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.
Abstract
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.
Abstract
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.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
References
Bils, R. F.: Biochemical and cytological changes in the developing soybean cotyledon.— Dissert. Abst.21: 2444, 1961.
Bourdillon, J.: Crystalline protein from commercial beans (Phaseolus vulgaris).—J. Biol. Chem.180: 553–556, 1949.
Bressani, R., Conde, R.: Changes in the chemical composition and in the distribution of nitrogen of maize at different stages of development.—Cereal Chem.38: 76–84, 1961.
Danielsson, C. E.: Seed globulins of theGramineae andLeguminoseae.—Bioch. J.44: 387–400, 1949.
Danielsson, C. E.: The breakdown of the high molecular reserve proteins of peas during germination. —Acta chem. Scand.5: 541–554, 1951.
Danielsson, C. E.: Contribution to the study of the synthesis of the reserve proteins in ripening pea seeds.—Acta Chem. Scand.6: 149–159, 1952.
Dumazert, Ch., Vovan, L., Fayole, J.: Sur l'évolution des protéines au cours de la germination. —Compt. rend. Soc. biol.157: 1463–1465, 1963.
Ghetie, V.: Cercetari asupra proteinelor din fasole (Phaseolus vulgaris). I. Caracterizarea proteinelor din sâmintâ. [Investigation of the proteins of beanPhaseolus vulgaris). I. The characterisation of seed proteins.]—Stud. si cercet. de bioch.2: 169–179, 1959.
Ghetie, V.: Cercetari asupra proteinelor din fasole (Phaseolus vulgaris). II. Modificarea proteinelor din sâmintâ in timpul germinatiei. [Investigation of the proteins of bean. II. Modification of seed proteins during the germination.]—Stud. si cercet. de bioch.2: 293–298, 1959.
Ghetie, V., Buzila, L.: Proteinele de reservâ si proteinele protoplasmatice din sâmintâ de fasole (Phaseolus vulgaris). [Reserve and plasmatic proteins from bean seed (Phaseolus vulgaris)].—Stud. si cercet. de bioch.4: 241–255, 1961.
Ghetie, V., Buzila, L.: Cercetâri immunochimice asupra germinatiei la bob (Vicia faba). [Immunological investigations of seed germination of horse beans (Vicia faba).]—Stud. si cercet. de bioch.5: 541–550, 1962.
Ghetie, V., Buzila, L.: The modification of antigenic properties of tissues during seed germination and development of horse bean plants (Vicia faba).—Biol. Plant.6: 202–208, 1964.
Ghetie, V., Motet-Grigoras, D.: Electroforeza si imunodifuzia proteinelor in gel de agarozâ. [Electrophoresis and immunodifusion of proteins in agarose gel.]—Stud. si cercet. de bioch.5: 409–414, 1962.
Grabar, P.: Proc. Europ. Brew. Convent.147, 1957. After: [Safonov, V. J.: Serological methods of protein investigation and perspectives of their application in plant biochemistry and physiology.]
Grabar, P., Williams, C. A.: Méthode permettant l'étude conjugée des propriétés électrophoretiques et immunochimiques d'un mélange de protéines. Application au sérum sanguin.— Biochim. et bioph. acta10: 193, 1953.
Graham, J. S. D., Jennings, A. C., Morton, R. K., Pauk, B. A., Raison, J. K.: Protein bodies and protein synthesis in developing wheat endosperm.—Nature196: 967–969, 1962.
Graham, J. S. D., Morton, R. K.: Studies of proteins of developing wheat endosperm: separation by starch-gel electrophoresis and incorporation of [35S] sulphate.—Aust. J. Biol. Sci.16: 357–365, 1963.
Hjertén, S.: Agarose as an anticonvection agent in zone electrophoresis.—Biochim. et bioph. acta53: 514, 1961.
Kaminski, M.: Application de méthodes immunochimiques a l'étude de la protéolyse.— Exp. ann. de biochim. méd.29: 85–94, 1960.
Kloz, J., Turková, V., Klozová, E.: Serological investigation of taxonic specificity of proteins in various plant organs in some taxons of the familyViciaceae.—Biol. Plant.2: 126–137, 1960.
Kloz, J. Klozová, E., Turková, V.: Chemotaxonomy and genesis of protein characters with special reference to the genusPhaseolus.—Preslia (in press).
Klozová, E., Kloz, J.: The identification of hybrids ofPhaseolus vulgaris L.×Phaseolus coccineus L. using immunochemical methods.—Biol. Plant.6: 240–241, 1964.
Kondo, K., Mori, S., Kajima, M.: The components of soybean protein. 2. Formation of the component protein of soybean during the ripening period.—Bull. Res. Inst. Food. Sci., Kyoto Univ.13: 37–48, 1954. CA,48: 13751e, 1954a.
Kondo, K., Mori, S., Kajima, M.: Germination of soybean and variation of component protein. —Bull. Res. Inst. Food. Sci., Kyoto Univ.13: 49–55, 1954. CA,48: 13751, 1954b.
Laibach, F.: Kreuzungsschwierigkeiten bei Pflanzen und die Möglichkeit ihrer Behebung.— Ber. Bot. Ges.48: 58–77, 1930.
Morawiecka, B.: Changes in proteins of yellow lupin (Lupinus luteus L.) during germination. —Acta Bioch. Polonica8: 313–320, 1961.
Ouchterlony, O.: In vitro method for testing the toxin—producing capacity of diphteria bacteria.—Acta Pathol. Microbiol. Scand.25: 186–191, 1948.
Ouchterlony, O.: Antigen—antibody reactions in gels. IV. Types of reaction in correlated systems of diffusion.—Acta Path. Scand.32: 231–240, 1953.
Raacke, E. D.: Protein synthesis in ripening pea seeds. I. Analysis of whole seeds.—Bioch. J.66: 101–110, 1957a.
Raacke, E. D.: Development of embryos and seed coats.—Bioch. J.66: 110–113, 1957b.
Raacke, E. D.: Study of the pods.—Bioch. J.66: 113–116, 1957c.
Škvařil, F.: Mikromodifikace imunoelektroforesy. [Micromodification of immunoelectrophoresis.] —Chem. listy,9: 1069–1080, 1961.
Wiewiorowski, M., Augustynlak, J., Skrzypinska, H., Przbylska, J., Kocialkowski, Z.: Studies on lupine proteine III.—Acta Biochimica Polonica,VI: 143–163, 1959.
Березовиков, А. Д., Клименко, В. Г.: Изменчивость белкового и небелкового азота в органах растения коньского боба (Vicia faba L.) в онтогенезе.—Тр. химии прир. соед. Кишиневск. Университета,4: 49–62, 1961. [Berezovikov, A. D., Klimenko, V. G.: Variability of protein and non-protein nitrogen in the organs of the broad bean (Vicia faba L.) during ontogeny.]
Березовиков, А. Д., Клименко, В. Г.: О белках семян кормовых бобов (Vicia faba L.).— ДАН СССР,144: 659–661, 1962. [Berezovikov, A. D., Klimenko, V. G.: Proteins of the broad bean seeds (Vicia faba L.).]
Димитриева, Т. А.: Динамика накопления альбуминовой и глобулиновой фракции азотистых веществ чинной в процессе вегетации.— Докл. ВАСХНИЛ12: 23–27, 1958. [Dmitrieva, T. A.: Dynamics of accumulation of albumins and globulins active during vegetation.]
Гецие, В.: Электрофоретические исследования некоторых тканевых белков растительного происхождения.—Рев. дэ Хим.5: 139–150, 1960. [Getsie, V.: Electrophoretic investigation of some tissue proteins of plant origin.]
Клименко, В. Г., Пинегина, Р. И.: Изменьчивость белков семян гороха при созревании. —Биохим.29: 377–385, 1964. [Klimenko, V. G., Pinegina, R. I.: Variability of seed proteins of pea during maturation.]
КолоБкова, Е. В.: Динамика азотистых веществ в процессе созревания семян бобовых.— Тр. глав. бот. сада8: 75–96, 1961. [Kolobkova, E. V.: Dynamics of nitrogen compounds during maturation of leguminous plants.]
Кудряшева, Н. А.: Протеолитические ферменты семян бобовых растений.—Тр. глав. бот. сада8: 60–74, 1961. [Kudryasheva, N. A.: Proteolytic enzymes of leguminous seeds.]
Павлов, А. Н.: О превращении белковых фракций при прорастании семян кукурузы.— ДАН СССР143: 235–238, 1962. [Pavlov, A. N.: Changes of protein fractions during germination of maize seeds.]
Пинегина, Р. И., Климепко, В. Г.: Изменьчивость азот содержащих веществ в органах гороха в онтогенезе.—Тр. по хим. прир. соед. Кишиневск. Университета,4: 71–84, 1961. [Pinegina, R. I., Klimenko, V. G.: Variability of nitrogenous substances in pea organs during ontogeny.]
Родионова, Н. А.: Белки семядолей нута в процессе прорастания семян.—ДАН СССР,114: 158–160, 1957. [Rodionova, N. A.: Proteins of chick-pea cotyledons during germination.]
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Address: Flemingovo nám. 2, Praha 6-Dejvice.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Kloz, J., Turková, V. & Klozová, E. Proteins found during maturation and germination of seeds ofPhaseolus vulgaris L.. Biol Plant 8, 164–173 (1966). https://doi.org/10.1007/BF02930625
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02930625