Effect of desiccation on isolated embryos of maize. Onset of desiccation tolerance during development

Abstract

Effect of desiccation on isolated embryos of maize. Onset of desiccation tolerance during development. Agronomie, 1988, 8 (1), pp.29-36. ï¿¿hal-00885066ï¿¿ SUMMARY The research described in this paper was designed to define the stage of development during which the excised embryo of maize acquires desiccation tolerance. The applied desiccation stress corresponded to a period of 2 days at 35 °C (during which the isolated embryos reached a water content around 3.8 %). The experiments led to the following conclusions : at stages where precocious germination is fully evident, the embryo can still be desiccation-intolerant ;-desiccation tolerance is acquired by the embryo at a very precise developmental stage, between 20 and 25 days after pollination (DAP) during which the dry weight increases by a I' ' .ctor of 5 to 10. In terms of DAP the onset of desiccation tolerance was found reproducible for 2 years and for the 4 genotypes tested. Normal development of the coleoptile and embryonic root originating from a dried embryo depends on the stage of excision : the younger the embryo is desiccated, the more abnormal are the coleoptile and the embryonic root originating from it. Acquisition of desiccation tolerance and of insensitivity of the embryo to desiccation damage is probably the result of two independent physiological processes : the first property is acquired rapidly and at earlier stages than the second. A set of proteins has been identified that is specifically expressed only at stages of development when the embryo is desiccation-tolerant. This may open possibilities for approaching the biochemistry of desiccation in the maize embryo. Additional key words : Seed development, resistance to desiccation, germination. RÉSUMÉ Effet de la dessiccation sur l'embryon isolé de mais. Acquisition de la tolérance à la dessiccation pendant le développement. Ce travail a pour objectif de préciser la phase de développement pendant laquelle l'embryon de maïs devient tolérant à la dessiccation. Le stress de dessiccation appliqué correspondait à une période de 2 jours à 35 °C pendant laquelle les embryons isolés atteignaient une teneur en eau de 3,8 p. 100. L'expérimentation a conduit aux conclusions suivantes : dans le cas de germination précoce, l'embryon peut être intolérant à la dessiccation, cette tolérance est acquise par l'embryon à un moment précis du développement, entre le 20 , et le 25 e jour après la pollinisation (DAP). Pendant cette période de 5 jours, le poids sec est multiplié par un facteur de 5 à 10. En terme de « DAP », l'apparition de la tolérance à la dessiccation s'est révélée reproductible pendant 2 ans et pour les 4 génotypes testés. L'aptitude du coléoptile et de la radicule à effectuer un développement normal dépend du stade de développement : la probabilité pour ces organes de se développer normalement s'accroît au cours du temps après la fécondation. L'acquisition de la tolérance à la dessiccation et de l'insensibilité de l'embryon aux dégâts de la dessiccation est probablement le résultat de deux processus physiologiques indépendants : la première propriété est acquise rapidement et à des stades plus précoces que la seconde. On a identifié un groupe de protéines qui est exprimé spécifiquement seulement au stade de développement auquel l'embryon est tolérant à la dessiccation. Ce résultat peut ouvrir des possibilités pour une approche biochimique de la dessiccation de l'embryon de maïs. Mots clés additionnels : Développement de !a graine, résistance à la dessication, germination.