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Previous issue date: 2016-02-17 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Com o objetivo de avaliar o efeito da qualidade de luz na morfogênese e produção de óleos essenciais e do incremento de CO 2 na morfogênese, anatomia, perfil qualitativo de produção de óleos essenciais e expressão de genes relacionados à rota de síntese em três quimiotipos de Lippia alba (BGEN-01, BGEN-02 e BGEN-42), três experimentos foram conduzidos in vitro. No primeiro experimento, as plantas foram cultivadas em meio MS sem reguladores em três diferentes condições lumínicas: lâmpadas fluorescentes, LEDs brancas e LEDs azul/vermelho, após 40 dias a análise qualitativa de perfil de óleos essenciais e a análise quantitativa dos parâmetros morfogênicos: altura de planta, massa fresca e seca, clorofilas totais e carotenoides totais foram realizadas. No segundo experimento, o efeito das trocas gasosas no perfil de óleos essenciais foi avaliado comparando plantas crescidas in vitro 45 dias sob três diferentes taxas de troca de CO 2 : 14, 21 e 25 μL L -1 s -1 de CO 2 . No terceiro experimento, além dos tratamentos de 14 e 25 μL L -1 s -1 de CO 2 , as plantas foram colocadas em caixas com ventilação forçada, perfazendo concentrações internas de 360 e 1000 μL L -1 de CO 2 , além disso um controle adicional com frascos vedados foi colocado nas caixas, totalizando cinco tratamentos. Após 45 dias, análises de perfil de óleos essenciais, histoquímica, de densidade estomática, morfogênicas e reação da polimerase em cadeia em tempo real (RT-qPCR) foram realizadas. A qualidade de luz influenciou significativamente o crescimento in vitro em L. alba. LEDs azul/vermelho induziram maiores massa fresca e massa seca nos quimiotipos BGEN-01 e BGEN-02 e menores em BGEN-42. Os teores de pigmentos fotossintéticos também foram maiores em plantas cultivadas em LEDs azul/vermelho em todos os quimiotipos. A análise multivariada permitiu identificar diferentes padrões de produção de óleos essenciais entre os tratamentos. A composição dos compostos voláteis variou entre as diferentes qualidades de luz e quimiotipos, essa variabilidade se deu principalmente devido às diferenças nas quantidades de eucaliptol e linalol. O enriquecimento com CO 2 aumentou os pesos fresco e seco, clorofilas totais e carotenoides em BGEN-01 e BGEN-02, e também aumentou a densidade estomática e os teores de lignina em todos os quimiotipos. A análise multivariada dos óleos viessenciais mostrou que estes variaram não só entre os diferentes quimiotipos, mas também dentro de BGEN-01 e BGEN-02 a produção qualitativa foi diferenciada nos tratamentos com renovação forçada de ar e enriquecimento com CO 2 . A sintase do farnesil pirofosfato (FPPS) e a sintase do geranil pirofosfato (GPPS) não variaram seus níveis de expressão, exceto nos tratamentos com renovação forçada de ar (360 e 1000 μL L -1 ) no BGEN-01, nos quais houve uma supra-regulação de FPPS. A sintase do geraniol (GS) foi supra-regulada em todas as condições de CO 2 para BGEN-02 e em 360 e 1000 μL L -1 de CO 2 para BGEN-01. A sintase do nerolidol (NS) foi supra- regulada somente em BGEN-01 sob as condições de 360 e 1000 μL L -1 de CO 2 . Esses resultados fornecem um melhor entendimento da relação entre a qualidade de luz e o perfil de óleos essenciais e também de como o CO 2 regula a produção de metabólitos secundários, fornecendo subsídios para futuros estudos que permitirão uma produção direcionada de óleos essenciais com maiores interesses industrial e econômico. / Aiming to evaluate the effect of light quality in morphogenesis and essential oil production and CO 2 elevation on morphogenesis, anatomy, essential oils qualitative production and expression of genes related to the synthesis pathway in three chemotypes of Lippia alba (BGEN-01, BGEN-02 and BGEN-42), three experiments were conducted in vitro. In the first experiment, plants were grown in hormone-free MS medium at three lights conditions: fluorescent lamps, White LED bulbs and blue/red LEDs, after 40 days qualitative analysis of essential oils profile and quantitative analysis of the morphogenic parameters: plant length, fresh and dry weight, total chlorophyll and total carotenoids were performed. In the second experiment, the effects of gas exchange in essential oil profile were evaluated by comparing plants 45-days grown under three CO 2 exchange rates: 14, 21 and 25 μL L -1 s -1 CO 2 . In the third experiment, in addition to the previous 14 and 25 μL L -1 s -1 CO 2 treatments, plants were put into a chamber with continuous forced air ventilation, leading to inner of 360 and 1000 μL L −1 of CO 2 , an additional control without allowing gas exchange was added inside the chambers, totaling five treatments. After 45 days of growth, analyses of essential oils profile, histochemical, stomatal density, morphogenic evaluation and real- time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-qPCR) were performed. The light quality significantly influenced the in vitro growth of L. alba. Blue/red LEDs induced higher fresh and dry weigh in BGEN-01 and BGEN-02 chemotypes and the lower to BGEN-42. Photosynthetic pigments were also higher in plants grown under blue/red LEDs for all chemotypes. The multivariate analysis allowed to identify different patterns of essential oil production among the treatments. The composition of the volatile compounds ranged with the light quality and chemotypes, this variability is due mainly to differences in amounts of eucalyptol and linalool. The enrichment with CO 2 enhanced plant dry and fresh weight, total chlorophylls and carotenoids in BGEN- 01 and BGEN-02, and also increased stomatal density and lignin content for all chemotypes. The multivariate analysis showed that essential oil profile varied not only among the different chemotypes, but also within BGEN-01 and BGEN-02 the viiiqualitative production were different in the treatments with forced air renovation and CO 2 enrichment. Farnesyl pyrophosphate synthase (FPPS) and geranyl pyrophosphate synthase (GPPS) did not vary, except for the treatments with forced air ventilation (360 and 1000 μL L -1 ) in the BGEN-01, which had FPPS upregulated. Geraniol synthase (GS) was upregulated in all BGEN-02 treatments and to the BGEN-01 treatments with 360 and 1000 μL L -1 CO 2 . Nerolidol synthase (NS) was upregulated only in the BGEN- 01, at the treatments with 360 and 1000 μL L -1 CO 2 . These findings provide a better understanding of the relation between light quality and essential oil profile and also of how CO 2 regulates secondary metabolites production, giving basis for further studies that can allow an oriented production of essential oils with greater economic and industrial interest.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/11567 |
| Date | 17 February 2016 |
| Creators | Batista, Diego Silva |
| Contributors | Viccini, Lyderson Facio, Otoni, Wagner Campos |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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