Pesquisa
Crescimento, características morfoanatômicas e composição química de manjericão (Ocimum basilicum L.) Cultivado in vitro
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Jessica Rezende Trettel
Orientador: Hélida Mara Magalhães
Defendido em: 06/03/2020
Resumo
O cultivo em larga escala requer a padronização de protocolos específicos para cada espécie. O manjericão Ocimum basilicum possui compostos bioativos, amplamente utilizados nas indústrias cosmética, alimentícia e farmacêutica. Possui várias formas, cores, aromas e sabores e cada espécie ou variedade possui suas particularidades quando se trata de micropropagação. Durante o estabelecimento in vitro diversos fatores podem influenciar o crescimento e desenvolvimento da plântula, como por exemplo a constituição do meio de cultura, o pH, a presença de reguladores de crescimento, o tipo de explante utilizado, entre outros. Esses fatores estão diretamente relacionados com o aparecimento de plântulas anormais e com as respostas bioquímicas e fisiológicas da planta. Características estas que influenciam não apenas o crescimento, mas também a morfologia e a composição química do manjericão. Neste sentido, este trabalho foi divido em quatro capítulos. Onde os dois primeiros capítulos têm o objetivo de avaliar o crescimento e aspectos anatômicos de explantes dos manjericões ‘Alfavaca verde’ e ‘Dark Opal’, respectivamente para cada capítulo, com o uso de diferentes concentrações de auxinas e citocininas. Para o primeiro capítulo foram utilizados o ácido naftalenoacético (ANA), o 6-benzilaminopurina (BAP) e a cinetina (KIN). Para o segundo capítulo, foram utilizados apenas o BAP e o ANA. Como resposta, observa-se que o tipo de explante e os reguladores utilizados exercem influência direta sob o crescimento e morfologia do manjericão. E a depender do explantes e concentração e utilizados a plântula pode demonstrar um bom desenvolvimento ou apresentar formação de plântulas anormais, raízes adventícias, plântulas hiperídricas, além de modificar a estrutura celular dos tecidos foliares. Tanto para ‘alfavaca verde’ quanto para o ‘Dark Opal’, o tratamento suplementado com 0,05 mg L-1 de ANA e 0,1 mg L-1 de KIN foi o qual foi o qual favoreceu o crescimento e demonstrou menores porcentagens de anormalidades. O terceiro e quarto capítulos avaliaram o potencial do elicitor sulfato de cobre como promotor de compostos bioativos no metabolismo do manjericão ‘Dark Opal’. A elicitação possibilita explorar de maneira sustentável o potencial farmacológico do manjericão. E a micropropagação, quando bem definida, favorece a produção em escala de plantas livres de contaminações e anormalidades. O cobre é considerado um micronutriente necessário para o desenvolvimento das plantas, entretanto é necessária a investigação da concentração ideal. Pois concentrações tóxicas podem acarretar alterações no desenvolvimento da planta e em seus compostos. O terceiro capítulo foi realizado em duas etapas. Onde a primeira avaliou os distúrbios fisiológicos do crescimento in vitro com 0,0; 7,5; 15,0 e 22,5 µM de CuSO4. E na segunda etapa, as amostras foram categorizadas em plântulas normais, hiperídricas e calos e conservadas de duas formas: congelada (-20 oC) e por maceração em nitrogênio líquido. Exceto os calos, que foram conservados apenas pela técnica da maceração. O que resultou em 20 tratamentos que foram submetidos a headspace. O quarto capítulo avaliou, para os mesmos tratamentos com CuSO4 da primeira etapa, a avaliação do crescimento, atividade antioxidante, bioquímica, estomática e a caracterização do óleo essencial obtido de folhas secas do manjericão. Como resposta, o terceiro e quarto capítulo demonstraram que o uso do cobre até a concentração de 22,5 µM de CuSO4 foi benéfico ao desenvolvimento do manjericão. Entretanto, demonstrou traços de toxicidade para algumas características. A elicitação proporcionou uma diminuição oxidativa e aumento significativo no teor de compostos voláteis. Tanto a composição química, como a técnica de conservação e o tipo de material utilizado também influenciaram a caracterização química dos voláteis. Os compostos methyleugenol, eugenol, 1,8 cineol, α-bergamotene e linalool foram os compostos majoritários encontrados em ambos capítulos e estes compostos apresentaram oscilações conforme as concentrações utilizadas.
Palavras-chave
Reguladores de crescimento, Elicitação, Micropropagação, Biocompostos, Auxinas, Citocninas, Sulfato de cobre.
Title
GROWTH, MORPHOANATOMIC CHARACTERISTICS AND VOLATILE BASIL COMPOUNDS (Ocimum basilicum L.) CULTIVATED IN VITRO
Abstract
Mass cultivation requires the standardization of specific protocols for each species. The basil Ocimum basilicum has bioactive compounds, widely used in the cosmetic, food and pharmaceutical industries. It has various shapes, colors, aromas and flavors and each species or variety has its particularities when it comes to micropropagation. During in vitro establishment, several factors can influence seedling growth and development, such as the constitution of the culture medium, pH, the presence of growth regulators, the type of explant used, among others. These factors are related to the appearance of abnormal seedlings and to the biochemical and physiological responses of the plant. These characteristics influence not only growth, but also the morphology and chemical composition of basil. In this sense, this work was divided into four chapters. Where the first and second chapters aim to evaluate the growth and anatomical aspects of explants of basil 'Alfavaca verde' and 'Dark Opal', respectively for each chapter, with the use of different concentrations of auxins and cytokinins. Naphthalene acetic acid (ANA), 6-benzylaminopurine (BAP) and kinetin (KIN) were used for the first chapter. For the second chapter, only BAP and ANA were used. In response, it is observed that the type of explant and the regulators used have a direct influence on the growth and morphology of the basil. And depending on the explant and the concentration used, the seedling can demonstrate good development or show formation of abnormal seedlings, adventitious roots, hyperhydric seedlings, in addition to modifying the cellular structure of leaf tissues. The treatment supplemented with 0.05 mg L-1 of ANA and 0.1 mg L-1 of KIN was the one that favored growth and showed lower percentages of abnormalities, both for ‘Alfavaca verde’ and ‘Dark Opal’. The third and fourth chapters evaluated the potential of the copper sulfate elicitor as a promoter of bioactive compounds in the metabolism of 'Dark Opal' basil. Elicitation makes it possible to explore in a sustainable manner the pharmacological potential of basil. And micropropagation, when well defined, favors the production on a scale of plants free from contamination and abnormalities. Copper is considered a micronutrient necessary for the development of plants, however it is necessary to investigate the ideal concentration. Because toxic concentrations can cause changes in the development of the plant and its compounds. The third chapter was carried out in two stages. Where the former evaluated physiological growth disorders in vitro with 0.0; 7.5; 15.0 and 22.5 µM of CuSO4. And in the second stage, the samples were categorized into normal, hyperhydric and callus seedlings and preserved in two ways: frozen (-20 oC) and by maceration in liquid nitrogen. Except the calluses, which were preserved only by the maceration technique. This resulted in 20 treatments that were submitted to headspace. The fourth chapter evaluated, for the same treatments with CuSO4 as the first stage, the evaluation of growth, antioxidant, biochemical, stomatal activity and the characterization of the essential oil obtained from dried basil leaves. In response, the third and fourth chapters demonstrated that the use of copper up to the concentration of 22.5 µM CuSO4 was beneficial to the development of basil. However, it showed traces of toxicity for some characteristics. The elicitation provided an oxidative decrease and a significant increase in the content of volatile compounds. Both the chemical composition, the conservation technique and the type of material used also influenced the chemical characterization of volatiles. The compounds methyleugenol, eugenol, 1.8 cineol, α-bergamotene and linalool were the major compounds found in both chapters and these compounds showed oscillations according to the concentrations used.
Keywords
Growth regulators, Elicitation, Micropropagation, Biocompounds, Auxins, Cytokines, Copper sulphate.