Revelando la Doble Naturaleza de los Metales Pesados: Estresores y Promotores de la Biosíntesis de Compuestos Fenólicos en (L.) Moench In Vitro
Autores: Das, Sumanta; Sultana, Kaniz Wahida; Mondal, Moupriya; Chandra, Indrani; Ndhlala, Ashwell R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Revelando la Doble Naturaleza de los Metales Pesados: Estresores y Promotores de la Biosíntesis de Compuestos Fenólicos en (L.) Moench In Vitro
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Revolución industrial
Metales pesados
Compuestos fenólicos
Estrés abiótico
Multiplicación de brotes
Desarrollo de raíces
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
La revolución industrial global ha llevado a un aumento sustancial en los niveles de metales pesados en el medio ambiente, lo que representa una amenaza seria para la naturaleza. Las plantas sintetizan compuestos fenólicos en condiciones de estrés, que sirven como agentes protectores contra el estrés oxidativo. (L.) Moench es una planta herbácea de la familia Lamiaceae. Algunas especies dentro de esta familia son reconocidas por su capacidad para remediar sitios contaminados con metales pesados. En este estudio, se investigaron los efectos del cloruro de mercurio (II) y el nitrato de plomo (II) en la propagación in vitro de . Las puntas de los brotes de plántulas in vitro se cultivaron en medio de Murashige y Skoog (MS) con metales pesados que variaban de 1 a 200 uM para inducir estrés abiótico y aumentar la acumulación de compuestos fenólicos. Después de tres semanas, el medio MS con 1 uM de plomo (II) apoyó la mayor multiplicación de brotes, y el número máximo de raíces por explante se encontró en 100 uM de plomo (II), mientras que una mayor concentración de metales pesados inhibió la multiplicación de brotes y el desarrollo de raíces. Las plántulas se endurecieron en un invernadero con una tasa de supervivencia en campo del 96%. Se utilizó espectroscopia de absorción atómica por flama (FAAS) para detectar los contenidos de metales pesados en la biomasa de las plantas. En concentraciones de 200 uM y 50 uM, se observó la mayor acumulación de mercurio (II) en las raíces (16.94 +/- 0.44 ug/g) y brotes (17.71 +/- 0.66 ug/g), respectivamente. De manera similar, el plomo (II) mostró la mayor acumulación en raíces (17.10 +/- 0.54 ug/g) y brotes (7.78 +/- 0.26 ug/g) en exposiciones de 200 uM y 50 uM, respectivamente. La cromatografía líquida de alta resolución en fase inversa (RP-HPLC) identificó y cuantificó varios compuestos fenólicos en las hojas, incluyendo ácido gálico, ácido cafeico, ácido vanílico, ácido -cumarico, ácido elágico, ácido rosmarínico y ácido -cinnámico. Estos compuestos se encontraron en diferentes formas, como libres, esterificados y glicosilados. Las plantas expuestas a mercurio (II) exhibieron niveles elevados de ácido vanílico (1959.1 +/- 3.66 ug/g DW), ácido elágico (213.55 +/- 2.11 ug/g DW) y ácido rosmarínico (187.72 +/- 1.22 ug/g DW). Por el contrario, las plantas expuestas a plomo (II) acumularon niveles más altos de ácido cafeico (42.53+/-0.61 ug/g DW) y ácido -cumarico (8.04 +/- 0.31 ug/g DW). El ácido -cinnámico fue el compuesto fenólico predominante en las plantas de control, con una concentración de 207.74 +/- 1.45 ug/g DW. Estos resultados sugieren que dosis subletales de metales pesados pueden actuar como elicitores abióticos, aumentando la producción de compuestos fenólicos en . El presente trabajo tiene el potencial de abrir nuevas oportunidades comerciales en la industria farmacéutica.
Descripción
La revolución industrial global ha llevado a un aumento sustancial en los niveles de metales pesados en el medio ambiente, lo que representa una amenaza seria para la naturaleza. Las plantas sintetizan compuestos fenólicos en condiciones de estrés, que sirven como agentes protectores contra el estrés oxidativo. (L.) Moench es una planta herbácea de la familia Lamiaceae. Algunas especies dentro de esta familia son reconocidas por su capacidad para remediar sitios contaminados con metales pesados. En este estudio, se investigaron los efectos del cloruro de mercurio (II) y el nitrato de plomo (II) en la propagación in vitro de . Las puntas de los brotes de plántulas in vitro se cultivaron en medio de Murashige y Skoog (MS) con metales pesados que variaban de 1 a 200 uM para inducir estrés abiótico y aumentar la acumulación de compuestos fenólicos. Después de tres semanas, el medio MS con 1 uM de plomo (II) apoyó la mayor multiplicación de brotes, y el número máximo de raíces por explante se encontró en 100 uM de plomo (II), mientras que una mayor concentración de metales pesados inhibió la multiplicación de brotes y el desarrollo de raíces. Las plántulas se endurecieron en un invernadero con una tasa de supervivencia en campo del 96%. Se utilizó espectroscopia de absorción atómica por flama (FAAS) para detectar los contenidos de metales pesados en la biomasa de las plantas. En concentraciones de 200 uM y 50 uM, se observó la mayor acumulación de mercurio (II) en las raíces (16.94 +/- 0.44 ug/g) y brotes (17.71 +/- 0.66 ug/g), respectivamente. De manera similar, el plomo (II) mostró la mayor acumulación en raíces (17.10 +/- 0.54 ug/g) y brotes (7.78 +/- 0.26 ug/g) en exposiciones de 200 uM y 50 uM, respectivamente. La cromatografía líquida de alta resolución en fase inversa (RP-HPLC) identificó y cuantificó varios compuestos fenólicos en las hojas, incluyendo ácido gálico, ácido cafeico, ácido vanílico, ácido -cumarico, ácido elágico, ácido rosmarínico y ácido -cinnámico. Estos compuestos se encontraron en diferentes formas, como libres, esterificados y glicosilados. Las plantas expuestas a mercurio (II) exhibieron niveles elevados de ácido vanílico (1959.1 +/- 3.66 ug/g DW), ácido elágico (213.55 +/- 2.11 ug/g DW) y ácido rosmarínico (187.72 +/- 1.22 ug/g DW). Por el contrario, las plantas expuestas a plomo (II) acumularon niveles más altos de ácido cafeico (42.53+/-0.61 ug/g DW) y ácido -cumarico (8.04 +/- 0.31 ug/g DW). El ácido -cinnámico fue el compuesto fenólico predominante en las plantas de control, con una concentración de 207.74 +/- 1.45 ug/g DW. Estos resultados sugieren que dosis subletales de metales pesados pueden actuar como elicitores abióticos, aumentando la producción de compuestos fenólicos en . El presente trabajo tiene el potencial de abrir nuevas oportunidades comerciales en la industria farmacéutica.