Physiological and molecular analysis of the germination of brauna (Melanoxylon brauna Schott) seeds under water and saline stress

Estresses abióticos, como seca e salinidade, influenciam a sobrevivência das plantas. A germinação de sementes é um dos pontos críticos durante o ciclo de vida das plantas. Mecanismos de resposta a nível fisiológico e molecular são escassos para sementes de espécies arbóreas como Melanoxylon brauna. O presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos dos estresses hídrico e salino durante a germinação de sementes de braúna. Avaliou-se as curvas de embebição e a germinação nos potenciais de 0, -0,2, - 0,4, -0,6 e -0,8 Mpa (PEG e NaCl). Para as demais análises utilizou-se o potencial de 0,0 e -0,4 MPa, no qual foram avaliados peso fresco e comprimento do eixo embrionário, fitohormônios, peroxidação de lipídios (MDA), produção de ânion superóxido (O 2.- ) e peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ), ação do sistema antioxidante, pela atividade das enzimas dismutase do superóxido (SOD), catalase (CAT), peroxidase do ascorbato (APX) e peroxidase (POX) e análise proteômica para elucidar os mecanismos de resposta sob estresse. Para sementes do grupo controle foi possível observar padrão trifásico de embebição, maiores porcentagens de germinação e taxas de crescimento do eixo embrionário em relação aos tratamentos sob estresse hídrico e salino. Em condições salinas houve atraso do ganho de peso de sementes, reduções da germinação e do crescimento do eixo embrionário, sendo classificada como halófita. Sob estresse hídrico ocorre redução mais drástica do ganho de peso de sementes, a germinação é inibida, bem como o crescimento do eixo embrionário. Sementes de M. brauna são mais sensíveis ao estresse hídrico do que ao estresse salino. Níveis endógenos de ACC foram superiores após a germinação de sementes. Níveis endógenos de ABA, AIA e AS foram superiores em resposta ao estresse hídrico. ABA e AIA induzem um estado de quiescência sob condições de estresse hídrico. Não houve danos oxidativos pelos dados de MDA. Ocorreram reduções dos níveis de H 2 O 2 e MDA durante o tempo. Proteínas como PGK, α-L-arabinofuranosidase e conglutina são temporariamente inibidas sob estresses hídrico e salino. Anexina pode estar relacionada ao controle dos estresses hídrico e salino. Mecanismos fisiológicos e moleculares atuam de forma integrada em sementes de braúna, sendo fundamentais para explicar a germinação e as diferentes respostas sob condições de estresse.Abiotic stresses, such as drought and salinity, affect the survival of plants. Seed germination is one of the critical points during the plant life cycle. Mechanisms of response at physiological and molecular levels are scarce for seeds of forest species such as Melanoxylon brauna. The objective of this study was to investigate the effects of water and saline stress during a germination of Brauna seeds. The imbibition curves and germination were evaluated in the potentials of 0,0; -0.2; -0.4; -0.6 and -0.8 MPa (PEG and NaCl). For the subsequente analyses the potential of 0.0 and -0.4 Mpa were used, in wich were evaluated fresh weight and embryo axis lenght, phytohormones, lipid peroxidation (MDA), superoxide anion (O 2.- ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) production, antioxidant system by enzymatic activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and peroxidase (POX), and proteomic analysis to elucidate the mechanisms of stress response. For seeds of control group was possible to show the phases of imbibition, germination increases and higher growth rates of the embryonic axis in relation to the treatments under water and saline stress. Under saline stress, there was delay of seed weight gain, germination reductions and lower growth rates of the embryonic axis, classified as halophyte. Under water stress a drastic reduction of seed weight gain occurs, germination was inhibited, as well as embryonic axis growth. Seeds of Brauna are more sensitive to water stress than to saline stress. Later levels of ACC were higher after seed germination. Endogenous levels of ABA, AIA and AS were higher in response to water stress. ABA and AIA induce a state of quiescence under water stress. There was no oxidative damage from MDA data. H 2 O 2 and MDA levels decreases over the time. Proteins such as PGK, α-L- arabinofuranosidase and conglutin are temporarily inhibited under water and saline stress. Annexin may be related to the control of water and saline stresses. Physiological and molecular mechanisms act in an integrated way in Brauna seeds, being fundamental to explain the germination and the different responses under stress conditions.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic