Metabolômica aplicada à identificação de biomarcadores nas espécies frutíferas Eugenia uniflora L. e Passiflora spp.

Abstract

O comércio de frutas tropicais, principalmente das regionais e exóticas, apresenta-se como uma grande oportunidade para produtores e outros profissionais brasileiros. No entanto, a sua comercialização tem crescido aquém das expectativas devido, em certa parte, à necessidade de maior fomento a pesquisas relacionadas a estas espécies frutíferas e seus possíveis produtos derivados. Entre as diversas abordagens que estão sendo estudadas na área agrícola, se destacam a caracterização dos metabólitos presentes nas diferentes espécies de plantas de interesse econômico, o entendimento do papel biológico dos mesmos e possíveis alterações neste metaboloma gerados por ataques de diferentes tipos de patógenos. Este trabalho teve como objetivo caracterizar os metabólitos presentes na pitangueira (Eugenia uniflora L.) e diferentes tipos de maracujazeiros (Passiflora spp.), e avaliar possíveis mudanças no perfil destes compostos. Foram determinados os perfis de compostos orgânicos voláteis (COVs), extraídos de folhas de E. uniflora de plantas que apresentavam diferentes biotipos de cor dos seus frutos (laranja, vermelho ou roxo), coletadas em diferentes regiões da Bahia. Os compostos foram extraídos e identificados através da técnica HS-SPME/GC-MS e o perfil das amostras foi avaliado através de técnicas de análise multivariada (PCA e HCA). Através das técnicas aplicadas foi possível identificar 33 compostos nas plantas com cada biotipo de cor de fruto e discriminar entre os três grupos de amostras com base neste perfil de metabólitos. Também foram extraídos e caracterizados, utilizando a técnica HS-SPME/GC-MS, os perfis de COVs de cinco espécies do gênero Passiflora: P. edulis, P. cincinnata, P. maliformis, P. gibertii e P. setacea. Em seguida avaliou-se alterações no perfil de COVs destas espécies após infecção pelo Cowpea aphid-borne mosaic virus (CABMV). Blocos de 4 plantas sadias e inoculadas com o CABMV foram mantidas em casa de vegetação e fitotron, sob condições controladas. Também foram avaliadas mudanças no perfil de compostos em P. cincinnata até o 28º dia após a inoculação com o CABMV. Foram identificados 43 COVs nas cinco espécies de Passiflora e a utilização das técnicas de análise multivariada (PCA, PLS-DA e HCA) permitiu discriminar entre as amostras sadias e infectadas pelo CABMV nas diferentes espécies, através do seu perfil de metabólitos. Além disso, foi possível identificar potenciais biomarcadores de infecção ao CABMV comuns e específicos para cada uma das cinco espécies. Ao avaliar a infecção de plantas da espécie P. cincinnata em diferentes períodos, se verificou que a partir de 3 dias de inoculação já é possível distinguir claramente o perfil das amostras infectadas comparado ao das amostras sadias. A abordagem metabolômica utilizada neste trabalho possibilitou identificar diferentes tipos de biomarcadores, tanto de espécies de Passiflora quanto prováveis variedades de E. uniflora para estudos de quimiotaxonomia, além de metabólitos sinalizadores de infecção pelo CABMV em Passiflora spp.

The trading of regional and exotic tropical fruits can be presented as a great opportunity for producers and other Brazilian professionals. However, their marketing has grown short of expectations due to some part to the need for higher encouragement of research related to these fruit species and its possible derivatives. Among the various approaches being studied in agriculture, stand characterization of metabolites present in different plant species of economic interest, understanding of the biological role of these and possible changes in the metabolome of different types generated by pathogen attacks. This study aimed to characterize the metabolites present in the species Eugenia uniflora L. and species of Passiflora, and evaluate possible changes in the profile of these compounds. It was determined the profiles of VOCs extracted from E. uniflora leaves of plants showing different color biotypes of its fruits (orange, red or purple), collected in different regions of Bahia. The compounds were extracted by HS-SPME/GC-MS technique and the profile of the samples was evaluated using multivariate analysis (PCA and HCA). Through the techniques applied were identified 33 compounds in plants with each fruit color biotype and discriminate between the three groups of samples based on this metabolite profile. Also were characterized using the HS-SPME/GC-MS technique, the VOC profiles of five species of the genus Passiflora: P. edulis, P. cincinnata, P. maliformis, P. gibertii and P. setacea. Then we evaluated changes in VOC profile of these species after infection by Cowpea aphid-borne mosaic virus (CABMV). Blocks of four healthy and inoculated plants with CABMV were kept in a greenhouse and phytotron, under controlled conditions. They evaluated changes in compounds profile in P. cincinnata until the 28th day after inoculation with CABMV. Were identified 43 VOCs in five species of Passiflora spp. and use of multivariate analysis (PCA, PLS-DA and HCA) allowed the discrimination between healthy and infected with CABMV samples in different species, through its metabolite profile. Moreover, it was possible to identify potential biomarkers of infection CABMV the common and specific to each of the five species. When evaluating infection of plants of the species P. cincinnata at different times, it was found that from 3 days of inoculation is already possible to distinguish the profile of the infected sample compared to the healthy samples. The metabolomic approach used in this study enabled us to identify different types of biomarkers, both species of Passiflora spp. as likely varieties of E. uniflora for chemotaxonomy studies, besides flags metabolites of infection by CABMV in Passiflora spp.