Sementes de Sesbania virgata possuem galactomanano como polissacarídeo de reserva no endosperma. Durante a mobilização, os produtos de degradação são absorvidos pelos cotilédones que, posteriormente, fornecem esse carbono ao eixo embrionário. A sacarose tem um papel fundamental nesta relação de fonte e dreno entre os órgãos. Neste trabalho, a importância da reserva de galactomanano no estabelecimento das plántulas de Sesbania virgata foi investigada através de estudo de sobrevivência de plântulas com e sem endosperma, assim como as variações diuturnas na atividade das enzimas de catabolismo de sacarose. As plántulas crescidas no escuro com endosperma sobreviveram 16 dias a mais que as plántulas sem endosperma. Foram observadas variações independentes entre as enzimas, sugerindo que as diferentes enzimas participam de diferentes processos fisiológicos e, embora tenham a sacarose como substrato em comum, participam de vias metabólicas independentes.

Seeds of Sesbania virgata have galactomannan as a storage polysaccharide in the endosperm. During mobilization, the degradation products are assimilated by the cotyledons which later supply this carbon source to the embryo. Sucrose is of prime importance in this source and sink relation between the organs. In the present work, the importance of the storage galactomannan in the establishment of plantlets of Sesbania virgata was investigated following the study of survival of plantlets with or without endosperm, as well as the diuturnal variations of the sucrose catabolism enzymes activity. The plantlets grown in the darkness with endosperm survived 16 days longer than the plantlets without the storage organ. Independent variations among the enzymes were detected, suggesting that the different enzymes are engaged in different physiological processes and, although sucrose is their common substrate, they take part in independent metabolic pathways.

Sementes de Hymenaea courbaril L. possuem um polissacarídeo de reserva que é mobilizado após a germinação, quando a primeira folha da planta já é fotossinteticamente ativa. No momento da mobilização das reservas, a plântula precisa coordenar duas fontes de carboidratos: a fotossíntese e a mobilização das reservas. Ambos geram sacarose como forma de exportação de carbono. Para entender a alocação de recursos na plântula, portanto, é necessário avaliar o catabolismo de sacarose nos órgãos. Neste trabalho foram analisados os carboidratos de baixo peso, quantificada a atividade da sacarose sintase e das três isoformas de invertase nos diferentes órgãos de plântulas de H. courbaril ao longo de um dia. As dosagens foram feitas no período de mobilização do xiloglucano, sendo as plântulas coletadas em intervalos de 6 horas, com uma coleta extra às 2 horas da manhã. Cada uma das enzimas apresentou um padrão característico de variação ao longo do dia, sugerindo funções distintas e independentes em cada órgão. A análise dos carboidratos mostrou altas concentrações de sacarose nos órgãos-dreno, enquanto os cotilédones apresentaram altas concentrações de monossacarídeos livres. A existência de isoformas com propriedades e distribuição celular distintas variando de forma independente ao longo do dia sugere que as isoformas podem ter funções fisiológicas distintas dentro da planta.

Seeds of Hymenaea courbaril L. have a storage polysaccharide that is mobilized after germination, when the first leaf is already photosynthetic. During reserve mobilization, the seedling has to coordinate two carbohydrate sources: photosynthesis and storage mobilisation. Both use sucrose to export carbon. To understand the allocation of carbon resources in the seedling, therefore, it is essential to study the catabolism of sucrose in the organs. In the present work, the low molecular weight carbohydrates were analyzed, as well as the activity of sucrose synthase and of the three isoforms of invertase in organs of Hymenaea courbaril L. seedlings along a day. The analysis was made each 6 hours, with an extra analysis at 2 am. Each enzyme had a characteristic variation pattern along the day, suggesting distinct and independent functions for each organ. The carbohydrate analysis showed higher concentration of sucrose in the sink-organs, while the cotyledons had high concentration of free monosaccharides. The existence of isoforms with distinct properties and cellular distribution varying in independent ways along the day suggests that these isoforms may have distinct physiological functions in the plant.

Galactomananos são polissacarídeos de reserva de parede celular presentes em sementes de leguminosas. Sua degradação é efetuada por três hidrolases (alfa-galactosidase (EC 3.2.1.22), endo-beta-mananase (EC 3.2.1.78) e manosidase (EC 3.2.1.25)). No presente estudo, nós purificamos e caracterizamos uma endo-beta-mananase de sementes de Sesbania virgata e focamos no seu papel na germinação e no desenvolvimento da plântula. A enzima foi purificada por cromatografia de troca iônica e cromatografia de afinidade em sepharose-concanavalina A, mostrando um pH ótimo entre 3,5 e 5 a 45 ºC e alta estabilidade em pH 7,8. A baixa estabilidade em pH 5 parece estar associada à precipitação isoelétrica, pois o pI da enzima é 4,5. O polipeptídeo purificado é uma glicoproteína com massa molecular de 26 KDa em SDS-PAGE e 36 KDa em cromatografia em gel. O polipeptídeo purificado atacou galactomamano de diferentes fontes, sendo efetivo sobre polímeros com grau de galactosilação mais baixo (goma caroba), em comparação com galactomamanos com médio e alto graus de galactosilação (guar, S. virgata e feno grego), respectivamente. Um pico de atividade de endo-beta-mananase foi detectado durante a protrusão da radícula no tecido endospérmico ao redor da radícula e mais tarde nas porções laterais do endosperma. O segundo pico foi inversamente associado à mobilização de reservas. Usando um anticorpo feito contra endo-beta-mananase de café, a enzima foi detectada por "immunodot-blots" feitos com extratos de endosperma de S. virgata. Os resultados são consistentes com a hipótese de que o pico de endo-mananase durante a germinação facilita a protrusão da radícula através do enfraquecimento do endosperma que circunda a área próxima à ponta da radícula.

Galactomannans are storage cell wall polysaccharides present in seeds of some legumes. Their degradation is carried out by three hydrolases (alpha-galactosidase (EC 3.2.1.22), endo-beta-mannanase (EC 3.2.1.78) and ß-mannosidase (EC 3.2.1.25)). In the present study we purified and characterised an endo-beta-mannanase from seeds of Sesbania virgata and addressed its role in germination and seedling development. The polypeptide purified by Ion Exchange Chromatography and Affinity Chromatography on Sepharose-Concanavalin A, showed a pH optimum between 3.5 and 5 at 45ºC and high stability at pH 7.8. The low stability at pH 5 appears to be associated with isoelectric precipitation, in view of the pI of the enzyme being 4.5. The purified enzyme is a glycoprotein with a molecular mass of 26 KDa by SDS-PAGE and 36 KDa by gel chromatography. The purified polypeptide attacked galactomannan from different sources, being more effective on polymers with a lower degree of galactosylation (from carob gum), in comparison with medium or highly galactosylated galactomannans (from guar, S. virgata and fenugreek), respectively. A peak of endo-beta-mannanase activity was detected during radicle protrusion in the endosperm tissue surrounding the radicle and later on in the lateral endosperm. This second peak was associated with the period of reserve mobilisation. Using an antibody raised against coffee endo-beta-mannanase, the enzyme could be detected in immunodot-blots performed with extracts of S. virgata endosperms. The results are consistent with the hypothesis that the peak of endo-mannanase during germination facilitates radicle protrusion through the surrounding endosperm by weakening it in the region close to the radicle tip.

Apesar das sugestões da sua composição péctica, não foram apresentadas evidências diretas da sua composição. Neste trabalho é mostrada a ocorrência desta estrutura em paredes de células parenquimáticas de cotilédones de Hymenaea courbaril L. Sabe-se que estas células acumulam grandes quantidades de xiloglucano nas suas paredes e, nesse caso, as protuberâncias parecem conter este polissacarídeo na sua constituição. Uma seqüência de eventos que leva ao aparecimento destas protuberâncias é sugerida e um modelo de parede celular é proposto para explicar a presença de xiloglucano de reserva na composição das protuberâncias.

Despite the suggestions of its pectic composition, no clear evidence for this has been presented. Here we show the occurrence of such a structure in walls of cells from cotyledons of Hymenaea courbariI L. These cells are known to accumulate large amounts of storage xyloglucan in the wall and, in this case, the protuberances seem to contain this storage polysaccharide rather than pectin. A hypothetical sequence of events leading from wall strands to protuberances was assembled based on scanning electron microscopy observations. On this basis, a tentative model for how polysaccharides are distributed into the wall, near the regions where protuberances are found, is proposed to explain the presence of storage xyloglucan in their composition.