Impactos da melatonina na morfofisiologia e tolerância a estresses abióticos no cultivo in vitro ginseng-brasileiro [Pfaffia glomerada (Spreng.) Pedersen] | Impactos da melatonina na morfofisiologia e tolerância a estresses abióticos no cultivo in vitro de ginseng-brasileiro [Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen]

A Pfaffia glomerata, conhecida popularmente por ginseng-brasileiro, é amplamente utilizada devido a suas propriedades farmacológicas, como anti-inflamatória, analgésica, antioxidante e antimicrobiana, bem como no combate de problemas gástricos, perdas de memória, redução do estresse, ansiedade e depressão. Essas propriedades se devem, principalmente, ao metabólito secundário 20-hidroxiecdisona (20E), um fitoecdisteroide presente em algumas espécies vegetais e amplamente utilizado na indústria farmacêutica. De modo a elucidar a rota de biossíntese desse importante metabólito, a cultura de tecidos vegetais se apresenta como uma alternativa viável, pois permite o controle do ambiente de cultivo. Além disso, a cultura de tecidos é uma ferramenta importante para o estudo de tolerância ao estresse em plantas, bem como, a utilização de biorreguladores como alternativa de minimizar os danos causados pelo estresse. A melatonina é uma molécula multirregulatória capaz de atuar como hormônio, tem ação antioxidante, melhorando a tolerância de plantas a vários estresses. Dentre os estresses abióticos, o déficit hídrico é um dos que mais afetam o crescimento e desenvolvimento das plantas e contribui para a redução da produtividade agrícola. Assim, objetivou-se avaliar a influência da melatonina na morfofisiologia e na produção de antocianinas e 20-hidroxiecdisona em P. glomerata cultivada in vitro, bem como investigar seu efeito em plantas cultivadas sob déficit hídrico. Para isso, foram executados dois experimentos. No primeiro experimento foi avaliado o efeito da aplicação de diferentes concentrações de melatonina (0, 10, 100, 500 e 1000 μM). No segundo foi avaliado os efeitos do déficit hídrico, bem como a influência da melatonina nas respostas de tolerância ao estresse. Os efeitos do déficit hídrico foram provocados pela suplementação do meio de cultura com polietilenoglicol (PEG 4000). Em ambos os experimentos foram utilizados segmentos nodais de aproximadamente 2 cm, os quais foram inoculados em meio Murashige e Skoog (MS), sendo as culturas mantidas a 25 ± 2 ° C, sob fotoperíodo de 16 h e irradiância de 41 μmol. Observou-se que apesar de afetar negativamente o desenvolvimento das plantas quando em altas concentrações, a melatonina também desencadeia respostas antioxidantes, modula o metabolismo primário e a biossíntese de 20E e tem influência sobre hormônios relacionados com respostas de tolerância ao estresse. Plantas cultivadas sob estresse hídrico apresentaram redução no crescimento e na biomassa, incremento nos teores de MDA e H2O2, bem como alterações no metabolismo primário e secundário; em contrapartida, as plantas apresentaram uma série de respostas de tolerância ao estresse, como o aumento da atividade de enzimas do estresse oxidativo. A melatonina induziu respostas cruciais na mitigação do estresse, reduzindo a peroxidação lipídica, evitando a degradação de proteínas, e aliviando o estresse oxidativo. Este trabalho contribui para uma compreensão mais profunda da melatonina como uma molécula reguladora em plantas e fornece novas evidências sobre as consequências do déficit hídrico e do uso de biorreguladores nas respostas de tolerância ao estresse em plantas de P. glomerata. Palavras-chave: Amaranthaceae; Elicitação; 20-hidroxiecdsona; Fitoecdisteroides; Propagação in vitro.

Pfaffia glomerata, commonly known as Brazilian ginseng, is widely used due to its pharmacological properties, such as anti-inflammatory, analgesic, antioxidant, 91antimicrobial, as well as to combat gastric problems, memory loss, reducing stress, anxiety, and depression. These properties are mainly due to the secondary metabolite 20-hydroxyecdysone (20E), a phytoecdysteroid present in some plant species and widely used in the pharmaceutical industry. To elucidate the biosynthesis route of this critical metabolite, tissue culture has emerged as a viable alternative, as it allows control of the cultivation environment. Plant tissue culture is also an important tool for studying stress tolerance in plants, as well as the use of bioregulators as an alternative to minimize damage caused by stress. Melatonin is a multiregulatory molecule capable of acting as a hormone, has antioxidant action, improving plant tolerance to various stresses. Among abiotic stresses, water deficit is one of tthose that most affects plant growth and development and contributes to reduces agricultural productivity. Thus, the objective was to evaluate the influence of melatonin on the morphophysiology and production of anthocyanins and 20-hydroxyecdysone in P. glomerata grown in vitro, as well as to investigate its effect on plants grown under water deficit. Two experiments were therefore carried out. In the first experiment, the effect of applying different concentrations of melatonin (0, 10, 100, 500 and 1000 μM) was evaluated. In the second, the effects of water deficit were evaluated, as well as the influence of melatonin on stress tolerance responses. The effects of water deficit were caused by supplementing the culture medium with polyethylene glycol (PEG 4000). In both experiments, nodal segments of approximately 2 cm were used, which were inoculated in the Murashige and Skoog (MS) medium. The cultures were maintained at 25 ± 2 ° C under a 16 h photoperiod and 41 μmol irradiance of. It was observed that despite negatively affecting plant development when in high concentrations, melatonin also triggers antioxidant responses, modulates primary metabolism and 20E biosynthesis and influences important hormones for stress tolerance responses. Plants grown under water deficit showed a reduction in growth and biomass, an increase in MDA and H2O2 contents, as well as alterations in primary and secondary metabolism; oon the other hand, plants showed a series of stress tolerance responses, such as an increase in the activity of oxidative stress enzymes. Melatonin induced crucial strees mitigation responses, reducing lipid peroxidation, preventing protein degradation, and alleviating oxidative stress. This work contributes to a deeper understanding of melatonin as a regulatory molecule in plants. It provides new evidence on the consequences of water deficit and the use of bioregulators on stress tolerance responses in P. glomerata plants. Keywords: Amaranthaceae; Elicitation; 20-hydroxyecdysone; Phytoecdysteroids; In vitro propagation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)