Perfis de metabólitos produzidos por folhas, pericarpos, sementes e culturas in vitro de calos de nós cotiledonares de Passiflora setacea cv. BRS Pérola do Cerrado (PASSIFLORACEAE).

Abstract

Passiflora setacea D.C. (Passifloraceae) é uma espécie endêmica do Brasil, mais especificamente nos biomas do Cerrado e Caatinga. É conhecida como maracujá-do-sono por ter diversas propriedades terapêuticas, principalmente como calmante e antioxidante. O cultivar BRS Pérola do Cerrado foi lançado pela Embrapa em 2013, é o primeiro cultivar proveniente de uma espécie selvagem de Passiflora registrado e protegido. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do tempo de cultivo no incremento em biomassa e nos perfis de metabólitos secundários de calos de nós cotiledonares cultivados in vitro em meio de cultura Murashige & Skoog (MS), suplementado com 88,5 mM de sacarose; 2,5 μM de 2,4-D e 0,2 % de Phytagel. A avaliação dos calos ocorreu após 30, 60 e 90 dias de cultivo. Os perfis fitoquímicos dos calos foram comparados com os de folhas, cascas de frutos e sementes. Todos os tipos de materiais vegetais foram secos ao ar livre, em temperatura de 23± 2°C e umidade relativa de 70%, até a estabilização da massa seca. O material seco de cada amostra foi macerado e mantido em solução hidroalcoólica de etanol 70% (v/v) para extração, filtrado e posteriormente processado usando cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada com espectrometria de massas (CLUE-ESI-EM). Os dados cromatográficos e espectrométricos resultantes foram analisados usando os softwares MS-DIAL e MS-FINDER para identificação dos metabólitos, criando um perfil metabolômico para as amostras analisadas. O perfil metabolômico foi obtido a partir do software MetaboAnalyst, incluindo análise de componentes principais (PCA), K-means clustering e importância da variável na projeção (VIP) baseada na análise discriminante de mínimos quadrados parciais (PLS-DA). Os resultados revelaram que o tempo de cultivo de 30 dias foi o mais eficiente em termos de incremento de massa seca e na diversidade de compostos. Apesar dos tempos de cultivo de 60 e 90 dias serem menos eficientes, houve associação com diferentes tipos de metabólitos baseado nos VIP scores, indicando a influência do tempo de cultivo tanto no crescimento dos calos quanto no perfil metabólico. De modo geral, o perfil metabólico dos calos foi mais similar ao das cascas de frutos, mas as folhas apresentaram maior diversidade de metabólitos. Ácidos orgânicos de interesse farmacêutico, como os ácidos aspártico, treônico, D- ribônico e succínico foram amplamente detectados nos calos. Ácidos orgânicos, flavonoides, terpenos, lipídios e fosfolipídios foram também encontrados em amostras dos outros materiais vegetais. Análises dos metabólitos via VIP revelou o alto potencial das culturas in vitro de nós cotiledonares como fontes de metabólitos relevantes, com atividade biológica como ácido cítrico (VIP score 1,6) e o flavonoide sabian (VIP score 1,4), além do flavonoide O-metil-epicatequina (VIP score 1,2) e dos terpenos cicloartano glicosídeos e astragalosídeo II (VIP scores próximos de 1,0). Esses resultados destacam o potencial dos calos de nó cotiledonar de P. setacea para produzir metabólitos secundários de interesse comercial e enfatizam a necessidade de pesquisas adicionais sobre vários aspectos dos bioprocessos envolvidos, em particular o tempo de cultivo e os métodos de extração.

Passiflora setacea D.C. (Passifloraceae) is an endemic species of Brazil, specifically found in the Cerrado and Caatinga biomes. It is known as “maracujá-do-sono” (sleep passionfruit) due to its various therapeutic properties, mainly as a calming and antioxidant agent. The cultivar BRS Pérola do Cerrado was released by Embrapa in 2013, being the first cultivar derived from a wild species of Passiflora to be registered and protected. The aim of this study was to evaluate the effect of cultivation time on biomass increment and the profiles of secondary metabolites of calluses from cotyledonary nodes cultured in vitro in Murashige & Skoog (MS) medium, supplemented with 88.5 mM sucrose; 2.5 μM 2,4-D and 0.2% Phytagel. The evaluation of the calluses occurred after 30, 60, and 90 days of cultivation. The phytochemical profiles of the calluses were compared with those of leaves, fruit peels, and seeds. All types of plant materials were air-dried at a temperature of 23±2°C and relative humidity of 70% until dry mass stabilization. The dried material of each sample was macerated and kept in a hydroalcoholic solution of 70% ethanol (v/v) for extraction, filtered, and subsequently processed using ultra performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UPLC-ESI-MS). The resulting chromatographic and spectrometric data were analyzed using MS-DIAL and MS-FINDER software for metabolite identification, creating a metabolomic profile for the analyzed samples. The metabolomic profile was obtained using MetaboAnalyst software, including principal component analysis (PCA), K-means clustering, and variable importance in projection (VIP) based on partial least squares discriminant analysis (PLS-DA). The results revealed that the 30-day cultivation period was the most efficient in terms of dry mass increment and compound diversity. Although the 60 and 90-day cultivation periods were less efficient, they were associated with different types of metabolites based on VIP scores, indicating the influence of cultivation time on both callus growth and metabolic profile. Overall, the metabolic profile of the calluses was more similar to that of fruit peels, but the leaves showed greater metabolite diversity. Organic acids of pharmaceutical interest, such as aspartic, threonic, D-ribonic, and succinic acids, were widely detected in the calluses. Organic acids, flavonoids, terpenes, lipids, and phospholipids were also found in samples of other plant materials. Analysis of metabolites via VIP revealed the high potential of in vitro cultures of cotyledonary nodes as sources of relevant metabolites with biological activity, such as citric acid (VIP score 1.6) and the flavonoid sabian (VIP score 1,4), as well as the flavonoid O-methyl-epicatechin (VIP score 1,2) and the terpenes cycloartane glycosides and astragaloside II (VIP scores close to 1,0). These results highlight the potential of cotyledonary node calluses of P. setacea to produce secondary metabolites of commercial interest and emphasize the need for further research on various aspects of the involved bioprocesses, particularly cultivation time and extraction methods.