Ocorrência de protuberâncias contendo xiloglucano nas paredes celulares da reserva de Hymenaea courbaril L.

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.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.415419Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Diurnal variation in the activity of enzymes of sucrose catabolism in Hymenaea courbaril L. plantlets during storage xyloglucan mobilization

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.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.143153Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Composição de carboidratos do abacaxi (cv. pérola) e resposta glicêmica em humanos

Brazil is the third largest producer of pineapple (Ananas comosus) and the market for fresh pineapple is sustained by the Hawaii and Perola cultivars. In this work the Perola cultivar was divided into three main parts, shell, core and pulp, for characterization. Moisture in the pulp was higher (between 10 and 15%) than in the shell and core. The amount of protein was higher in the core (35%) than in the pulp and shell. Perola contained relatively low concentrations of total ascorbic acid in the edible parts, although higher levels of ascorbic acid in the shell. Citric acid corresponded to almost 60% of the total organic acids. The total soluble sugars [~7-12% (FW)] were predominantly sucrose, fructose and glucose. The core had almost twice as much total sugar (12%) than the pulp (6.8%). The amount of insoluble dietary fiber was around 1%, and the soluble fiber was less than 0.1%. The pulp showed the highest concentration of polyphenols (0.49%) and antioxidant activity (33 µmol.g-1) out of the parts. The consumption of the pineapple pulp or core produced a high glycemic index (~93%), but considering the glycemic load, this fruit can be considered as low dietary.O Brasil é o terceiro maior produtor de abacaxi(Ananas comosus) e as principais cultivares encontradas no mercado são Havaí e Pérola. Neste trabalho, frutas da cultivar Pérola foram divididas em casca, cerne e polpa e analisadas. A umidade da polpa foi superior (entre 10 e 15%) à encontrada na casca e no cerne. A concentração de proteína foi maior no cerne (35%) que na polpa e na casca. Essa cultivar contém baixas concentrações de ácido ascórbico nas partes comestíveis, no entanto a casca apresentou maiores níveis. O ácido cítrico correspondeu a aproximadamente 60% do total de ácidos orgânicos. Entre os açúcares solúveis [~7-12% (BU)], a sacarose, frutose e glicose foram predominantes. O cerne continha quase o dobro dos açúcares totais (12%) em relação à polpa (6,8%). A concentração de fibra alimentar insolúvel foi em torno de 1%, enquanto a de fibra solúvel foi menor que 0,1%. A polpa apresentou maior concentração de polifenóis (0,49%) e maior atividade antioxidante (33 µmol.g-1) que as demais partes. O consumo da polpa e do cerne produziu alto índice glicêmico (~93%), mas considerando a quantidade usual consumida, o abacaxi apresenta baixa carga glicêmica

Catabolismo de sacarose durante a mobilização do galactomanano e sua importância na estratégia de sobrevivência de plântulas de Sesbania virgata (Cav.) Pers.

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

Endo-beta-mananase do endosperma de sementes de Sesbania virgata (Cav.) Pers. (Leguminosae): purificação, caracterização e seu duplo papel na germinação e crescimento inicial da plântula

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.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.269280Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

The role of carbohydrates in seed germination and seedling establishment of Himatanthus sucuuba, an Amazonian tree with populations adapted to flooded and non-flooded conditions

Background and Aims In the Amazonian floodplains plants withstand annual periods of flooding which can last 7 months. Under these conditions seedlings remain submerged in the dark for long periods since light penetration in the water is limited. Himatanthus sucuuba is a tree species found in the `varzea` (VZ) floodplains and adjacent non-flooded `terra-firme` (TF) forests. Biochemical traits which enhance flood tolerance and colonization success of H. sucuuba in periodically flooded environments were investigated. Methods Storage carbohydrates of seeds of VZ and TF populations were extracted and analysed by HPAEC/PAD. Starch was analysed by enzyme (glucoamylase) degradation followed by quantification of glucose oxidase. Carbohydrate composition of roots of VZ and TF seedlings was studied after experimental exposure to a 15-d period of submersion in light versus darkness. Key Results The endosperm contains a large proportion of the seed reserves, raffinose being the main nonstructural carbohydrate. Around 93% of the cell wall storage polysaccharides (percentage dry weight basis) in the endosperm of VZ seeds was composed of mannose, while soluble sugars accounted for 2.5%. In contrast, 74% of the endosperm in TF seeds was composed of galactomannans, while 22% of the endosperm was soluble sugars. This suggested a larger carbohydrate allocation to germination in TF populations whereas VZ populations allocate comparatively more to carbohydrates mobilized during seedling development. The concentration of root non-structural carbohydrates in non-flooded seedlings strongly decreased after a 15-d period of darkness, whereas flooded seedlings were less affected. These effects were more pronounced in TF seedlings, which showed significantly lower root non-structural carbohydrate concentrations. Conclusions There seem to be metabolic adjustments in VZ but not TF seedlings that lead to adaptation to the combined stresses of darkness and flooding. This seems to be important for the survival of the species in these contrasting environments, leading these populations to different directions during evolution.CAPESCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (FAPEAM)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)PRONEX-FAPEAM/CNPqINPA/Max-PlanckINPA/Max-PlanckFAPESP[98/05124-8]Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP