Projetos

Caraterização das populações do complexo stoechas do género Lavandula na região da Beira Interior com abordagem molecular, química e morfológica.

O género Lavandula pertence à família Lamiaceae constituída por espécies com características aromáticas e medicinais, muitas delas com grande interesse económico devido à produção de óleos essenciais. A importância dos óleos essenciais tem vindo a crescer nos últimos anos ao nível da aromaterapia, como agentes antimicrobianos na indústria alimentar e na terapêutica de doenças. Na região da Beira Interior crescem espontaneamente as espécies Lavandula pedunculata, L. stoechas subsp. luisieri e L. stoechas subsp. stoechas. O complexo stoechas é constituído pelas duas subespécies (luisieri e stoechas), que suscitam dúvidas quanto à sua distinção morfológica. Define-se complexo de espécies como um conjunto de organismos intimamente relacionados, tão semelhantes do ponto de vista morfológico, que os limites entre eles não são claros. No entanto, as duas subespécies diferenciam-se potencialmente pelo perfil de compostos químicos dos seus óleos essenciais. A Lavandula stoechas subsp. luisieri só partilha a exclusividade de produção de compostos de necrodanos com outra espécie do Reino Plantae, a espécie Evolvulus alsinoides L. (Kashima e Miyazawa, 2014). Sendo a sua produção tão peculiar, os necrodanos têm vindo a ser considerados marcadores químiotaxonómicos da subespécie (Lavoine Hanneguelle e Casabianca, 2004; Zuzarte et al., 2012), revelando elevado potencial biológico, nomeadamente antimicrobiano, inseticida, anti-inflamatório, anticancerígena e anti-colinesterásico (Arantes et al., 2016; González-Coloma et al. 2006; Pombal et al. 2016; Videira et al., 2013). 

Considerando a última atualização da flora da Península Ibérica, a Flora Ibérica (Morales, 2010), os referenciais taxonómicos e morfológicos têm gerado alguma discordância, quer ao nível morfológico quer ao nível da distribuição das subespécies, no caso do complexo stoechas. A Lavandula stoechas subsp. luisieri não ocorre na Beira Interior de acordo com a Flora Ibérica, o que não é confirmado por estudos recentes (González-Coloma et al. 2011; Pombal et al. 2016; Domingues et al. 2021). A Lavandula pedunculata será utilizada neste estudo como um grupo externo, pois não suscita dúvidas de identificação do ponto de vista morfológico e químico (Zuzarte et al. 2009). 

Serão utilizados marcadores moleculares desenvolvidos para o género, para ajudar a clarificar a taxonomia e relações evolucionárias e possíveis fenómenos de hibridação nestes taxa simpátricos (Adal et al., 2015). Noutras espécies tem-se verificado hibridação natural mesmo em espécies distintas, por exemplo em espécies do género Quercus, em espécies do género Inga ou, ainda, no complexo halepensis (Bucci et al., 1998; Petit et al., 2004; Rollo et al., 2016). Moran et al. (2012) referem que a hibridização é um processo prevalente em muitas espécies, com consequências para a taxonomia das espécies e adaptação local.

 

Várias perguntas ser colocam neste estudo. Será que são duas subespécies distintas do ponto de vista morfológico, químico e genético? Se são subespécies distintas qual o mecanismo que levou ao início da especiação? Como é que as subespécies estão a divergir, se a hibridação é prevalente, como parece ser evidente com base em características morfológicas? Será que os compostos bioquímicos e moleculares vão conseguir estabelecer diferenças seguras entre as duas subespécies? Poderão ser encontrados descritores morfológicos coadjuvantes que distingam sem ambiguidades as duas subespécies? 

 

Neste sentido, no âmbito do Programa Integrado em IC&DT CULTIVAR, pretende -se identificar e recolher exemplares de diferentes populações das diferentes subespécies de Lavandula do complexo stoechas da Beira Interior, onde é simpátrico, para além de exemplares da espécie L. pedunculata. Numa primeira fase, selecionar populações na região, caracterizar e distinguir a nível morfológico, extrair os óleos essenciais e caracterizar o perfil químico, paralelamente caraterizar genotipar os indivíduos das populações usando com microssatélites nucleares. Finalmente, contribuir para a clarificação da caracterização e distinção das subespécies de Lavandula, assim como fornecer informações para a valorização das espécies e potenciais usos e aplicações.

 

Os objetivos específicos do projeto são os seguintes:

  1. Identificação de populações das diferentes espécies e georreferenciação dos indivíduos recolhidos
  2. Descrição morfológica
  3. Extração e caraterização dos compostos químicos dos óleos essenciais
  4. Genotipagem com EST-nuSSR de todos os exemplares recolhidos
  5. Conservação ex situ por meio de sistemas de propagação in vitro
  6. Herborização dos exemplares recolhidos
  7. Modelação ecológica em cenários de aquecimento global
  8. Valorização das espécies tendo em conta aspetos da etnobotânica regional e produção de compostos químicos

 

2021-07 - Projeto novo 2

Equipa

Fernanda Delgado (IPCB); Joana Domingues (CBPBI/CICS-UBI); Maria Margarida Ribeiro (IPCB); Maria Teresa Coelho (IPCB); Sílvia Ribeiro (ISA); José Carlos Gonçalves (IPCB); Paulo Fernandez (IPCB); Tatiana Diamantino (IPCB); Celina Barroca (IPCB); Débora Caramelo (CBPBI); Miguel Ferreira (IPCB); Natália Roque (IPCB).

 

Bibliografia:

Adal, A.M., Demissie, Z.A., Mahmoud, S.S. (2015) Identification, validation and cross-species transferability of novel Lavandula EST-SSRs. Planta 241, 987-1004. 10.1007/s00425-014-2226-8

Arantes, S., Candeias, F., Lopes, O., Lima, M., Pereira, M., Tinoco, T., Cruz-Morais, J., Martins, M. R. (2016). Pharmacological and toxicological studies of essential oil of Lavandula stoechas subsp. luisieri. Planta Medica, 82, 1266–1273. https://doi.org/10.1055/s-0042-104418

Bucci, G., Anzidel, M., Madaghiele, A., Vendramin, G.G. (1998) Detection of haplotypic variation and natural hybridization in halepensis-complex pine species using chloroplast simple sequence repeat (SSR) markers. Molecular Ecology 7, 1633-1643. https://doi.org/10.1046/j.1365-294x.1998.00466.x

Domingues, J., Delgado, F., Gonçalves, J. C., & Santos Pintado, C. (2021). Essential oils of Lavandula stoechas subsp. luisieri as antifungal agent against fungi from strawberry tree Fruit. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 9, 98–106. https://doi.org/10.17265/2328-2150/2021.03.002

González-Coloma, A., Delgado, F., Rodilla, J. M., Silva, L., Sanz, J., & Burillo, J. (2011). Chemical and biological profiles of Lavandula luisieri essential oils from western Iberia Peninsula populations. Biochemical Systematics and Ecology, 39, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.bse.2010.08.010

González-Coloma, A., Martín-Benito, D., Mohamed, N., García-Vallejo, M. C., & Soria, A. C. (2006). Antifeedant effects and chemical composition of essential oils from different populations of Lavandula luisieri L. Biochemical Systematics and Ecology, 34, 609–616. https://doi.org/10.1016/j.bse.2006.02.006

Kashima, Y., Miyazawa, M. (2014). Chemical composition and aroma evaluation of essential oils from Evolvulus alsinoides L. Chemistry & Biodiversity, 11(3), 396–407.

Lavoine Hanneguelle, S., Casabianca, H. (2004). New compounds from the essential oil and absolute

of Lavandula luisieri L. Journal of Essential Oil Research, 16(5), 445–448. https://doi.org/10.1080/10412905.2004.9698768

Morales R. (2010). Flora Iberica. Lavandula. Real Jardín Botánico CSIC.

Moran, E.V., Willis, J., Clark, J.S. (2012) Genetic evidence for hybridization in red oaks (Quercus sect. Lobatae, Fagaceae). American Journal of Botany 99, 92-100. 10.3732/ajb.1100023

Petit, R.J., Bodénès, C., Ducousso, A., Roussel, G., Kremer, A. (2004) Hybridization as a mechanism of invasion in oaks. New Phytologist 161, 151-164. 10.1046/j.1469-8137.2003.00944.x

Pombal, S., Rodrigues, C. F., Araújo, J. P., Rocha, P. M., Rodilla, J. M., Diez, D., Granja, Á. P., Gomes, A. C., Silva, L. A. (2016). Antibacterial and antioxidant activity of Portuguese Lavandula luisieri (Rozeira) Rivas-Martinez and its relation with their chemical composition. SpringerPlus, 5. https://doi.org/10.1186/s40064-016-3415-7

Rollo, A., Lojka, B., Honys, D., Mandák, B., Wong, J.A.C., Santos, C., Costa, R., Quintela-Sabarís, C., Ribeiro, M.M. (2016) Genetic diversity and hybridization in the two species Inga ingoides and Inga edulis: potential applications for agroforestry in the Peruvian Amazon. Annals of Forest Science 73, 425-435. 10.1007/s13595-015-0535-0

Videira, R., Castanheira, P., Grãos, M., Salgueiro, L., Faro, C., Cavaleiro, C. (2013). A necrodane monoterpenoid from Lavandula luisieri essential oil as a cell-permeable inhibitor of BACE-1, the β-secretase in Alzheimer’s disease. Flavour and Fragrance Journal, 28, 380–388.

Zuzarte, M, Gonçalves, M. J., Cavaleiro, C., Dinis, A. M., Canhoto, J. M., Salgueiro, L. (2009). Chemical Composition and Antifungal Activity of the Essential Oils of Lavandula pedunculata (Miller) Cav. Chemistry & Biodiversity, 6(8), 1283–1292.

Zuzarte, M., Gonçalves, M. J., Cruz, M. T., Cavaleiro, C., Canhoto, J., Vaz, S., Pinto, E., Salgueiro, L. (2012). Lavandula luisieri essential oil as a source of antifungal drugs. Food Chemistry, 135, 1505–1510. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.05.090

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