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Título: Morfoanatomia, fisiologia da germinação e aplicações biotecnológicas de inibidores proteolíticos de sementes de espécies de Inga Miller
Autor: Rodrigues, Joelma Keith
Orientador: Gonçalves, José Francisco de Carvalho
Coorientador: Borges, Eduardo Euclydes de Lima e
Palavras-chave: Sementes florestais
Mobilização de reservas
Proteínas de defesa
Data do documento: 29-Out-2019
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPA
Programa: Ciências de Florestas Tropicais - CFT
Abstract: The genus Inga Mill. is distributed in Tropical Moist Forests with approximately 300 species. Its seeds are recalcitrant and commonly viviparous. The morphophysiological characteristics of seeds are relevant to the understanding of biological aspects and the use of these plants in forestry. The seeds constitute protein storage tissues and have received greater attention in the biotechnology area due to their potential for biological defense. The objective of this work was to investigate the morphological and physiological characteristics of seeds of four species of the genus Inga Mill. during germination and post-germination, as well as to analyze the antimicrobial potential of trypsin inhibitors. The seeds have high water content (≈50%). Polyiembrionia was observed in I. pezizifera (> 50%), influencing seedling vigor. The integument influenced the vigor of I. cinnamomea. The seeds are anthropogenic, elliptical and exalbuminous; membranous integument (except I. cinnamomea, which is leathery); cotyledons with large, thin-walled, angular cells store soluble carbohydrates (3-6%), lipids (≈1%), starch (44-57%) and proteins (5-21%). The germination is phanerocotyledonary, semihypogeal, with eophyll expansion between 13 to 19 days. The seedlings are covered with trichomes. I. cinnamomea eophylls are initially epinastic and coppery. The leaves are hypoestomatic, with paracitic stomata and tectors and glandular trichomes. Mesophyll, midrib and vascular cylinder aspects are diagnostic features. Starch was more mobilized in I. edulis (22%). The proteins are stored as globules in vacuoles and dispersed in the cytoplasm, being more mobilized in I. edulis (37%). For lipases there was a significant peak in the root protrusion of I. macrophylla and I. cinnamomea. The proteolytic activity was higher in the hypocotyl elongation of I. edulis. The species I. edulis and I. macrophylla were correlated in the use of reserves. Protein extracts showed high inhibitory activity (> 90%). Purified trypsin inhibitors had bands of approximately 21 kDa and were stable at pH (2-12) and temperature (98 °C) variation. The trypsin inhibitors of I. pezizifera (ITIp), I. macrophylla (ITIm) and I. cinnamomea (ITIc) mainly inhibited Candida albicans (50%) and Salmonella enterica (≈52%). The determined morphofunctional attributes help the differentiation of the species and the understanding of germination and seedling establishment. Inga seeds have defense proteins with fungicidal and bactericidal action.
Resumo: O gênero Inga Mill. é distribuído em Florestas Tropicais Úmidas, com aproximadamente 300 espécies. Suas sementes são recalcitrantes e comumente vivíparas. As características morfofisiológicas de sementes são relevantes para o entendimento de aspectos biológicos e a utilização dessas plantas na silvicultura. As sementes constituem tecidos de estocagem de proteínas e tem recebido maior atenção na área biotecnológica devido seu potencial de defesa biológica. O objetivo desse trabalho foi investigar as características morfoanatômicas e fisiológicas de sementes de quatro espécies do gênero Inga Mill. durante a germinação e a pós-germinação, bem como analisar o potencial antimicrobiano de inibidores de tripsina. As sementes têm elevado teor de água (≈50%). Poliembrionia foi observada em I. pezizifera (>50%), influenciando no vigor das plântulas. O tegumento influenciou o vigor de I. cinnamomea. As sementes são anátropas, elípticas e exalbuminosas; tegumento membranáceo (exceto I. cinnamomea, que é coriáceo); cotilédones com células angulares, amplas, de paredes finas e estocam carboidratos solúveis (3-6%), lipídios (≈1%), amido (44-57%) e proteínas (5-21%). A germinação é fanerocotiledonar, semi-hipógea, com expansão do eofilo entre 13 a 19 dias. As plântulas são recobertas por tricomas. Os eofilos de I. cinnamomea inicialmente são epinásticos e acobreados. As folhas são hipoestomáticas, com estômatos paracíticos e tricomas tectores e glandulares. Aspectos do mesofilo, da nervura central e do cilindro vascular são caracteres diagnósticos. O amido foi mais mobilizado em I. edulis (22%). As proteínas são estocadas como glóbulos em vacúolos e dispersos no citoplasma, sendo mais mobilizadas em I. edulis (37%). Para as lipases houve um pico significativo na protrusão da radícula de I. macrophylla e I. cinnamomea. A atividade proteolítica foi maior no alongamento do hipocótilo de I. edulis. As espécies I. edulis e I. macrophylla foram correlacionadas no uso das reservas. Os extratos proteicos apresentaram alta atividade inibitória (>90%). Os inibidores de tripsina purificados apresentaram bandas de aproximadamente 21 kDa e foram estáveis à variação de pH (2-12) e temperatura (98°C). Os inibidores de tripsina de I. pezizifera (ITIp), I. macrophylla (ITIm) e I. cinnamomea (ITIc) inibiram principalmente Candida albicans (50%) e Salmonella enterica (≈52%). Os atributos morfofuncionais determinados auxiliam a diferenção das espécies e a compreensão da germinação e do estabelecimento de plântulas. As sementes de Inga apresentam proteínas de defesa com ação fungicida e bactericida.
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