Análise ultraestrutural e molecular do desenvolvimento do integumento interno de sementes de Jatropha curcas L.

• Main Author: Lima, Magda Laiara Bezerra de
• Other Authors: Campos, Francisco de Assis de Paiva
• Language: Portuguese
• Published: 2017
• Subjects: Ricinossomos; Gerontoplasto; Morte celular programada; Peptidases; Microscopia eletrônica de transmissão
• Online Access: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22772

LIMA, Magda Laiara Bezerra de. Análise ultraestrutural e molecular do desenvolvimento do integumento interno de sementes de Jatropha curcas L. 2017. 102 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. === Submitted by Anderson Silva Pereira ([e-mail]) on 2017-05-02T19:58:45Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_mlblima.pdf: 7882259 bytes, checksum: 57d42e334a50ab63d28f9035b1d8229b (MD5) === Approved for entry into archive by Jairo Viana ([e-mail]) on 2017-05-17T18:58:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_mlblima.pdf: 7882259 bytes, checksum: 57d42e334a50ab63d28f9035b1d8229b (MD5) === Made available in DSpace on 2017-05-17T18:58:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_mlblima.pdf: 7882259 bytes, checksum: 57d42e334a50ab63d28f9035b1d8229b (MD5) Previous issue date: 2017 === Jatropha curcas L. is a species of oleaginous plant that arouses economic interest because it is an alternative source for biodiesel production although little is known about the biology of the development of this plant organism. This knowledge can serve as a basis for the domestication of this species and the discovery of probable solutions for seed toxicity due to the presence of the phorbol esters in the seeds, for example. J. curcas seeds are made up by the embryo, endosperm as well as the surrounding seed coat. The latter is derived from the development of both outer (oi) and inner (ii) integuments. It is known that the ii may act as a transient storage tissue providing carbon and nitrogen sources for the development of the filial tissues, endosperm and embryo. Scientific reports indicate that during ii development the cells undergo programmed cell death (PCD). The aimed at observing the changes in the ultrastructure of the ii during its development and confirm the PCD characteristics by assessing the gene expression pattern for seven different hydrolases (arabinofuranosidase, glucanase, peptidase cysteine tailed RDEL, peptidase cysteine tailed KDEL, aspartic peptidase, serine peptidase and subtilisin) and two inhibitors (inhibitor peptidase cysteine and serpin). The stages used in this study (ovule and seeds at 5, 10 and 25 DAP) were selected based on the morphological changes in the ii observed in light microscopy. The vacuolization and cell expansion were the most conspicuous characteristics observed in the early development of the ii. Furthermore, the first related morphological changes related to PCD were observed at 5 DAP, including rising the periplasmic spaces and ricinossomos and collapse of tonoplasto. In later stages, at 10 and 25 DAP, it was observed enlargement of the cell volume, followed by less dense cytoplasm, presence of peroxisomes, lobed nucleus, condensed chromatin, invaginations and disruption of the plasma membrane and finally cell wall breakdown as well as the rising of gerontoplasts (25 DAP). In the early stages (ovule, 5 and 10 DAP) the expression pattern of genes encoding cysteine peptidase tailed KDEL, serine peptidase and subtilisin it was higher at 10 DAP if compared to the calibrator (ovule). In the ii proximal region of seeds with 25 DAP the expression of all peptidases (other than aspartic peptidase), the arabinofuranosidase and glucanase was statistically superior when compared to the distal region. The correlation of the ultrastructural findings and the transcriptional expression pattern indicates that the occurrence of CCM in the internal integument can act in the supply of carbon and nitrogen sources for the development of the embryo and endosperm. === Jatropha curcas L. é uma espécie de planta oleaginosa que desperta interesse econômico por ser uma fonte alternativa para a produção de biodiesel muito embora, pouco se sabe sobre a biologia do desenvolvimento desse organismo vegetal. Esses conhecimentos podem servir de base para a domesticação desta espécie e a descoberta de prováveis soluções para toxicidade das sementes devido a presença dos ésteres de forbol nas sementes, por exemplo. As sementes de J. curcas são constituídas pelo embrião e endosperma, ambos envolvidos pela testa e o tegma. Estes últimos são provenientes do desenvolvimento dos integumentos externo (ie) e interno (ii). É sabido que o ii pode atuar como tecido de armazenamento transeunte de fontes de carbono e nitrogênio para o desenvolvimento dos tecidos filiais, endosperma e embrião. Relatos científicos indicam que durante o desenvolvimento do ii as células sofrem morte celular programada (MCP). Buscou-se observar as modificações na ultraestrutura do ii em decorrência do seu desenvolvimento; além de validar as características da MCP por meio da avaliação do padrão de expressão de sete hidrolases (arabinofuranosidase, glucanase, peptidase cisteínica com cauda RDEL, peptidase cisteínica com cauda KDEL, peptidase aspártica, peptidase serínica e subtilisina) e dois inibidores de peptidase (inibidor de peptidase cisteínica e serpina). Além do óvulo, os estágios utilizados neste estudo (sementes aos 5, 10 e 25 DAP) foram selecionados com base nas modificações morfológicas do ii obtidas através da análise histológica. A vacuolização e a expansão celular foram as características mais conspícuas observadas no início do desenvolvimento do ii. Além disso, as primeiras mudanças morfológicas relacionadas a MCP foram observadas aos 5 DAP, incluindo, surgimento dos espaços periplasmáticos, aparecimento dos ricinossomos, e colapso do tonoplasto. A sequência do processo degradativo foi observada nos estágios mais avançados (10 e 25 DAP) com expansão do volume celular, acompanhado de citoplasma menos denso, presença de peroxissomos, núcleo lobado, cromatina condensada, invaginações e ruptura da membrana plasmática e, finalmente a ruptura da parede celular, além do surgimento dos gerontoplastos (25 DAP). Nos estágios iniciais (óvulo, 5 e 10 DAP) o padrão de expressão relativa dos genes que codificam para peptidase cisteínica KDEL, peptidase serínica e subtilisina foi maior aos 10 DAP quando comparados com o óvulo. Na região proximal do ii das sementes com 25 DAP a expressão de todas as peptidases (exceto peptidase aspártica), a arabinofuranosidase e glucanase foi estatisticamente superior quando comparada à região distal desse mesmo estágio. A correlação dos achados ultraestruturais e o padrão de expressão transcricional indica que a ocorrência da MCP no integumento interno pode atuar no fornecimento de fontes de carbono e nitrogênio para o desenvolvimento do embrião e endosperma.