Phytotoxic activity of auxin on germination and seedling growth of Stylosanthes humilis

Abstract

Although auxins, at high concentrations, are well known for their effects on plant growth control, little is known about their effects during seed-to-seedling transition. This study was carried out to evaluate the modulation of ethylene biosynthesis and metabolic adjustment in response to auxin during seed germination and postgermination growth of Stylosanthes humilis. In freshly harvested seeds (dormant seeds) of S. humilis, auxin, at high concentration, repressed the 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) oxidase activity. On the other hand, ACC biosynthesis and ethylene production by seedlings were increased by auxin treatments, which was associated with seedling growth inhibition. Furthermore, auxin inhibited ACC biosynthesis in aged seeds (non-dormant seeds). Together, these data indicate that the effect of high levels of auxin in the control of ethylene metabolism is developmentally separated. In addition, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) induced secondary dormancy in aged seeds of S. humilis, which was associated with the operation of energy-saving metabolism. Moreover, secondary dormancy of 2,4-D treated seeds was broken by ACC solution. Thus, this study has revealed a process in which storage reserves mobilization and ethylene crosstalk in regulating the developmental transition from metabolic quiescent seed to actively growing seedling.

Apesar dos efeitos das auxinas, em altas concentrações, no crescimento das plantas ser bem conhecido, pouco se conhece sobre os seus efeitos durante a transição de sementes para plântulas. Este estudo foi realizado para avaliar o efeito da biossíntese de etileno e do ajuste metabólico em resposta a auxina, durante a germinação das sementes e no crescimento de plântulas de Stylosanthes humilis. Em sementes dormentes de S. humilis, auxina, em elevada concentração, inibiu a atividade da oxidase do ácido 1- aminociclopropano-1-carboxílico (ACO). Por outro lado, a biossíntese do ácido 1- aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) e a produção de etileno em plântulas aumentaram quando tratadas com auxinas, o que foi associado com a inibição do crescimento das plântulas. Além disso, auxina inibiu a biossíntese do ACC em sementes não-dormentes de S. humilis. Em conjunto, estes dados indicam que o efeito da auxina, em alta concentração, no controle e no metabolismo do etileno é de fato temporalmente separado. Além disso, o ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) induziu dormência secundária em sementes de S. humilis, o que foi associado com um mecanismo de reserva de energia. Além disso, a dormência secundária de sementes tratadas com 2,4-D foi quebrada por solução de ACC. Assim, este estudo revelou a existe de um mecanismo em que a mobilização de reservas e a biossíntese de etileno se conectam para regular a transição do desenvolvimento das sementes dormentes para o crescimento plântulas.