Estudio metabolómico de células de Thevetia peruviana (Pers.) K. Schum. cultivadas en suspensión, como respuesta al tratamiento con dos elicitores de la biosíntesis de compuestos fenólicos

Abstract

El objetivo de este trabajo fue estudiar la respuesta metabólica de células de Thevetia peruviana cultivadas en suspensión a escala de matraz agitado y tratadas con dos elicitores. Se estableció que estas células in vitro poseen un perfil fitoquímico similar al de la planta de origen, detectándose metabolitos de alto interés biomédico como glucósidos cardiotónicos (GC), flavonoides (Fv), compuestos fenólicos (CF) y antioxidantes (AA). El mayor contenido de estos metabolitos se detectó durante la fase de crecimiento exponencial, de manera extracelular; a nivel intracelular no se detectaron variaciones significativas. Se estableció que 300 µM de ácido salicílico (AS) y 3µM de jasmonato de metilo (MeJA), adicionados el día 4, aumentaron significativamente el contenido intracelular de CF, Fv y AA. Particularmente, MeJA incrementó 2,55 veces el contenido de Fv; 1,49 veces los CF y 1,66 veces la AA, a las 72 h. El efecto del MeJA sobre el metabolismo fenólico se confirmó mediante espectroscopia FT-NIR, HPLC y análisis multivariante (AMV); MeJA también incrementó la producción de ácido clorogénico y disminuyó la producción de dihidroquercetina. El perfilado metabólico de las células, usando resonancia magnética nuclear (1H-RMN y J-resuelto) y AMV, reveló que MeJA causa reprogramación metabólica de las células, provocando aumento de la glucosa, prolina y glutamina y disminución de la sacarosa. Estas respuestas serían necesarias para la biosíntesis fenólica. En contraste, AS revirtió el efecto de MeJA en el tratamiento con ambos elicitores. Estos resultados contribuyen al conocimiento del metabolismo de T. peruviana, permitiendo mejorar la aplicación de los cultivos in vitro de células vegetales a la producción de metabolitos de alto valor como la DHQ.

The objective of this work was to study the metabolic response of plant cell cultures of Thevetia peruviana at shake flask scale under treatement with two elicitors. It was established that these in vitro cells have a phytochemical profile similar to that obtained from native plant, detecting metabolites of high biomedical interest such as cardiac glycosides (CG), flavonoids (Fv), phenolic compounds (PC) and antioxidants (AA). The highest content of these metabolites was detected during the exponential growth phase, extracellularly; at intracellular level no significant variations were detected. It was established that 300 µM salicylic acid (SA) and 3 µM methyl jasmonate (MeJA), added on day 4, significantly increased the content of PC, Fv and AA. In particular, MeJA increased the Fv content by 2.55 times; 1.49 times the CF and 1.66 times the AA, at 72 h. The effect of MeJA on phenolic metabolism was confirmed by FT-NIR spectroscopy, HPLC and multivariate analysis (MVA); MeJA also increased the production of chlorogenic acid and decreased dihydroquercetin. Metabolic profiling of the cells, using nuclear magnetic resonance (1H-NMR and J-resolved) and MVA, revealed that MeJA causes metabolic reprogramming of the cells, causing an increase in glucose, proline and glutamine, and a decrease in sucrose. These responses would be necessary for phenolic biosynthesis. In contrast, SA reversed the effect of MeJA in the treatment with both elicitors. These results contribute to the knowledge of the metabolism of T. peruviana, in order to improve the application of in vitro plant cell cultures to produce high value metabolites as DHQ.