Publicado 2020-05-29
Palabras clave
- biotechnology,
- orchid in vitro propagation,
- secondary metabolites
- biotecnología,
- metabolitos secundarios,
- propagación in vitro de orquídeas
Derechos de autor 2020 Acta Botanica Mexicana
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
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Resumen
Antecedentes y Objetivos: Rhynchostele rossii es una orquídea nativa de México conocida como gallinitas, que está amenazada debido a su sobreexplotación con fines ornamentales, lo que hace necesario realizar esfuerzos para su conservación. A la fecha, no hay estudios fitoquímicos de esta orquídea, aunque se sabe que las especies de la familia Orchidaceae son una buena fuente de compuestos bioactivos y nutracéuticos (p. ej. vainillina). Por lo anterior, el objetivo principal de esta investigación fue establecer el protocolo de geminación in vitro de R. rossii para la propagación de la especie y la determinación de compuestos fenólicos que contribuyan al conocimiento fitoquímico de esta planta.
Métodos: Un ejemplar silvestre y algunas plántulas obtenidas por cultivo in vitro se secaron, molieron y extrajeron con MeOH; se determinó la actividad de anti-radicales libres (DPPH), fenoles y flavonoides totales por métodos espectrofotométricos y algunos fenoles se identificaron y cuantificaron por cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas (LC-MS).
Resultados clave: La raíz de la planta silvestre mostró el mayor contenido de fenoles y flavonoides totales con 121.60 mg GAE g-1, y 108.73 mg CE g-1, respectivamente, y la mejor actividad anti-radicales libres con una IC50 de 53.63 μg ml-1. Los extractos de las plántulas obtenidas in vitro también produjeron compuestos fenólicos, mostrando un contenido de fenoles y flavonoides totales de 37.35 mg GAE g-1 y 0.16 mg CE g-1, respectivamente, mientras que por LC-MS se identificaron y cuantificaron una cumarina (escopoletina), tres ácidos cinámicos (ácido 4-cumárico, ácido ferúlico y ácido trans-cinamico), tres ácidos benzoicos (ácido vainillico, vainillina y acido 4-hidroxibenzoico) y tres flavonoides (quercetina-3-D-galactósido, quercetina-3-glucósido y kaempferide).
Conclusiones: Este estudio muestra que R. rossii es una fuente potencial de metabolitos antioxidantes que pueden obtenerse mediante cultivo in vitro, sin perjudicar a los ejemplares silvestres.
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Citas
- Atefipour, N., M. Dianat, M. Badavi and A. Sarkaki. 2016. Ameliorative effect of vanillic acid on serum bilirubin, chronotropic and dromotropic properties in the cholestasis induced model rats. Electron Physician 8(5): 2410-2415. DOI: https://doi.org/10.19082/2410
- Baltazar-Bernal, O., J. Zavala Ruiz, F. Solís Zatonelli, J. Pérez Sato and O. Sánchez Eugenio. 2014. Sendero interpretativo de orquídeas y bromelias en Tepexilotla, Chocamán, Veracruz. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas 5(9): 1687-1699. DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v0i9.1057
- Bami, E., O. B. Ozakpinar, Z. N. Ozdemir-Kumral, K. Köroglu, F. Ercan, Z. Cirakli, T. Sekerler, F. V. Izzettin, M. Sancar and B. Okuyan. 2017. Protective effect of ferulic acid on cisplatin induced nephrotoxicity in rats. Environmental Toxicology Pharmacology 54: 105-111. DOI: https://doi.org/10.1016/j.etap.2017.06.026
- Bhattacharyya, P., S. Kumaria, R. Diengdoh and P. Tandon. 2014. Genetic stability and phytochemical analysis of the in vitro regenerated plants of Dendrobium nobile Lindl., an endangered medicinal orchid. Meta Gene 2: 489-504. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mgene.2014.06.003
- Bhatnagar, M., N. Sarkar, N. Gandharv, O. Apang, S. Singh and S. Ghosal. 2017. Evaluation of antimycobacterial, leishmanicidal and antibacterial activity of three medicinal orchids of Arunachal Pradesh, India. BMC Complementary and Alternative Medicine 17(379). DOI: https://doi.org/10.1186/s12906-017-1884-z
- Brand-Williams, W., M. E. Cuvelier and C. Berset. 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT-Food Science and Technology 28(1): 25-30. DOI: https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
- Cano Asseleih, L. M., R. A. Menchaca García and J. Y. S. Ruiz Cruz. 2015. Ethnobotany, pharmacology and chemistry of medicinal orchids from Veracruz. Journal of Agricultural Science and Technology 5: 745-754. DOI: https://doi.org/10.17265/2161-6256/2015.09.006
- Castañeda-Zárate, M., J. Viccon-Esquivel, S. Ramos-Castro and R. Solano-Gómez. 2012. Registros nuevos de Orchidaceae para Veracruz, México. Revista Mexicana de Biodiversidad 83(1): 281-284. DOI: https://doi.org/10.22201/ib.20078706e.2012.1.1226
- Castillo-Pérez, L. J., D. Martínez-Soto, J. J. Maldonado-Miranda, A. J. Alonso-Castro and C. Carranza-Álvarez. 2019. The endemic orchids of Mexico: a review. Biologia 74(1): 1-13. DOI: https://doi.org/10.2478/s11756-018-0147-x
- Chand, M. B., M. R. Paudel and B. Pant. 2016. The antioxidant activity of selected wild orchids of Nepal. Journal of Coastal Life Medicine 4(9): 731-736.
- Chase, M. W., K. M. Cameron, J. V. Freudenstein, A. M. Pridgeon, G. Salazar, C. van den Berg and A. Schuiteman. 2015. An updated classification of Orchidaceae. Botanical Journal of the Linnean Society 177(2): 151-174. DOI: https://doi.org/10.1111/boj.12234
- Chen, Y., U. M. Goodale, X.-L. Fan and J.-Y. Gao. 2015. Asymbiotic seed germination and in vitro seedling development of Paphiopedilum spicerianum: an orchid with an extremely small population in China. Global Ecology and Conservation 3: 367-378. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gecco.2015.01.002
- Chugh, S., S. Guha and I. U. Rao. 2009. Micropropagation of orchids: A review on the potential of different explants. Scientia Horticulturae 122(4): 507-520. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.07.016
- Cruz-Higareda, J. B., B. S. Luna-Rosales and A. Barba-Álvarez. 2015. A novel seed baiting technique for the epiphytic orchid Rhynchostele cervantesii, a means to acquire mycorrhizal fungi from protocorms. Lankesteriana 15(1): 67-76. DOI: https://doi.org/10.15517/lank.v15i1.18525
- Di Ferdinando, M., C. Brunetti, G. Agati and M. Tattini. 2014. Multiple functions of polyphenols in plants inhabiting unfavorable Mediterranean areas. Environmental and Experimental Botany 103: 107-116. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2013.09.012
- Ding, Z., Y. Dai, H. Hao, R. Pan, X. Yao and Z. Wang. 2008. Anti-inflammatory effects of scopoletin and underlying mechanisms. Pharmaceutical Biology 46(12): 854-860. DOI: https://doi.org/10.1080/13880200802367155
- Divakaran, M. and K. N. Babu. 2009. Micropropagation and in vitro conservation of vanilla (Vanilla planifolia Andrews). In: Jain, S. M. and P. K. Saxena (eds.). Protocols for in vitro cultures and secondary metabolite analysis of aromatic and medicinal plants. Humana Press. Totowa NJ, USA. Pp. 129-138. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-60327-287-2_11
- Divakaran, M., K. N. Babu and K. V. Peter. 2016. Protocols for biotechnological interventions in improvement of vanilla (Vanilla planifolia Andrews). In: Jain, S. (ed.). Protocols for in vitro cultures and secondary metabolite analysis of aromatic and medicinal plants. Humana Press. New York, USA. Pp. 47-63. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3332-7_4
- Espinosa-Leal, C. A., J. F. Treviño-Neávez, R. A. Garza-Padrón, M. J. Verde-Star, C. Rivas-Morales and M. E. Morales-Rubio. 2015. Contenido de fenoles totales y actividad anti-radical de extractos metanólicos de la planta silvestre y cultivada in vitro de Leucophyllum frutescens. Revista Mexicana de Ciencias Farmacéuticas 46(3): 52-56.
- Fay, M. F. 2018. Orchid conservation: how can we meet the challenges in the twenty-first century? Botanical Studies 59: 16. DOI: https://doi.org/10.1186/s40529-018-0232-z
- Ganesan, K. and B. Xu. 2017. A critical review on polyphenols and health benefits of black soybeans. Nutrients 9(5): 455. DOI: https://doi.org/10.3390/nu9050455
- Giri, L., P. Dhyani, S. Rawat, I. D. Bhatt, S. K. Nandi, R. S. Rawal and V. Pande. 2012. In vitro production of phenolic compounds and antioxidant activity in callus suspension cultures of Habenaria edgeworthii: A rare Himalayan medicinal orchid. Industrial Crops and Products 39: 1-6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.01.024
- Guerriero, G., R. Berni, J. A. Muñoz-Sánchez, F. Apone, E. M. Abdel-Salam, A. A. Qahtan, A. A. Alatar, C. Cantini, G. Cai, J-F. Hausman, K. S. Siddiqui, S. M. T. Hernández-Sotomayor and M. Faisal. 2018. Production of plant secondary metabolites: examples, tips and suggestions for biotechnologists. Genes 9(6): 309. DOI: https://doi.org/10.3390/genes9060309
- Hinsley, A., H. J. de Boer, M. F. Fay, S. W. Gale, L. M. Gardiner, R. S. Gunasekara, P. Kumar, S. Masters, D. Metusala, D. L. Roberts, S. Veldman, S. Wong and J. Phelps. 2018. A review of the trade in orchids and its implications for conservation. Botanical Journal of the Linnean Society 186(4): 435-455. DOI: https://doi.org/10.1093/botlinnean/box083
- Hussain, M. S., S. Fareed, S. Ansari, M. A. Rahman, I. Z. Ahmad and M. Saeed. 2012. Current approaches toward production of secondary plant metabolites. Journal of Pharmacy and Bioallied Sciences 4(1): 10-20. DOI: https://doi.org/10.4103/0975-7406.92725
- Ješvnik, T. and Z. Luthar. 2015. Successful disinfection protocol for orchid seeds and influence of gelling agent on germination and growth. Acta Agriculturae Slovenica 105: 95-102. DOI: https://doi.org/10.14720/aas.2015.105.1.10
- Jiménez-Peña, N., L. I. Trejo-Téllez and P. Juárez-López. 2018. Concentración de macronutrimentos de tres especies silvestres de Rhynchostele en su hábitat natural. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas 9(5): 971-980. DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v9i5.266
- Juárez-Trujillo, N., J. L. Monribot-Villanueva, M. Alvarado-Olivares, G. Luna-Solano, J. A. Guerrero-Analco and M. Jiménez-Fernández. 2018. Phenolic profile and antioxidant properties of pulp and seeds of Randia monantha Benth. Industrial Crops and Products 124: 53-58. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.07.052
- Khamchatra, N., K. W. Dixon, S. Tantiwiwat and J. Piapukiew. 2016. Symbiotic seed germination of an endangered epiphytic slipper orchid, Paphiopedilum villosum (Lindl.) Stein. from Thailand. South African Journal of Botany 104: 76-81. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2015.11.012
- Lin, D., M. Xiao, J. Zhao, Z. Li, B. Xing, X. Li, M. Kong, L. Li, Q. Zhang, Y. Liu, H. Chen, W. Qin, H. Wu and S. Chen. 2016. An overview of plant phenolic compounds and their importance in human nutrition and management of type 2 diabetes. Molecules 21(10): 1374. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules21101374
- Luceri, C., F. Guglielmi, M. Lodovici, L. Giannini, L. Messerini and P. Dolara. 2004. Plant phenolic 4-coumaric acid protects against intestinal inflammation in rats. Scandinavian Journal of Gastrienterology 39(11): 1128-1133.
- Menchaca-García, R. and D. Moreno-Martínez. 2010. Rhynchostele rossii (Lindl) Soto Arenas & Salazar. Especie en notable peligro. In: Gómez-Pompa, A., T. Krömer and R. Castro-Cortés (eds.). Atlas de la flora de Veracruz: un patrimonio natural en riesgo. EDIMPLAS. Xalapa, México. Pp. 481-482.
- Minh, T. N., P. T. Tuyen, D. T. Khang, N. V. Quan, P. T. T. Ha, N. T. Quan, Y. Andriana, X. Fan, T. M. Van, T. D. Khanh and T. D. Xuan. 2017. Potential use of plant waste from the moth orchid (Phalaenopsis sogo yukidian V3) as an antioxidant source. Foods 6(10): 85. DOI: https://doi.org/10.3390/foods6100085
- Murashige, T. and F. Skoog. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15(3): 473-497. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
- Murthy, H. N., E. Lee and K. Paek. 2014. Production of secondary metabolites from cell and organ cultures: strategies and approaches for biomass improvement and metabolite accumulation. Plan Cell Tissue and Organ Culture 118: 1-16. DOI: https://doi.org/10.1007/s11240-014-0467-7
- Naik, P. M. and J. M. Al-Khayri. 2016. Impact of abiotic elicitors on in vitro production of plant secondary metabolites: A review. Journal of Advanced Research in Biotechnology 1(2): 7. DOI: https://doi.org/10.15226/2475-4714/1/2/00102
- Pandey, K. B. and S. I. Rizvi. 2009. Plant polyphenols as dietary antioxidants in human health and disease. Oxidative Medicine and Cellular Longevity 2(5): 270-278. DOI: https://doi.org/10.4161/oxim.2.5.9498
- Pant, B. 2013. Medicinal orchids and their uses: Tissue culture a potential alternative for conservation. African Journal of Plant Science 7(10): 448-467. DOI: https://doi.org/10.5897/AJPS2013.1031
- Paul, S., S. Kumaria and P. Tandon. 2012. An effective nutrient medium for asymbiotic seed germination and large-scale in vitro regeneration of Dendrobium hookerianum, a threatened orchid of northeast India. AoB Plants 2012(1): plr032. DOI: https://doi.org/10.1093/aobpla/plr032
- Pereira, D. M., P. Valentão, J. A. Pereira and P. B. Andrade. 2009. Phenolics: From Chemistry to Biology. Molecules 14(6): 2220-2211. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules14062202
- Petruk, G., R. Del Giudice, M. M. Rigano and D. M. Monti. 2018. Antioxidants from plants protect against skin photoaging. Oxidative Medicine and cellular Longevity. 2018(2): 1-11, ID 1454936. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/1454936
- Ramakrishna, A. and G. A. Ravishankar. 2011. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant Signaling and Behavior 6(11): 1720-1731. DOI: https://doi.org/10.4161/psb.6.11.17613
- Ramírez-Mosqueda, M. A. and L. G. Iglesias-Andreu. 2017. Vanilla (Vanilla planifolia Jacks.) cell suspension cultures: establishment, characterization, and applications. 3 Biotech 7: 242. DOI: https://doi.org/10.1007/s13205-017-0871-x
- Rasmussen, H. N., K. W. Dixon, J. Jersáková and T. Těšitelová. 2015. Germination and seedling establishment in orchids: a complex of requirements. Annals of Botany 116(3): 391-402. DOI: https://doi.org/10.1093/aob/mcv087
- Rasouli, H., M. H. Farzaei and R. Khodarahmi. 2017. Polyphenols and their benefits: A review. International Journal of Food Properties 20(2): 1700-1741. DOI: https://doi.org/10.1080/10942912.2017.1354017
- SEMARNAT. 2010. NORMA Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010. Protección ambiental-Especies nativas de México de flora y fauna silvestres-Categorías de riesgo y especificaciones para su inclusión, exclusión o cambio-Lista de especies en riesgo. Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales. Diario Oficial de la Federación. Cd. Mx., México. http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5173091&fecha=30/12/2010.
- Singleton, V. L. and J. A. Rossi. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagent. American Journal of Enology and Viticulture 16(3): 144-158.
- Tokuhara, K. and M. Mii. 2001. Induction of embryogenic callus and cell suspension culture from shoot tips excised from flower stalk buds of Phalaenopsis (Orchidaceae). In vitro Cellular and Developmental Biology - Plant 37: 457-461. DOI: https://doi.org/10.1007/s11627-001-0080-4
- Utami, E. S. W., S. Hariyanto and Y. S. W. Manuhara. 2017. In vitro propagation of the endangered medicinal orchid, Dendrobium lasianthera J.J. Sm through mature seed culture. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine 7(5): 406-410. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apjtb.2017.01.011
- Wang, T.-Y., Q. Li and K.-S. Bi. 2018. Bioactive flavonoids in medicinal plants: structure, activity and biological fate. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences 13(1): 12-23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajps.2017.08.004
- Zhang, S., Y. Yang, J. Li, J. Qin, W. Zhang, W. Huang and H. Hu. 2018. Physiological diversity of orchids. Plant Diversity 40(4): 196-208. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pld.2018.06.003
- Zhishen, J., T. Mengcheng and W. Jianming. 1999. The determination of flavonoids contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chemistry 64(4): 555-559. DOI: https://doi.org/10.1016/s0308-8146(98)00102-2
- Zotz, G. and U. Winkler. 2013. Aerial roots of epiphytic orchids: the velamen radicum and its role in water and nutrient uptake. Oecologia 171: 733-741. DOI: https://doi.org/10.1007/s00442-012-2575-6