Rapid deployment of allelochemicals in exudates of germinating seeds of Sesbania (Fabaceae): roles of seed anatomy and histolocalization of polyphenolic compounds in anti-pathogen defense of seedlings

Abstract

We determined the localization of phenolic compounds in dormant seeds of two American species of Sesbania (Fabaceae) by a combination of histochemical and biochemical methods. Phenolics are located in different layers of the seed coat and in the subhilar parenchyma. We then investigated the release of these compounds by imbibing seeds of both species. The annual S. 6esicaria releases the flavonoid luteolin, with minor amounts of proanthocyanidins, whereas the perennial S. drummondii releases mostly proanthocyanidins. Types and amount of allelochemicals exuded seem related to ecology and life history traits of each species. We then showed mobilisation of these allelochemicals by histochemical sections in imbibing seeds of both species. Histological structure is similar in both species. A number of characters (lens, subhilar parenchyma, tracheid bar) appear to function together to facilitate the exudation of compounds that protect young seedlings. Furthermore, the spatial organization of these organs with interlocking function allows retrieval of defensive substances stored in the seed, and their redeployment is beneficial for seedling survival. We hypothesize that optimisation of the chemical defences allocated to the seed by the maternal parent confers a significant advantage to the seedling, whose energy is mainly committed to growth.

Aspectos biométricos, morfoanatômicos e histoquímicos do pirênio de Bactris maraja (Arecaceae)

“…Ademais, a composição fenólica dos envoltórios das sementes contribui para a impermeabilidade à água (Oliveira et al 2012) e/ou difusão de gases, afetando a germinação (Bewley & Black 1994). Os compostos fenólicos atuam, ainda, na proteção do embrião dormente contra patógenos, na imposição da dormência tegumentar e na liberação de aleloquímicos durante a embebição (Ceballos et al 1998). De acordo com Tomlinson (1990), em palmeiras, células ricas em taninos são abundantes e conspícuas.…”

Sementes como fonte alternativa de substâncias químicas com atividade alelopática

“…Por exemplo, os mecanismos envolvidos nos processos que garantem a permanência das sementes no solo por longos períodos de tempo sem serem destruídas pelos organismos de decomposição não estão ainda bem entendidos. Entretanto, há consideráveis evidências mostrando que os aleloquímicos presentes nas cascas e outros tecidos da semente são impedimentos à ação microbiana; em alguns casos, essas substâncias ajudam a regular os mecanismos de germinação, o que, em tese, propicia a garantia das condições ambientais ideais para a formação de novas plântulas (Rice, 1984;Ceballos et al, 1998). Em termos da interação planta x planta, o papel ecológico dessas substâncias, muito provavelmente, está associado à liberação durante a germinação da semente, o que proporciona vantagem competitiva em relação às comunidades de plantas ao redor, reduzindo a agressividade das outras plantas ou reduzindo a proliferação de outras adversárias, o que garante o desenvolvimento e estabelecimento das plântulas.…”

“…Algumas substâncias pertencentes ao grupo das fitoalexinas -por exemplo, os isoflavonoides, produzidos pelas sementes -inibem o crescimento de muitos patógenos de plantas (Keen, 1975), enquanto outros flavonoides e betaínas produzidas por sementes servem como sinal regulatório positivo para a simbiose com microrganismos do solo (Philips, 1992;Ceballos et al, 1998). Especificamente em relação à alfafa, luteolina foi a primeira molé-cula identificada nas sementes envolvida com a indução do gene regulador da fixação de nitrogênio (Peters et al, 1986).…”

“…Um estudo pormenorizado da anatomia das sementes e da localização histológica de compostos fenólicos em duas espécies de Sesbania, conduzido por Ceballos et al (1998), demonstrou que substâncias fenólicas estão localizadas principalmente no tegumento e no parênquima sub-hilar das sementes e que os tecidos atuam em conjunto para facilitar a exsudação de compostos durante o processo de embebição das sementes. O estudo também demonstra que a organização das estruturas das sementes permite a recuperação de substâncias defensivas e sua remobilização é bené-fica para a sua sobrevivência.…”

Exudados de la raiz y su relevancia actual en las interacciones alelopaticas

“…Rasgo característico en plantas exudando ácidos fenólicos y hidroxámicos. 48,198,199 Factores ambientales…”