Biochemical alterations in species of genus Alternanthera exposed to UV-B and UV-C radiations

The knowledge about ultraviolet (UV) effects in medicinal plants is still limited when compared with what is already known about other environmental factors. To investigate this issue we carried out two experiments: the first aimed to study the production of betalains, total flavonoid, and antioxidant activity in plants of Alternanthera sessilis, Alternanthera brasiliana, Alternanthera tenella, and Alternanthera philoxeroides, which were exposed to UV-B radiation (280-315 nm) for different periods; the second performed the same analyses, adding the investigation of the antioxidant enzymes in A. sessilis, A. brasiliana, and A. philoxeroides, submitted to UV-C (100-280 nm) for different periods of exposure. In the first experiment, the plants grown for 50 days in greenhouse were exposed to different UV-B irradiation periods (0, 2, 4, 6, and 8 hours). The collections were conducted in two periods, immediately after each exposure time (0h) and after 24 hours, to view a possible recovery. During the period inside the greenhouse, the plants remained under natural light. The experimental design was completely randomized, in 4 x 5 x 2 factorial scheme with five replicates by treatment, each one represented by a plant. Among the species studied, A. sessilis showed higher levels of total betacyanins, betaxanthin, flavonoids, and greater antioxidant capacity compared to other species throughout the period of exposure to radiation. We observed that in the species A. sessilis and A. brasiliana the recovery time favored an increase in the production of these compounds. The species A. tenella and A. philoxeroides showed no increase in the production of their metabolites, after UV-B radiation exposure. A randomized experiment in factorial design 3 x 5 was conducted to analyze the effects of UV-C radiation with three species A. sessilis, A. brasiliana, and A. philoxeroides for times intervals of 0, 5, 10, 15, and 20 min, with five replicates for treatment. A. sessilis showed a higher increase in metabolites under UV-C radiation between 10 and 12 minutes of exposure; in A. brasiliana it was observed after 16 minutes of exposure. The species A. philoxeroides showed no increase in its content after irradiation, remaining equal to control. For the activity of the enzyme superoxide dismutase (SOD), the species showed no significantly differences, but for catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) showed greater activity. An increase in malondialdehyde (MDA) content under UV-C radiation was viewed in A. philoxeroides and A. sessilis. In this experiment it was observed that both radiations caused changes in the content of total betacyanins, betaxanthin, and flavonoids in the species A. sessilis and A. brasiliana, and UV-C radiation changed enzymatic activity only in the species A. philoxeroides. These changes depend on the time exposure to radiation and the defense mechanisms triggered.Ainda é limitado o conhecimento dos efeitos da radiação ultravioleta (UV) em plantas medicinais quando comparados com o que já se conhece sobre outros fatores ambientais. Para investigar essas foram realizados dois experimentos: o primeiro com o objetivo de estudar a produção de betalaínas, flavonoides totais e atividade antioxidante em plantas de Alternanthera sessilis, Alternanthera brasiliana, Alternanthera tenella e Alternanthera philoxeroides expostas por diferentes períodos à radiação UV-B (280-315 nm) e, no segundo foram realizadas as mesmas análises, sendo, nesse caso investigada também a resposta de enzimas antioxidantes em A. sessilis, A. brasiliana e A. philoxeroides submetidas a diferentes tempos de exposição à UV-C (100-280 nm). No primeiro experimento, plantas cultivadas há 50 dias em casa de vegetação foram expostas a diferentes tempos de radiação UV-B (0, 2, 4, 6 e 8 horas). As coletas foram realizadas em dois períodos, imediatamente após cada tempo de exposição (0h) e após 24h dos mesmos, para visualizar uma possível recuperação. Até a realização da segunda coleta as plantas permaneceram sob iluminação natural, em casa de vegetação. O delineamento experimental foi inteiramente ao acaso em esquema fatorial 4 x 5 x 2 com 5 repetições por tratamento, sendo cada uma representada por uma planta. Dentre as espécies em estudo, A. sessilis foi a que apresentou maior teor de betacianinas totais, betaxantina, flavonoides e maior poder antioxidante quando comparada com as demais espécies em todos os tempos de exposição à radiação. Nas espécies A. sessilis e A. brasiliana foi observado que o tempo de recuperação favoreceu o aumento da produção desses compostos. As espécies A. tenella e A. philoxeroides não apresentaram incremento nos seus metabólitos após exposição à radiação UV-B. Para analisar os efeitos da radiação UV-C foi delineado um experimento inteiramente ao acaso em esquema fatorial 3 x 5, com três espécies (A. sessilis, A. brasiliana e A. philoxeroides) em cinco tempos de radiação (0, 5, 10, 15 e 20 min), com cinco repetições por tratamento. Os resultados dos metabólitos estudados diante da radiação UV-C demonstraram que houve maior incremento destes compostos em A. sessilis, entre 10 e 12 minutos de exposição e em A. brasiliana após 16 minutos de exposição. A espécie A. philoxeroides não apresentou incremento do seu conteúdo depois de irradiadas mantendo-se iguais ao controle. Para a atividade da enzima SOD (Superóxido dismutase), as espécies não apresentaram diferenças significativas enquanto para CAT (Catalase) e APX (Ascorbato peroxidase), A. philoxeroides mostrou maior atividade. Aumento do conteúdo de MDA (malondialdeído) foi verificado em A. philoxeroides e A. sessilis diante da radiação UV-C. Nas condições deste experimento observou-se que ambas as radiações promovem mudanças no conteúdo de betacianinas totais, betaxantinas, e flavonoides nas espécies A. sessilis e A. brasiliana e que a radiação UV-C altera a atividade enzimática somente na espécie A. philoxeroides.Estas mudanças dependem do tempo de exposição e dos mecanismos de defesa acionados diante das radiações