The mechanisms of desiccation tolerance in developing seeds

Abstract

Desiccation tolerance is one of the most fundamental properties of seeds. It is acquired late in seed development and is considered necessary for the completion of the plant's life cycle, as an adaptive strategy to enable seed survival during storage or environmental stress, and to ensure better dissemination of the species. The role of water status in desiccated tissues and problems related to testing tolerance in seeds are reviewed. The molecular mechanisms of desiccation tolerance has received extensive consideration only during this past decade. There is a general consensus that desiccation tolerance involves the protection of cellular membranes from the deleterious effect of water removal and the resultant necessity to maintain the bilayer structure in the absence of an aqueous environment. Therefore, some aspects of desiccation-induced membrane injury are described. Several strategies for coping with cellular desiccation have been identified the presence of high amounts of non-reducing sugars, the efficiency of free radical-scavenging systems and the expression of desiccation- and/or ABA-regulated genes. These molecular mechanisms allowing cellular protection are reviewed together with their respective role in dessication tolerance. It is concluded that desiccation tolerance is not likely to be ascribed to a single mechanism but rather to a multifactorial property in which each component is equally critical.

Armazenabilidade de sementes de cafeeiro colhidas em diferentes estádios de maturação e submetidas a diferentes métodos de secagem

“…A manutenção da qualidade fisiológica e a atividade da enzima endo-ß-mananase podem também estar relacionadas com a presença de proteínas resistentes ao calor nestas sementes que, segundo alguns autores, acumulam em embriões de sementes durante os estádios mais tardios do desenvolvimento, em fase correspondente à aquisição de tolerância à dessecação (Bostock e Quatrano, citados por Leprince et al, 1993).…”

“…Estas proteínas, primeiramente descobertas em embriões de algodão, nomeadas proteínas lea, moduladas por ácido abscísico, acumulam em embriões de sementes de milho e cevada, durante os estádios mais tardios do desenvolvimento, em fase correspondente à aquisição de tolerância à dessecação (Bostock e Quatrano, citados por Leprince et al, 1993) e a sua expressão cessa rapidamente após a germinação (Blackman et al, 1991;Blackman et al, 1992). Segundo Thomann et al (1992) e Rosa et al (2004), proteínas lea também se acumulam em embriões de sementes de milho durante a lenta secagem, em fase correspondente à aquisição de tolerância à dessecação.…”

Isoenzimas no monitoramento da deterioração de sementes de Euterpe espiritosantensis Fernandes

“…A incapacidade dos tecidos das sementes sensíveis à dessecação em efetuar adequada proteção contra eventos oxidativos, consequentes do metabolismo desorganizado durante a desidratação e o armazenamento, pode ser considerada como uma das principais causas da sensibilidade à dessecação e da reduzida longevidade (LEPRINCE et al, 1993). Isso porque o balanço entre a geração e remoção de radicais, durante a secagem e armazenamento das sementes, relaciona-se com a sua longevidade.…”

Enzimas removedoras de radicais livres e proteínas lea associadas à tolerância de sementes milho à alta temperatura de secagem

“…A sensibilidade à dessecação é um fenômeno fisiológico complexo e envolve uma série de mecanismos deletérios e/ou protetores dependendo das condições da dessecação (Li e Sun, 1999). Diversas alterações podem ocorrer nas sementes durante a dessecação, tais como, mudanças na composição relativa de fosfolipídios de membranas (Chen e Burris, 1991;Wolkers et al, 1998), acúmulo de carboidratos solúveis como sacarose e oligossacarídeos (Bochicchio et al, 1994(Bochicchio et al, e 1996Horbowicz e Obendorf, 1994;Vertucci e Farrant, 1995;Brenac et al, 1997;Wolkers et al, 1998;Rosa, 2000), síntese de proteínas lea (late embryogeneses accumulated) (Blackman et al, 1991;Blackman et al, 1992;Thomann et al, 1992;Leprince et al, 1993;Blackman et al, 1995) e a habilidade para prevenir, tolerar ou reparar ataque de radicais livres (Leprince et al, 1990a(Leprince et al, , 1990b(Leprince et al, , 1993(Leprince et al, , 1994a(Leprince et al, , 1994b(Leprince et al, e 1995Sun e Leopold, 1997;Nkang et al, 2000;Greggains et al, 2001). Estas mudanças podem conferir graus variados de tolerância à dessecação nas sementes, em função da intensidade com que os mecanismos de proteção são impostos.…”

“…Embora a função de proteínas lea ainda não esteja bem esclarecida, sua estabilidade, afinidade com moléculas de água e abundância em organismos que toleram a desidratação, sugerem a importância de seu papel para a aquisição de tolerância à dessecação (Blackman et al, 1991). Proteínas lea, moduladas por ácido abscísico, acumulam em embriões de sementes de milho e cevada, durante os estádios mais tardios do desenvolvimento, em fase correspondente à aquisição de tolerância à dessecação (Bostock e Quatrano, citados por Leprince et al, 1993), e a sua expressão cessa rapidamente após embebição (Blackman et al, 1991;Blackman et al, 1992). Segundo Thomann et al (1992), proteínas lea, moduladas por ABA, acumulam em embriões de sementes de milho, durante a secagem lenta, em fase correspondente à aquisição de tolerância à dessecação.…”