Expressão de genes relacionados ao processo oxidativo durante a secagem de sementes de café

Abstract

As sementes são um importante meio de propagação de culturas do gênero Coffea. A obtenção de sementes de café com alta qualidade é fundamental para a formação de mudas. O estresse oxidativo durante o processo de secagem é fator limitante para a obtenção de sementes com alta qualidade fisiológica. Diante do exposto, foi proposto nesta pesquisa estudar o efeito de diferentes métodos de secagem e graus de umidade na qualidade fisiológica de sementes de Coffea arabica e Coffea canephora e na expressão de alguns genes relacionados aos sistemas enzimáticos de combate ao estresse oxidativo, catalase e peroxidase. A colheita dos frutos no estádio cereja foi realizada no campo experimental da UFLA, na cidade de Lavras/MG. As sementes foram submetidas à secagem lenta e rápida até atingirem os graus de umidade de 40, 30, 20 e 12%. Como testemunha uma amostra de sementes não recebeu qualquer tratamento de secagem, permanecendo com grau de umidade de 46%. As amostras foram submetidas às análises de qualidade fisiológica utilizando-se as variáveis protrusão radicular e plântulas normais aos 15 dias, normais e normais fortes aos 30 dias, plântulas com abertura cotiledonar e matérias secas de hipocótilo e radícula aos 45 dias. Para as análises fisiológicas utilizou-se DIC com esquema fatorial [(2x4) + 1]. As sementes foram submetidas às analises das isoenzimas esterase, catalase, peroxidase e endo-β-mananase. Foi realizada a busca por genes alvo no banco de dados do genoma café brasileiro. As sequências foram analisadas por bioinformática e posteriormente utilizadas para confecção de primers específicos. Foi avaliada a expressão gênica por meio da técnica de RT-qPCR dos genes catalase e peroxidase em cada amostra. De forma geral, na espécie C. arabica foram observados os melhores resultados de qualidade fisiológica em sementes com 20% de grau de umidade submetidas à secagem rápida e com 40 e 12% de grau de umidade, em sementes submetidas à secagem lenta. Para a espécie C. canephora obteve-se os melhores resultados de qualidade fisiológica em sementes submetidas à secagem rápida. Nessa mesma espécie, houve tendência de perda de qualidade fisiológica com a redução do grau de umidade, em ambos os métodos de secagem. Pelos resultados pode-se inferir que as sementes de C. arabica e C. canephora apresentaram maior tolerância à dessecação quando são submetidas à secagem rápida. Houve redução dos níveis de expressão dos transcritos das enzimas catalase (CAT3) e peroxidase (POXa) com a secagem das sementes de C. arabica e C. canephora. Os padrões de expressão dos genes peroxidase e catalase são diferentes, apesar de ambos serem ligados ao estresse oxidativo. A expressão de genes associados ao processo oxidativo é influenciada pelo método de secagem.

Seeds are an important dispersal strategy used by coffee plants. Oxidative stress resulting from the drying process is a limiting factor for obtaining higher physiological quality seeds. Obtaining high quality coffee seeds is essential for the new plants formation. Given the above, it was proposed to study the effect of different drying methods and moinsture content on Coffea arabica and Coffea canephora physiological qualities and gene expression of catalase and peroxidase, related to enzymatic systems to combat oxidative stress. Fruit harvesting was performed in the UFLA experimental field in Lavras / MG. Seeds were dried slowly and faster until they reach the moisture contents of 40, 30, 20 and 12%. As a control, some seed sample didn ́t receive any drying treatment, staying with 46% moisture content. The samples were analyzed for physiological quality using the variables protrusion and normal at 15 days, normal and strong normal at 30 days, seedlings with cotyledon opening and dry matter of hypocotyl and radicle at 45 days. The physiological analysis were carry out on CRD design, with [(2x4) + 1] factorial. Seeds were subjected to isoenzymes analysis of esterase, catalase, peroxidase and endo-β-mannanase. A search for target genes was performed in the Brazilian coffee genome database. The sequences were analyzed by bioinformatics and then used for making specific primers. The catalase and peroxidase gene expressions were evaluated by real-time PCR. In C. arabica, best physiological quality results were observed at 20% moisture content for faster dried seeds. In seeds subjected to slow drying, the best physiological quality results were observed at 40 and 12% of moisture content. The best results of physiological quality were obtained by seed fast drying, at C. canephora. In this same species, there was a trend of loss of physiological quality by reducing the moisture content in both drying methods. From the results we can infer that the seeds of C. arabica and C. canephora showed higher desiccation tolerance when they were dried faster. There was a reduction in the levels of expression of transcripts of catalase (CAT3) and peroxidase (Gosh) with the seed drying process in both species. The expression patterns of peroxidase and catalase genes are different, although both are linked to oxidative stress. The expression of genes associated with the cellular oxidation process is influenced by drying method.