Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A produção e a otimização de substâncias de valor medicinal têm sido alcançadas pelo
uso das técnicas de cultura de tecidos vegetais, que têm apresentado grande relevância quando
se considera o status de conservação de uma espécie ou sua ocorrência em ambientes
ameaçados. No presente trabalho foi avaliada a produção de carotenoides em culturas de calos
e células em suspensão de Cleome rosea Vahl ex DC, espécie nativa encontrada em áreas de
restinga nos estados do Rio de Janeiro e de São Paulo. Plantas micropropagadas obtidas a
partir de raízes produzidas in vitro foram usadas como fonte de explantes para o início das
culturas de calos. A produção de massa calogênica foi avaliada em meio MS suplementado
com diferentes concentrações das auxinas ácido 2,4-diclorofenoxiacético e ácido 4-amino-
3,5,6-tricloropicolínico, na presença de luz ou no escuro. O uso de diferentes meios básicos de
cultura (B5, Nitsch, White) também foi avaliado. A calogênese foi induzida em todos os
tratamentos, entretanto a maior produção de biomassa foi alcançada pelas culturas mantidas
na presença de luz. A maior produção de massa calogênica foi obtida em culturas iniciadas no
meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D. A exposição das culturas à luz foi um fator
essencial para a produção de carotenoides, que só ocorreu nas culturas mantidas nessa
condição. Culturas de calos foram submetidas a tratamentos com substâncias elicitoras
(extrato de levedura, metil jasmonato, quitosana) em diferentes concentrações e por um
período de exposição de sete ou 14 dias visando otimizar a produção do pigmento. A maior
produção de carotenoides nas culturas elicitadas foi alcançada com o tratamento com metil
jasmonato (MJ) na concentração de 300 μM, independentemente do tempo de exposição ao
elicitor. Análises cromatográficas mostraram que o processo de elicitação com MJ induziu ao
aumento na produção de β-caroteno. Calos elicitados nessa condição foram usados para
iniciar culturas de células em suspensão (CCS). Estas culturas foram acompanhadas por três
subculturas realizadas a cada 20 dias, durante a fase exponencial de crescimento. Embora as
CCS tenham mantido uma produção de biomassa constante ao longo das subculturas, os
valores de produção de carotenoides foram inferiores àqueles alcançados pelas culturas de
calos e não houve diferenças estatísticas significativas quando comparadas às CCS iniciadas a
partir de calos não elicitados. Extratos de calos produzidos em meio MS suplementado com
0,2 mg.L-1 de 2,4-D foram avaliados quanto à sua capacidade antioxidante por meio da
incubação dos extratos com DNA plasmidial em presença de cloreto estanoso (SnCl2), um
potente agente redutor capaz de produzir quebras na molécula de DNA. Os extratos foram
avaliados em concentrações crescentes (25 - 500 μg.mL-1) e apresentaram uma proteção dose
dependente à ação do SnCl2. Estudos de toxicidade com o modelo de Artemia salina
demonstraram que os extratos não apresentaram toxicidade nas concentrações avaliadas. Os
resultados alcançados mostram que a elicitação foi eficiente para a otimização da produção de
β-caroteno nas culturas in vitro e que os extratos obtidos a partir desses materiais
apresentaram atividade antioxidante, indicando o êxito das técnicas de cultura de tecidos para
a produção deste metabólito sob condição in vitro. / The production and optimization of plants secondary metabolites with medicinal value
have been achieved by using plant tissue culture techniques, which have showed great
relevance when considering the conservation status of a species or their occurrence in
degraded environments. The present study assessed the production of carotenoids in callus
and cell suspension cultures of Cleome rosea Vahl ex DC (Capparaceae), a Brazilian native
herbaceous species that occurs mainly in coastal sandy plains (restingas) in the states of Rio
de Janeiro and São Paulo. Micropropagated plants obtained from in vitro roots were used as
source of explants for callus cultures. Callus biomass accumulation was evaluated on MS
medium supplemented with different concentrations of the auxins 2,4-Dichlorophenoxyacetic
acid (2,4-D) and 4-Amino-3,5,6-trichloropicolinic acid (PIC), in the presence of light and in
the dark. The use of different culture basal media (B5, Nitsch, and White) was also evaluated.
Calogenesis was induced in all treatments; however greater efficiency was achieved by
cultures maintained in the light. Exposure of cultures to light was also an essential factor to
induce the production of carotenoids. The highest biomass accumulation was achieved by
cultures established on MS medium supplemented with 0.2 mg.L-1 2,4-D. Callus cultures
were subject to treatments with a range of elicitors (chitosan, methyl jasmonate, yeast
extract), at different concentrations and time of exposure (7 or 14 days). The highest
production of carotenoids was achieved by cultures treated with 300 μM methyl jasmonate
(MJ), regardless of time exposure. The chromatographic analysis showed that elicitation with
MJ induced an increase in the production of β-carotene. Elicited calluses were used to
establish cell suspension cultures (CSC). These cultures were evaluated during three
subsequent subcultures performed at 20 days each during the exponential growth phase.
Although the CSC have maintained a steady biomass accumulation along successive
subcultures, carotenoids content were lower than those achieved by callus cultures and did not
present significant differences when compared to CSC established from no elicited callus.
Extracts of callus obtained from MS medium supplemented with 0.2 mg.L-1 2,4-D were
evaluated for their antioxidant potential. These extracts were incubated with plasmid DNA in
the presence of stannous chloride (SnCl2), a potent reduced agent. Extracts were used at
increasing concentrations (25 - 500 μg.mL-1) and showed a dose-dependent protective action,
regardless of their origin. Studies of toxicity using the brine shrimp lethality bioassay revealed
that the extracts were not toxic at tested concentrations. This study showed that the use of
elicitation was a powerful tool in the optimization of β-carotene production in in vitro cultures
of C. rosea and that extracts obtained from these cultures have antioxidant activity, indicating
the success of plant tissue culture techniques for production of this metabolite under in vitro
condition.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:BDTD_UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:2806 |
| Date | 29 February 2012 |
| Creators | Adriana Silva da Rocha |
| Contributors | Claudia Simões Gurgel, Norma Albarello, Georgia Pacheco Peters de Almeida, José Carlos Pelielo de Mattos, Helena Regina Pinto Lima |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-graduação em Biologia Vegetal, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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