Behavior of Jatropha curcas L. seeds under osmotic stress: germination and cell cycle activity Translated title: Comportamento de sementes de Jatropha curcas L. submetidas a estresse osmótico: germinação e atividade do ciclo celular

Abstract

Jatropha curcas is an oil-rich Euphorbiaceae seed species renowned for its apparent tolerance to environmental stresses. It is considered a promising source of renewable feedstock for biodiesel production in the Brazilian semiarid region where crop establishment requires a better understanding of the mechanisms leading to proper seed and plant behavior under water restrictive conditions. This study describes physiological and cytological profiles of J. curcasseeds imbibed in water restriction conditions by means of osmotic stress or osmoconditioning. Seeds were characterized by size, weight, moisture content and dry mass, germinability, and cell cycle activation by means of tubulin and microtubule cytoskeleton accumulation. Osmoconditioning at -0.8 MPa did not induce priming effects as it did not improve the physiological quality of the seed lots. Western blotting and immunocytochemical analysis revealed an increasing accumulation of tubulin and microtubule cytoskeleton in seeds imbibed in water for 48h onwards, culminating in the onset of mitotic configurations after germination. Only cortical microtubules were observed during seed osmoconditioning, whereas mitotic microtubules only occurred after re-imbibition of osmoconditioned seeds in water and subsequent germination.

Translated abstract

Jatropha curcas (Euphorbiaceae) é uma espécie de sementes ricas em óleo e conhecida pela aparente tolerância a estresses ambientais, considerada promissora fonte de matéria-prima ​​para biodiesel no semiárido brasileiro, onde o estabelecimento da cultura requer melhor compreensão dos mecanismos que possibilitam sementes e plantas se estabelecerem em condições restritivas de água. O presente estudo descreve perfis fisiológico e citológico em sementes de J. curcas submetidas a condições de restrição hídrica por meio de estresse osmótico ou osmocondicionamento. As sementes foram caracterizadas quanto ao tamanho, peso, teor de umidade e de massa seca, germinação e atividade do ciclo celular por meio de acúmulo de tubulina e citoesqueleto microtubular. O osmocondicionamento a -0,8 MPa não induziu efeito de priming, visto que não melhorou a qualidade fisiológica dos lotes de sementes. Análises de Western blotting e imunohistoquímica revelaram reativação do ciclo celular por meio do acúmulo de tubulina e citoesqueleto microtubular em sementes embebidas em água a partir de 48h, culminando com o surgimento de configurações mitóticas após a germinação. A reativação do ciclo celular durante o osmocondicionamento induziu somente microtúbulos corticais, sendo que microtúbulos mitóticos ocorreram somente após a re-embebição de sementes osmocondicionadas em água e subsequente germinação.