Cultivo in vitro de Ruta graveolens (Rutaceae): efeito de trocas gasosas, de irradiâncias e de fitorreguladores na morfoanatomia e no metabolismo secundário

Abstract

A crescente demanda por plantas medicinais, como Ruta graveolens L. (Rutaceae), para o isolamento e síntese de compostos de interesse farmacológico levou à superexploração de determinadas culturas, podendo levá-las à extinção e exigindo novas metodologias, como a cultura in vitro, para conservar seu germoplasma e induzir simultaneamente a produção de metabólitos secundários de interesse farmacológico e agroindustrial. No presente estudo avaliou-se o efeito na produção de biomassa e na síntese de metabólitos secundários, como alcaloides e cumarinas em tecidos in vitro de Ruta graveolens, de fitorreguladores como o 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), ácido naftalenacético (ANA), meta-topolina (m-TP) e cinetina (Kin); e de condições fotoheterotróficas, fotoautotróficas e fotomixotróficas, com ventilação forçada e atmosfera enriquecida com CO2. Estabeleceu-se o efeito de diferentes níveis de trocas gasosas e da irradiância na germinação de sementes, no desenvolvimento, na morfologia e na biossíntese de metabólitos de plântulas de R. graveolens. Diferentes tipos de explantes de R. graveolens induziram alta quantidade de biomassa quando cultivados em meio MS suplementado com ANA, 2,4-D e m-TP. As condições fotoheterotróficas favoreceram a formação de brotos, enquanto que as fotomixotróficas estimularam seu alongamento e a diminuição da hiperidricidade. Tanto a variação dos níveis de trocas gasosas, como da irradiância acarretaram diferenças no desenvolvimento das plântulas, no conteúdo de pigmentos fotossintéticos e mudanças morfológicas nas plantas, principalmente na distribuição das células do mesofilo e na epiderme das folhas. Em todos os tecidos cultivados in vitro foram detectados alcaloides, cumarinas, compostos antracênicos, terpenóides, saponinas e flavonoides. Neste trabalho são reportados pela primeira vez para R. graveolens: o efeito da m-TP na indução de calos e brotos; o crescimento de brotos sob condições fotomixotróficas e fotoautotróficas com ventilação forçada e atmosfera enriquecida com CO2; a influencia dos níveis de trocas gasosas e de luminosidade na morfofisiología de plântulas in vitro de R. graveolens. Contribuindo ao conhecimento sobre o efeito destas variáveis na micropropagação e na produção in vitro de metabólitos secundários de interesse em esta planta medicinal.The increasing demand for medicinal plants such as Ruta graveolens L. (Rutaceae), for the isolation and synthesis of compounds of pharmacological interest led to overexploitation of certain crops, which can lead them to extinction, requiring new methodologies, such as in vitro culture to conserve their germplasm and simultaneously induce the production of secondary metabolites of pharmacological and agribusiness interest. In the present study was evaluated the effect on biomass production and the synthesis of secondary metabolites, such as alkaloids and coumarins, in in vitro culture of Ruta graveolens, of growth regulators such as 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4- D), naphthalene acetic acid (ANA), meta-topolina (m-TP) and kinetin (Kin); and photoheterotrophic, photomixotrophic and photoautotrophic conditions with forced ventilation and CO2-enriched atmosphere. Established the effect of different levels of gas exchange and irradiance on seed germination, development, morphology and biosynthesis of metabolites of seedlings of R. graveolens. Different types of explants of R. graveolens induced high amounts of biomass when grown on MS medium supplemented with NAA, 2,4-D and m- TP. The photoheterotrophic conditions favored the formation of buds, while photomixotrophic stimulated elongation and decreased vitrification. Variations in the levels of gas exchange, as the irradiance led to differences in seedling development in photosynthetic pigments contents and morphological changes in plants, especially in the distribution of cells in the epidermis and mesophyll of leaves. In all R. graveolens tissues cultured, alkaloids, coumarins, antracenic compounds, terpenoids, saponins and flavonoids were detected. This paper first reported for R. graveolens: effect of m-TP on callus induction and shoots; growth of shoots under photomixotrophic and photoautotrophic conditions with forced ventilation and CO2-enriched atmosphere; influences the levels of gas exchange and light in morphophysiology seedling in vitro of R. graveolens. Contributing to knowledge about the effect of these variables in micropropagation and in vitro production of secondary metabolites of interest in this medicinal plant.