínas produziram spectra com similaridade a um precursor de legumina de Magnolia salicifolia. Comparando-se a expressão destes pontos de proteínas identificados, com os dados de germinação foi possível sugerir o envolvimento deste precursor de legumina em eventos ocorrendo durante a secagem e subseqüente embebição de sementes secas. A análise da expressão gênica (após a secagem e embebição) revelou que a abundância de ABI3 e ACT2 não mudaram após a secagem, mas sim após a embebição das sementes. A expressão relativa de CDC2-like não alterou após uma secagem suave (0.25 g H2O - g ps-1), mas foi reduzida em sementes secas a 0.10 g H2O - g ps-1. Após a embebição, os níveis relativos de CDC2-like aumentaram. Transcritos de PKABA1 e sHSP17.5 não alteraram em abundância após a secagem a diferentes conteúdos de água, entretanto, seus níveis relativos aumentaram após a embebição. A quantidade relativa de 2-Cys-PRX foi reduzida após a secagem a 0.10 g H2O - g ps-1. Não houve diferenças nos níveis de mRNA de 2-Cys-PRX antes e após a embebição de sementes frescas e levemente secas, os quais foram reduzidos após 10 dias de embebição. Após a embebição de sementes secas (0.10 g H2O - g ps-1), a quantidade relativa de mRNA de 2-Cys-PRX aumentou para os mesmos níveis encontrados em sementes frescas. A expressão de ABI3, ACT2 e CDC2-like sozinha não explica o comportamento da germinação de sementes de T. ovata. Aparentemente, as sementes comportam-se da mesma maneira nos primeiros dias de embebição, independentemente do conteúdo de água inicial e os efeitos deletérios da dessecação acontecem posteriormente. Os genes PKABA1, sHSP17.5 e 2-Cys-PRX não mostraram relação com a secagem, entretanto, há uma possível participação de PKABA1 e sHSP17.5 em mecanismos de proteção durante a embebição de sementes de T. ovata.