The Seed and the Metabolism Regulation

Resumo

A semente representa um estágio crítico no ciclo de vida das plantas com flores. Corresponde a uma estrutura seca que carrega o embrião vegetal em estado dormente ou quiescente. As sementes ortodoxas possuem um teor de água muito baixo, impedindo reações bioquímicas, especialmente a respiração. Se a dessecação de organismos vivos leva a uma perda de homeostase, estrutura e metabolismo, as sementes passam por isso com sucesso graças à sua estrutura, organização celular e regulação do crescimento. As sementes estabelecem um certo número de moléculas sofisticadas para proteger macromoléculas valiosas ou organelas dos ciclos de desidratação/reidratação. Além disso, a dormência ocorre em um processo coordenado com pistas ambientais, a fim de garantir o desenvolvimento do embrião nas condições mais apropriadas para o estabelecimento da nova planta. Ademais, os processos de reparo são programados para estarem prontos para operar, maximizando o sucesso da germinação e a longevidade da semente. Esta revisão concentra-se na fisiologia da semente relacionada às forças de hidratação, à respiração e às reações bioquímicas na transição do estado seco termodinamicamente indefinido para um sistema vivo autossustentável. Tais processos são importantes para o conhecimento básico da regulação do metabolismo dos organismos vivos, mas também para o controle da germinação no contexto das mudanças climáticas devido ao aquecimento global.

Abstract

The seed represents a critical stage in the life cycle of flowering plants. It corresponds to a dry structure carrying the plant embryo in dormant or quiescent state. Orthodox seeds possess a very low water content, preventing biochemical reactions, especially respiration. If the desiccation of living organisms leads to a loss of homeostasis, structure, and metabolism, the seeds go through it successfully thanks to their structure, cellular organization, and growth regulation. Seeds set up a certain number of sophisticated molecules to protect valuable macromolecules or organelles from dehydration/rehydration cycles. Moreover, dormancy takes place in a coordinated process with environmental cues in order to ensure embryo development at the most appropriate conditions for the establishment of the new plant. Moreover, repair processes are programmed to be ready to operate to maximize germination success and seed longevity. This review focuses on the physiology of the seed as related to hydration forces, respiration, and biochemical reactions in the transition from thermodynamically undefined dry state to self-sustained living system. Such processes are of importance for basic knowledge of the regulation of metabolism of living organisms, but also for the control of germination in the context of climate change due to global warming.