Pesquisa
Elicitores no crescimento, compostos voláteis, atividades biológicas, bioquímicas e antioxidantes de manjericão ‘Grecco a Palla’ cultivado in vitro
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Felipe Gorski
Orientador: Hélida Mara Magalhães
Defendido em: 22/03/2021
Resumo
Ocimum basilicum L., popularmente conhecido como manjericão, é uma planta herbácea pertencente à família Lamiaceae. A espécie é amplamente utilizada na medicina popular, além de ser importante na indústria de alimentos e na gastronomia, pois apresenta em sua composição química um óleo essencial que é apreciado para estes fins. Os produtos dos metabólismo secundário em plantas são resultados de mecanismos de defesa da planta para condições adversas. Estas podem ser estimuladas por elicitores, que são moléculas conhecidas por alterar a atividade enzimática, aumentando a concentração do material de interesse. Os jasmonatos são moléculas especificas de sinalização que ativam mecanismos de desenvolvimento do vegetal, vários processos fisiológicos, inclusive de defesas contra insetos. O Ácido Jasmônico e seu ester Metil Jasmonato têm sido amplamente utilizados como elicitores que levam ao aumento da produção de vários metabólitos secundários. Associado a isto, a utilização de técnicas de microprapagação, pode favorecer o cultivo da planta e a produção destes compostos. Neste sentido, este trabalho foi dividido em quatro capítulos. Os dois primeiros têm por objetivo investigar o efeito de concentrações e combinações de auxinas e citocininas sobre o desenvolvimento in vitro do manjericão cultivar ‘Grecco a Palla’ em ápices caulinares e segmentos nodais micropropagados durante 60 dias. O primeiro capítulo analisa a influência sobre aspectos anatômicos das folhas e estômatos. Utilizaram-se neste os reguladores de crescimento vegetal (RCV) ácido naftalenoacético (ANA), o 6-benzilaminopurina (BAP). No segundo capítulo avaliou-se o efeito do ácido indol-butírico (AIB), o 6-benzilaminopurina (BAP). Observa-se que o tipo de explante e o regulador utilizado exerceu influência sobre o crescimento e morfologia do manjericão. Nos dois ensaios, os ápices caulinares obtiveram maior crescimento e plantas mais vigorosas sem a aplicação de RCV, além de apresentarem menores índices de alterações fisiológicas como calos, hiperidricidade de oxidação. Já para segmentos nodais, a concentração de 0,5mg.L-1 de BAP e sem auxina, seja ANA ou AIB, favoreceu o crescimento. Sendo que o tratamento sem o uso de RCV e o explante de ápices caulinares foi recomendado para estudos posteriores nesta cultivar de manjericão. O terceiro e o quarto capítulo tiveram como objetivo avaliar o efeito da interação de elicitores com o crescimento de O. basilicum ‘Grecco a Palla’ cultivado in vitro e o seu papel nos compostos voláteis e as condições fisiológicas do vegetal; Foram analisadas as condições de crescimento, a fisiologia, a composição química, os compostos fenólicos, açucares redutores e a atividade das enzimas fenilalanina amonia-liase, ascorbato peroxidase, catalase e superóxido dismutase. O terceiro capítulo abordou o efeito da aplicação de quatro diferentes concentrações de ácido jasmônico exógeno sobre o crescimento de manjericão ‘Grecco a Palla’ micropropagado e o papel deste no crescimento, composiçãoquímica e a atividades antioxidantes do vegetal. A concentração de 20µM do elicitor aumentou o número de compostos voláteis e a quantidade fenilpropanóides em relação às demais concentrações, além de promover o crescimento do manjericão e aumentar a sua atividade antioxidante. Já o meio sem a aplicação do elicitor aumentou a atividade enzimática. Por fim, o quarto capítulo utilizou-se concentrações de cobre, na presença ou ausência de metil jasmonato. O maior crescimento foi verificado sem a aplicação de elicitores. A concentração de 25 µM de cobre comprometeu o crescimento do vegetal, originando apenas plantas oxidadas e o metil jasmonato demonstrou-se um efetivo protetor da atividade do cobre nesta cultivar de manjericão. Pois as melhores condições de produção de compostos foram alcançadas com concentração de 25 µM de cobre e 5 µM de metil jasmonato.
Palavras-chave
ácido jasmônico; metil jasmonato; micropropagação; Ocimum basilicum; reguladores de crescimento vegetal.
Title
Elicitors in growth, volatile compounds, biological, biochemical and antioxidant activities of basil 'Grecco a Palla' grown in vitro
Abstract
Ocimum basilicum L., popularly known as basil, is an herbaceous plant belonging to the Lamiaceae family. The species is widely used in popular medicine, in addition to being important in the food industry and gastronomy, as it presents in its chemical composition an essential oil that is appreciated for these purposes. The products of secondary metabolism in plants are the result of defense mechanisms of the plant against adverse conditions. These can be stimulated by elicitors, which are molecules known to alter enzymatic activity, increasing the concentration of the material of interest. Jasmonates are specific signaling molecules that activate mechanisms of plant development, various physiological processes, including defenses against insects. Jasmonic Acid and its methyl Jasmonate ester have been widely used as elicitors that lead to increased production of various secondary metabolites. Associated with this, the use of micro-propagation techniques, can favor the cultivation of the plant and the production of these compounds. In this sense, this work was divided into four chapters. The first two aim to investigate the effect of concentrations and combinations of auxins and cytokinins on the in vitro development of basil cultivar 'Grecco a Palla' in stem apexes and micropropagated nodal segments for 60 days. The first chapter analyzes the influence on anatomical aspects of the leaves and stomata. Plant growth regulators (PGR) were used in naphthalene acetic acid (NAA), 6-benzylaminopurine (BAP). In the second chapter, the effect of indole-butyric acid (IBA), 6-benzylaminopurine (BAP) was evaluated. It is observed that the type of explant and the regulator used influenced the growth and morphology of the basil. In both tests, stem apexes obtained greater growth and more vigorous plants without the application of PGR, in addition to presenting lower rates of physiological changes such as calluses, oxidation hyperhydricity. For nodal segments, the concentration of 0.5mg.L-1 of BAP and without auxin, either NAA or IBA, favored growth. The treatment without the use of PGR and the explant of stem apexes was recommended for further studies in this basil cultivar. The third and fourth chapters aimed to evaluate the effect of the interaction of elicitors with the growth of O. basilicum ‘Grecco a Palla’ grown in vitro and its role in volatile compounds and the physiological conditions of the plant; Growth conditions, physiology, chemical composition, phenolic compounds, reducing sugars and the activity of the enzymes phenylalanine ammonia lyase, ascorbate peroxidase, catalase and superoxide dismutase were analyzed. The third chapter addressed the effect of applying four different concentrations of exogenous jasmonic acid on the growth of micropropagated 'Grecco to Palla' basil and its role in the growth, chemical composition and antioxidant activities of the vegetable. The concentration of 20µM of the elicitor increased the number of volatile compounds and the amount of phenylpropanoids in relation to the other concentrations, in addition to promoting the growth of basil and increasing its antioxidant activity. The medium without the application of the elicitor increased the enzymatic activity. Finally, the fourth chapter used copper concentrations, in the presence or absence of methyl jasmonate. The greatest growth was seen without the use of elicitors. The concentration of 25 µM of copper compromised the growth of the plant, originating only oxidized plants and the methyl jasmonate proved to be an effective protector of the copper activity in this basil cultivar. The best conditions for the production of compounds were achieved with a concentration of 25 µM copper and 5 µM methyl jasmonate.
Keywords
jasmonic acid; methyl jasmonate; micropropagation; Ocimum basilicum; plant growth regulators.