Identificación y evaluación de la producción de medicarpina en cultivos in vitro de Dalbergia congestiflora Pittier

Abstract

Dalbergia congestiflora (campincerán) is a tree of Fabaceae family, in the category of risk of extinction in Mexico (NOM-059-ECOL-2010) and is characterized by producing medicarpin in the heartwood, a pterocarpane-type phytoalexine with medicinal properties and antimicrobial activity. For studies of in vitro production and identification of this metabolite, the callus cultures and cell suspensions was established, as well as optimal methods of extraction, purification, identification and quantification of medicarpin. The effect of abiotic factors was also assessed (light, darkness, different concentrations of sucrose and nitrate) and biotics (quitosan, sterile filtrates of Botrytis cinerea and Fusarium solani). In the condition of culture with optimal growth and production of medicarpin, the activity of the enzyme phenylalanine amonnia-lyase (PAL) was determined to relate the content of the compound to the activity of this enzyme. Callus induction was obtained from leaf and stem segments of micropropagated plantlets of D. congestiflora, maintained in the culture medium of Murashige and Skoog (MS) with 0.05 mg/L of benzyladenine (BA), evaluating the effect of ten treatments (T1-T10) with different concentrations of naphthalenacetic acid (ANA) and BA (0, 0.1, 0.25, 1.0 and 1.5 mg/L) over the biomass production as a grame (g) of fresh weight g (f.w.) and dry weight (d.w.), 30 days after cultivation. In vitro cultures were kept in the growing room conditions (25 ºC, photoperiod of 16 h light, 2000 luxes). Treatment T9 (MST9 with 1.5 mg/L of BA and 0.1 mg/L of ANA) was optimal to achieve induction and higher growth of callus, with the highest biomass values (2.29 g f.w.; 0.82 g d.w.), in addition to having a high level of friability. This treatment (MST9) was selected for the establishment of cell suspensions, initiating the culture with an inoculum of 2.5 g of callus in 50 mL of liquid medium, incubated under room culture conditions in continuous orbital agitation (120 rpm).

Dalbergia congestiflora (campincerán) es un árbol de la familia Fabaceae, en categoría de riesgo de extinción en México (NOM-059-ECOL-2010) y se caracteriza por producir medicarpina en el duramen, fitoalexina de tipo pterocarpano con propiedades medicinales y actividad antimicrobiana. Para realizar los estudios de la producción in vitro e identificaciónde este metabolito, se establecieron cultivos de callos y de células en suspensión, así como los métodos óptimos de extracción, purificación, identificación y cuantificación de medicarpina. Así mismo, se evaluó el efecto de factores abióticos (luz, oscuridad, diferentes concentraciones de sacarosa y de nitratros) y bióticos (quitosano, filtrados estériles de Botrytis cinerea y de Fusarium solani). En la condición de cultivo con un óptimo crecimiento y de producción de medicarpina, se determinó la actividad de la enzima fenilalanina amonioliasa (PAL), para relacionar el contenido del compuesto con la actividad de esta enzima. La inducción de callo se obtuvo a partir de hojas y tallos de plántulas micropropagadas de D. congestiflora, mantenidas en el medio de cultivo de Murashige y Skoog (MS) con 0.05 mg/L de benciladenina (BA), en los que se evaluó el efecto de diez tratamientos (T1-T10) con diferentes concentraciones de ácido naftalenacético (ANA) y BA (0, 0.1, 0.25, 1.0 y 1.5 mg/L) sobre la producción de biomasa como gramo (g) de peso fresco (p.f.) y g de peso seco (p.s.), a los 30 días del cultivo. Los cultivos in vitro se mantuvieron en condiciones del cuarto de cultivo (25ºC, fotoperíodo de 16 h luz, 2000 luxes). El tratamiento T9 (MST9 con 1.5 mg/L de BA y 0.1 mg/L de ANA) fue el mejor para la inducción y el crecimiento de callo, con los valores de 2.29 g p.f.; 0.82 g p.s., además presentó mayor friabilidad.