Estudio de los compuestos volátiles florales de las especies Anthurium caramantae Engl y Stenospermation weberbaueri Engl (Araceae) mediante una aproximación metabolómica
Trabajo de grado - Maestría
2023-09-21
spa:Las plantas sintetizan compuestos orgánicos volátiles biogénicos (BVOCs) que están relacionados con diversos procesos fisiológicos, incluyendo la defensa contra insectos, la atracción de polinizadores, la comunicación entre individuos y la comunicación entre células dentro del organismo. La familia Araceae es conocida por liberar compuestos volátiles durante la antesis, lo cual es un factor importante para atraer a los polinizadores. Sin embargo, la mayoría de los estudios sobre esta familia se han centrado en un número reducido de géneros, que representan menos del 4%. Para Colombia, un país con alto endemismo en Araceae donde no se han reportado estudios en donde se revele la química floral de sus especies. Con el fin de abordar esta laguna de conocimiento, se propuso analizar los compuestos volátiles de las especies Stenospermation weberbaueri Engl. y Anthurium caramantae Engl. especies nativas encontradas en el Parque Nacional Natural Selva de Florencia (Samaná) y el Jardín Botánico de la Universidad de Caldas (Manizales) respectivamente; mediante una aproximación metabolómica, utilizando extracción de espacio de cabeza dinámico y cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas. Para el estudio se recolectaron muestras de inflorescencia en fase femenina y masculina de ambas especies en campo, los datos obtenidos se analizaron mediante análisis discriminante de mínimos cuadrados parciales para identificar los compuestos más importantes en la clasificación entre las fases y relacionarlos con las vías biosintéticas. Los resultados revelaron que el perfil volátil de A. caramantae está compuesto por 18 BVOCs. El compuesto con tiempo de retención de 18.9 minutos, que aún no ha sido identificado, exhibió la concentración más alta en la fase femenina, mientras que la 2-nonanona fue el compuesto predominante en la fase masculina de la antesis. El perfil volátil de S. weberbaueri se compone de un total de 43 BVOCs, destacando el 3-pentanol como el compuesto con mayor concentración en ambas fases de la antesis. Cabe destacar que este hallazgo constituye el primer informe de la presencia de dicho compuesto en una especie perteneciente a la familia Araceae. Además, se encontró que la mayoría de los compuestos en A. caramantae son derivados de la ruta de los ácidos grasos, mientras que en S. weberbaueri la mayoría de los compuestos son derivados de terpenos. Este estudio permitió conocer por primera vez el perfil volátil de estas dos especies de Araceae y proporcionar información relevante para comprender su ecología de polinización. Estos resultados pueden ser aplicados tanto en el ámbito de la conservación y cuidado de los ecosistemas, como en el desarrollo de la industria agroalimentaria, farmacéutica o cosmética. eng:Plants synthesize biogenic volatile organic compounds (BVOCs) that are associated with various
physiological processes, including defense against insects, attraction of pollinators, inter-individual
communication, and cell-to-cell communication within the organism. The Araceae family is known
to release volatile compounds during anthesis, which is an important factor in attracting pollinators.
However, most studies on this family have focused on a limited number of genera, representing less
than 4%. For Colombia, a country with high endemism in Araceae, no studies have been reported
that reveal the floral chemistry of its species. To address this knowledge gap, it was proposed to
analyze the volatile compounds of the species Stenospermation weberbaueri Engl. and Anthurium
caramantae Engl., native species found in the Selva de Florencia Natural National Park (Samaná)
and the Botanical Garden of the University of Caldas (Manizales), respectively, using a metabolomic
approach. Dynamic headspace extraction and gas chromatography coupled with mass spectrometry
were employed. For the study, samples of female and male inflorescences of both species were
collected in the field, and the obtained data were analyzed using partial least squares discriminant
analysis to identify the most important compounds in the classification between the phases and relate
them to biosynthetic pathways. The results revealed that the volatile profile of A. caramantae
consists of 18 BVOCs. The compound with a retention time of 18.9 minutes, which has not been
identified yet, exhibited the highest concentration in the female phase, while 2-nonanone was the
predominant compound in the male phase of anthesis. The volatile profile of S. weberbaueri is
composed of a total of 43 BVOCs, with 3-pentanol being the compound with the highest
concentration in both phases of anthesis. It is worth noting that this finding represents the first report
of the presence of this compound in a species belonging to the Araceae family. Furthermore, it was
found that most compounds in A. caramantae are derived from the fatty acid pathway, while in S.
weberbaueri, most compounds are derived from terpenes. This study provided the first insight into
the volatile profile of these two Araceae species and provided relevant information for understanding
their pollination ecology. These results can be applied in the fields of ecosystem conservation, as
well as in the development of the agri-food, pharmaceutical, or cosmetic industries.