Proteins found during maturation and germination of seeds ofPhaseolus vulgaris L.

Abstract

Seeds of the beanPhaseolus vulgaris L. (Veltruská Saxa cultivar) were gathered gradually at different stages of development, starting at fertilization up to full maturity. Seeds were freeze-dried and the dry solid used for preparing extracts which were analyzed by immunoelectrophoresis for the presence of proteins resembling those contained in the cotyledons of a mature seed. Proteins from cotyledons of the first stages of development of bean seedlings were analyzed similarly. After a preparatory period, approximately from the second—third seed development stage, there is a period of intense protein synthesis that characterizes cotyledons of a mature seed. These proteins increase in quantity and are differentiated in quality up to maturity when a single antiserum detected a total of 12. After germination both the quantity and number of these proteins decreases. It was found that some proteins are metabolically more active, both during synthesis and cleavage. This holds e.g. for phaseolin during maturation, as well as during germination. In addition, phaseolin changes its electrophoretic mobility, which is apparently due to proteolytic hydrolysis of phaseolin molecules. During the last phase of maturation, viz. dehydration of seeds, some new proteins suddenly appear, apparently synthesized from pre-formed peptide chains. In the discussion the possibility is taken up that the beginning on the synthesis of specific proteins characteristic for mature seeds is the cause underlying the disturbances in the embryonal development of distant hybrids. Semena fazoluPhaseolus vulgaris L. sorty Veltruská Saxa byla sbírána postupně v různých fázích vývoje od oplození až do dozrání. Zmražená semena byla lyofilizována a ze sušiny byly jednotně připraveny extrakty, které byly imunoelektroforeticky analyzovány na přítomnost bílkovin, podobných těm, které jsou jinak obsaženy v dělohách zralého semene. Podobně byly analyzovány bílkoviny děloh v prvních fázích vývoje klíčních rostlin fazolu. Po přípravném období, asi od druhé třetiny vývoje semene, nastává období intenzívní syntézy bílkovin, charakteristických pro dělohy zralého semene. Tyto bílkoviny narůstají kvantitativně a diferencují se i kvalitativné až do zralosti, kdy jich bylo detegováno jedním antiserem 12. Při klíčení se opět kvantita těchto bílkovin i jejich počet zmenšuje. Zjistili jsme, že některé bílkoviny jsou metabolicky aktivnější jak při syntéze, tak při štěpení. Platí to např. pro fazeolin během zrání i během klíčení. Kromě toho fazeolin mění též při klíčení semen svoji elektroforetickou pohyblivost, což je zřejmě způsobeno proteolytickou hydrolýzou molekul fazeolinu. V poslední fázi při dozrávání, při dehydrataci semen se objevují náhle některé bílkoviny, které se patrně asociují z peptidických řetězeů již dříve syntetizovaných. V diskusi je též uváděna možnost, že začátek syntézy druhově specifických bílkovin charakteristických pro zralá semena je příčinou poruch ve vývoji embrya u vzdálených hybridů. Семена фасолиPhaseolus vulgaris L. сорта Вельтруска Сакса собирали постепенно в разные фазы развития от оплодотворения до созревапия. Семена в замороженном состоянии лиофилизировали и из сухого вещества по одному и тому же способу приготовляли экстракты, которые иммуноэлектрофоретически анализировали на наличие белков подобных тем, которые содержатся в семядолях созревшего семени. Подобным способом анализировали белки семядолей в первых фазах развития сеянцев фасоли. После подтотовительного периода, приблизительно от второй трети развития семена, наступает период интенсивного синтеза белков, характерных для семядолей зрелых семян. Количество этих белков нарастает а также они качественно дифференцируются до созревания. Во время созревапия одной антисывороткой определили 12 белков. Во время прорастания семян количества этих белков и их число уменьшаются. Мы определили, что некоторые белки являются метаболически более активными при синтезе и при расщеплении. Это относится в частности к фазеолину при созревании и во время прорастания. Помимо того фазеолин изменяет также при прорастании семян свою электрофоретическую подвижность, что очевидно является следствием протеолитического гидролиза молекул фазеолина. В последней фазе созревапия, при дегидратации семян появляются вдруг некоторые белки, которые очевидно ассоциируются из пептидных цепей синтезированных ранее. В дискуссии приводится мысль, что начало синтеза специфических для данного вида белков возможно является причиной нарушений в развитии зародыша у отдаленных гибридов.