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Pereskia aculeata Miller is a basal cactus classified as a non-conventional plant food. The species is widely consumed in Brazil, mainly at Minas Gerais state, where it is known as "ora-pro-nobis". Traditional communities use this species for the treatment of inflammation and burns. Studies related to medicinal potential of P. aculeata showed expectorant, analgesic, antioxidant and antitumoral activities for extracts obtained from different parts of the plant. Moreover, phytochemical analyses revealed the presence of betalains and others biomolecules of interest. Taking into account the medicinal plants, plant tissue culture techniques are a viable alternative for mass production, providing botanical material with hight phytosanitary quality. Among these techniques, root culture represents one of the most efficient for bioactive molecules production, due to the high capacity of this organ to storage secondary metabolites. Considering the nutritional and the medicinal importance of P. aculeata, the aims of this study were the establishment of in vitro and in vivo adventitious root culture and the chemical evaluation of this material. The in vitro rhizogenesis capacity was evaluated using different types of explants (root, stem and leaf) obtained from in vitro propagated plants. The explants were cultivated in MS liquid medium supplemented with the auxins (2,4-D, IAA, IBA and NAA) in different concentrations (5; 10; 20; 30 μM). The in vivo rhizogenesis was established applying the technique of cutting using different substrates, soil and water. Methanolic extracts obtained from roots developed by cutting were evaluated for total protein and total betalains. In addition, the production of betalains was investigated by high performance liquid chromatography, mass spectrometry and the antioxidant potential of the extracts was quantified by the DPPH radical capture and the iron quenching II activity. The results demonstrated that stem explants were more efficient to in vitro multiplication of roots. The highest root biomass accumulation was reached by stem cultures maintained in medium supplemented with 5 μM of NAA. Root multiplication increased during subcultures when the explants were individualized but maintaining attached the newly formed roots attached. In vivo rhizogenesis by cutting technique was achieved in both soil and water substrates. However, the chromatographic analysis showed that the type of substrate influenced the diversity of chemical compounds synthetized by roots. The extracts also presented high level of proteins and were detected some molecules derived of betalain. The antioxidant potential of the extracts was demonstrated by the iron quenching II activity. The establishment of adventitious root culture of P. aculeata and the synthesis of proteins and betalains in root extracts demonstrate a promising perspective in the use of these materials for the development of nutraceutical and pharmacological products.
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Pereskia aculeata Miller é um cacto basal classificado como uma Planta Alimentícia Não Convencional (PANC). A espécie é amplamente consumida no interior do Brasil, sobretudo no estado de Minas Gerais, onde é conhecida principalmente como ora-pro-nobis . As comunidades tradicionais utilizam a espécie no tratamento de inflamações e queimaduras. Estudos sobre o potencial medicinal de P. aculeata revelaram atividades expectorante, analgésica, antioxidante e antitumoral para extratos obtidos com diferentes partes da planta. Além disso, análises fitoquímicas demonstraram a presença de betalaínas e outras biomoléculas de interesse. Em relação às plantas medicinais, as técnicas de cultura de tecidos vegetais (CTV) representam uma alternativa viável para a produção de mudas em grande escala, fornecendo material botânico de elevada qualidade fitossanitária. Dentre as técnicas de CTV, a cultura de raízes é uma das estratégias mais eficazes para a produção in vitro de substâncias de interesse medicinal, uma vez que estes órgãos possuem grande capacidade de armazenamento de metabólitos secundários. Considerando a importância nutricional e medicinal de P. aculeata, o presente estudo teve como objetivos o estabelecimento do cultivo in vitro e in vivo de raízes adventícias de P. aculeata e a avaliação química das raízes produzidas. A produção de raízes in vitro foi avaliada pelo cultivo de explantes de raiz, caule e folha obtidos a partir de plantas propagadas in vitro em meio MS suplementado com as auxinas 2,4-D, AIA, AIB e ANA em diferentes concentrações (5; 10; 20; 30 μM). A rizogênese in vivo foi estabelecida pela técnica de estaquia utilizando-se como substratos, terra e água. A partir de extratos metanólicos das raízes cultivadas in vivo foi realizada a quantificação de proteínas totais e de betalaínas totais, além da produção de betalaínas por investigação através de cromatografia líquida de alta eficiência e espectrometria de massas. A avaliação do potencial antioxidante foi realizada empregando-se os testes de captura do radical DPPH e da atividade quelante do ferro II. Os resultados demonstram que explantes caulinares foram os mais eficientes para a multiplicação in vitro de raízes e que a suplementação com 5 μM de ANA resultou no maior acúmulo de biomassa. A capacidade de multiplicação das raízes aumentou quando os explantes foram individualizados, porém mantendo-se as raízes neoformadas. A técnica de estaquia mostrou-se eficiente para a rizogênese in vivo nos dois substratos utilizados. O tipo de substrato influenciou na diversidade de substâncias sintetizadas pelas raízes, o que foi constatado nos cromatogramas gerados a partir dos extratos metanólicos. Esses extratos também apresentaram elevados níveis de proteínas e de moléculas derivadas da classe das betalaínas. O potencial antioxidante desses materiais foi evidenciado a partir da atividade quelante do ferro II. Os resultados inéditos referentes à produção de raízes adventícias in vitro e à síntese de proteínas e betalaínas por raízes de P. aculeata cultivadas in vivo demonstram uma promissora perspectiva para o cultivo in vitro e uso desses materiais para o desenvolvimento de produtos nutracêuticos e farmacológicos.
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