Le piante del genere Passiflora, originarie delle zone tropicali e sub-tropicali del Centro- e Sud America, comprendono diverse centinaia di specie. Alcune di queste sono coltivate come piante da frutto, altre, come ad es. Passiflora incarnata L., sono note da tempo per le loro proprietà sedative e farmacologiche e per questo sono state studiate in modo approfondito per quanto riguarda la composizione chimica e le attività biologiche. I principali composti bioattivi descritti nelle piante appartenenti a questo genere sono rappresentati da derivati glicosidici dei flavonoidi luteolina e agipenina, quali orientina, isoorientina, vitexina, isovitexina, shaftoside e isoshaftoside [1]. Le tecniche delle colture di cellule vegetali rappresentano uno strumento utile per studiare la produzione e l’accumulo di costituenti attivi. Le colture in vitro presentano alcuni vantaggi rispetto alla pianta intera per gli studi di biosintesi, in particolare sono relativamente semplici da coltivare e possono essere mantenute in condizioni nutritive e ambientali strettamente controllate. Inoltre, la produzione di composti del metabolismo secondario può essere modulata ottimizzando alcuni fattori fisico-chimici che svolgono un ruolo importante nella sintesi di tali composti. In particolare l’elicitazione con fattori biotici o abiotici rappresenta una delle strategie più utilizzate per incrementare la produzione di alcuni metaboliti che vengono scarsamente prodotti oppure per indurre la sintesi di altri che normalmente non vengono sintetizzati [2]. Scopo di questo lavoro è di valutare la capacità di produzione di alcuni glicosil-flavonoidi (isoorientina, orientina, isovitexina e vitexina) in colture in vitro ottenute da due specie di Passiflora e di analizzare la risposta di tali colture al trattamento con elicitori quali il metilgiasmonato (MJ) e la luce UV-B. Le colture in vitro di P. quadrangularis producono livelli molto bassi di flavonoidi. Tra quelli testati sono presenti solo orientina ed isorientina. Il trattamento con luce UV-B determina un incremento fino ad oltre 100 volte nei livelli di questi flavonoidi e un’induzione di isovitexina e vitexina, e tale aumento risulta strettamente dipendente dalla dose e dalla durata dell’irraggiamento. Anche l’elicitazione con MJ provoca un aumento nella produzione di flavonoidi nelle colture di P. quadrangularis, seppure di entità inferiore rispetto a quello indotto dalla luce UV-B. Le colture di callo di P. quadrangularis trattate con la dose UV-B in grado di stimolare maggiormente la produzione di flavonoidi mostrano un aumento dell’attività antiossidante. Anche l’enzima fenilalanina ammonio-liasi (PAL) risulta regolato dal trattamento con luce UV-B. La risposta delle colture in vitro di P. palmeri all’elicitazione con luce UV è più attenuata rispetto all’altra specie e addirittura assente nel caso del MJ. I risultati confermano l’inducibilità della biosintesi di flavonoidi da parte della luce UV-B e, in misura minore, del MJ in colture di callo di P. quadrangularis. Le differenze riscontrate nella risposta all’elicitazione tra le due specie prese in esame suggeriscono meccanismi specie-specifici nell’attivazione delle vie biosintetiche e/o di trasmissione del segnale in risposta ad uno stimolo.

Elicitazione della produzione di glicosil-flavonoidi in colture in vitro di Passiflora

ANTOGNONI, FABIANA;PAGNUCCO, CRISTINA;BIONDI, STEFANIA;POLI, FERRUCCIO
2006

Abstract

Le piante del genere Passiflora, originarie delle zone tropicali e sub-tropicali del Centro- e Sud America, comprendono diverse centinaia di specie. Alcune di queste sono coltivate come piante da frutto, altre, come ad es. Passiflora incarnata L., sono note da tempo per le loro proprietà sedative e farmacologiche e per questo sono state studiate in modo approfondito per quanto riguarda la composizione chimica e le attività biologiche. I principali composti bioattivi descritti nelle piante appartenenti a questo genere sono rappresentati da derivati glicosidici dei flavonoidi luteolina e agipenina, quali orientina, isoorientina, vitexina, isovitexina, shaftoside e isoshaftoside [1]. Le tecniche delle colture di cellule vegetali rappresentano uno strumento utile per studiare la produzione e l’accumulo di costituenti attivi. Le colture in vitro presentano alcuni vantaggi rispetto alla pianta intera per gli studi di biosintesi, in particolare sono relativamente semplici da coltivare e possono essere mantenute in condizioni nutritive e ambientali strettamente controllate. Inoltre, la produzione di composti del metabolismo secondario può essere modulata ottimizzando alcuni fattori fisico-chimici che svolgono un ruolo importante nella sintesi di tali composti. In particolare l’elicitazione con fattori biotici o abiotici rappresenta una delle strategie più utilizzate per incrementare la produzione di alcuni metaboliti che vengono scarsamente prodotti oppure per indurre la sintesi di altri che normalmente non vengono sintetizzati [2]. Scopo di questo lavoro è di valutare la capacità di produzione di alcuni glicosil-flavonoidi (isoorientina, orientina, isovitexina e vitexina) in colture in vitro ottenute da due specie di Passiflora e di analizzare la risposta di tali colture al trattamento con elicitori quali il metilgiasmonato (MJ) e la luce UV-B. Le colture in vitro di P. quadrangularis producono livelli molto bassi di flavonoidi. Tra quelli testati sono presenti solo orientina ed isorientina. Il trattamento con luce UV-B determina un incremento fino ad oltre 100 volte nei livelli di questi flavonoidi e un’induzione di isovitexina e vitexina, e tale aumento risulta strettamente dipendente dalla dose e dalla durata dell’irraggiamento. Anche l’elicitazione con MJ provoca un aumento nella produzione di flavonoidi nelle colture di P. quadrangularis, seppure di entità inferiore rispetto a quello indotto dalla luce UV-B. Le colture di callo di P. quadrangularis trattate con la dose UV-B in grado di stimolare maggiormente la produzione di flavonoidi mostrano un aumento dell’attività antiossidante. Anche l’enzima fenilalanina ammonio-liasi (PAL) risulta regolato dal trattamento con luce UV-B. La risposta delle colture in vitro di P. palmeri all’elicitazione con luce UV è più attenuata rispetto all’altra specie e addirittura assente nel caso del MJ. I risultati confermano l’inducibilità della biosintesi di flavonoidi da parte della luce UV-B e, in misura minore, del MJ in colture di callo di P. quadrangularis. Le differenze riscontrate nella risposta all’elicitazione tra le due specie prese in esame suggeriscono meccanismi specie-specifici nell’attivazione delle vie biosintetiche e/o di trasmissione del segnale in risposta ad uno stimolo.
Gruppo di Lavoro Biologia Cellulare e Molecolare - Gruppo di Lavoro Biotecnologie e Differenziamento Riunione Annuale- Alessandria, 26-28 giugno 2006
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F. Antognoni; Zheng S.P.; C. Pagnucco; S. Biondi; F. Poli
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