Estabelecimento de calos habituados produtores de antocianinas de Tarenaya rosea (Vahl ex DC.) Soares Neto & Roalson

Drª Claudia Simões-Gurgel
OrcID
Drª Lívia da Silva Cordeiro
OrcID
Drª Tatiana Carvalho de Castro
OrcID
Drª Norma Albarello
OrcID

    Drª Claudia Simões-Gurgel

    Universidade do Estado do Rio de Janeiro

    OrcID https://orcid.org/0000-0001-8358-2568

    Possui Graduação em Ciências Biológicas pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Mestrado em Biologia (Biociências Nucleares) pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro e Doutorado em Biotecnologia Vegetal pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Bióloga do Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes (IBRAG) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Docente do Corpo Permanente do Programa de Pós-Graduação em Biologia Vegetal (PGBV/UERJ) e pesquisadora do Núcleo de Biotecnologia Vegetal (NBV/UERJ). Experiência nas áreas de Fisiologia Vegetal e Biotecnologia Vegetal, com ênfase em Cultura de Tecidos, atuando principalmente nos seguintes temas: criopreservação, produção in vitro de plantas e substâncias bioativas.

    Drª Lívia da Silva Cordeiro

    Universidade do Estado do Rio de Janeiro

    OrcID https://orcid.org/0000-0002-6964-7000

    Possui graduação em Ciências Biológicas, licenciatura (2007) e bacharelado (2010), pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro, mestrado em Biologia Vegetal (2011) pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro e doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro, com sanduíche no Institut de Recherche pour le Développement (IRD), França (2016). Tem experiência nas áreas de Fisiologia Vegetal e Biotecnologia Vegetal, atuando principalmente nos seguintes temas: plantas medicinais, cultura de tecidos vegetais, criopreservação, produção de metabólitos in vitro, marcadores moleculares e fitoquímica.

    Drª Tatiana Carvalho de Castro

    Universidade do Estado do Rio de Janeiro

    OrcID https://orcid.org/0000-0003-0554-6873

    Possui curso técnico em química de alimentos pela Escola Técnica Federal de Química (1991), graduação em Farmácia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1997), mestrado em Ciências Biológicas (Biociências Nucleares) pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (2000) e doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (2015). Atualmente é Farmacêutica (Perfil - Produtos Naturais) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro e Pesquisadora-Colaboradora da Fundação Oswaldo Cruz. Tem experiência na área de Biotecnologia Vegetal, atuando principalmente nos seguintes temas: produção de metabólitos in vitro, perfil fitoquímico, Cleomaceae e Rhamnaceae.

    Drª Norma Albarello

    Universidade do Estado do Rio de Janeiro

    OrcID https://orcid.org/0000-0001-5803-2070

    Graduada em Ciências Biológicas pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ, com Mestrado em Ciências Biológicas, Área de Concentração em Botânica, pela Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ e Doutorado em Biologia, Área de Concentração em Biociências Nucleares, pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. Professora Associada e Procientista do Departamento de Biologia Vegetal (DBV/IBRAG/UERJ), no qual atuou como chefe e subchefe entre 2006 e 2008. Docente do Programa de Pós-graduação em Biologia Vegetal (PGBV/IBRAG/UERJ) onde atuou como Coordenadora Adjunta no biênio 2008-2010. Vice-diretora do Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes - IBRAG/UERJ, em dois mandatos (2012 a 2019). Diretora eleita do IBRAG/UERJ (2020-2023; 2024-2027). Coordenadora do Laboratório de Biotecnologia de Plantas (Labplan), Unidade de Desenvolvimento Tecnológico - UDT do Núcleo de Biotecnologia Vegetal da UERJ (Líder de grupo/CNPq). Atuou nos Conselhos Superiores da UERJ (Csepe e Consun). É membro da Câmara Técnica de Inovação da UERJ. Experiência nas áreas de Fisiologia Vegetal e Biotecnologia Vegetal, com ênfase em cultura de tecidos, atuando principalmente nos seguintes temas: planta medicinal, produtos naturais, germinação, micropropagação, metabólitos secundários, produção in vitro e conservação ex situ.

Palavras-chave

Cleome rosea
Habituation
MS medium
NH4+:NO3- ratio
Total nitrogen
Sucrose

Resumo

Uma linhagem de calos habituados produtores de antocianina de Tarenaya rosea foi estabelecida pela subcultura de agregados celulares de calos produtores de antocianina dependentes de 2,4-D para meio MS sem a presença de reguladores de crescimento (MS0). Após estabelecimento da linhagem habituada, novas condições de cultivo foram avaliadas visando aumentar a produção de pigmento. Os calos foram transferidos para MS0 contendo diferentes concentrações de sacarose (30; 50; 70; 90 g.L-1), nitrogênio total (50; 60; 70 mM), taxa NH4+/NO3- (1:1; 1:2; 1:4; 1:6) e concentração total de sais minerais (MS; MS1/2; MS1/4). As condições que se mostraram mais adequadas à indução de pigmentos foram associadas em novas formulações de cultivo, denominadas M1 (70 mM nitrogênio total + 70 g.L-1 sacarose) e M2 (relação 1:4 NH4+/NO3- + 70 g.L-1 sacarose ). Calos cultivados em M1 e M2 aumentaram a produção de antocianinas 3 e 4 vezes, respectivamente, quando comparados aos calos mantidos em MS0 padrão. O estudo demonstrou a viabilidade do cultivo de calos de T. rosea produtores de antocianinas na ausência de 2,4-D. Além disso, as manipulações do meio de cultura e da concentração de sacarose contribuíram com o aumento do teor de antocianinas.

Referências

  1. Khoo HE, Azlan A, Tang ST, Lim SM. Anthocyanidins and anthocyanins: colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits. Food Nutr Res. 2017; 61: 01-21. [https://doi.org/10.1080/16546628.2017.1361779].
  2. Lin B-W, Gong C-C, Song H-F, Cui Y-Y. Effects of anthocyanins on the prevention and treatment of cancer. Br J Pharmacol. 2017; 174: 1226-1243. [https://doi.org/10.1111/bph.13627].
  3. Davis KM, Deroles SC. Prospects for the use of plant cell cultures in food biotechnology. Curr Opin Biotechnol. 2014; 26: 133-140. [https://doi.org/10.1016/j.copbio.2013.12.010].
  4. Arghavani P, Haghbeen K, Mousavi A. Enhancement of Shikalkin Production in Arnebia euchroma Callus by a Fungal Elicitor, Rhizoctonia solani. Iran J Biotech. 2015; 13: 10-16. [https://doi.org/10.15171/ijb.1058].
  5. Lage DA, Tirado MS, Vanicore SR, Sabino KCC, Albarello N. Production of betalains from callus and cell suspension cultures of Pereskia aculeata Miller, an unconventional leafy vegetable. Plant Cell Tiss Organ Cult. 2015; 122:341-350. [https://doi.org/10.1007/s11240-015-0771-x].
  6. Rocha AS, Rocha EK, Alves LM, Moraes BA, Castro TC, Albarello N, Simões-Gurgel C. Production and optimization through elicitation of carotenoid pigments in the in vitro cultures of Cleome rosea Vahl (Cleomaceae). J Plant Biochem Biotechnol. 2015; 24: 105-113. [https://doi.org/10.1007/s13562-013-0241-7].
  7. Meins F. Habituation: heritable variation in the requirement of cultured plant cells for hormones. Annu Rev Genet. 1989; 23: 395-408. [https://doi.org/10.1146/annurev.ge.23.120189.002143].
  8. Gautheret RJ. Hetero-auxines et cultures de tissus végétaux. Bull Soc Chim Biol. 1942. 24: 13-46.
  9. Simões C, Albarello N, Castro TC, Mansur E. Production of anthocyanins by plant cell and tissue culture strategies. In: Erdogan-Orhan I. (Org.). Biotechnological production of plant secondary metabolites. Bentham Science Publishers, 2012. p. 67-86.
  10. Park K, Saimoto H, Nakagawa S, Sakurai A, Yokota T, Takahashi N et al. Occurrence of brassinolide and castasterone in crown gall cells of Catharanthus roseus. Agric Biol Chem. 1989; 53: 805-811. [https://doi.org/10.1080/00021369.1989.10869357].
  11. Kevers C, Filali M, Petit-Paly G, Hagege D, Rideau M, Gasper TH. Habituation of plant cells does not mean insensitivity to plant growth regulators. In Vitro Cell Dev Biol. 1996; 32: 204-209. [https://doi.org/10.1007/BF02822767].
  12. Asano S, Ohtsubo S, Nakajima M, Kusunoki M, Kaneko K, Katayama H et al. Production of anthocyanins by habituated cultured cells of Nyoho strawberry (Fragaria ananassa Duch.). Food Sci Technol Res. 2002; 8: 64-69. [https://doi.org/10.3136/fstr.8.64].
  13. Asano S, Otobe K. Production of phytochemicals by using habituated and long-term cultured cells. Plant Biotechnol. 2011; 28: 51-62. [https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.10.1109a].
  14. Soares Neto RL, Thomas WW, Barbosa MRV, Roalson EH. New combinations and taxonomic notes for Tarenaya (Cleomaceae). Acta Bot Bras. 2018; 32: 540-545. [https://doi.org/10.1590/0102-33062017abb0417].
  15. Simões-Gurgel C, Mattos JCP, Sabino KCC, Caldeira-de-Araújo A, Coelho MGP, Albarello N et al. Medicinal potential from in vivo and acclimatized plants of Cleome rosea Vahl ex DC. (Capparaceae). Fitoterapia. 2006; 77: 94-99.
  16. Simões-Gurgel C, Castro TC, Cordeiro LS, Albarello N, Mansur E, Romanos MTV. Antiviral activity of Cleome rosea extracts from field-grown plants and tissue culture-derived materials against acyclovir-resistant Herpes simplex viruses type 1 (ACVr-HSV-1) and type 2 (ACVr-HSV-2). World J Microb Biot. 2010; 26: 93-99. [https://doi.org/10.1007/s11274-009-0173-5].
  17. Simões-Gurgel C, Rocha AS, Cordeiro LS, Gayer CRM, Castro TC, Coelho MGP et al. Antibacterial activity of field-grown plants, in vitro propagated plants, callus and cell suspension cultures of Cleome rosea Vahl. J Pharm Res. 2012; 5: 3304-3308.
  18. Simões-Gurgel C, Bizarri CHB, Cordeiro LS, Castro TC, Coutada LCM, Silva AJR et al. Anthocyanin production in callus cultures of Cleome rosea: modulation by culture conditions and characterization of pigments by means of HPLC-DAD/ESIMS. Plant Physiol Biochem. 2009; 47: 895-903. [https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2009.06.005].
  19. Simões-Gurgel C, Cordeiro LS, Castro TC, Callado CH, Albarello N, Mansur E. Establishment of anthocyanin-producing cell suspension cultures of Cleome rosea Vahl ex DC. (Capparaceae). Plant Cell Tiss Org Cult. 2011; 106: 537-545. [https://doi.org/10.1007/s11240-011-9945-3].
  20. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant. 1962; 15: 473-497. [https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x].
  21. Pischke MS, Huttlin EL, Hegeman AD, Sussman MR. A transcriptome-based characterization of habituation in plant tissue culture. Plant Physiol. 2006; 140: 1255-1278. [https://doi.org/10.1104/pp.105.076059].
  22. Plessis S, Stirk WA, Cress WA, van Stade J. Biochemical comparisons of habituated and non-habituated callus lines of Glycine max (L.) cv. Acme. Plant Growth Regul. 1996; 18: 223-231. [https://doi.org/10.1007/BF00024386].
  23. Smulders MJM, de Klerk GJ. Epigenetics in plant tissue culture. Plant Growth Regul. 2011; 63: 137-146. [https://doi.org/10.1007/s10725-010-9531-4].
  24. Pasqua G, Monacelli B, Mulinacci N, Rinaldi S, Giaccherini C, Innocenti M et al. The effect of growth regulators and sucrose on anthocyanin production in Camptotheca acuminata cell culture. Plant Physiol Biochem. 2005; 43: 293-298. [https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2005.02.009].
  25. Solfanelli C, Poggi A, Loreti E, Alpi A, Perata P. Sucrose specific induction of the anthocyanin biosynthetic pathway in Arabidopsis. Plant Physiol. 2006; 140: 637-646. [https://doi.org/10.1104/pp.105.072579].
  26. Ram M, Prasad KV, Kaur C, Singh SK, Arora A, Kumar S. Induction of anthocyanin pigments in callus cultures of Rosa hybrida L. in response to sucrose and ammonical nitrogen levels. Plant Cell Tiss Organ Cult. 2011; 104: 171-179. [https://doi.org/10.1007/s11240-010-9814-5].
  27. Peng M, Hudson D, Schofield A, Tsao R, Yang R, Gu H et al. Adaptation of Arabidopsis to nitrogen limitation involves induction of anthocyanin synthesis, which is controlled by the NLA gene. J Exp Bot. 2008; 59: 2933-2944. [https://doi.org/10.1093/jxb/ern148].
  28. Narayan MS, Venkataraman LV. Effect of sugar and nitrogen on the production of anthocyanin in cultured carrot (Daucus carota) cells. J Food Sci. 2002; 67: 84-86. [https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2002.tb11363.x].
  29. Schiozer AL, Barata LES. Stability of natural pigments and dyes. Rev Fitos. 2007; 3: 6-23. [https://doi.org/10.32712/2446-4775.2007.71].

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Estabelecimento de calos habituados produtores de antocianinas de Tarenaya rosea (Vahl ex DC.) Soares Neto & Roalson . Rev Fitos [Internet]. 19º de julho de 2024 [citado 21º de novembro de 2024];18:e1662. Disponível em: https://revistafitos.far.fiocruz.br/index.php/revista-fitos/article/view/1662
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