Tolerância à dessecação em sementes de Leucaena leucocephala durante a germinação

Abstract

Objetivou-se, com o presente estudo, buscar um modelo para a avaliação da sensibilidade à dessecação e, por meio de técnicas como eletroforese, citometria de fluxo e microscopia eletrônica de transmissão, investigar as alterações citológicas relacionadas à perda da tolerância à dessecação em radículas e raízes primárias de Leucaena leucocephala durante e após a germinação. Para tal, sementes germinadas com raízes de 1, 3 e 5 mm foram dessecadas em sílica gel até atingirem 50%, 40%, 30%, 20% e 8% de umidade, reidratadas e avaliadas quanto à sobrevivência. Radículas e raízes primárias (16, 24, 40 e 44 horas de embebição) foram coletadas e seu conteúdo de DNA nuclear foi mensurado por citometria de fluxo. Sementes germinadas com raiz primária de 3 mm foram secas (50%, 40%, 30%, 20% e 8%de umidade) e suas raízes avaliadas quanto à integridade do DNA e à ocorrência de danos ultraestruturais. A sensibilidade à dessecação aumentou ao longo da germinação. No entanto, independente do comprimento de radícula, as sementes germinadas apresentaram baixa ou nenhuma sobrevivência após secagem até 8% de umidade. A maioria dos núcleos avaliados ao longo da embebição e após a protrusão radicular apresentou um maior conteúdo de DNA 2C, indicando que a maior parte das células avaliadas encontrava-se na fase G1 do ciclo celular. O percentual de núcleos 4C apresentou aumento significativo (p>0,05) após 24 horas de embebição e atingiu seu máximo quando o comprimento da raiz primária atingiu 1 mm, coincidindo com a redução da capacidade das sementes de tolerarem a dessecação. O padrão eletroforético referente à integridade do DNA genômico, demonstrou não haver degradação do DNA ao longo da secagem. No entanto, a intensidade e a extensão dos danos ultraestruturais observados foram suficientemente grandes para anular a resiliência das células das raízes primárias e a consequente habilidade para retomar o crescimento normal.

This study aimed to search a model system which can improve studies on desiccation tolerance and sensitivity in seeds, and using techniques such as electrophoresis, flow cytometry and transmission electron microscopy to investigate cytological changes related to the loss of desiccation tolerance in Leucaena leucephala radicles and primary roots during and after germination. In order to do that, germinated seeds with radicles of 1, 3 and 5 mm were desiccated in silica gel (50, 40, 30, 20 and 8% moisture content - MC), rehydrated and their survival was evaluated. Radicles of Leucaena leucocephala (16, 24, 40 and 44 hours of imbibition) were collected and their nuclear DNA content was measured by flow cytometry. Germinated seeds (3 mm primary root length) were dried up to 50, 40, 30, 20 and 8% MC, and the radicles were evaluated regarding DNA integrity by electrophoresis. The occurrence of ultrastructural damages was evaluated by transmission electron microscopy. As expected, the desiccation sensitivity increased during germination. However, regardless of the radicle length, the germinated seeds showed low or no survival after drying up to 8% MC. Most of the evaluated nuclei along the imbibition and after radicle protrusion presented a higher 2C DNA content indicating that most of the evaluated cells were in the G1 phase of the cell cycle. The number of 4C nuclei showed significant increase (p> 0.05) after 24 hours of imbibition and the highest value was observed after radicle protrusion when the length of the primary root reached 1 mm coinciding with a decrease in desiccation tolerance of the L. leucocephala seeds. The genomic DNA electrophoretic pattern obtained from primary roots of L. leucocephala showed no DNA degradation throughout the desiccation. Although the DNA had remained intact throughout the drying, the intensity and extent of the ultrastructural damages were severe enough to override the resilience of L. leucocephala primary roots cells and their consequent ability to resume normal growth.