Expressão gênica no embrião e no endosperma micropilar de sementes de café (Coffea arabica L.) durante a germinação

Abstract

A germinação de sementes de café (Coffea arabica L.) é lenta e irregular, controlada por eventos que ocorrem, simultaneamente, no embrião e no endosperma. Embora os referidos eventos estejam determinados, ainda são necessários estudos sobre a fisiologia molecular, para auxiliar na avaliação da qualidade fisiológica das sementes durante a germinação. O objetivo do trabalho foi realizar estudos fisiológicos e moleculares durante a germinação de sementes embebidas em água e em ácido abscísico (ABA) na concentração de 1000 μM. Durante o trabalho foi determinado o teor de água, a curva de embebição, a germinação, o crescimento do embrião e a expressão dos genes associados com o crescimento do embrião e com a degradação do endosperma micropilar. Para tanto, embriões e os endospermas micropilares foram isolados para a extração de RNA total e síntese de cDNA. “Primers” específicos foram desenhados para o estudo da expressão gênica em PCR em tempo real. Foi estudada a expressão dos genes actina, ciclina e α-expansina, associados ao crescimento do embrião, e α-galactosidase, β- manosidase e endo-β-mananase, associados à degradação do endosperma micropilar. A curva de embebição apresentou um padrão trifásico. A primeira semente de café germinou com cinco dias de embebição e 50% de germinação ocorreram no décimo dia de embebição. A expressão dos genes associados com o crescimento do embrião, tais como actina α-expansina e quinase dependente de ciclina, aumentou durante a germinação em água e inibiu parcialmente a expressão destes genes quando tratados com ABA. A expressão de β-manosidase e endo-β-mananase aumentou durante a embebição em água e ABA inibiu completamente a expressão. No entanto, α-galactosidase parece ter a expressão mais constitutiva durante a germinação em água e é menos influenciada por ABA, em comparação com outras enzimas estudadas.

Germination of coffee (Coffea arabica L.) seed is slow and uneven. The germination is a net result of events that occur simultaneously in the embryo and endosperm under the control of ABA. The aim of the study was to perform physiological and molecular studies during germination of seeds imbibed in water and 1000 μM abscisic acid (ABA). We studied the expression of the genes ciclin, α-expansin and cyclin- dependent of kinase in the embryo and α-galactosidase, β-mannosidase, endo-β-mannanase in the micropylar endosperm. The first coffee seed germinate at five days of imbibition and 50% germinate at tenth day of imbibition. Coffee embryo grew inside the seed pior radicle protrusion and ABA inhibited the embryo grow as well as radicle protrusion. The expression of the genes associated with the growth of the embryo such as ciclin, α- expansin and cyclin-dependent of kinase increased during germination and ABA partially inhibited the expression of these genes. The expression of β-mannosidase and endo-β-mannanase increased during imbibitions in water and ABA completely inhibited its expression. However, α-galactosidase seems to have a more constitutive expression during germination in water and it is less affected by ABA as compared with other enzymes studied.