Stress in callus of Hippocratea excelsa: Catalase activity, hydrogen peroxide content and canophyllol accumulation

Inglés. Stress factors often induce oxidative stress in plant cells, generally leading to the synthesis of signal molecules that activate a range of signal transduction pathways and antioxidants. One of the signal molecules produced under stress is H2O2, which has been associated to production in vitro of secondary metabolites (SM) and to antioxidant activity. Canophyllol production by Hippocratea excelsa was used as an example to show the enhanced production of SM under stress. Seeds obtained from fruits were cultured in vitro. Two stresses were applied: nutritional, by reducing the amount of N2, and osmotic, using polyethylene glycol. Canophyllol, H2O2 content and catalase activity were measured. Nutritional stress caused a different response than osmotic stress for catalase activity and canophyllol accumulation, whereas H2O2 contents increased under both stresses. The highest amount of canophyllol (8 times the control) was obtained under the nutritional stress, in the treatment with 25% of control N2 strength. This work demonstrates that the responses of canophyllol production and catalase activity in H. excelsa callus are differentially signaled by the different stress factors.

Portugués. Nas células vegetais alguns fatores adversos induzem freqüentemente estresse oxidativo, o qual gera síntese de moléculas que ativam uma gama de sinais nas rotas de transdução e antioxidantes. Uma molécula-sinal produzida sob estresse é o H2O2, o qual tem sido associado à produção de metabólitos secundários in vitro e a atividade antioxidante das células vegetais. Neste trabalho se utilizou a produção de canofilol em calos de Hippocratea excelsa como um exemplo para demonstrar o incremento na produção de metabólitos secundários sob estresse. Sementes obtidas de frutos foram cultivadas in vitro para a obtenção do calo. Dois diferentes tipos de estresse foram aplicados: nutricional, reduzindo a quantidade de N2 no meio, e osmótico, usando polietilenglicol. Mediu-se o conteúdo de canofilol e de H2O2, assim como a atividade da enzima catalase. O estresse nutricional causou uma resposta diferente a do estresse osmótico na acumulação de canofilol e na atividade da catalase, enquanto que o conteúdo de H2O2 aumentou sob ambos tipos de estresse. A maior quantidade de canofilol (8 vezes o controle) se obteve sob estresse nutricional no tratamento de 25% de N2. Este trabalho mostra que as respostas na produção de canofilol e a atividade de catalase em calos de H. excelsa são sinalizadas diferencialmente nos dois diferentes tipos de estresse aplicados.

Español; castellano. En las células vegetales algunos factores adversos inducen frecuentemente estrés oxidativo, el cual genera síntesis de moléculas que activan una gama de señales en las rutas de transducción y antioxidantes. Una molécula-señal producida bajo estrés es el H2O2, el cual ha sido asociado a la producción de metabolitos secundarios in vitro y a la actividad antioxidante de las células vegetales. En este trabajo se utilizó la producción de canofilol en callos de Hippocratea excelsa como un ejemplo para demostrar el incremento en la producción de metabolitos secundarios bajo estrés. Semillas obtenidas de frutos fueron cultivadas in vitro para la obtención del callo. Dos diferentes tipos de estrés fueron aplicados: nutricional, reduciendo la cantidad de N2 en el medio, y osmótico, usando polietilenglicol. Se midió el contenido de canofilol y de H2O2, así como la actividad de la enzima catalasa. El estrés nutricional causó una respuesta diferente a la del estrés osmótico en la acumulación de canofilol y en la actividad de la catalasa, mientras que el contenido de H2O2 aumentó bajo ambos tipos de estrés. La mayor cantidad de canofilol (8 veces el control) se obtuvo bajo estrés nutricional en el tratamiento de 25% de N2. Este trabajo muestra que las respuestas en la producción de canofilol y la actividad de catalasa en callos de H. excelsa son señalizadas diferencialmente en los dos diferentes tipos de estrés aplicados.