EFECTO DE CONDICIONES AMBIENTALES DE ESTRÉS SOBRE METABOLITOS SECUNDARIOS Y PERFILES DE METILACIÓN GENÓMICA DE BERRO COMÚN (Rorippa nasturtium aquaticum)

Abstract

Rorippa nasturtium aquaticum L. (berro común) es una planta comestible y medicinal que contiene compuestos bioactivos con importante actividad biológica. Las condiciones ambientales modulan cambios de patrones de metilación del ADN, los cuales están relacionados con la expresión de genes que codifican enzimas involucradas en la síntesis de compuestos bioactivos. En el presente trabajo se determinó la correlación entre la composición de metabolitos secundarios (compuestos fenólicos y terpenos) y los niveles de metilación genómica de berro común bajo condiciones de estrés hídrico. Las plantas de berro fueron sometidas a tres niveles de estrés salino (60, 80, y 100 mM de NaCl). Se utilizó el reactivo de Folin para cuantificar los fenoles totales, un método en gradiente de cromatografía líquida de alta resolución con detector de arreglo de diodos (HPLC-DAD) para obtener información estructural y cuantificar los compuestos fenólicos individuales, y métodos espectrométricos para determinar las concentraciones de flavonoides y carotenoides. Se evaluó la actividad de la enzima fenilalanina amonio liasa (PAL) para determinar el efecto del estrés hídrico (salino) sobre la síntesis de compuestos fenólicos. La actividad antioxidante fue evaluada midiendo la capacidad bloqueadora de los radicales libres 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH*) y ácido 2,2’-azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico (ABTS*+), y midiendo el potencial reductor de fierro (RP). Se utilizó la técnica de polimorfismo de amplificación sensible a la metilación (MSAP) para evaluar los niveles de metilación genómica. Los resultados revelaron un decremento significativo de los contenidos de fenoles totales en los dos primeros niveles de salinidad a partir del control (control: 37.45 mg EAG/g ES, 60 mM de NaCl: 36.14 mg EAG/g ES, 80 mM de NaCl: 27.47 mg EAG/g ES) y un ligero aumento en el nivel más alto de salinidad (100 mM de NaCl: 30.23 mg EAG/g ES). La concentración de flavonoides tuvo un comportamiento similar al de los fenoles totales (control: 15.45 μg EQ/g ES, 60 mM de NaCl: 10.27 μg EQ/g ES, 80 mM de NaCl: 7.21 μg EQ/g ES, 100 mM: 7.49 μg EQ/g ES). El análisis de HPLC-DAD reveló nueve compuestos fenólicos en las plantas de berro del tratamiento control y ocho en las plantas crecidas en las concentraciones de 60 mM, 80 mM, y 100 mM de NaCl. El análisis de HPLC-DAD también indicó que las concentraciones individuales de los compuestos fenólicos fueron variables en los extractos de las plantas expuestas a las diferentes concentraciones de sal. La variación de la actividad de PAL estuvo correlacionada a las variaciones de los contenidos de fenoles totales, flavonoides, y actividad antioxidante (control: 1.69 μg de ácido trans-cinámico/mL/h, 60 mM de NaCl: 0.51 μg de ácido transcinámico/mL/h, 80 mM de NaCl: 0.18 μg de ácido trans-cinámico/mL/h, 100 mM de NaCl: 0.30 μg de ácido trans-cinámico/mL/h). Las concentraciones de carotenoides (control: 2.42 mg β-Caroteno/g ES, 60 mM de NaCl: 1.42 mg β-Caroteno/g ES, 80mM de NaCl: 1.1 mg β-Caroteno/g ES, 100 mN de NaCl: 1.44 mg β-Caroteno/g ES) variaron de la misma manera que los contenidos de fenoles totales y flavonoides. La actividad antioxidante, medida como la concentración requerida para bloquear el 50% de la concentración inicial del DPPH* (EC50 DPPH), disminuyó conforme la concentración de sal aumentaba (control: 0.13 mg/mL, 60 mM de NaCl: 0.19 mg/mL,80 mM de NaCl: 0.23 mg/mL, 100 mM de NaCl: 0.22 mg/mL). La capacidad bloqueadora del radical ABTS* disminuyó con el incremento de la concentración de sal, excepto en la concentración más alta (control: EC50 ABTS = 0.056 mg/mL, 60 mM de NaCl: EC50 ABTS = 0.055 mg/mL, 80 mM de NaCl: EC50 ABTS = 0.082 mg/mL, 100 mM de NaCl: EC50 ABTS: 0.069 mg/mL). El poder reductor de fierro se comportó de la misma manera que las capacidades bloqueadoras de DPPH* y ABTS*+ , el control mostró el más alto poder reductor (EC50 RP = 0.229 mg/mL, y disminuyó conforme la salinidad incrementó (60 mM de NaCl: EC50 RP = 0.292 mg/mL, 80 MM de NaCl:EC50 RP = 0.408 mg/mL), excepto en la concentración más alta de NaCl (100 mM de NaCl: EC50 RP: 0.306 mg/mL). Se observaron incrementos en los porcentajes de metilación de las plantas con aumentos del nivel salino (control: 12.16%, 60 mM de NaCl: 14.15%, 80 mM de NaCl: 17.51%, y 100 mM de NaCl: 21.84%). El análisis de correlación de Person mostró una asociación significativa (r = -0.595, p ≤ 0.05) entre la metilación del ADN y los fenoles totales. Los resultados del presente estudio indican que el estrés salino provoca alteraciones en los niveles de metilación que, a su vez, provocan cambios en la síntesis de compuestos fenólicos. Ya que las plantas de berro sobrevivieron durante los 15 días que duró el estudio, incluso bajo la concentración más alta de NaCl (100 mM), esta especie se puede considerar como medianamente tolerante a la sal. La riqueza de epialelos encontrada para berro puede contribuir a desarrollar herramientas de manipulación de su epigenoma y desarrollar cultivares altamente productores de compuestos bioactivos. La caracterización química y epigenética de berro puede contribuir a desarrollar también herramientas de control de calidad, relacionadas con las condiciones de cultivo, para el uso integral y seguro, y la comercialización de este alimento funcional.