Na maioria das sementes a emergência da radícula caracteriza o término da germinação e marca o início do desenvolvimento da plântula. A atividade das hidrolases da parede celular durante a pré-emergência pode estar associada ao amolecimento do tecido que circunda o embrião, principalmente na região micropilar, onde ocorre a protrusão da radícula. A atividade dessas enzimas após a emergência é associada à degradação de reservas polissacarídicas da parede celular, mobilizadas para suprir a plântula de açúcares antes que se torne autotrófica. No presente trabalho foram investigadas várias hidrolases da parede celular no endosperma de Euphorbia heterophylla durante a germinação e o desenvolvimento inicial pós-germinativo da plântula. Foi também realizada a purificação parcial de endo-b-1,4-glucanases da semente dessa espécie. As atividades da xiloglucano endotransglicosilase (XET), endo-b-mananase e b-manosidase são maiores no período de pré-emergência da semente de E. heterophylla, comparando-se com o período de pós-emergência. Por outro lado, as atividades da b-galactosidase, b-glucosidase, a-xilosidase, b-xilosidase e das glucanases que hidrolisam CMC, xiloglucanos de Hymenaea courbaril ou de Copaifera langsdorffii, xilano, Avicel e liquenano são elevadas no período de pós-emergência. A atividade sobre a laminarina ocorre durante ambos os períodos, de pré- e pós-emergência da radícula. A atividade da poligalacturonase não foi detectada nessa semente. Os resultados sugerem que XET, endo-b-mananase e b-manosidase podem estar envolvidas no processo de germinação, enquanto que as demais enzimas podem estar relacionadas ao processo de mobilização de reservas da semente. Em E. heterophylla o embrião está encerrado num endosperma rico em lipídios e proteínas, cujos produtos da degradação são absorvidos pelos cotilédones que iniciam a expansão 24 horas após o início da embebição. É possível que a hidrólise da parede celular do endosperma diminua a resistência contra a expansão em área do cotilédone facilitando, ao mesmo tempo, a rápida difusão dos produtos da degradação para os cotilédones. A purificação parcial das endoglucanases foi realizada utilizando-se colunas de Sephacryl S-100-HR numa primeira etapa, resultando em 2 grupos com atividade sobre CMC denominados I e II. Em uma segunda etapa, as endoglucanases do grupo I foram sequencialmente purificadas em coluna DEAE-Sephadex e de CF11-Celulose (afinidade). Através da focalização isoelétrica em gel de poliacrilamida e técnicas de sobreposição em gel de ágar para a determinação de atividade, foram detectadas endoglucanases de pIs de aproximadamente 3,0, 3,3, 3,8, 4,4, 4,9, 5,4 e 5,7 e um outro grupo de enzimas cujos pIs variam entre 8,5 e 10,0. As enzimas de pIs 3,0, 3,3 e 3,8 hidrolisam CMC e xiloglucano de C. langsdorffii; as de pIs entre 8,5 e 10,0 hidrolisam CMC e o xiloglucano de H. courbaril, mas não hidrolisam o de C. langsdorffii; as enzimas de pIs 4,4, 4,9 e 5,7 hidrolisam somente CMC; a de pI 5,4 hidrolisa somente xiloglucano de H. courbaril. As endoglucanases do grupo II foram purificadas em coluna de CM-celulose, tendo sido detectada uma enzima de pI 3,2 que degrada CMC bem como xiloglucano de C. langsdorffii e de H. courbaril. Foi também detectada uma xiloglucanase de pI 4,2 que hidrolisa somente xiloglucano de H. courbaril e um grupo de isozimas cujos pIs variam entre 8,5 e 10,0, que hidrolisa somente CMC. As xiloglucanases têm sido investigadas em sementes cujo xiloglucano é armazenado no cotilédone. O presente trabalho é o primeiro a relatar a ocorrência de xiloglucanases em uma semente endospérmica. / In most seeds radicle protrusion characterizes the termination of germination and the beginning of seedling development. The activity of cell wall hydrolases during the pre-emergence stage may be related to the softening of the tissue which involves the embryo, notably in the micropylar region where the radicle protrusion occurs. The activity of these enzymes following radicle emergence is related to the reserve degradation which may be cell wall polysaccharides mobilized to supply the seedling with sugars before it becomes autotrophic. In the present work it was investigated several cell wall hydrolases from the endosperm of Euphorbia heterophylla during germination and initial seedling development of this species. A partial purification of endo-b-1,4-glucanase was also performed. The activities of xyloglucan endotransglycosylase (XET), endo-b-mannanase and b-manosidase in E. heterophylla seeds are higher over the pre-emergence when compared to the post-emergence period. On the other hand the activities of b-galactosidase, b-glucosidase, a-xylosidase, b-xylosidase and glucanases which hydrolise CMC, xyloglucans from Hymenaea courbaril and Copaifera langsdorffii, xylan, Avicel and liquenan are higher over the post-emergence period. Activity on laminarin occurs over both periods. Polygalacturonase activity has not been detected in this seed. These results suggest that XET, endo-b-mannanase and b-manosidase may be involved in the process of germination whereas the other enzymes may be more related to reserve mobilization. In E. heterophylla the endosperm contains high contents of lipids and proteins and the degradation products of these reserves are absorbed by the cotyledons which expansion begins 24 hours since the start of imbibition. Probably endosperm cell wall hydrolysis facilitates cotyledon expansion by lowering endosperm resistance and at the same time the diffusion of degradation products into cotyledons. Partial purification of endoglucanases was carried out on Sephacryl S-100-HR as a first step resulting 2 active fractions (I and II) on CMC. Fraction I was further purified on DEAE-Sephadex and CF11-Cellulose (affinity) columns. Polyacrylamide gel isoelectric focusing followed by gel-overlay assay technique indicated several endoglucanases with pIs around 3.0, 3.3, 3.8, 4.4, 4.9, 5.4 and 5.7 and another group between 8.5 and 10.0. The pI 3.0, 3.3 and 3.8 enzymes hydrolyse both CMC and xyloglucan from Copaifera langsdorffii; the group between 8.5 and 10.0 hydrolyse both CMC and xyloglucan from Hymenaea courbaril but not from C. langsdorffii; pIs 4.4, 4.9 and 5.7 enzymes hydrolyse only CMC; pI 5.4 enzyme hydrolyse only xyloglucan from H. courbaril. Fraction II was further purified on CM-celullose column. It was detected a pI 3.2 endoglucanase which degrades CMC and xyloglucan from both C. langsdorfii and H. courbaril, a pI 4.2 xyloglucanase which hydrolyses only xyloglucan from H. courbaril, and a group of isozymes (pI 8.5 to 10.0) which hydrolyses only CMC. Xyloglucanases have been investigated only in seeds that have stored xyloglucan in the cotyledon. The present work is the first one to report the occurrence of xyloglucanases in an endospermic seed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-11042003-090139 |
| Date | 11 December 2001 |
| Creators | Suda, Cecilia Nahomi Kawagoe |
| Contributors | Giorgini, Jarbas Francisco |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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