Importância das amilases na qualidade fisiológica de sementes de milho

Autores

  • Camila Aparecida Lopes Universidade Federal de Lavras
  • Maria Laene Moreira de Carvalho Universidade Federal de Lavras
  • Heloisa Oliveira dos Santos Universidade Federal de Lavras
  • Dayliane Bernardes de Andrade Universidade Federal de Lavras

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7925.2017v30n3p1

Resumo

A qualidade de sementes está associada à soma dos atributos genéticos, físicos, fisiológicos e sanitários que afetam sua capacidade para realizar as funções vitais, estando relacionada à germinação, ao vigor e à longevidade. A expressão de genes associados à qualidade fisiológica pode ser avaliada por meio de análises de germinação e vigor, e ainda pelas análises de transcritos e de proteínas em sementes. Objetivou-se com este trabalho fazer uma revisão sobre a relevância das enzimas do grupo das amilases relacionadas à qualidade fisiológica de sementes de milho. Dentro do grupo das amilases, a ?-amilase (1,4-?-D-glucan-glucanohydrolase E.C 3.2.1.1) é uma enzima importante na hidrólise do amido, sendo responsável por 90% da atividade amilolítica em sementes de milho. Essa enzima, a exemplo da dextrose, causa a conversão de amido em açúcares que são utilizados no crescimento do embrião. Já a ?-amilase (1,4-?-glucan maltohydrolase E.C 3.2.1.2) é uma ?-1,4-D-glucano maltohidrolise que catalisa a liberação de maltose e dextrinas a partir das extremidades não redutoras do amido. Pesquisas comprovam que as enzimas amilases estão ligadas diretamente à qualidade fisiológica de sementes de milho. A ?-amilase e a ?-amilase estão envolvidas principalmente no processo de germinação e na heterose das sementes, podendo ser também utilizadas como marcadores moleculares relacionadas à tolerância de secagem das sementes.

 

Biografia do Autor

Camila Aparecida Lopes, Universidade Federal de Lavras

Bacharela em Agronomia e Mestra em Agronomia/Fitotecnia pela Universidade Federal de Lavras (UFLA). Atualmente é doutoranda do Programa de Pós-graduação em Agronomia/Fitotecnia na área de concentração Produção e Tecnologia de Sementes, na mesma universidade. Tem experiência na área de Agronomia com ênfase em Produção e tecnologia de sementes e cultura de tecidos vegetais.    

Maria Laene Moreira de Carvalho, Universidade Federal de Lavras

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras (1978), Mestrado em Agronomia (Fitotecnia) pela Universidade Federal de Lavras (1981) e Doutorado em Fitotecnia pela Universidade de São Paulo (1992). Pós-doutorado na Wagenningen University-Holanda em 2007. Atualmente é professora titular da Universidade Federal de Lavras e coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitotecnia da UFLA. Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Produção e Beneficiamento de Sementes, atuando principalmente nos seguintes temas na área de sementes: controle de qualidade, armazenamento, análise de imagem , qualidade de sementes oleaginosas, grandes culturas e florestais.

Heloisa Oliveira dos Santos, Universidade Federal de Lavras

Possui Graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Federal de Sergipe (2008), Graduação em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras (2016), Mestrado em Agronomia (Fitotecnia) pela Universidade Federal de Lavras (2010) e Doutorado em Agronomia (Fitotecnia) também pela Universidade Federal de Lavras (2013). Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Produção e Beneficiamento de Sementes e em Técnicas Moleculares Aplicadas ao Controle de Qualidade de Sementes. Atualmente é bolsista de pós-doutorado atuando na área de controle genético e expressão de genes relacionados à qualidade de sementes de soja.

Dayliane Bernardes de Andrade, Universidade Federal de Lavras

Possui graduação em Agronomia e mestrado em Fitotecnia, ambos pela Universidade Federal de Lavras (UFLA). Atualmente é doutoranda pelo Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitotecnia - Universidade Federal de Lavras, na área de Produção e Tecnologia de Sementes.

Referências

ABRASEM – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE SEMENTES E MUDAS. Anuário 2014. Londrina, 2014. 34 p. Disponível em <http://www.abrasem.com.br/wpcontent/uploads/2013/09/Anu%C3%A1rio-Abrasem-2014.pdf>. Acesso em 18 novembro 2016.

ANDRADE, T. de. Controle genético e expressão de genes associados à qualidade fisiológica de sementes de milho. 2015. 122 f. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) - Universidade Federal de Lavras, Lavras. 2015.

ANDRADE, T.; VON PINHO, E. V., VON PINHO, R. G.; OLIVEIRA, G. E.; ANDRADE, V.; FERNANDES, J. S. Physiological quality and gene expression related to heat-resistant proteins at different stages of development of maize seeds. Genetics and Molecular Research, Ribeirão Preto, v. 12, n. 3, p. 3630-3642, 2013.

ARAGÃO, C. A.; DANTAS, B. F.; ALVES, E.; CATANEO, A. C.; CAVARIANI, C; NAKAGAWA, J. Atividade amilolítica e qualidade fisiológica de sementes armazenadas de milho super doce tratadas com ácido giberélico. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 25, n. 1, p. 43-48, 2003.

ARAGÃO, C. A.; LIMA, M. W. P.; MORAIS, O. M.; ONO, E. O.; BOARO, C. S. F.; RODRIGUES, J. D.; NAKAGAWA, J.; CAVARIANI, C. Fitorreguladores na germinação de sementes e no vigor de plântulas de milho super doce. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 23, n. 1, p. 62-67, 2001.

BECK, E.; ZIEGLER, P. Biosynthesis and degradation of starch in higher plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, Palo Alto, v. 40, n. 1, p. 95-117, 1989.

BEWLEY, J. D.; BRADFORD, K.; HILHORST, H.; NONOGAKI, H. Seeds: physiology of development, germination and dormancy. New York: Springer, 2013. 392 p.

BIAZUS, J. P. M.; SANTANA, J. C. C.; SOUZA, R. R.; TAMBOURGI, E. B. Caracterização da atividade amilásica do malte de milho (Zea mays L.). Acta Scientiarum. Technology, Maringá, v. 28, n. 1, p. 13-19, 2006.

CARVALHO, N. M.; NAKAGAWA, J. Sementes: ciência, tecnologia e produção. Jaboticabal: Funep, 2012. 590 p.

CATÃO, H. C. R. M.; COSTA, F. M.; VALADARES, S. V.; DOURADO, E. R.; BRANDÃO, D. S.; SALES, N. L. P. Qualidade física, fisiológica e sanitária de sementes de milho crioulo produzidas no norte de Minas Gerais. Ciência Rural, Santa Maria, v. 40, n. 10, p. 2060-2066, 2010.

CAUSSE, M.; ROCHER, J. P.; PELLESCHI, S.; BARRIÈRI, Y.; VIENNE, D.; PRIOUL, J. L. Sucrose phosphate synthase: an enzyme with heterotic activity correlated with maize growth. Crop Science, Madison, v. 35, p. 995-1001, 1995.

CHEN, S.; CHEN, H.; TIAN, J.; WANG, Y.; XING, L. Chemical modification, antioxidant and ?-amylase inhibitory activities of corn silk polysaccharides. Carbohydrate Polymers, Amsterdam, v. 98, n. 1, p.428-437, 2013.

COIMBRA, R. D. A.; MARTINS, C. C.; TOMAZ, C. A.; NAKAGAWA, J. Testes de vigor utilizados na avaliação da qualidade fisiológica de lotes de sementes de milho-doce (sh2). Ciência Rural, Santa Maria, v. 39, n. 1, p. 2402-2408, 2009.

COPELAND, L. O.; MC DONALD, M. B. Principles of seed science and technology. Annals of Botany, Oxford, v. 89, n. 6, p. 797-798, 2002.

DANTAS, B. F.; ARAGÃO, C. A.; ARAÚJO-JUNIOR, J. P.; RODRIGUES, J. D.; CAVARIANI, C.; NAKAGAWA, J. Padronização da metodologia do RT-PCR utilizado para identificação do mRNA da ?-amilase em sementes de milho. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 24, n. 2, p. 113-117, 2002.

FERREIRA, L. A.; OLIVEIRA, J. A.; VON PINHO, E. V. R.; QUEIROZ, D. L. de. Bioestimulante e fertilizante associados ao tratamento de sementes de milho. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 29, n. 2, p. 80-89, 2007.

FRANCO, O. L.; RIGDEN, D. J.; MELO, F. R.; GROSSI-DE-SÁ, M. F. Plant ?-amylase inhibitors and their interaction with insect ?-amylases. European Journal of Biochemistry, Berlin, v. 269, p. 397-412, 2002.

FRIES, D. D.; ALVES, J. D.; DELÚ FILHO, N.; MAGALHÃES, P. C.; GOULART, P. F. P.; MAGALHÃES, M. M. Crescimento de plântulas do milho ‘Saracura’ e atividade de ?-amilase e invertases associados ao aumento da tolerância ao alagamento exercido pelo cálcio exógeno. Bragantia, Campinas, v. 66, n. 1, p. 1-9, 2007.

GOMES, M. S.; VON PINHO, E. V. R.; VON PINHO, R. G.; VIEIRA, M. G. G. C. Efeito da heterose na qualidade fisiológica de sementes de milho. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 22, n. 1, p. 7-17, 2000.

HENNING, F. A.; MERTZ, L. M.; JACOB JUNIOR, E. A.; MACHADO, R. D.; FISS, G.; ZIMMER, P. D. Composição química e mobilização de reservas em sementes de soja de alto e baixo vigor. Bragantia, Campinas, v. 69, n. 3, p. 727-734, 2010.

HOECKER, N.; KELLER, B.; PIEPHO, H. P.; HOCHHOLDINGER, F. Manifestation of heterosis during early maize (Zea mays L.) root development. Theoretical and Applied Genetics, Berlin, v. 112, n. 3, p. 421-429, 2006.

HONG-BO, S.; ZONG-SUO, L.; MING-AN, S. LEA proteins in higher plants: structure, function, gene expression and regulation. Colloids and surfaces B: Biointerfaces, Amsterdam, v. 45, p. 131-135, 2005.

JOSÉ, S. C. B. R.; VON PINHO, E. V. R.; VON PINHO, R. G.; RAMALHO, M. A. P.; SILVA FILHO, J. L. Controle genético da tolerância à alta temperatura de secagem em sementes de milho. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, Sete Lagoas, v. 3, n. 3, p. 414-428, 2004a.

JOSÉ, S. C. B. R.; VON PINHO, E. V. R.; VON PINHO, R. G.; SILVEIRA, C. M. da. Padrões eletroforéticos da enzima a-amilase em sementes de milho submetidas a alta temperatura de secagem. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 26, n. 1, p. 77-83, 2004b.

KIGEL, J.; GALILI, G. Seed development and germination. New York: Jaime Kigel, 1995. 872 p.

KIBINZA, S.; BAZIN, J.; BAILLY, C.; FARRANT, J. M.; CORBINEAU, F.; EL-MAAROUF-BOUTEAU, H. Catalase is a key enzyme in seed recovery from ageing during priming. Plant Science, Limerick, v. 181, n. 3, p.309-315, 2011.

LEYMARIE, J.; VITKAUSKAITÉ, G.; HOANG, H. H.; GENDREAU, E.; CHAZOULE, V.; MEIMOUN, P.; CORBINEAU, F.; EL-MAAROUF-BOUTEAU, H.; BAILLY, C. Role of reactive oxygen species in the regulation of Arabidopsis seed dormancy. Plant and Cell Physiology, Kyoto, v. 1, n. 53, p. 96-106, 2011.

LI, L.; BLANCO, M.; JAY-LIN, J. Physicochemical properties of endosperm and pericarp starches during maize development. Carbohydrate Polymers, Amsterdam, v. 67, n. 4, p. 630-639, 2007.

LOVEGROVE, A.; HOOLEY, R. Gibberellin and abscisic acid signalling in aleurone. Trends in Plant Science, London, v. 5, n. 3, p. 102-110, 2000.

MASON-GAMER, R. J. The {beta}-amylase genes of grasses and a phylogenetic analysis of the Triticeae (Poaceae). American Journal of Botany, Saint Louis, v. 92, n. 6, p. 1045-1058, 2005.

MEYER, R. C.; WITUCKA-WALL, H.; BECHER, M.; BLACHA, A.; BOUDICHEVSKAIA, A.; DORMANN, P.; FIEHN, O.; FRIEDEL, S.; KORFF, M. V.; LISEC, J.; MELZER, M.; REPSILBER, D.; SCHMIDT, R.; SCHOLZ, M.; SELBING, J.; WILLMITZER, L.; ALTMANN, T. Heterosis manifestation during early Arabidopsis seedling development is characterized by intermediate gene expression and enhanced metabolic activity in the hybrids. Plant Journal, Oxford, v. 71, p. 669-683, 2012.

MINO, M.; INOUE, M. Analysis of glucose metabolism in the heterotic viability in seeding growth of maize F1 hybrid. Japanese Journal of Crop Science, Tokyo, v. 63, n. 4, p. 682-688, 1994.

MUNIZ, F. R.; CARDOSO, M. G.; VON PINHO, E. V. R.; VILELA, M. Qualidade fisiológica de sementes de milho, feijão, soja e alface na presença de extrato de tiririca. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 29, n. 2, p. 195-204, 2007.

NAKAJIMA, M.; SHIMADA, A.; TAKASHI, Y.; KIM, Y. C.; PARK, S. H.; UEGUCHI-TANAKA, M.; SUZUKI, H.; KATOH, E.; IUCHI, S.; KOBAYASHI, M.; MAEDA, T.; MATSUOKA, M.; YAMAGUCHI, I. Identification and characterization of Arabidopsis gibberellin receptors. The Plant Journal: for Cell and Molecular Biology, Oxford , v. 46, n. 5, p. 880-889, 2006.

OLIVEIRA, G. E.; VON PINHO, E. V. R.; ANDRADE, T.; SOUZA, J. C.; CAIXETA, F.; FERREIRA, R. A. Relationship among physiological quality, heterosis, and amylase gene expression in maize seeds. Genetics and Molecular Research, Ribeirão Preto, v. 14, n. 3, p. 8623-8633, 2015.

OLIVEIRA, G. E.; VON PINHO, R. G.; ANDRADE, T.; VON PINHO, E. V. R.; SANTOS, C. D.; VEIGA, A. D. Physiological quality and amylase enzyme expression in maize seeds. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 37, n. 1, p. 40-48, 2013.

PALEG, L. G. Physiological effects of gibberellins. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, Palo Alto, v. 16, n.1, p. 291-322, 1965.

PIMENTEL, M. A.; VASCONCELLOS, M. C.; PENHA, R. O.; GUERRA, E. P.; SILVA, A. L. L. Ação de diferentes enzimas na germinação de sementes de alface (Lactuca sativa L.) - Asteraceae. Journal of Biotechnology and Biodiversity, Gurupi, v. 3, n. 3, p. 1-4, 2012.

RAMOS, A.; CARNEIRO, G. A. Envelhecimento artificial de sementes do pinheiro do Paraná. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 26, n. 1, p. 19-24, 1991.

REIS, L. S.; PEREIRA, M. G.; SILVA, R. F.; MEIRELES, R. C. Efeito da heterose na qualidade de sementes de milho doce. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 33, n. 2, p. 310-315, 2011.

ROOD, S. B.; BUZZELL, R. I.; MAJOR, D. J.; PHARIS, R. P. Gibberellins and heterosis in maize: quantitative relationships. Crop Science, Madison, v. 30, n. 2, p. 281-286, 1990.

ROOD, S. B.; LARSEN, K. M. Gibberellins, amylase, and the onset of heterosis in maize seedlings. Journal of Experimental Botany, Oxford, v. 39, n. 2, p. 223-233, 1988.

ROSA, S. D. V. F.; VON PINHO, E. V. R.; VIEIRA, M. G. G. C.; SANTOS, C. D.; VEIGA, R. D. Qualidade fisiológica e atividade enzimática em sementes de milho submetidas a secagem artificial. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 21, n. 1, p. 177-184, 2000.

SANTOS, I. J.; SANTOS, Y. L.; OLIVEIRA, M. G. A.; SILVA, P. H. A. Expressão da alfa e beta amilase durante a germinação de cevada. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v. 12, n. 1, p. 67-73, 2010.

SOPANEM, T.; LAURIÈRE, C. Release and activity of bound, b-amylase in a germinating barley grain. Plant Physiology, Maryland, v. 89, p. 244-249, 1989.

SUBBARAO, K. V.; DATTA, R.; SHARMA, R. Amylases synthesis in scutellum and aleurone layer of maize seeds. Phytochemistry, Leiden, v. 49, n. 3, p. 657-666, 1998.

TIMÓTEO, T. S.; MARCOS-FILHO, J. Seed performance of different corn genotypes during storage. Journal of Seed Science, Londrina, v. 35, n. 2, p. 207-215, 2013.

VIEIRA, A. R.; OLIVEIRA, J. A.; GUIMARÃES, R. M.; VON PINHO, E. V. R.; PEREIRA, C. E.; CLEMENTE, A. C. S. Marcador isoenzimático de dormência em sementes de arroz. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 30, n. 1, p. 81-89, 2008.

VIEIRA, A. R.; VIEIRA, M. G. G. C.; FRAGA, A. C.; OLIVEIRA, J. A.; SANTOS, C. D. Action of gibberellic acid (GA3) on dormancy and activity of a-amylase in rice seeds. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 24, n. 2, p. 43-48, 2002.

WATTANAKULPAKIN, P.; PHOTCHANACHAI, S.; RATANAKHANOKCHAI, K.; LAY KYU, K.; RITTHICHAI, P.; MIYAGAWA, S. Hydropriming effects on carbohydrate metabolism, antioxidant enzyme activity and seed vigor of maize (Zea mays L.). African Journal of Biotechnology, Nairobi, v. 11, n. 15, p. 3537-3547, 2012.

WU, Y.; CAMPBELL, M.; YEN, Y.; WICKS, Z.; IBRAHIM, A. A. H. Genetic analysis of high amylose content in maize (Zea mays L.) using a triploid endosperm model. Euphytica, Amsterdam, v. 166, n. 2, p. 155-164, 2009.

XIE, Z.; ZHANG, Z. L.; HANZLIK, S.; COOK, E.; SHEN, Q. J. Salicylic acid inhibits gibberellin-induced alpha-amylase expression and seed germination via a pathway involving an abscisic-acid-inducible WRKY gene. Plant Molecular Biology, Zurich, v. 64, n. 3, p. 293-303, 2007.

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Publicado

2017-09-05

Edição

v. 30 n. 3 (2017)

Seção

Artigos

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