Antraquinonas a partir del cultivo in vitro de raíces de Morinda royoc L. Identificación y actividad antimicrobiana.

Abstract

El uso de las técnicas de cultivo in vitro de plantas es una alternativa novedosa para la producción de moléculas bioactivas. Las antraquinonas son un grupo importante de metabolitos secundarios que presentan varias actividades biológicas. El presente estudio se desarrolló con los objetivos de establecer condiciones de cultivo in vitro de raíces de M. royoc L. que permitan la mayor obtención de antraquinonas por unidad de masa fresca, identificar las antraquinonas presentes y determinar la actividad inhibitoria de extractos antraquinónicos sobre el crecimiento de patógenos que afectan al hombre y a las plantas. Se demostró que el contenido de antraquinonas por unidad de masa fresca en el cultivo in vitro de raíces de M. royoc L. se favoreció en presencia de 5.7 μmol•L-1de AIA, 30 g•L-1 de sacarosa, en la oscuridad a los 30 días de cultivo. A partir de estas condiciones se logró el mayor rendimiento específico de antraquinonas (6.07 mg•g-1 MF), 15 días posteriores a la elicitación con ácido jasmónico (Biojas®) (25 mg•L-1), que es comparable con el que se obtiene para raíces de plantas en ambiente natural. A partir de estas condiciones se identificaron ocho antraquinonas. La alizarina se identificó por coincidencia con el patrón correspondiente, mediante cromatografía líquida de alta resolución. Las antraquinonas damnacantal, nordamnacantal, morindona, rubiadina, soranjidiol, lucidina y rubiadina-1-metiléter se identificaron por resonancia magnética nuclear (RMN-H1). Los extractos crudos de raíces in vitro y raíces de plantas en ambiente natural de M. royoc L. inhibieron el crecimiento de patógenos que afectan al hombre al ser activos frente a siete cepas de Candida spp. y a cuatro bacterias. De las antraquinonas puras que se aislaron a partir de raíces de M. royoc L. cultivadas in vitro, sólo la morindona mostró actividad antimicrobiana. En experimentos in vitro los extractos antraquinónicos de raíces inhibieron el crecimiento de los patógenos: Verticillium dahliae, Alternaria solani, Phytophthora parasitica, Fusarium oxysporum f.sp. cubense, Phytophthora infestans, Rhizoctonia solani, Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum y Xanthomonas campestris p.v. phaseoli que afectan a las plantas. En experimentos in vivo los extractos de raíces de M. royoc L. tuvieron efecto protector en semilleros de tabaco sobre Phytophthora parasitica, Pythium aphanidermatum y Rhizoctonia solani y sobre Alternaria solani en plantas de tomate. Los resultados obtenidos permiten sugerir que el uso del cultivo in vitro de M. royoc L. es una estrategia válida para obtener metabolitos secundarios con actividad antimicrobiana, sin provocar los daños que implica la recolección directa de raíces de plantas que habitan en ecosistemas frágiles. The use of in vitro plant culture techniques is a novel alternative for the production of bioactive molecules. Anthraquinones are an important group of secondary metabolites that present several biological activities. The present study was developed with the objectives of establishing in vitro culture conditions of roots of M. royoc L. that allow the highest anthraquinone production per unit of fresh mass, identify the anthraquinones present and determine the inhibitory activity of anthraquinone extracts on the growth of pathogens that affect man and plants. The content of anthraquinones per unit of fresh mass in the in vitro culture of roots of M. royoc L. was shown to be favored in the presence of 5.7 μmol•L-1 of IAA, 30 g • L-1 of sucrose, in the dark at 30 days of culture. From these conditions the highest specific performance of anthraquinones (6.07 mg • g-1 MF) was achieved, 15 days after the elicitation with jasmonic acid (Biojas®) (25 mg • L-1), which is comparable with the which is obtained for plant roots in a natural environment. From these conditions eight anthraquinones were identified. The alizarin was identified by coincidence with the corresponding pattern, by means of high resolution liquid chromatography. The anthraquinones damnacantal, nordamnacantal, morindona, rubiadina, soranjidiol, lucidina and rubiadina-1-methyl ether were identified by nuclear magnetic resonance (H-NMR). The crude extracts of roots in vitro and roots of plants in the natural environment of M. royoc L. inhibited the growth of pathogens that affect man by being active against seven strains of Candida spp. and four bacteria. Of the pure anthraquinones that were isolated from roots of M. royoc L. cultured in vitro, only the morindona showed antimicrobial activity. In in vitro experiments the anthraquinone extracts of roots inhibited the growth of the pathogens: Verticillium dahliae, Alternaria solani, Phytophthora parasitica, Fusarium oxysporum f.sp. cubense, Phytophthora infestans, Rhizoctonia solani, Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum and Xanthomonas campestris p.v. phaseoli that affect plants. In in vivo experiments the root extracts of M. royoc L. had protective effect in tobacco seedlings on Phytophthora parasitica, Pythium aphanidermatum and Rhizoctonia solani and on Alternaria solani in tomato plants. The results obtained suggest that the use of the in vitro culture of M. royoc L. is a valid strategy to obtain secondary metabolites with antimicrobial activity, without causing the damage that involves the direct harvesting of roots of plants that live in fragile ecosystems.(traducción automática)