Ureide metabolism during seedling development in French bean (Phaseolus vulgaris)

Abstract

French bean (Phaseolus vulgaris) is a legume that transports most of the atmospheric nitrogen fixed in its nodules to the aerial parts of the plant as ureides. Changes in ureide content and in enzymatic activities involved in their metabolism were identified in the cotyledons and embryonic axes during germination and early seedling development. Accumulation of ureides (ca. 1300 nmol per pair of cotyledons) was observed in the cotyledons of dry seeds. Throughout germination, the total amount of ureides slightly decreased to about 1200 nmol, but increased both in cotyledons and in embryonic axes after radicle emergence. In the axes, the ureides were almost equally distributed in roots, hypocotyls and epicotyls. The pattern of ureide distribution was not affected by the presence of nitrate or sucrose in the media up to 6 days after imbibition. Ureides are synthesized from purines because allopurinol (a xanthine dehydrogenase inhibitor) blocks the increase of ureides. Allantoin and allantoate-degrading activities were detected in French bean dried seeds, whereas no ureidoglycolate-degrading activity was detected. During germination, the levels of the three activities remain unchanged in cotyledons. After radicle emergence, the levels of activities in cotyledons changed. Allantoin-degrading activity increased, allantoate-degrading activity decreased and ureidoglycolate-degrading activity remained undetectable in cotyledons. In developing embryonic axes, the three activities were detected throughout germination and early seedling development. The embryonic axes are able to synthesize ureides, because those compounds accumulated in axes without cotyledons.

The Ureide-Degrading Reactions of Purine Ring Catabolism Employ Three Amidohydrolases and One Aminohydrolase in Arabidopsis, Soybean, and Rice

“…Under nonfixing conditions, significantly less ureides are found in the xylem (McClure and Israel, 1979;do Amarante et al, 2006). During germination, ureides possibly serve to export nitrogen from the cotyledons to the shoot axis (Quiles et al, 2009;Duran and Todd, 2012), and during senescence, they remobilize nitrogen from the vegetative tissue to the seeds (Thomas et al, 1980;Aveline et al, 1995;Díaz-Leal et al, 2012). When ureides are utilized as transport compounds, they must be taken up and hydrolyzed in the target tissue to gain access to the nitrogen.…”

O nitrato influencia o metabolismo de compostos nitrogenados em calopogônio (Calopogonium mucunoides) ao longo do ciclo de vida

“…Assim, ao avaliar o acúmulo de ureídeos totais em tecidos ao longo do ciclo de vida, veriicou-se a redução nos níveis endógenos de ureídeos presentes nos tecidos durante a fase reprodutiva, com exceção de raízes, onde os níveis de ureídeos foram maiores no estágio de frutiicação. Quiles et al (2009) Outro ponto a ser mais explorado é a inluência da forma de ureídeo presente no tecido ou exportado via xilema. Ao longo do ciclo de vida da planta observou-se que ocorreu alteração na forma de ureídeo especialmente nos tecidos de nódulos, onde na fase vegetativa veriicouse presença predominante de ácido alantoico enquanto na fase de frutiicação alantoína foi a forma predominante.…”

Alocação de compostos nitrogenados de reserva durante a germinação de sementes de Canavalia brasiliensis

“…A quantidade de ureídeos encontrada em cotilédones de C. brasiliensis no presente experimento foi bastante superior à verificada em sementes de Phaseolus vulgaris (QUILES et al, 2009). Nos dados encontrados em nosso experimento, verificou-se um aumento dos teores de ureídeos totais em cotilédones até os dez dias após a germinação e, posteriormente, estes valores começaram a diminuir, o que pode estar relacionado à degradação de purinas (TODD et al, 2006) e não só à remobilização das reservas cotiledonares.…”

“…Nos dados encontrados em nosso experimento, verificou-se um aumento dos teores de ureídeos totais em cotilédones até os dez dias após a germinação e, posteriormente, estes valores começaram a diminuir, o que pode estar relacionado à degradação de purinas (TODD et al, 2006) e não só à remobilização das reservas cotiledonares. Por outro lado, Quiles et al (2009) verificaram uma redução nos teores de ureídeos dos cotilédones no primeiro dia do experimento, atingindo os menores valores no segundo dia, sendo que no terceiro dia os teores começaram a aumentar novamente. Segundo estes autores, este aumento seria produto da síntese de ureídeos durante o estágio inicial de desenvolvimento da plântula.…”

“…No caso deste experimento, verificou-se que estes dois compostos foram utilizados no transporte de nitrogênio dos cotilédones para as outras partes da planta e, posteriormente, entre outros órgãos da planta. A vantagem do transporte na forma de alantoína e ácido alantoico reside na eficiência do transporte de nitrogênio em relação aos átomos de carbono que compõem a molécula, pois a razão N:C é de 1:1 (QUILES et al, 2009). Em C. brasiliensis, com exceção L. S. Camargos et al do segundo, quarto e décimo dia, verificou-se sempre maiores quantidades de alantoína e ácido alantoico, demonstrando a importância destes compostos na alocação de nitrogênio durante o estabelecimento da espécie.…”