Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10654/16199
Title: Cambios en el metaboloma de Piper bogotense Y Lupinus mutabilis en condiciones de invernadero
Title in english: Metabolomic changes of Piper Bogotense And Lupinus mutabilis in greenhouse conditions
Author: Rincón Aceldas, Sebastian Felipe
Date: 21-Apr-2017
Site: Campus UMNG
Abstract: Los ecosistemas andinos y altoandinos son parte fundamental de ciclos biogeoquímicos como el ciclo del agua y diferentes nutrientes como carbono, nitrógeno, fósforo entre otros. Estos ecosistemas se componen de una serie de escenarios (e.g., humedales) que almacenan una gran cantidad de elementos de la biodiversidad que ofrecen servicios ecosistémicos tales como abastecimiento a las comunidades próximas a estos ecosistemas, servicios de regulación, como el ciclo de los nutrientes en el suelo y captación de carbono y servicios culturales. En la diversidad vegetal encontrada en los ecosistemas andinos se pueden encontrar dos importantes géneros ampliamente distribuidos, género Piper y género Lupinus. Las plantas del género Piper se encuentran ampliamente distribuidas en las regiones tropicales y subtropicales del mundo, cuyos estudios se han orientado, entre otros, a conocer su diversidad química de forma profunda, reportando compuestos de alto interés farmacéutico, cosmético, gastronómico entre otros, entre los que se destacan algunos compuestos nitrogenados. Piper bogotense se encuentra distribuida en regiones andinas de Colombia y Ecuador; en la literatura se ha reportado la presencia de hojas de esta especie como parte de la hojarasca del lugar donde se encuentra distribuida, reportándose también que esta especie presenta facilidad en su descomposición, desempeñando de esta forma un rol importante en la circulación de nutrientes al medio ambiente. Del género Lupinus, tenemos a Lupinus mutabilis, distribuida ampliamente en los ecosistemas altoandinos. Las especies del género Lupinus poseen gran importancia en la fijación de nitrógeno atmosférico dado que en sus raíces se pueden encontrar nódulos habitados por diferentes especies bacterianas, principalmente de género Rhizobium, las cuales desempeñan su rol en el ecosistema como fijadoras de nitrógeno. Dado que se conoce poco sobre el efecto que podría ejercer el cambio en la disponibilidad de nutrientes en el metaboloma de estas plantas representativas de zonas andinas, el presente trabajo se enfocó a estudiar cómo las variaciones del nitrógeno disponible promueven cambios en su metabotipo. Para ello, se obtuvieron semillas de ambas especies y se germinaron en cámara húmeda para estimar el porcentaje de germinación con fines de caracterización de las semillas; al obtener las plántulas, se pasaron a invernadero y se sembraron en materas con un sustrato realizado a partir de arena de rio y tierra común en relación 1:2. Las plantas en su fase de invernadero fueron separadas por especie y por disolución nutritiva utilizada como tratamiento; se utilizaron para cada especie tres disoluciones nutritivas en las cuales solo se cambió la concentración total de nitrógeno y una disolución sin nutrientres (Agua) Sebastián Rincón Aceldas | Cambios en el metaboloma de P. bogotense y L. mutabilis Página 8 con el fin de determinar cómo cambiaba los perfiles metabólicos de ambas especies según la cantidad de nitrógeno inicial disponible en el sustrato. En primera instancia, se determinaron los subestados fenológicos de las plantas utilizando la escala BBCH y, según esta, se les asignó un código. Cuando las plantas se desarrollaron hasta llegar al subestado fenológico determinado, se colectaron las hojas, se sometieron a liofilización y, posteriormente, se sometieron a extracción en etanol mediante ciclos de ultrasonido. Las disoluciones obtenidas se perfilaron químicamente mediante HPLC-MS con una columna Premier C-18 (4,6 mm x 150 mm, 5 μm), utilizando un método de separación en gradiente de elución con una fase móvil compuesta por TFA 0.05% en agua y acetonitrilo. Los perfiles químicos obtenidos se sometieron un proceso de autoescalado y alineamiento para realizar el análisis estadístico multivariado en el programa SIMCA ® (v 13.3, Umetrics) con fines de construcción de modelos PCA y OPLS-DA y así establecer las diferencias en la composición química de los extractos asociadas al metabotipo. Con los espectros de masas obtenidos, se procedió a la identificación tentativa de los compuestos principales en cada extracto, con el fin de encontrar los posibles marcadores asociados a cada subestado y esquema de fertilización en cada especie. De lo anterior, se encontraron cambios en los perfiles metabólicos obtenidos por cada una de las categorías evaluadas, concluyendo de esta manera que en los subestados fenológicos evaluados para cada especie y, según el esquema de fertilización, es posible detectar cambios en el fenotipo metabólico mediante análisis multivariado, haciéndose evidente que a medida que ambas especies se van desarrollando, su metabolismo se va haciendo más diverso. Para Piper bogotense se determinaron cambios asociados a la producción de diferentes tipos de compuestos nitrogenados en los diferentes subestados fenológicos y, para Lupinus mutabilis, se determinó que en subestados iniciales, suele priorizarse la producción de alcaloides, mientras que en los subestados fenológicos más avanzados se produce mayor diversidad de metabolitos como isoflavonas.
Abstract: Andean and High Andean ecosystems are a fundamental part of biogeochemical cycles such as the water cycle and different nutrients such as carbon, nitrogen, phosphorus and others. These ecosystems are composed of a series of scenarios (eg, wetlands) that store a large number of elements of biodiversity that provide ecosystem services such as supply to communities close to these ecosystems, regulation services, such as the nutrient cycle in Soil and carbon capture and cultural services. In the plant diversity found in the Andean ecosystems can be found two important genera widely distributed, genus Piper and genus Lupinus. Plants of the genus Piper are widely distributed in the tropical and subtropical regions of the world, whose studies have been oriented, among others, to know their chemical diversity in a profound way, reporting compounds of high pharmaceutical, cosmetic, gastronomic interest, among others. Which are some nitrogen compounds. Piper Bogotense is distributed in Andean regions of Colombia and Ecuador; In the literature has been reported the presence of leaves of this species as part of the leaf litter of the place where it is distributed, also reporting that this species presents ease in its decomposition, playing in this way an important role in the circulation of nutrients to the environment environment. Of the genus Lupinus, we have Lupinus mutabilis, widely distributed in the High Andean ecosystems. The species of the genus Lupinus have great importance in the fixation of atmospheric nitrogen since in their roots nodules inhabited by different bacterial species, mainly of genus Rhizobium, which play their role in the ecosystem as fixers of nitrogen. Since little is known about the effect of the change in the availability of nutrients in the metabolome of these plants representative of Andean zones, the present work focused on how the variations of the available nitrogen promote changes in its metabootype. For this, seeds of both species were obtained and germinated in a humid chamber to estimate the percentage of germination for purposes of characterization of the seeds; When the seedlings were obtained, they were transferred to a greenhouse and planted with a substrate made from river sand and common soil in a 1: 2 ratio. Plants in their greenhouse phase were separated by species and by nutrient solution used as treatment; Were used for each species three nutritive solutions in which only the total nitrogen concentration and a solution without nutrientres (Water) were changed Sebastián Rincón Aceldas | Changes in the metabolomics of P. bogotense and L. mutabilis Page 8 in order to determine how the metabolic profiles of both species changed according to the amount of initial nitrogen available in the substrate. In the first instance, the phenological substates of the plants were determined using the BBCH scale and, according to this, they were assigned a code. When the plants developed until reaching the determined phenological substate, the leaves were collected, subjected to lyophilization and subsequently subjected to extraction in ethanol by ultrasound cycles. The obtained solutions were chemically profiled by HPLC-MS with a Premier C-18 column (4.6 mm x 150 mm, 5 μm), using a gradient elution method with a mobile phase composed of 0.05% TFA in water And acetonitrile. The chemical profiles obtained underwent a self - scaling and alignment process to perform the multivariate statistical analysis in the SIMCA ® program (v 13.3, Umetrics) for the purpose of constructing PCA and OPLS - DA models and thus establishing the differences in the chemical composition of The extracts associated with the metabootype. With the mass spectra obtained, we tentatively identified the main compounds in each extract, in order to find the possible markers associated with each substate and fertilization scheme in each species. From the above, we found changes in the metabolic profiles obtained by each of the categories evaluated, thus concluding that in the phenological substates evaluated for each species and, according to the fertilization scheme, it is possible to detect changes in the metabolic phenotype through Multivariate analysis, making it evident that as both species develop, their metabolism becomes more diverse. For Piper, changes associated with the production of different types of nitrogen compounds in the different phenological substates were determined and, for Lupinus mutabilis, it was determined that in initial substates, the production of alkaloids is usually prioritized, whereas in the substates.
Keywords AGROVOC: PIPER
LUPINUS MUTABILIS
INVERNADEROS
Appears in Collections:Biología Aplicada

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
RinconAceldasSebastianFelipe2017.pdfTesis2.76 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.