Turbidity and plant growth in large slow-flowing lowland rivers. Progress Report: March 1989

The River Great Ouse is a highly managed large lowland river in eastern England. It drains rich arable land in the Midlands and Eastern England and over the years nutrient concentrations have increased and there is a general perception that the clarity of the water has decreased. The main river channels have been dredged a number of times partly for flood control reasons but also for recreational boating and navigation activities. The period covered by this first report has been used to develop specific methodology and instrumentation for measuring turbidity, suspended solids and underwater irradiance for conditions found in the middle abd lower reaches of the River Great Ouse. Sampling strategies have been developed and an extensive sampling programme is now underway covering phytoplankton, suspended solids and turbidity in relation to algal epiphyte growth on underwater macrophytes. Preliminary data are presented relating light levels on the river bed to the river bed profile, turbidity levels and phytoplankton chlorophyll a concentrations. Studies are underway concerning the extent of macrophyte cover and periphyton densities.

Cultura de tecidos desdiferenciados e embriões somáticos de Petiveria alliacea L. visando à produção de substâncias bioativas

Petiveria alliacea L. pertence à família Phytolaccacceae e é conhecida popularmente como guiné ou amansa-senhor, entre outros nomes. Tem sido muito utilizada na medicina popular como agente terapêutico, devido à diversas propriedades farmacológicas. Estudos fitoquímicos têm contribuído para a descoberta de grande variedade de substâncias biologicamente ativas produzidas em diferentes partes da planta (saponinas, alcalóides, flavonóides, sulfetos, taninos, cumarinas, entre outros). A análise química da raiz tem revelado grande quantidade de derivados sulfurados, principalmente o dibenzil trissulfeto (DTS), com atividade antifúngica, antibacteriana, antioxidante e anticancerígena. Visando avaliar a produção biotecnológica do DTS, o presente trabalho teve como objetivo, otimizar a cultura de novas linhagens de calos, células em suspensão e embriões somáticos, a partir de plantas de P. alliacea L. mantidas in vitro, com o monitoramento da capacidade biossintética das culturas. Os resultados mostraram que a produção de calos friáveis foi possível em explantes foliares inoculados em meio MS suplementado com PIC ou 2,4-D. Além da resposta calogênica, foi observada a produção de estruturas globulares caracterizadas como embriões somáticos. A ocorrência de embriogênese somática direta foi confirmada através da análise histológica do processo regenerativo. A indução de embriões somáticos gerou um processo de embriogênese secundária altamente repetitivo até 150 dias de cultura e conversão a plantas em freqüência de 5%. Em relação à cultura de células em suspensão a partir dos calos friáveis, observou-se uma diminuição do crescimento celular ao longo das subculturas. As culturas em suspensão originadas de tecido embriogênico secundário continuaram o processo repetitivo em meio líquido e apresentaram conversão a plantas em taxas mais baixas que as obtidas em meio sólido. A obtenção de plantas completas a partir dos embriões somáticos demonstrou a possibilidade de utilização desse sistema para a micropropagação dessa espécie. O monitoramento fitoquímico dos sistemas de cultura in vitro e plantas de campo mantidas em casa de vegetação durante 02 anos apresentou diferenças significativas, confirmando que a cultura de tecidos pode alterar as rotas metabólicas. A cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas realizada com extrato em diclorometano de embriões secos e hexânico de embriões frescos e raízes secas de plantas provenientes de embriões somáticos, demonstrou a presença do DTS, constituindo, portanto, sistemas in vitro importantes para a modulação desta substância.

Produção de carotenoides em culturas in vitro de Cleome rosea Vahl ex DC (Capparaceae) e avaliação de sua toxicidade e potencial antioxidante

A produção e a otimização de substâncias de valor medicinal têm sido alcançadas pelo uso das técnicas de cultura de tecidos vegetais, que têm apresentado grande relevância quando se considera o status de conservação de uma espécie ou sua ocorrência em ambientes ameaçados. No presente trabalho foi avaliada a produção de carotenoides em culturas de calos e células em suspensão de Cleome rosea Vahl ex DC, espécie nativa encontrada em áreas de restinga nos estados do Rio de Janeiro e de São Paulo. Plantas micropropagadas obtidas a partir de raízes produzidas in vitro foram usadas como fonte de explantes para o início das culturas de calos. A produção de massa calogênica foi avaliada em meio MS suplementado com diferentes concentrações das auxinas ácido 2,4-diclorofenoxiacético e ácido 4-amino- 3,5,6-tricloropicolínico, na presença de luz ou no escuro. O uso de diferentes meios básicos de cultura (B5, Nitsch, White) também foi avaliado. A calogênese foi induzida em todos os tratamentos, entretanto a maior produção de biomassa foi alcançada pelas culturas mantidas na presença de luz. A maior produção de massa calogênica foi obtida em culturas iniciadas no meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D. A exposição das culturas à luz foi um fator essencial para a produção de carotenoides, que só ocorreu nas culturas mantidas nessa condição. Culturas de calos foram submetidas a tratamentos com substâncias elicitoras (extrato de levedura, metil jasmonato, quitosana) em diferentes concentrações e por um período de exposição de sete ou 14 dias visando otimizar a produção do pigmento. A maior produção de carotenoides nas culturas elicitadas foi alcançada com o tratamento com metil jasmonato (MJ) na concentração de 300 μM, independentemente do tempo de exposição ao elicitor. Análises cromatográficas mostraram que o processo de elicitação com MJ induziu ao aumento na produção de β-caroteno. Calos elicitados nessa condição foram usados para iniciar culturas de células em suspensão (CCS). Estas culturas foram acompanhadas por três subculturas realizadas a cada 20 dias, durante a fase exponencial de crescimento. Embora as CCS tenham mantido uma produção de biomassa constante ao longo das subculturas, os valores de produção de carotenoides foram inferiores àqueles alcançados pelas culturas de calos e não houve diferenças estatísticas significativas quando comparadas às CCS iniciadas a partir de calos não elicitados. Extratos de calos produzidos em meio MS suplementado com 0,2 mg.L-1 de 2,4-D foram avaliados quanto à sua capacidade antioxidante por meio da incubação dos extratos com DNA plasmidial em presença de cloreto estanoso (SnCl2), um potente agente redutor capaz de produzir quebras na molécula de DNA. Os extratos foram avaliados em concentrações crescentes (25 - 500 μg.mL-1) e apresentaram uma proteção dose dependente à ação do SnCl2. Estudos de toxicidade com o modelo de Artemia salina demonstraram que os extratos não apresentaram toxicidade nas concentrações avaliadas. Os resultados alcançados mostram que a elicitação foi eficiente para a otimização da produção de β-caroteno nas culturas in vitro e que os extratos obtidos a partir desses materiais apresentaram atividade antioxidante, indicando o êxito das técnicas de cultura de tecidos para a produção deste metabólito sob condição in vitro.

Avaliação do potencial antimalárico de Norantea brasiliensis Choisy (Marcgraviaceae) cultivada in vitro e in vivo

A malária é uma doença infecciosa causada por protozoários do gênero Plasmodium, transmitidos ao homem, principalmente, através da picada do mosquito infectado. O tratamento é realizado por meio do uso de drogas, como a cloroquina, uma vez que não há vacina eficiente contra a doença. Porém, a resistência dos parasitos aos medicamentos tem levado à busca por novas substâncias com atividade antimalárica, inclusive de origem vegetal. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a atividade antimalárica de extratos metanólicos de Norantea brasiliensis cultivada sob condições in vivo e in vitro, espécie nativa ocorrente em restingas, com potencial medicinal já comprovado para várias atividades. Foram desenvolvidos protocolos de calogênese e cultura de raízes da espécie visando à definição de um sistema de produção de metabólitos. Para a cultura in vitro, explantes foram inoculados em meio líquido e sólido contendo diferentes fitorreguladores e concentrações. A partir da cultura de tecidos, foram testados extratos do material produzido biotecnologicamente para comparação com o material botânico cultivado no campo. Os testes sobre o potencial antimalárico foram realizados in vivo, utilizando-se camundongos infectados pelo Plasmodium berghei ANKA, e in vitro utilizando o Plasmodium falciparum. Em seguida foram administrados a cloroquina e os extratos vegetais. A parasitemia foi observada seguindo os protocolos já estabelecidos pelo Laboratório de Imunofarmacologia do Instituto Oswaldo Cruz (IOC). Resultados mostraram que explantes foliares e caulinares de plantas germinadas in vitro, inoculados em meio sólido B5 suplementado com 2,0 mg.mL-1 de ANA, são as melhores fontes para a produção de raízes, apresentando maiores valores de peso fresco e peso seco, mostrando-se um sistema promissor para a produção in vitro de metabólitos da espécie. A avaliação da atividade antimalárica in vivo revelou seu potencial a partir de extrato de raízes de planta cultivada in vivo, na concentração de 50 mg/kg apresentando redução significativa da parasitemia quando comparada com o controle não tratado. Paralelamente, nos testes in vitro a concentração de 100 μg/kg do extrato de raízes de planta cultivada in vivo apresentou diferença significativa quando comparada com as outras concentrações testadas e o controle negativo. Além disso, há uma tendência de aumento do efeito inibitório conforme o aumento da concentração do extrato. Os resultados indicam o potencial de atividade antimalárica em raízes de N. brasiliensis, sendo este estudo o primeiro realizado para a espécie

Cultura de tecidos e análise do potencial antioxidante de Passiflora alata Curtis

Passiflora alata Curtis, comumente conhecida como maracujá-doce, é uma das espécies do gênero Passiflora cultivadas comercialmente, sendo consumida in natura devido ao seu gosto adocicado. Ela também é utilizada em todo o mundo como ornamental e na medicina popular. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de diferentes estratégias para a cultura in vitro de P. alata e a análise da produção de substâncias antioxidantes nos materiais obtidos in vitro, em comparação com as plantas in vivo. Diferentes tratamentos visando à quebra da dormência das sementes foram avaliados para a germinação in vitro ou in vivo, além da incubação das sementes sob tipos distintos de luz. Para o estabelecimento das culturas primárias, apices caulinares e segmentos nodais das plântulas derivadas da germinação in vitro foram cultivados em meio MSM . A taxa de alongamento dos brotos e o número de nós por brotos das culturas primárias foram aumentados pela adição de água de coco ao meio. Plantas derivadas dessas culturas foram utilizadas como fontes de explantes nodais, internodais e foliares. O potencial morfogênico de sementes sem tegumento foi também avaliado. Calos friáveis foram induzidos a partir de segmentos nodais e foliares na presença de PIC, e aqueles obtidos a partir de folhas em meio suplementado com PIC a 28,9 μM foram selecionados para o estabelecimento de culturas de células em suspensão. Após o desenvolvimento de diferentes estratégias in vitro para P. alata, folhas de plantas in vivo foram utilizadas para a avaliação de parâmetros que afetam a extração de substâncias antioxidante. O potencial antioxidante foi determinado pelo ensaio DPPH e o conteúdo de fenóis totais foi determinado utilizando o método Folin-Ciocalteau. Após o desenvolvimento do protocolo de extração, a atividade antioxidante dos diferentes materiais in vitro foi também avaliada. A eficiência antirradicalar variou entre os sistemas de cultura estudados, sendo diretamente proporcional ao conteúdo de fenóis totais dos extratos. Esses resultados indicam que as estratégias para cultura in vitro de P. alata desenvolvidas neste trabalho representam alternativas para a multiplicação de plantas e produção de substâncias fenólicas com ação antioxidante.

Micropropagação e avaliação da potencialidade genotóxica de Petiveria alliacea L.

Petiveria alliacea L. é uma planta pertencente à família Phytolaccaceae, conhecida popularmente no país como guiné, erva-de-alho, erva-tipi ou amansa-senhor. Nativa da Região Amazônica tem sido cultivada em muitas áreas tropicais com propósito medicinal ou ritualístico. O objetivo desse trabalho foi (i) o desenvolvimento e a multiplicação de plantas de P. alliacea L. através de métodos de cultura de tecidos, e monitoramento fitoquímico das culturas, e (ii) avaliação comparativa das potencialidades genotóxica e antigenotóxica entre plantas coletadas no campo e produzidas in vitro. Exemplares de diferentes populações ocorrentes no estado do Rio de Janeiro foram utilizados como matrizes para a cultura. Foi estabelecido um protocolo para multiplicação das plantas em meio MS suplementado com BAP e ANA em diferentes concentrações e combinações, que forneceu como melhor resultado em média 8 plantas por explante na concentração de BAP 4,4 μM + ANA 0,54 μM. A análise fitoquímica foi baseada em métodos cromatográficos de diferentes extratos de plantas de campo e plantas in vitro das populações estudadas resultando em diferentes substâncias identificadas nas amostras analisadas por cromatografia em camada delgada. Os extratos foram também avaliados por cromatografia gasosa acoplada á espectrometria de massas, sendo identificadas diferentes substâncias, entre as quais o dibenzil dissulfeto, um produto de degradação de tiosulfinatos com importantes atividades biológicas na defesa das plantas. Os extratos aquosos das plantas de campo e daquelas estabelecidas in vitro foram submetidos à avaliação da potencialidade genotóxica e antigenotóxica, usando-se como modelo o DNA plasmidial pUC 9.1. Os resultados demonstraram que as concentrações utilizadas do extrato aquoso foram capazes de induzir alterações na conformação estrutural do DNA, indicando a ocorrência de quebras simples e duplas nesta molécula. Observou-se também que as lesões aumentaram, proporcionalmente ao aumento da concentração dos extratos, caracterizando-se, assim, um efeito dose-resposta. Os dados também apontaram para um efeito protetor do extrato aquoso, em relação aos danos oxidativos causados pelo cloreto estanoso, indicando, também, uma potencialidade antigenotóxica do extrato aquoso.

Determinação de atividade antioxidante, compostos fenólicos totais e teor de resveratrol em cinco cultivares brasileiras de Arachis hypogaea L. com a utilização de duas metodologias extrativas

O amendoim A. hypogaea L. é a quarta oleaginosa mais consumida no mundo e suas sementes são altamente energéticas, com grandes quantidades de lipídios, proteínas, vitaminas e carboidratos. Diversas atividades farmacológicas já foram observadas em extratos de raízes, folhas e sementes, sendo a principal delas a atividade antioxidante. Neste trabalho, foi realizada a comparação entre duas metodologias (por maceração e assistida por micro-ondas) para a extração de compostos antioxidantes, incluindo o resveratrol. Também foi realizada a comparação entre extratos de diferentes órgãos de cultivares brasileiras (IAC 886, IAC Caiapó, IAC Tatu ST, IAC 8112 e IAC 99-1) quanto à atividade antioxidante, por DPPH, ao teor de compostos fenólicos, por Folin-Ciocalteu, e ao teor de resveratrol, por HPLC. Por fim, foram estabelecidos protocolos de cultura de tecidos para explantes de sementes, visando à produção de calos e plantas in vitro para posterior dosagem de compostos de interesse, tendo em vista a possibilidade de modulação das condições in vitro. As melhores condições determinadas para a extração por maceração de antioxidantes de A. hypogaea foram 80% de etanol em água como solvente, trituração com almofariz e pistilo, 50 mL solvente por grama de material vegetal seco, 120 minutos de incubação e dois estágios de extração. As melhores condições para a extração de resveratrol assistida por micro-ondas foram o uso de 37 mL de solvente/g material vegetal seco, com agitação de 1200 rpm por 15 minutos, a 37C. De uma maneira geral, os extratos de raízes e oriundos de micro-ondas apresentaram maior atividade antioxidante (até 92,36 2,71%), teor de compostos fenólicos (até 54,15 1,39 mg EAG/g extrato) e teor de resveratrol (até 1,614 0,356 mg/g extrato). Dentre as cultivares estudadas, IAC Tatu e IAC 99-1 foram as que apresentaram os teores mais elevados. Brotos e calos friáveis foram obtidos a partir de cotilédones, eixos embrionários e folíolos embrionários cultivados em meios suplementados com BAP e picloram, respectivamente.