Contenido de flavonoides durante el crecimiento y desarrollo floral de Calendula officinalis L.

Resumen

En este trabajo se presenta el método colorimétrico del cloruro de aluminio, una técnica analítica directa para determinar cuantitativamente los flavonoides en la caléndula. Este enfoque utiliza una reacción química sencilla que implica tratar el extracto de caléndula con un reactivo de cloruro de aluminio, formando un complejo coloreado. La intensidad del color, evaluada mediante espectrofotometría, se correlaciona con la concentración de flavonoides.

Resumen

Caléndula (Calendula officinalis L.) con múltiples usos, destacando sus aplicaciones medicinales por su riqueza y diversidad en metabolitos secundarios, como los flavonoides, que poseen propiedades antiinflamatorias y antioxidantes. Este estudio analizó el crecimiento de las plantas y la distribución de la biomasa, así como la concentración total de flavonoides en flores tubulares, liguladas y cabezas de flores a lo largo del desarrollo floral. . La iniciación y diferenciación floral ocurrió cinco semanas después del trasplante, siguiendo un patrón sigmoide de acumulación de biomasa en sus órganos, así como en la altura de la planta. Los órganos aéreos alcanzaron una biomasa máxima de 76 g/g/planta el día 69. La tasa de crecimiento absoluto máxima fue de 2,38 g/día a los 62 días, mientras que la tasa de crecimiento relativo más alta se registró en los órganos reproductores el día 48 (0,137 g/g/día). Los flavonoides, expresados como equivalentes de quercetina, mostraron concentraciones más altas durante las etapas que van desde los botones florales a punto de abrirse hasta las cabezas de las flores completamente abiertas (145-177 mg/g de materia seca). Estos hallazgos enfatizan la importancia de la recolección en etapas óptimas para maximizar el contenido de flavonoides y aprovechar su potencial para aplicaciones terapéuticas y comerciales.

Introducción

El creciente interés en los metabolitos secundarios de las plantas medicinales está impulsado por sus diversas aplicaciones en las industrias farmacéutica, terapéutica, cosmética y otras. Entre ellas se encuentra la Calendula officinalis L., una planta herbácea anual de la familia Asteraceae originaria de la región mediterránea¹ pero ampliamente cultivada en todo el mundo, ha ganado reconocimiento debido a los diversos usos de sus flores, incluyendo aplicaciones ornamentales, medicinales, industriales y culinarias². Actualmente, Inglaterra es el mayor productor mundial de C. officinalis³.

Las cabezas de las flores son el órgano más utilizado de esta planta, ya que contienen compuestos bioactivos como flavonoides, carotenoides, terpenoides, aceites esenciales, taninos, cumarinas, carbohidratos y ácidos grasos 3,4,5,6. Estos compuestos naturales contribuyen a sus propiedades farmacológicas, incluyendo efectos antiinflamatorios, antioxidantes, antimicrobianos y cicatrizantes⁷. Históricamente, la C. officinalis, comúnmente conocida como caléndula de olla, se ha utilizado en sistemas de medicina tradicional como el Ayurveda y la homeopatía para aliviar una amplia gama de dolencias, desde heridas en la piel y trastornos gastrointestinales hasta irregularidades menstruales y afecciones inflamatorias⁸. Las aplicaciones modernas se extienden a las industrias farmacéutica, alimentaria y cosmética, donde los extractos de caléndula se incorporan a cremas, sueros, tinturas y sistemas de administración de medicamentos⁹. A pesar de la amplia investigación, persisten los desafíos para explotar plenamente el potencial terapéutico de C. officinalis. La variabilidad en la concentración de compuestos bioactivos debido a factores ambientales y de cultivo pone de manifiesto la necesidad de procesos de extracción y formulación estandarizados. La actividad biológica de los flavonoides y su identificación en los tejidos vegetales son aspectos esenciales del control de calidad^10,11.

En México, el cultivo de caléndula en maceta a menudo ocurre sin una comprensión detallada de sus procesos de crecimiento y desarrollo floral, lo que limita su rendimiento fisiológico, rendimiento y la correlación entre los compuestos bioactivos y los factores agronómicos. La concentración y distribución de flavonoides en los tejidos vegetales están influenciadas por las condiciones de crecimiento y cultivo, enfatizando la importancia de estudiar los procesos fisiológicos y de desarrollo de esta especie.

Este estudio tuvo como objetivo analizar la distribución de la biomasa y las relaciones entre sumideros y fuentes en los órganos vegetativos y reproductivos de C. officinalis, para identificar eventos clave de desarrollo floral, y cuantificar la concentración total de flavonoides en las cabezas de las flores mediante un método microespectrofotométrico propuesto aquí. Los hallazgos apuntan a optimizar las prácticas agrícolas y mejorar la calidad de los productos derivados de esta planta.

Protocolo

1. Materiales y métodos generales

1. Experimento de campo para detectar la iniciación floral
   1. Configure el experimento en condiciones de campo. Trasplante las plántulas de caléndula en un área de 153 m² con una densidad de plantación de plantas por metro cuadrado, espaciadas a 60 cm de distancia.
   2. Establecer el sistema de riego por goteo localizado con calibre 16/8000 NOTA: El lote de semillas utilizado en este experimento se cosechó de un solo genotipo, luego se seleccionó mediante el método de mejoramiento por selección masiva a lo largo de tres ciclos de cultivo anteriores. Para un clima templado, el momento de la siembra es mejor en la temporada de primavera, seguido del trasplante aproximadamente 2 meses después, cuando las plántulas están listas. Se recomienda el riego una vez a la semana. Se deben evitar plagas y enfermedades, y se debe realizar un manejo agronómico basado en las necesidades del cultivo.
2. Recoja muestras de plantas seleccionadas cada dos días, a partir de 14 días después del trasplante. Busque el meristemo apical bajo un microscopio estereoscópico (aproximadamente 40X) para determinar la fecha de aparición del primordio de la inflorescencia.
   NOTA: Cuando el meristemo floral (FM) aparece en al menos la mitad de las muestras, entonces esta fecha se puede registrar como la edad adecuada para FM. La unidad experimental para observar la iniciación floral fue de cinco meristemos en una sola planta, con ocho repeticiones (plantas). Análisis de crecimiento y desarrollo floral
   1. Recoja el capítulo apical cuando se abra el capullo floral.
      NOTA: Asegúrese de que las flores liguladas sean visibles.
   2. Realizar colectas de órganos florales durante las últimas siete etapas florales¹² (Figura 1).
      NOTA: En este experimento, se utilizaron cinco capítulos de ocho plantas diferentes en cada etapa fenológica. En todos los casos, las flores se recolectaron de la parte apical de la planta.
   3. Muestree plantas enteras seis veces a lo largo del ciclo biológico.
   4. Secar las muestras recogidas durante 48 h. Medir el peso seco de los órganos vegetativos y reproductivos.
      NOTA: Se recomienda el secado a 40 °C en un horno con circulación de aire.
   5. Calcular la Resistencia al Hundimiento (SS) y la Actividad del Hundimiento (SA) para los órganos vegetativo y reproductivo¹³.
      NOTA: Para SS y SA, utilice las fórmulas equivalentes a la Tasa de Crecimiento Absoluto (AGR) y la Tasa de Crecimiento Relativo (RGR), respectivamente.
   6. Traza curvas de crecimiento usando una hoja de cálculo.

2. Cuantificación de flavonoides totales¹⁴

1. Secar el material vegetal en un horno de aire forzado a 40 °C durante 48 h.
2. Guarde el material seco en bolsas de papel. Manténgalos en la oscuridad a temperatura ambiente (RT).
3. Congele el material vegetal con nitrógeno líquido para prepararlo para la molienda.
4. Muele el material congelado en un mortero de porcelana hasta que alcance una textura uniforme.
   NOTA: Tenga cuidado al manipular nitrógeno líquido, ya que puede salpicar al entrar en contacto con el material vegetal.
5. Preparación de la muestra: Pesar 25 mg de materia seca pulverizada de cada muestra. Añadir 500 μL de metanol al 80%.
6. Extracción de flavonoides: Incubar la mezcla en un ultrasonido a 70 °C durante una h. A continuación, centrifugarlo a 731 g durante 13 min¹⁵.
7. Preparar alícuotas: Tomar 150 μL del extracto obtenido y añadir 37 μL de metanol al 80%.
8. Mezcle 50 μL del extracto, 100 μL de cloruro de aluminio al 10% y 100 μL de acetato de potasio 1 M. Agregue agua destilada para llevar el volumen total a 5 mL.
9. Deje reposar la solución durante 30 minutos a temperatura ambiente.
10. . Se utilizó un espectrofotómetro para medir la absorbancia a 415 nm.
11. Generar curva de calibración: Prepare una solución madre disolviendo 2,7 mg de quercetina en 10 mL de metanol al 80%. A partir de este caldo, prepare una serie de 5 soluciones de quercetina que van desde 50, 100,175, 250 y 350 μL., y diluya hasta 10 mL.
12. Prepare muestras de calibración: Para cada solución de quercetina (500 μL), agregue 100 μL de cloruro de aluminio al 10% y 100 μL de acetato de potasio 1M, 1,5 mL de metanol al 80% y 2,8 mL de agua destilada.
13. Deje reposar la solución durante 40 minutos a temperatura ambiente.
14. Mida la absorbancia de las muestras de calibración a 415 nm con el espectrofotómetro. Registre los valores de absorbancia para construir la curva de calibración.
    NOTA: Compare la concentración total de flavonoides en flores de radio, flores tubulares y cabezas de flores enteras. Este experimento utilizó un diseño experimental completamente aleatorizado con cinco repeticiones por tratamiento. La variable de respuesta fue la concentración de flavonoides; las medias de tratamiento se compararon con la prueba de Tukey (SAS Institute, 2003).

Resultados

El crecimiento de C. officinalis exhibió una cinética de acumulación de biomasa sigmoide en toda la planta y sus órganos. Esta observación se alinea con los informes de otros autores, que muestran consistentemente una curva de crecimiento sigmoide. Entre los órganos aéreos, los tallos acumularon la mayor cantidad de biomasa (Figura 3). El crecimiento inicial en todos los órganos aéreos fue lento, con la floración y el desarrollo de las yemas a partir del día 41. La planta alcanzó su...

Discusión

Se identificaron dos tipos de flores, liguladas y tubulares (Figura 5). Encontramos que las flores liguladas contienen una menor concentración de flavonoides que las flores tubulares, con diferencias que van desde el 11% hasta el 53%. Esto indica que las flores tubulares acumulan más flavonoides que las flores liguladas, debido a que las flores tubulares tienen más biomasa y una mayor concentración de estos compuestos.

Cuando se c...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Horno de circulación de aire	Precision 17 GCA Corp.	N/A	Equipo
Bug clean	Alternagro	N/A	Control de plagas agrícolas con aceites y extractos vegetales
Metanol grado analítico	merck	822283	Reactivo
Nitrofoska especial 12+12+17+2 MgO+8 S	EUROCHEM	7/548/CEE,1999/45/CE	NPK - fertilizante granular contiene: nitrato de amonio, sales de amonio, fosfatos, sales de calcio, potasio, en algunos casos magnesio y oligoelementos. 1H-Pirazol, 3,4-dimetil-,fosfato (1:1)
PHC Healthy Start	PHC México	N/A	PHC Healthy Start 12-16-12 es un fertilizante para mejorar la nutrición, el color y el vigor de las plantas.
Quercetina	Sigma-Aldrich	204-187-1	Sustancia patrón