Artículo de análisis: “Metabolism of terpenes in the response of grape (Vitis vinifera L.) leaf tissues to UV-B radiation”. De Gil et al., (2012)

Materia: Química de productos naturales Maestra: Dra. Norma F. Santos Sánchez Alumna: Jhanina Rodríguez Fernández

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA MIXTECA MAESTRÍA EN CIENCIAS: PRODUCTOS NATURALES Y ALIMENTOS

Contenido de la exposición I. Introducción.

II. Objetivos del estudio.

III. Importancia de estudio

IV. Metodología.

V. Resultados.

VI. Discusiones.

VII.Conclusiones.

VIII.Anexo. Química de productos naturales 2

I. INTRODUCCIÓN

Química de productos naturales 3

• El sol transmite diferentes radiaciones: UV (B: 280-315), visible, IR.

• Sólo el 0.5% de la radiación UV-B alcanzan los campos de la tierra.

• Los niveles de radiación UV-B impacta en las respuestas de las plantas.

II. OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN:

“The aim was to investigate the effects of a ‘‘field-like’’ dose of UV-B administered at two different fluence rates (low and high), as compared with a control without UV-B, on terpene profiles in young and mature leaves of in vitro cultured grapevines”.

• (Changes in terpene levels and terpene synthase (TPS) activity were monitored y Aclimation and response to UV-B-induced damage)

Química de productos naturales 5

III.- IMPORTANCIA DEL ESTUDIO:

El presente estudio permitió comparar y contrastar dos respuestas importantes en las plantas, al estar bajo la influencia de la irradiación UV-B.

La primera. La segunda.

Química de productos naturales 6

Variedad de metabolitos secundarios que tiene funciones específicas en las plantas

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Β-sitosterol

(S)-cis-Ácido abscísico

estigmasterol fitol

E-nerolidol

terpinoleno

IV. METODOLOGÍA

Química de productos naturales 8

3.1 Materiales respecto a la planta.

3 Nodos de plantas de Vitis vinifera L. cv. Malbec.

Tratados con 100 mg/L de IBA (indole-3-butyric acid).

Plantadas en potes de 2.5L, llenadas con perlita hidratada.

Mantenidas condiciones de invernadero.

uímica de productos naturales 9

3.2 Tratamiento UV-B

• Tratamiento 1, fue de 8.25 uW/cm2 de irradiación durante 16H por dia fotoperiodo.

• Tratamiento 2: Fue aplicado 33 uW/cm2 de irradiación durante las 4 últimas horas de las 16 horas del fotoperiodo.

• Sin tratamiento (control): La irradiación UV-B fue filtrada con un aislante de poliester limpio de 100 lm.

Sin tratamiento:

Control

Tratamiento 1:

UV-B BAJO

Tratamiento 2:

UV-B ALTO

Química de productos naturales 10

3.3 Para cuantificar ABA

100g hojas

Homogenizado con N2, MeOH, H2O,

H3PO4

Almacenado del extracto a 4°C

Centrifugado Paso por sep Pack de Fase reversa

C18

Mezclado de Disolución con H2O (que tiene

1% H3PO4 y pH 3

Evaporado del solvente

Adición de ABA (en MeOH) a

sobrenadante. (Oscuridad y 4°C)

Performado de solución con:

n-hexano.

evaporado de solvente en

disolución (vacío).

Disolución en H2O destilada de pH 7

Paso por cartuchos de

WAX

Lavado de Columna con

NH4OH y MeOH

Elución ácida

Aplicación de muestra a GC-

EIMS

11

3.4 Cuantificcaión de diterpenos y derivados de triterpenos en hojas de fr. wt

100 mg

de hojas Molido

Macerado en 2ml

CHCl:MeOH (1:1 v/v)

Centrífugado (15min a 10,000g)

Evaporado

Disolución en n-

hexano (500uL)

GC-EIMS (1uL)

Química de productos naturales 12

Química de productos naturales 13

3.5 Determinación de monoterpenos y E-nerolidol en hojas de fr. wt

Muestra de extracto CHCl3:MeOH (500uL,

1/1 v/v)

Colocar extracto (1.5ml) en ampollas

de vidrio

Adición y agitación de n-hexano (500uL, 4°C, oscuridad)

GC-EIMS (1uL de extracto hexano)

Química de productos naturales 14

3.6 Medida de la actividad de la enzima sintasa terpeno

100 mg de

hojas Homogeniz

ado

Centrifugado (5min-14,000g)

Incubado de sobrenadante con reactivo específicos a

30°C

Terminar reacción

con H3PO4

Partición con n-

hexano y sílica gel

Medida de radioactivi

dad

3.4 Análisis estadístico:

• Se usó un software Stat- graphics Centurion XVI version 15.0.10 (Statpoint Technologies Inc., Warrenton, VA, USA).

• LSD del Test de Fisher: Para medir el nivel de significancia de las diferencias.

• Nivel de probabilidad de p<=0.05, fueron consideradas significantes.

• ANOVA: Para medir el efecto de UV-B, ontogenia de hojas e interacciones.

Química de productos naturales 15

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

Química de productos naturales 16

a) Niveles de triterpenos relacionados a la membrana, en tejidos maduros y jóvenes de la vid, expuestos a irradiación de UV-B .

Gráficos extraídos de la Figura N°1 del artículo en mención. Los autores comparan los niveles de triterpenos (esteroides, C29) medidos por GC-EMS, en hojas maduras y jóvenes de la vid, a diferentes medidas de irradiación UV-B. Los triterpenos son: a) Sitosterol b)Stigmasterol y c)Lupeol. En gráfico, SD significa sin diferencia.

16.4

1.8

4.8 8.0

3.2

SD 2.3

SD

Gráfico extraído de la Figura N°1 del artículo en mención. Los autores comparan los niveles de triterpenos (esteroides, C29) medidos por GC-EMS, en hojas maduras y jóvenes de la vid a diferentes medidas de irradiación UV-B. Los triterpenos son: a) Sitosterol b)Stigmasterol y c)Lupeol. En gráfico, SE significa sin efecto alguno.

Continuación de a)

Resumen de resultados de item a):

Sitoesterol está en mayor abundancia en hojas jóvenes tanto con UV-B alto como bajo.

Lupeol está en mayor cantidad en hojas maduras que en jóvenes.

3.2

4.2

SE

SE

18

b) Niveles de diterpenos antioxidantes en tejidos maduros y jóvenes de hojas de Vid, expuestos a irradiación alta de UV-B

Gráficos extraídos de la Figura N°2 del artículo en mención. Los autores comparan los niveles de ϫ-Tocopheroles, α-tocopherol y fitol medidos por GC-EMS, en hojas maduras y jóvenes de la vid, a diferentes medidas de irradiación UV-B.

c) Niveles de terpenos relacionados con la defensa de la planta, en tejidos maduros y jóvenes de hojas de vid, expuestos a irradiación UV-B

Gráficos extraídos de la Figura N° 3 y 4 del artículo en mención. Cuadro superior: Nivel de E-nerolidos (sesquiterpeno). Cuadros inferiores: Niveles de diterpenos medidos por GC-EMS, en hojas maduras y jóvenes de la vid a diferentes medidas de irradiación UV-B. Los diterpenos son: a) α-Pineno, b) terpinoleno y c)careno

d) Medida del ABA en las plantas, expuestas a irradiación UV-B

Gráficos extraídos de la Figura N°5 del artículo en mención. Los autores comparan los niveles del Ácido Abscísico medidos por GC-EMS, en hojas maduras y jóvenes de la vid, a diferentes medidas de irradiación UV-B.

e) Medida del incremento de la actividad TPS, en tejidos maduros y jóvenes expuestos a irradiación UV-B

Gráfico extraído de la Figura N°6 del artículo en mención. Los autores comparan los niveles de la actividad de la enzima terpeno sintasa en hojas maduras y jóvenes de la vid, a diferentes medidas de irradiación UV-B.

f) Análisis de Principal componente de los metabolitos

Gráfico del análisis principal de componentes de los metabolitos, para hojas jóvenes y maduras de la planta old Vitis vinifera cv. Malbec, expuesta a irradiación alta y baja UV-B.

V. DISCUSIÓN

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METHYLERYTHRITOL PHOSPHATE PATHWAY

VI. CONCLUSIONES

Química de productos naturales 25

Las conclusiones a las que llegaron los autores del artículo, son:

• La irradiación UV-B modula el metabolismo de terpenoides destacados para respuestas específicas en función de la cantidad de UV-B.

• La irradiación UV-B baja, induce a respuestas de aclimatación de la planta, consistiendo en sintetizar de novo, esteroles relacionados con la estabilidad de la membrana. Y sesquiterpenos de defensa..

• La irradiación UV-B alta, induce a mecanismos de defensa contra los daños oxidativos, diterpenos y ABA.

• Se puede aceptar la hipótesis que la irradiación UV-B alta promueve la producción de terpenos plastídicos en hojas de vid, ruta MEP para sobrellevar los ROS.

• La radiación UV-B baja, induce a la síntesis de enzimas de terpenos pero citostólicos, ruta MAV generando producción de esteroles, triterpenos asociados a la adaptación del estrés.

Química de productos naturales

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VII. ANEXO

Química de productos naturales 27

Similitudes y diferencias entre Ruta MVA y MEP

Química de productos naturales 28

Continuación de la

biosíntesis de

terpenos

Ávalos et al., 2009

Química de productos naturales 29

Qué es el ABA

• El ácido abscísico (abreviado como ABA), es

un Sesquiterpenoide, Fitohormona.

• Aclimatación de las plantas a condiciones de

sequía, fría y salinidad. (Assmann, 2004).

• La forma cis (+) ABA presente naturalmente

en plantas es sintetizada en casi todas las

células que contienen plastidios, y es

transportado vía xilema y floema (Taiz y

Zeiger, 1998).

(S)-cis-ABA

Química de productos naturales 30

TPS: TERPENO SINTASA

• Catalizan la formación de terpenos a partir de:

GPP monoterpeno sintasas

FPP sesquiterpenos sintasas

GGPP diterpeno sintasas

En muchos casos, se emplean como sinónimos CICLASAS y SINTASAS

Química de productos naturales 31

VIII. BIBLIOGRAFÍA

Química de productos naturales 32

• Assmann, S.M. (2004). Abscisic acid signal transduction in stomatal

responses. pp. 391-412. In: Davies, P.J. (ed.). Plant hormones. Kluwer

Academic, Dordrecht. 750 p.

• Taiz, L. and E. Zeiger. (1998). Plant physiology. Second edition. Sinauer

Associates Inc., Sunderland. 792 p.

• Ávalos, A., Pérez-Urria, C. (2009). Metabolismo secundario de plantas.

Reduca (Biología). Serie Fisiología Vegetal. 2 (3): 119-145. ISSN: 1989-3620

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