dissertação

Luminosidade no cultivo in vitro de Mentha pulegium L. (Lamiaceae): impactos no crescimento e produção de constituintes químicos voláteis e fenólicos

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Dados abertos

Resumo

A Mentha pulegium L. (Lamiaceae) é uma espécie que possui fitoquímica complexa, incluindo compostos fenólicos e voláteis responsáveis por atividades acaricida, inseticida, antiviral e antimicrobiana. A intensidade e a qualidade espectral da luz podem causar modificações na totipotência das células vegetais, atingindo respostas estruturais e químicas. Objetivou-se avaliar os impactos da intensidade e qualidade de luz no crescimento e na produção de pigmentos fotossintetizantes, compostos fenólicos e flavonas/flavonóis totais e constituintes voláteis de M. pulegium cultivada in vitro. Segmentos apicais foram excisados de plantas matrizes cultivadas em canteiro no Horto de Plantas Medicinais da UFLA, lavados em água corrente por 30 min, seguido por imersão em solução de hipoclorito de sódio comercial a 50 % (v/v) por 15 min, sob agitação constante. Estes foram estabelecidos e multiplicados em meio básico MS (Murashige e Skoog, 1962) até obtenção dos propágulos necessários para a instalação dos experimentos. Segmentos nodais (1 cm) foram excisados das plântulas pré-estabelecidas e inoculados em tubos contendo 15 mL de meio MS, suplementado com 30 g L-1 de sacarose e 5,5 g L-1 de ágar. Dois experimentos independentes foram instalados. O primeiro experimento foi constituído de 5 tratamentos com diferentes intensidades luminosas (26, 51, 69, 94 e 130 μmol m-2 s -1 ) e o segundo, com 6 tratamentos de qualidade espectral da luz: azul, vermelho, 30% azul:70% vermelho, 70% azul:30% vermelho; 50% azul:50% vermelho e branco. Após 30 dias, foram realizadas as análises de crescimento, doseamento de pigmentos fotossintetizantes, compostos fenólicos e flavonas/flavonóis totais e análise química da fração volátil. As intensidades de 94 e 130 μmol m-2 s -1 tiveram maiores acúmulos de matérias secas, mas não afetaram o conteúdo de pigmentos fotossintetizantes e pulegona. No entanto, pela análise de componentes principais pode-se observar uma tendência de maior acumulação de pulegona em plântulas cultivadas sob baixas intensidades luminosas 26 e 51 μmol m-2 s -1 . Plântulas cultivadas sob 130 μmol m-2 s -1 acumularam o maior teor de compostos fenólicos e as cultivadas sob intensidade de 94 μmol m-2 s -1 produziram mais flavonas/flavonóis. No experimento de qualidade espectral da luz observou-se que a luz azul e a combinação de 50% azul:50% vermelho indicaram as maiores respostas biométricas. A luz monocromática azul também proporcionou maior produção de pulegona in vitro (80,64%) e a luz monocromática vermelha apresentou uma queda de cerca de 10% no teor em relação a azul (72,95%). A qualidade espectral da luz não afetou o acúmulo de flavonas/flavonóis, porém o componente azul aumenta o teor de compostos fenólicos em M. pulegium in vitro. Na luz branca e 30% de azul e 70% de vermelho foram registrados os maiores acúmulos de pigmentos fotossintetizantes. Portanto, no cultivo in vitro de M. pulegium o uso de intensidade luminosa de 94 μmol m-2 s -1 e de combinações de LEDs azul e vermelho proporcionam melhor crescimento e acúmulo de metabólitos secundários de interesse.

Abstract

Mentha pulegium L. (Lamiaceae) is a species with a complex phytochemistry, including phenolic and volatile compounds responsible for acaricidal, insecticidal, antiviral, and antimicrobial activities. The intensity and spectral quality of light can cause modifications in the totipotency of plant cells, leading to structural and chemical responses. The aim was to evaluate the impacts of light intensity and quality on the growth and production of photosynthetic pigments, total phenolic and flavones/flavonols compounds, and volatile constituents of in vitro cultivated M. pulegium. Apical segments were excised from mother plants cultivated in beds at the Medicinal Plants Garden of UFLA, washed in running water for 30 min, followed by immersion in a 50% (v/v) commercial sodium hypochlorite solution for 15 min with constant agitation. These segments were established and multiplied on basic MS medium (Murashige and Skoog, 1962) until obtaining the necessary propagules for the experiments. Nodal segments (1 cm) were excised from pre-established plantlets and inoculated into tubes containing 15 mL of MS medium, supplemented with 30 g L-1 of sucrose and 5.5 g L-1 of agar. Two independent experiments were conducted. The first experiment consisted of 5 treatments with different light intensities (26, 51, 69, 94, and 130 μmol m-2 s -1 ), and the second one with 6 treatments of light spectral quality: blue, red, 30% blue:70% red, 70% blue:30% red, 50% blue:50% red, and white. After 30 days, growth analyses, photosynthetic pigment quantification, total phenolic and flavones/flavonols compounds content, and chemical analysis of the volatile fraction were performed. Intensity levels of 94 and 130 μmol m-2 s -1 resulted in higher dry matter accumulation, but did not affect the content of photosynthetic pigments and pulegone. However, principal component analysis showed a tendency for higher pulegone accumulation in seedlings grown under low light intensities of 26 and 51 μmol m-2 s -1 . Seedlings grown under 130 μmol m-2 s -1 accumulated the highest content of phenolic compounds, and those cultivated under an intensity of 94 μmol m-2 s -1 produced more flavones/flavonols. In the light spectral quality experiment, blue light and the combination of 50% blue:50% red showed the greatest biometric responses. Monochromatic blue light also provided greater in vitro pulegone production (80.64%), while monochromatic red light exhibited a decrease of about 10% in content compared to blue (72.95%). Light spectral quality did not affect the accumulation of flavones/flavonols, but the blue component increased the content of phenolic compounds in in vitro M. pulegium. The highest accumulations of photosynthetic pigments were recorded in white light and in the combination of 30% blue and 70% red. Therefore, in vitro cultivation of Mentha pulegium should be conducted under light intensities in the range of 94 to 130 μmol m-2 s -1 or under total or partial presence of blue LED.

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ROCHA, J. P. M. Luminosidade no cultivo in vitro de Mentha pulegium L. (Lamiaceae): impactos no crescimento e produção de constituintes químicos voláteis e fenólicos. 2024. 66 p. Dissertação (Mestrado em Plantas Medicinais, Aromáticas e Condimentares) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.

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