Effect of biotic stress in secondary metabolism of Hypericum polyanthemum Klotzsech ex Reichardt

Hypericum polyanthemum é uma planta nativa do Sul do Brasil que contém compostos como flavonóides, taninos, derivados de floroglucinol (uliginosina B) e benzopiranos: HP1 (6-isobutiril-5,7-dimetóxi-2,2-dimetilbenzopirano), HP2 (7-hidróxi-6-isobutiril-5- metóxi-2,2-dimetilbenzopirano), e HP3 (5-hidróxi-6-isobutiril-7-metóxi-2,2- dimetillbenzopirano). Esses metabólitos são responsáveis por uma série de atividades biológicas como inibidores da monoaminoxidase (IMAO), antiproliferativa e antitumoral. No presente trabalho modificações na biomassa vegetal e no teor de metabólitos bioativos de plantas de H. polyanthemum cultivadas sob condições controladas e após 18 semanas de aclimatação foram investigadas após elicitação com o fungo Nomuraea rileyi através da adição do microrganismo liofilizado e pulverizado (LP), ou liofilizado, autoclavado e pulverizado (LAP) por curtos e longos períodos de tempo. Plantas cultivadas sob condições controladas tratadas com LAP demonstraram aumento na concentração dos benzopiranos HP1, HP2 e HP3 enquanto LP provocou efeito negativo ou ainda, não alterou a síntese destes compostos. Porém, baixos níveis do floroglucinol uliginosina B foram detectados em todos os tratamentos. Tratamentos com LAP por longos períodos de tempo em plantas cultivadas a campo provocaram aumento de biomassa (2x) e a análise química demonstrou elevação do teor de compostos fenólicos totais nas partes vegetativas das plantas submetidas a todos os tratamentos. Ainda, a análise apontou um diferente grau de acúmulo dos metabólitos, com maiores teores de HP1, HP2, HP3 e uliginosina B sendo encontrados nas partes reprodutivas das plantas tratadas com LAP. A elevação dos metabólitos bioativos em resposta ao elicitor fúngico sugere que estes compostos são induzíveis na resposta de defesa de H. polyanthemum. Os resultados obtidos nesse trabalho são relevantes em virtude da planta não sofrer danos. Assim, o sistema descrito representa uma nova abordagem em pesquisas com plantas visando otimizar condições para a produção de biomassa e metabólitos secundários de interesse medicinal.Hypericum polyanthemum is a native plant of South Brazil that contains compounds such as flavonoids, tannins, phloroglucinol derivatives (uliginosin B) and benzopyrans: HP1 (6-isobutyryl-5,7-dimethoxy-2,2-dimethylbenzopyran), HP2 (7-hydroxy-6-isobutyryl-5- methoxy-2,2-dimethylbenzopyran), and HP3 (5-hydroxy-6-isobutyryl-7-methoxy-2,2- dimethylbenzopyran). These metabolites are responsible for biological activities such as monoamine oxidase inhibitor, antiproliferative and antitumoral. In this work changes in biomass and bioactive metabolites after elicitation with the fungi Nomuraea riley added as freeze dried culture (DC) or as freeze dried autoclaved cell powder (DACP) for short and long periods of time have been investigated in Hypericum polyanthemum plants grown under controlled conditions and after 18 weeks of field acclimatization. Plants treated with DACP showed increased concentrations of the benzopyrans while the DC affected negatively or did not alter the synthesis of these compounds. Nevertheless, low levels of uliginosin B were detected in all treatments. Long time treatment of field grown acclimatized plants with DACP triggered plant growth doubling the biomass and chemical analyses demonstrated increased total phenolic compounds yields in the vegetative parts of plants submitted to the treatments. Furthermore, the analysis showed different pattern of metabolites accumulation, with higher yields of benzopyrans and uliginosin B accumulated in the reproductive parts of the plants treated with DACP during all experiment. The elevation of bioactive metabolites levels in response to the elicitor suggests that these compounds are inducible in plant defense response of H. polyanthemum. The results obtained are relevant since the plant did not suffer injury. Then, the system described represents a new approach in plant research aimed to optimize the conditions for biomass and accumulation of secondary metabolites