Germination and storage mobilization in macaw palm seeds (Acrocomia aculeata (Jacq.) Lodd. ex Martius)

Os objetivos desse trabalho foram estudar o processo germinativo de macaúba por meio das atividades das enzimas degradativas de mananos, e quantificar o teor de mananos presentes nas células do endosperma. Além disso, estudou-se a dinâmica de mobilização das reservas lipídicas, protéicas e amiláceas por meio de análises bioquímicas e histoquímicas. As sementes foram submetidas ao protocolo de superação de dormência para espécies do gênero Acrocomia (registro de patente: PI0703180-7) e o processo germinativo de macaúba foi acompanhado durante 29 dias. As análises foram realizadas em embrião ou haustório e endosperma adjacente separadamente. As atividades das enzimas de degradação de mananos foram realizadas por métodos colorimétricos em espectrofotômetro utilizando-se como substratos goma-guar, para o ensaio de β-mananase e β-manosidase, e para-nitrofenil α-D-galactopiranosídeo (pNPGal), para o ensaio de α- galactosidase. O teor de mananos foi realizado por cromatografia gasosa, o delipídios por método gravimétrico em aparelho de Soxhlet, o de amido por método fenol-sulfúrico e o de proteínas solúveis por reagente de Bradford. Foram realizados os testes histoquímicos de corifosfina para pectinas, Sudan Black B para lipídios totais, lugol para detecção de amido, XP para proteínas e safrablau para coloração e caracterização. As atividades de β- mananase, β-manosidase e α-galactosidase foram maiores no endosperma que no embrião ou haustório durante todo o período germinativo estudado. As atividades das enzimas aumentaram no endospermaapós a protrusão do pecíolo cotiledonar enquanto que no embrião/haustório somente a atividade da β-mananase e β-manosidase foi aumentada. Ao mesmo tempo, o teor de mananos no endosperma foi reduzido. O teor de lipídios foi reduzido no embrião a partir da protrusão do pecíolo cotiledonar, mas aumentou no endosperma durante o período estudado. O teste de Sudan Black B demonstrou a redução de quantidade e tamanho dos corpos lipídicos no embrião. A partir da protrusão do pecíolo cotiledonar foram identificados grãos de amido, marcados com o teste de lugol, sendo formados no haustório e aumentando em quantidade até o fim das avaliações. O teor de amido no embrião/haustório aumentou exponencialmente a partir da protrusão do pecíolo cotiledonar. Não foi detectado amido pelo teste de lugol no endosperma. O teor de proteínas decaiu continuamente no embrião/haustório desde o início da embebição, entretanto, não foi alterado no endosperma. O teste de XP demonstrou perda de coloração dos corpos protéicos no embrião/haustório ao longo do tempo. Os resultados sugerem que as enzimas estudadas estão principalmente envolvidas na mobilização de mananos e/ou galactomananos do endosperma após a germinação. O embrião possuiu reservas que provêem energia para os primeiros eventos metabólicos da germinação. No endosperma, as reservas lipídicas e protéicas não foram acessadas durante o período estudado, mas houve intensa degradação de polissacarídeos de parede celular do endosperma lateral a partir da germinação no sentido estrito. As modificações bioquímicas e anatômicas citadas resultaram na formação de amido transiente no haustório.The aims of this work were to study the germination process of macaw palm seeds through the activities of the enzymes β-mannanase and α-galactosidase, and quantify the amount of mannan present in the endosperm cells. In addition, we studied the dynamics of mobilization of lipid, protein and starch reserves by biochemical and histochemical analysis. The seeds were submitted to a protocol to overcame the species dormancy (patent application: PI0703180-7) and macaw palm germination process was followed up to 29 days. Analyses were performed in embryo / haustorium and lateral and micropylar endosperm separately. The activities of the enzymes β-mannanase and α-galactosidase were performed by colorimetric methods in a spectrophotometer using guar gum and pnitrophenyl-D-galactopyranoside (pNPGal), as substrates, respectively. The content of mannan was analysed by gas chromatography, the lipid by the gravimetric method in the extraction apparatus, the starch by the phenol-sulfuric and soluble protein by Breadford method. Histochemical tests were performed to corifosfina of pectin, cellulose material to calcofluor, Sudan Black B for total lipids, lugol for detection of starch, XP for protein and safrablau for staining and characterization. The activities of β-mannanase and α-galactosidase were higher in the endosperm to the embryo / haustorium throughout the germination period studied. The activities of both enzymes increased in the endosperm after the protrusion of the cotyledon petiole but in the embryo/ haustorium only the β-mannanase activity increased. At the same time, the content of mannan reduced in the endosperm. The lipid content reduced in the embryo from the protrusion of the cotyledon petiole, but increased in the endosperm during the period studied. The Sudan Black B test showed a reduction in number and size of lipid bodies in the embryo. Right after the protrusion of the cotyledonary petiole were identified starch grains, marked with Lugol test, being formed in the haustorium and increasing in quantity until the end of evaluations. In this phase the starch content in the embryo / haustorium increased exponentially. The starch in the endosperm was not identified by lugol histochimical test. The protein content decreased continuously in the embryo / haustorium from the start of imbibition, however, has not changed in the endosperm. The XP test showed qualitative loss of staining of protein bodies in the embryo / haustorium over time. The results suggest that the two enzymes studied are mainly involved in the mobilization of mannans and / or galactomannans of the endosperm after germination. The embryo possesses reserves that provide energy to the early metabolic events of germination. In the endosperm, lipid and protein reserves have not been accessed during the period studied, but there was intense degradation of cell wall polysaccharides from the endosperm side of germination in the strict sense.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic