Análisis
comparativo de indicadores químicos de la hoja y diterpenos de exudados
foliares de Nicotiana tabacum L.
Comparative analysis of leaf chemical indicators and diterpenes from leaf exudates of Nicotiana tabacum L.
Yanelis Capdesuñer,I Maribel Rivas,I Janet Quiñones-Galvez,I Madelin Gallo,II Erinelvis Rodríguez,II Juan L. Pérez,II Ermis Yanes-PazI, Martha HernándezI
ICentro
de Bioplantas, Universidad de Ciego de Ávila, carretera a Morón,
km 9. Ciego de Ávila. CP 69450. Cuba.
IIUCTB Estación Experimental del Tabaco de Cabaiguán,
Sancti Spíritus, Cuba.
RESUMEN
Las plantas son una fuente extraordinaria para el aislamiento de productos naturales. El descubrimiento de nuevos metabolitos es esencial para el desarrollo de químicos en diferentes industrias. El objetivo de esta investigación es determinar la composición química de la hoja y de los extractos etanólicos obtenidos a partir de exudados foliares de diez accesiones no comerciales de Nicotiana tabacum L., dos de ellas cubanas, para proponer su uso en la obtención de productos naturales bioactivos o en la inclusión de ellas en programas de mejoramiento genético con fines comerciales. Los indicadores morfológicos y químicos evaluados mostraron diferencias entre accesiones. La accesión Nic 1016 mostró la mayor altura y número de hojas, junto a las accesiones Nic 1061 y SNN mientras que la accesión cubana BHmN se mantuvo por debajo de todas las accesiones. Las accesiones evaluadas mostraron una diversidad química de los extractos crudos a partir de los exudados foliares y cuatro de ellas (Nic 1017, Nic 1003, CE y BHmN) mostraron la presencia del diterpeno cis abienol, metabolito secundario de interés por sus potenciales de aplicación. La Nic 1017 mostró los mejores indicadores de composición química de la hoja y la BHmN los menos adecuados, que influyen en la calidad. Estos resultados permiten realizar un acercamiento a una determinación morfológica comparativa entre accesiones y una caracterización química de la composición de la hoja y de los extractos obtenidos a partir de las accesiones de tabaco no antes caracterizadas, con posible actividad biológica.
Palabras clave: aislamiento, composición química, indicadores, mejoramiento genético, tabaco.
ABSTRACT
Plants are a great source for the isolation of natural products. The discovery of novel metabolites from plants is essential for the development of chemicals used in different industries. The objective of this research is to determine the chemical composition of leaf and ethanolic leaf exudates from 10 noncommercial accessions of Nicotiana tabacum L., two of them cuban, to propose their use for the production of bioactive natural products or their inclusion in breeding program to commercial purposes. The morphological and chemical indicators evaluated showed differences among accessions. The accession Nic 1016 showed the highest height and number of leaves, together with Nic 1061 and SNN while BHmN remained low compared with the rest of accessions. Accessions showed a chemical diversity of the crude extracts from leaf exudates and four of them (Nic 1017, Nic 1003, CE y BHmN) showed the presence of diterpene cis abienol, secondary metabolite of interest due to its potential application. The accession Nic 1017 showed the best indicators of leaf chemical composition with influence in quality and BHmN showed the indicators less adequate. These results allow a comparative morphological approach to determine the chemical characterization of the leaf composition and the obtained extracts using tobacco accessions not fully characterized before with possible biological activity.
Key words: isolation, chemical composition, indicator, genetic improvement, tobacco.
INTRODUCCIÓN
Las plantas
constituyen una fuente importante de diversidad natural por la gran cantidad
de compuestos que sintetizan, muchos de los cuales son útiles en la agricultura,
la medicina humana, en la preservación de alimentos, en el control de
enfermedades, (1, 2, 3, 4, 5, 6). Los aspectos morfológicos de las plantas
determinados por la genética entre otros factores, están en estrecha
relación con la existencia de esta amplia diversidad química en
la composición de los metabolitos entre diferentes especies (7). Semejante
diversidad química es consecuencia del proceso evolutivo que ha llevado
a la selección de especies con mejores defensas contra el ataque microbiano,
o la depredación de insectos y animales (7). Hoy en día se sabe
que estos metabolitos tienen un rol importante en el mecanismo defensivo de
las plantas (8). Por lo tanto, debido al impacto negativo que provoca el uso
desmedido de plaguicidas sintéticos sobre la fauna benéfica, el
hombre y en general sobre el medio ambiente (9, 10), en los últimos años
se está retornando al uso de las plantas como fuente de plaguicidas más
seguros (11, 12). Estos productos naturales se presentan como alternativa al
uso de productos sintéticos para el control de plagas (13).
El tabaco (Nicotiana tabacum L.) es una planta modelo de la familia
Solanácea, a la que pertenecen cultivos de importancia agrícola
como el tomate y la papa. El tabaco es resistente al medio, de ciclo corto,
de fácil cultivo. Se conocen las propiedades curativas y plaguicidas
de la planta de tabaco, por sus características y presencia de compuestos
que le confieren además propiedades organolépticas y una alta
productividad, así como también la presencia de tricomas glandulares
en las hojas, involucrados en la secreción de compuestos, principalmente
diterpenos y ésteres de azúcares en los exudados de la superficie
de las hojas (14). El aislamiento de estos compuestos de la superficie foliar,
permite obtener estos productos con un menor grado de contaminación de
los constituyentes del interior de la hoja. Todas estas características
convierten al tabaco en un cultivo atractivo para el estudio de indicadores
químicos de las hojas, que son de gran importancia en la calidad del
producto con fines comerciales, la aleloquímica y los usos alternativos
del tabaco para la obtención de productos naturales con diferentes fines
(15).
No obstante a todo lo conocido del tabaco, se desconocen comparativamente las
características químicas y morfológicas de accesiones no
comerciales de Nicotiana tabacum L. Este trabajo tiene como objetivo
determinar la composición química de la hoja y de los extractos
obtenidos a partir de exudados foliares de accesiones de Nicotiana tabacum
L, para proponer su uso en la obtención de productos naturales bioactivos
o su inclusión en programas de mejoramiento genético con fines
comerciales.
MATERIALES Y MÉTODOS
1.
Determinación de indicadores morfológicos de accesiones de tabaco
seleccionadas
Se seleccionaron diez accesiones de tabaco para la experimentación que
mostraron en investigaciones previas diferentes perfiles de diterpenos en extractos
diclorometánicos (datos no mostrados), ocho de ellas se proporcionaron
por el Banco de Germoplasma del IPK-Gatersleben, Alemania: Nic 1003 (“TI 66”),
Nic 1006 (“TI 193”), Nic 1015 (“TI 1341”), Nic 1016 (“Incekara”), Nic 1017 (“Red
Russian”), Nic 1019 (“TI 998”), Nic 1061 (“TI 1738”) y SNN (Samsun NN), las
accesiones BHmN y CE (Corojo Especial) por el Centro de Ingeniería Genética
y Biotecnología, Habana, Cuba. Las semillas se sembraron en semillero
y bandejas flotantes
A los 45 días las plantas se individualizaron y se trasplantaron a las
bolsas de polietileno con capacidad para 6 kg, se llenaron con suelo cachaza
zeolita (3:2:1) (m:m:m) respectivamente. Se trasplantaron un total de diez plantas
por accesión que crecieron hasta los 70 días después del
trasplante.
Después de 14 días de su trasplante a las bolsas se evaluaron
los indicadores morfológicos cada 14 días cómo, número
de hojas y altura de la planta, para un total de cinco evaluaciones hasta los
70 días.
2. Obtención, separación e identificación de extractos
crudos ricos en diterpenos obtenidos a partir de exudados foliares de hojas
frescas de accesiones de tabaco 2.1 Obtención de extractos crudos etanólicos
de exudados foliares de tabaco
Se obtuvieron extractos crudos de exudados foliares a partir de todas las hojas
de tres plantas de las diez accesiones seleccionadas, a los 70 días de
trasplantadas a las bolsas con el empleo de 500 mL de etanol al 90 % como solvente
y se concentraron hasta un volumen de 50 mL en el laboratorio de Ingeniería
Metabólica del Centro de Bioplantas. El extracto se almacenó a
4 ºC para su análisis posterior (16).
2.2 Separación e identificación de diterpenos de extractos
crudos obtenidos a partir de exudados foliares de accesiones de tabaco por cromatografía
en capa fina (CCF)
Para determinar la presencia de compuestos en los extractos etanólicos
de exudados foliares obtenidos se realizaron cromatografías de capa fina
en placas de silicagel sobre tarjetas de aluminio (DC-60 F 254, 20 x 10 cm,
MERCK) en el Instituto de Fitomedicina de la Universidad de Hohenheim, Stuttgart.
Se aplicaron 20 μL de cada extracto preparado a una concentración
de 10 μg
μL-1
con una separación de 1 cm entre ellos. Se utilizó el siguiente
sistema de solvente para las corridas cromatográficas: Terbutyl Metil
Éter (TBME): Isooctano: Metanol (50:50:10; v:v:v). Las placas se observaron
a 254 nm y 366 nm.
3. Determinación de indicadores químicos en hojas secas
de accesiones de tabaco
Se tomaron al azar 30 hojas de tabaco de diferentes partes de la planta de varias
plantas por accesión, se ensartaron en cujes de tabaco y se colocaron
en la casa de curado para su secado y curación durante 55 días,
posteriormente se enviaron dichas muestras al Instituto de Investigaciones del
Tabaco de la Habana para evaluarle los siguientes indicadores químicos:
K2O (%), Na2O (%), CaO, MgO, Cu (mg kg-1), Zn(mg kg-1),
Mn(mg kg-1), Fe(mg kg-1), Nitrógeno (%), Nicotina
(%), Cl (%), Cenizas (%), pH y Alcalinidad. Los análisis se realizaron
de acuerdo a los métodos establecidos en el Laboratorio de Agroquímica
del Instituto de Investigaciones del TabacoB.
Análisis
estadístico
El análisis de los datos se realizó con el utilitario Statistical
Package for Social Sciences (SPSS) (versión 15 para Windows) (17). Se
realizaron pruebas paramétricas (ANOVA de un factor y bifactorial). Se
aplicaron pruebas de Tukey HSD en los casos en los cuales los ANOVA presentaron
diferencias significativas. Previamente se demostró que los datos de
cada tratamiento cumplían los supuestos de distribución normal
y homogeneidad de varianzas, según las pruebas Kolmogorov-Smirnov y Levene
respectivamente para p=0,05. Los detalles del tratamiento estadístico
aparecen en cada Tabla en resultados y discusión.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1.
Indicadores morfológicos de accesiones de tabaco seleccionadas
Los indicadores morfológicos evaluados muestran las diferencias entre
accesiones para cada momento de evaluación.
Todas las plantas de las accesiones evaluadas presentaron un incremento de la
altura y el número de hojas al transcurrir el tiempo acorde con el crecimiento
de las plantas (Tablas I y II). La gran mayoría de las accesiones mostraron
una altura y un número similar de hojas a los 14 días después
del trasplante a bolsas con excepción de la accesión 1016 que
mostró valores superiores a todas.
Con el transcurso del tiempo el ritmo de crecimiento de las accesiones se mostró
diferente, tal es el caso de la accesión 1061 que incrementó su
altura y número de hojas considerablemente a partir de los 28 días
después del trasplante a las bolsas para lograr ser una de las accesiones
con mayor altura y número de hojas junto a las accesiones 1016 y SNN
al final del experimento. La accesión BHmN siempre se mantuvo por debajo
en altura de todas las accesiones, similar a la Nic1015.
En la dinámica del crecimiento la mayoría de las accesiones desarrollaron
de dos a tres hojas cada 14 días (Tabla
II). Para el caso de la Nic 1061 y SNN el crecimiento y desarrollo de las
hojas fue mayor, al formarse alrededor de cuatro a siete hojas cada 14 días
sobre todo en los primeros 42 días después del trasplante a las
bolsas (Tabla II).
El indicador número de hojas por planta conjuntamente con el área
foliar, son aspectos importantes en este cultivo dónde las hojas son
el órgano vegetal fundamental, tanto por ser el órgano de la fotosíntesis
del cual se deriva un eficiente crecimiento y desarrollo, como que es uno de
los pocos cultivos, que llega al mercado en forma de hojas.
A los 70 días después del trasplante a las bolsas, las accesiones
con mayor altura y número de hojas fueron Nic 1016, SNN y Nic 1061 (Tablas
I y II). Estos dos parámetros generalmente tienden a estar muy relacionados
porque a medida que la planta crece en altura emite un mayor número de
hojas durante este crecimiento. Las plantas con mayor altura se encontraron
en las accesiones mencionadas anteriormente pero sin diferencia con la accesión
CE, cubriendo valores entre 60 y 68 cm aproximadamente, lo que corresponde a
una altura esperada para la edad de las plantas en condiciones de bolsas en
casas de cultivo. Las plantas con estatura mediana presentaron valores entre
45 y 55 cm aproximadamente. La accesión de menor altura fue la BHmN sin
diferencia con las accesiones Nic 1015 y Nic 1003 (Tabla
I).
Para el caso del número de hojas, a los 70 días se definen tres
grupos; un primer grupo comprendido por las accesiones Nic 1016, SNN y Nic 1061
con los mayores valores entre 18 y 19 hojas por planta, un segundo grupo en
el que se encuentra la accesión Nic 1003 con 16 hojas y un tercer grupo
representado por el mayor número de accesiones con valores de entre 12
y 14 hojas por planta (Tabla
II).
Estos resultados permiten realizar un acercamiento a una determinación
morfológica comparativa de desarrollo dinámico entre accesiones,
analizando estos indicadores morfológicos para su caracterización
parcial, pero no determinan en la producción de compuestos específicos
en tricomas y la superficie de la hoja, ni en la composición química
del interior de la hoja, ni en la actividad biológica de los mismos.
La composición química está determinada genéticamente
pero en relación con la presencia de estructuras especializadas en la
hoja involucradas en la síntesis y almacenamiento de los metabolitos
presentes en ella (14, 18, 19, 20). Por supuesto, una vez que la accesión
muestre la capacidad de síntesis de un metabolito determinado, una planta
que produce una adecuada altura y por consiguiente un gran número de
hojas con un área foliar considerable, pudiera producir grandes cantidades
del metabolito de interés. Por lo que, el conocimiento de los aspectos
morfológicos es importante a la hora de establecer un proceso de producción.
2. Separación e Identificación de compuestos presentes
en los exudados foliares de hojas frescas 2.1 Obtención de extractos
crudos etanólicos de exudados foliares de tabaco
Se obtuvieron extractos crudos etanólicos a partir de los exudados foliares
de tabaco de las diez accesiones a los 70 días después del trasplante
a las bolsas, que presentaron diferencias entre ellos en cuanto a concentración
y rendimiento de los extractos (16).
2.2. Separación e Identificación por cromatografía
en capa fina (CCF) de extractos etanólicos
La cromatografía en capa fina de los extractos reveló una diversidad
en la composición química dada por la accesión de tabaco,
así como también la concentración de los extractos y los
compuestos mayoritarios en todos los casos (figura).
Al observar las CCF a las dos longitudes de onda, se detectó un mayor
número de compuestos a 254 nm y un menor número de compuestos
a 366 nm por lo que la CCF observada a 254 nm nos permite comparar la presencia
diferencial de varios compuestos. La CCF mostró que el esclareol (Sc),
un diterpeno de tipo labdano de Salvia sclarea, utilizado como patrón
en este ensayo, no es visible a la luz ultravioleta, por lo que en estas condiciones
no es posible determinar la presencia de este diterpeno en los exudados etanólicos
obtenidos. La presencia de cis abienol, otro diterpeno de tipo labdano se observó
en las accesiones Nic 1003, Nic 1017 y en las cubanas BHmN y CE.
No se observó presencia de cis abienol en el resto de las accesiones
evaluadas. El máximo de absorción para el cis abienol es de 238
nm por lo que a 254 nm se puede observar mucho mejor que para 366 nm, es por
ello que en estas condiciones podemos observar una banda en la CCF a la altura
que corresponde según las características de la corrida. Se comprobó
que estos extractos etanólicos muestran la presencia de este diterpeno,
excepto para la SNN que en estos extractos carecen de este compuesto por lo
que consideramos que las semillas adquiridas no son SNN originales. La presencia
o ausencia de estos compuestos en los tricomas y superficies foliares está
determinada genéticamente, por lo que además constituye un indicador
que caracteriza a cada una de estas accesiones y permite conjuntamente con los
otros descriptores comprobar la autenticidad del material vegetal. Determinar
la presencia de cis abienol en accesiones no comerciales de tabaco, permite
determinar fuentes naturales de este compuesto, lo que es de gran importancia
teniendo en cuenta las nuevas perspectivas de la ingeniería metabólica
en las múltiples aplicaciones de este compuesto. Se tienen en cuenta
sus propiedades como precursor de importantes compuestos del sabor y aroma del
tabaco durante el proceso de curado de la hoja (20). Además, la aplicación
de este compuesto en la industria de perfumes por sus cualidades, basadas en
la estructura química y enzimas involucradas en su síntesis (21),
que proporcionan en ocasiones un mejor material de partida a partir del cis
abienol que del esclareol ya usado para estos fines (22). Se destaca su relación
con la defensa de la planta de tabaco a patógenos (8) y su actividad
inhibitoria de la enfermedad bacteriana del Wilt producida por la bacteria Ralstonia
solanacearum en tomate, tabaco y arabidopsis entre otras (23).
Para el caso del patrón de a-CBT diol se aprecia una banda tenue
en la CCF observada a 254 nm. El máximo de absorción de los diterpenos
de tipo cembreno (a, ß-CBTdioles y a,ß-CBT oles) es 210 nm, por
lo que se explica que a 254 nm la banda esperada sea tenue incluso cuando la
cantidad aplicada sea alta. Por tanto, determinar la presencia de este compuesto
en los extractos de exudados foliares obtenidos resulta difícil en estas
condiciones de corrida y revelado además de la presencia de otras bandas
alrededor de la altura esperada.
Un menor número de compuestos, bajo las condiciones de corrida utilizadas,
quedan retenidos en el punto de aplicación y otros se escapan con el
frente de corrida no obstante este sistema permite la separación de una
gran cantidad de compuestos de interés de los extractos crudos, la identificación
del cis abienol y muestra la diversidad química que presentan los extractos,
lo que presupone a una amplia diversidad de aplicaciones potenciales de los
mismos. La separación e identificación por HPLC permitiría
comprobar la presencia de estos diterpenos de interés y otros compuestos.
Resultados similares en la composición química de exudados foliares
se han encontrado en un gran número de accesiones de Nicotiana pertenecientes
al germoplasma del USDA (United States Department of Agriculture) y a las colecciones
del Instituto de Tabaco Bergerac de Francia que mostraron una variación
considerable entre ellas en cuanto a la presencia y contenido de los diferentes
tipos de diterpenos (20). Se cree que esta diversidad es el resultado de una
variación intraespecífica, se ha visto que las variedades de tipo
Burley sólo producen diterpenos de tipo cembranoides, mientras que las
de tipo oriental producen diterpenos de tipo labdanoides en general cis abienol
y los cembranoides (14, 20).
3. Indicadores químicos hojas secas de accesiones de tabaco seleccionadas
La composición química foliar es determinante en la calidad del
tabaco como producto fumable pero también en el crecimiento y desarrollo
de la planta de tabaco, por tanto en la caracterización de la misma.
El análisis foliar es además herramienta útil para el manejo
de la nutrición de los cultivos agrícolas en general, que lleva
un determinado procesamiento de la muestra en dependencia del cultivo para que
este análisis sea eficaz (24). La Tabla
III muestra los resultados de la caracterización química de
las accesiones evaluadas. La variabilidad en todos los indicadores químicos
estudiados podría ser de valor para los bancos de germoplasmas de tabaco,
como base de futuros programas de mejoramiento genético en la obtención
de nuevas variedades con fines comerciales.
Las accesiones evaluadas en la mayoría de los indicadores evaluados presentaron
valores con diferencias significativas entre ellas lo que demuestra que estas
accesiones seleccionadas contrastantes en la presencia de diterpenos en los
exudados foliares también son contrastantes para estos indicadores (Tabla
III).
Una de las propiedades apreciadas por el fumador es el porciento de cenizas,
así como la calidad de ellas y la combustibilidad de la hoja. Esto está
determinado por varios factores y por tanto varios indicadores químicos
influyen. Los elementos fundamentales constituyentes de las cenizas son K, Ca
y Cl, otros elementos como Mg, Na, entre otros también influyen. El porciento
de cenizas en las accesiones evaluadas se comportó entre un 24 y 29 %.
La accesión Nic 1003 presentó el mayor porciento de cenizas con
un valor promedio de 29,33 % mientras que la Nic 1015 el menor valor con promedio
de 24,07 %. Además del porciento es importante en este caso la calidad
de las cenizas y la combustibilidad. El principal constituyente de la ceniza
es el K y el segundo el Ca, estos son antagónicos por lo que mientras
el K aumenta combustibilidad, el Ca la disminuye. Un adecuado balance de ambos
influye en una mejor estructura y elasticidad de la hoja dado por el K y una
ceniza más blanca dado por el Ca. Los resultados indican que no se mostraron
insuficiencias de estos elementos en las accesiones evaluadas al presentar valores
de K2O por encima de un 2 % y de CaO por encima de un 1 %. Se destaca
la accesión Nic 1017 con el mayor valor de K2O (4,86 %) y
el menor valor lo presentó la accesión Nic 1006 (3,42 %). Se plantea
que valores superiores al óptimo pueden aún servir para compensar
excesos de otros elementos perjudiciales como N y Cl, aunque no es recomendable
que estos valores sean superiores al 6 % ya que las hojas se vuelven quebradizas
e impropias para tabacos de capa (25). Ninguna de las accesiones evaluadas excede
este valor. El mayor valor de CaO lo muestra la accesión SNN con un 8,86
% y el menor la BHmN con un 3,15 % (Tabla
III).
Los nutrientes tienen un rol importante en la planta de tabaco, sólo
una nutrición balanceada puede conducir a la obtención de una
cosecha elevada de hojas de alta calidad. El tabaco absorbe una cantidad relativamente
grande de nutrientes y esta varía dependiendo del tipo de tabaco cultivado
(26).
En las accesiones evaluadas se muestran valores de Cl- desde un 1,19 % (BHmN)
hasta un 2,3 % (CE y Nic 1003). Una cantidad adecuada de Cl- es aproximadamente
0,5 %, lo que le confiere una mejor textura a la hoja y por consiguiente posibilita
una mejor manipulación de la misma. Los valores de Cl- por encima de
un 1,1 % pueden generar problemas de combustibilidad en las hojas y por encima
de 3 % la hoja no arde, por lo que los valores de las accesiones evaluadas no
son adecuados por excederse al 1,1 %, aunque ninguno se excede a un 3 %.
Es conocido que una relación K+/Cl- alta también suele
ser sinónimo de elevada combustibilidad, propiedad muy apreciada por
el fumador. Los valores más altos lo muestra la BHmN y los menores las
accesiones CE y Nic 1003, dados fundamentalmente por los valores de Cl-, esto
manifiesta que la BHmN es la accesión que podría presentar menos
problemas con la combustibilidad aunque esta relación no determina por
si sola esta propiedad.
Los valores de MgO de las accesiones BHmN, Nic1016, Nic 1006 y Nic 1019 se encontraron
por debajo del 1 %. Los valores de MgO entre 0,5 y 2 % son considerados normales
y determinan la calidad de la hoja en masa y elasticidad (26), así como
una ceniza compacta y blanca, esto sólo se observó en las restantes
seis accesiones de las diez evaluadas. La accesión Nic 1003 presentó
el mayor valor (1,32 %).
Los mayores valores de cobre (Cu) entre 20 y 22 mg kg-1, lo presentan
las accesiones Nic 1015, Nic 1006, Nic 1003 y CE, mientras que los menores valores
lo presenta la BHmN junto a la Nic1019 sin diferencias significativas entre
ellas (11 y 12 mg kg-1 respectivamente). Para el caso del cinc (Zn)
los mayores valores lo presentó la accesión SNN con 89 mg kg y
los menores valores las accesiones BHmN y Nic 1019 con 33 y 32 mg kg-1
respectivamente sin diferencias significativas entre ellas. Para el manganeso
(Mn) los mayores valores lo presentó la accesión Nic 1017 con
78 mg kg-1 y los menores valores las accesiones BHmN y Nic 1019 con
6 y 8 mg kg-1 respectivamente.
Estos tres elementos se han vinculado a determinados procesos fisiológicos
de la planta, sobre todo enzimáticos como cofactores, pero no se ha determinado
claramente su influencia directa sobre la calidad del tabaco. Es notable que
en los tres casos la BHmN y la Nic 1019 presentan las menores cantidades de
ellos. El hierro (Fe) por su parte mostró valores desde 90 mg kg-1
con la accesión Nic 1061 y hasta 40 mg kg-1 con la accesión Nic
1017. El Fe es indispensable en la formación de clorofila e interviene
en la coloración carmelita de la hoja después de la fermentación,
además es un componente enzimático, relacionado con la respiración
y con la regulación de la síntesis de proteínas.
La BHmN también presenta un mayor porciento de nitrógeno, de un
5,23 %, mientras que la accesión Nic 1017 es la que presenta un menor
valor de 3,78 %. El porciento normal de nitrógeno está en dependencia
del tipo de tabaco pero para tabaco en general se refieren valores entre 2 y
5 % y los síntomas de deficiencia comienzan a aparecer en valores por
debajo de 1,5 %. Un exceso de nitrógeno en la hoja conduce a un contenido
excesivo de proteínas, lo que es perjudicial para la combustibilidad,
es indicador de falta de madurez en hojas jóvenes y además provoca
un sabor amargo al fumador. Este elemento esta además vinculado con la
formación de compuestos como la clorofila y la nicotina (26). También
se realizó un análisis de la composición química
de las hojas de tabaco cultivadas en condiciones controladas, teniendo en cuenta
diferentes niveles foliares y los relacionó con los indicadores de calidad
(24). El estado nutricional de forma general mostró valores de N, Ca,
Mg y K en las accesiones evaluadas superiores a los informados para hoja entera
que representa todas las partes de la hoja a nivel foliar central de la planta
de la variedad Criollo-98 con buen crecimiento vegetativo y buena apariencia
nutricional (24), mientras que los valores correspondientes a Na, Fe, Mn, Cu,
Zn fueron muy inferiores a esta en todas las accesiones evaluadas.
Otra característica importante y que determina la fortaleza del habano,
es el porcentaje de nicotina. Un porcentaje de este alcaloide superior al 3
% puede ser la causa principal de tabacos con elevada fortaleza y por tanto
va aparejado con la madurez y contrario al contenido de nitrógeno y proteínas
(26). Los mayores valores de nicotina se encuentran en la accesión Nic
1017 con 3,78 %, y este es el único superior al 3 %, mientras que los
menores lo presentan la BHmN y la Nic 1006 con 0,87 y 0 88 % respectivamente.
Los valores de pH se encuentran entre 5,8 con la accesión SNN y alrededor
de 5,3 con las accesiones BHmN, Nic 1019, CE, Nic 1003 y Nic 1006 que no mostraron
diferencias significativas entre ellas, los segundos valores más altos
de pH lo presentan las accesiones Nic 1017 y Nic 1061 con aproximadamente 5,5
y no presentan diferencias significativas con las accesiones restantes (Nic
1015 y Nic 1016) con valores similares. El tejido verde presenta un pH ácido
entre 4,8 y 5,6, en el proceso de secado la destrucción de los ácidos
provoca un aumento de pH por lo que en tejido seco el pH de la hoja de tabaco
se encuentra entre 5,0 y 6,8 según el tipo de tabaco (Virginia, Oriental
o Negro). Un aumento del pH es adecuado ya que aumenta la volatilización
del amoníaco y así desaparecen sustancias irritantes. Los valores
de alcalinidad estuvieron entre 1,26 con la accesión Nic 1017 y 0,73
con la accesión Nic 1016.
Otros investigadores también realizaron un estudio sobre otros indicadores
químicos de la hoja de tabaco además de los ya mencionados (24),
brindando una información más detallada acerca del papel de los
constituyentes químicos sobre la calidad de la hoja (26).
Es necesario señalar que ninguna de estas accesiones es comercial con
excepción de la CE que es una variedad comercial en desuso, además
por no haber sido cultivadas en sus mejores condiciones para desarrollar un
follaje adecuado con la calidad requerida, se espera que todos estos indicadores
de calidad evaluados en su mayoría no sean adecuados, pero si resulta
interesante esta caracterización química de la hoja, en la búsqueda
de accesiones con rasgos a considerar en un programa de mejoramiento genético
en la obtención de nuevas variedades de tabaco que además combinen
con la presencia de diterpenos y ésteres de azúcares en la superficie
foliar que también están involucrados en conferir propiedades
organolépticas a la hoja y resistencia de la planta de tabaco a enfermedades,
como es el caso del cis abienol en la enfermedad de la pata prieta ocasionada
por Phytophthora nicotianae (8).
De todos estos resultados podemos concluir que la accesión Nic 1017 mostró
de forma general los mejores indicadores de composición química
de la hoja que influyen en la calidad y la BHmN los menos adecuados. Por lo
que la accesión Nic 1017, por su composición química en
la hoja seca, así como la presencia de cis abienol en los exudados foliares,
podría tenerse en cuenta su inclusión en programas de mejoramiento
genético para la obtención de nuevas variedades con fines comerciales.
En cuanto a la obtención de extractos etanólicos de exudados foliares,
todas las accesiones, debido a su diversidad química, resultan interesantes
en la búsqueda de nuevos compuestos con actividades biológicas
específicas destacándose las accesiones Nic 1006 y Nic 1003 de
mayor rendimiento y Nic 1015 de actividad antibacteriana específica contra
Xanthomonas campestris y Pectobacterium carotovorum (16).
CONCLUSIONES
La accesión
Nic 1016 es la de mayor altura y número de hojas, junto con las accesiones
Nic 1061 y SNN después de los 42 días del trasplante a bolsas.
La accesión BHmN se mantuvo por debajo de las otras accesiones en altura
y número de hojas.
Los extractos crudos etanólicos de las accesiones Nic 1017, Nic 1003,
BHmN y CE mostraron la presencia de cis abienol en sus exudados foliares y todas
las accesiones mostraron una diversidad química en sus extractos crudos.
La accesión Nic 1017 mostró los mejores indicadores de composición
química de la hoja que influyen en la calidad y la BHmN los menos adecuados.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecemos al Banco de germoplasma del IPK-Gatersleben en Alemania y al Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología de La Habana, Cuba, por la donación de las semillas de las accesiones de tabaco utilizadas, al Proyecto Nacional “Obtención de extractos vegetales bioactivos, ricos en metabolitos secundarios para el control de plagas y enfermedades de cultivos de importancia agrícola” por permitir realizar la investigación, al Food Security Center (FSC) de Alemania por financiar parte de la investigación realizada y al laboratorio de química del Instituto de Fitomedicina de la Universidad de Hohenheim, Stuttgart, Alemania y en especial a las personas Jochen Schöne, Frank Walker, Abbas el Hassan y Ralf Vögele por permitir y contribuir a la realización de parte de la investigación.
Notas al pie
A
Instituto de Investigaciones del Tabaco. Instructivo Técnico para el
cultivo del tabaco en Cuba. Inst. Ministerio de la Agricultura, 2012, p. 37.
BInstituto
de Investigaciones del Tabaco. Manual de Procedimientos del Laboratorio de Agroquímica.
Inst. Ministerio de la Agricultura, Cuba, 2004.
BIBLIOGRAFÍA
1. Fernández,
A. S.; Rodríguez, M. I. C.; Beltrán, D. R.; Pasini, F.; Joven,
J.; Micol, V.; Segura, C. A. y Fernández, G. A. ‘‘Quantification of the
polyphenolic fraction and in vitro antioxidant and in vivo anti-hyperlipemic
activities of Hibiscus sabdariffa aqueous extract’’. Food Research
International, vol. 44, no. 5, junio de 2011, pp. 1490-1495, ISSN 0963-9969,
DOI 10.1016/j.foodres.2011.03.040.
2. Kennedy, D. O. y Wightman, E. L. ‘‘Herbal Extracts and Phytochemicals: Plant
Secondary Metabolites and the Enhancement of Human Brain Function’’. Advances
in Nutrition: An International Review Journal, vol. 2, no. 1, 1 de enero
de 2011, pp. 32-50, ISSN 2156-5376, DOI 10.3945/an.110.000117, PMID: 22211188.
3. Matiz, G. E.; O, L. A. F. y Rincón, J. ‘‘Actividad antiinflamatoria
de flores y hojas de Caesalpinia pulcherrima L. (Swartz)’’. Revista
Salud UIS, vol. 43, no. 3, 2011, pp. 281-287, ISSN 2145-8464, 0121-0807.
4. Quiñones, G. J.; Trujillo, S. R.; Capdesuñer, R. Y.; Quirós,
M. Y. y Hernández, de la T. M. ‘‘Potencial de actividad antioxidante
de extractos fenólicos de Theobroma cacao L. (cacao)’’. Revista
Cubana de Plantas Medicinales, vol. 18, no. 2, junio de 2013, pp. 201-215,
ISSN 1028-4796.
5. Staniek, A.; Bouwmeester, H.; Fraser, P. D.; Kayser, O.; Martens, S.; Tissier,
A.; van der Krol, S.; Wessjohann, L. y Warzecha, H. ‘‘Natural products – modifying
metabolite pathways in plants’’. Biotechnology Journal, vol. 8, no.
10, 1 de octubre de 2013, pp. 1159-1171, ISSN 1860-7314, DOI 10.1002/biot.201300224.
6. Murtaza, G.; Mukhtar, M. y Sarfraz, A. ‘‘A Review: Antifungal Potentials
of Medicinal Plants’’. Journal of Bioresource Management, vol. 2, no.
2, 30 de junio de 2015, pp. 23-31, ISSN 2309-3854.
7. Montes, B. R. ‘‘Diversidad de compuestos químicos producidos por las
plantas contra hongos fitopatógenos’’. Revista mexicana de micología,
vol. 29, junio de 2009, pp. 73-82, ISSN 0187-3180.
8. Vontimitta, V. y Lewis, R. S. ‘‘Mapping of quantitative trait loci affecting
resistance to Phytophthora nicotianae in tobacco (Nicotiana tabacum
L.) line Beinhart-1000’’. Molecular Breeding, vol. 29, no. 1, 4 de
noviembre de 2010, pp. 89-98, ISSN 1380-3743, 1572-9788, DOI 10.1007/s11032-010-9528-8.
9. Martínez, S.; Terrazas, E.; Alvarez, T.; Mamani, O.; Vila, J. y Mollinedo,
P. ‘‘Actividad antifúngica in vitro de extractos polares de plantas del
genero baccharis sobre fitopatogenos’’. Revista Boliviana de Química,
vol. 27, no. 1, agosto de 2010, pp. 13-18, ISSN 0250-5460.
10. Lara, V. F. M. y Landero, V. N. ‘‘Químicos vegetales: alternativa
contra los agentes patógenos’’. Revista de Divulgación Científica
y Tecnológica de la Universidad Veracruzana, vol. 25, no. 1, 2012,
ISSN 0187-8786.
11. Pino, O.; Sánchez, Y. y Rojas, M. M. ‘‘Metabolitos secundarios de
origen botánico como una alternativa en el manejo de plagas. I: Antecedentes,
enfoques de investigación y tendencias’’. Revista de Protección
Vegetal, vol. 28, no. 2, agosto de 2013, pp. 81-94, ISSN 1010-2752.
12. Pino, O.; Sánchez, Y. y Rojas, M. M. ‘‘Metabolitos secundarios de
origen botánico como una alternativa en el manejo de plagas. II: Visión
general de su potencial en Cuba’’. Revista Protección Vegetal,
vol. 28, no. 2, 2013, pp. 95-108, ISSN 2224-4697.
13. Celis, Á.; Mendoza, C.; Pachón, M.; Cardona, J.; Delgado,
W. y Cuca, L. E. ‘‘Extractos vegetales utilizados como biocontroladores con
énfasis en la familia Piperaceae. Una revisión’’. Agronomía
Colombiana, vol. 26, no. 1, 28 de febrero de 2010, pp. 97-106, ISSN 2357-3732.
14. Tissier, A. ‘‘Glandular trichomes: what comes after expressed sequence tags?’’.
The Plant Journal, vol. 70, no. 1, 1 de abril de 2012, pp. 51-68, ISSN
1365-313X, DOI 10.1111/j.1365-313X.2012.04913.x.
15. Wagner, G.; Wang, E. y Shepherd, R. ‘‘New approaches for studying and exploiting
an old protuberance, the plant trichome., New Approaches for Studying and Exploiting
an Old Protuberance, the Plant Trichome’’. Annals of Botany, vol. 93,
no. 1, enero de 2004, pp. 3-11, ISSN 0305-7364, DOI 10.1093/aob/mch011, 10.1093/aob/mch011,
PMID: 14678941.
16. Capdesuñer, R. Y.; Rivas, P. M.; Rodríguez, H. E.; Gallo,
R. M.; Quiñones, G. J.; Yanes, P. E. y Hernández, de la T. M.
‘‘In vitro antibacterial effect of tobacco leaf exudates against two bacterial
plant pathogens’’. Revista Colombiana de Biotecnología, vol.
17, no. 1, enero de 2015, pp. 91-100, ISSN 0123-3475, DOI 10.15446/rev.colomb.biote.v17n1.50707.
17. IBM SPSS Statistics [en línea]. versión 20, [Windows],
edit. IBM Corporation, U.S, 2011, Disponible en: <http://www.ibm.com>.
18. Kang, J.-H.; Shi, F.; Jones, A. D.; Marks, M. D. y Howe, G. A. ‘‘Distortion
of trichome morphology by the hairless mutation of tomato affects leaf surface
chemistry’’. Journal of Experimental Botany, vol. 61, no. 4, 1 de marzo
de 2010, pp. 1053-1064, ISSN 0022-0957, 1460-2431, DOI 10.1093/jxb/erp370, PMID:
20018901.
19. Cui, H.; Zhang, S.-T.; Yang, H.-J.; Ji, H. y Wang, X.-J. ‘‘Gene expression
profile analysis of tobacco leaf trichomes’’. BMC Plant Biology, vol.
11, 2011, p. 76, ISSN 1471-2229, DOI 10.1186/1471-2229-11-76.
20. Sallaud, C.; Giacalone, C.; Töpfer, R.; Goepfert, S.; Bakaher, N.;
Rösti, S. y Tissier, A. ‘‘Characterization of two genes for the biosynthesis
of the labdane diterpene Z-abienol in tobacco (Nicotiana tabacum) glandular
trichomes’’. The Plant Journal, vol. 72, no. 1, 1 de octubre de 2012,
pp. 1-17, ISSN 1365-313X, DOI 10.1111/j.1365-313X.2012.05068.x.
21. Zerbe, P.; Chiang, A.; Yuen, M.; Hamberger, B.; Hamberger, B.; Draper, J.
A.; Britton, R. y Bohlmann, J. ‘‘Bifunctional cis-Abienol Synthase from Abies
balsamea Discovered by Transcriptome Sequencing and Its Implications for Diterpenoid
Fragrance Production’’. Journal of Biological Chemistry, vol. 287,
no. 15, 4 de junio de 2012, pp. 12121-12131, ISSN 0021-9258, 1083-351X, DOI
10.1074/jbc.M111.317669, PMID: 22337889.
22. Barrero, A. F.; Alvarez-Manzaneda, E. J.; Altarejos, J.; Salido, S. y Ramos,
J. M. ‘‘Synthesis of Ambrox® from (-)-sclareol and (+)-cis-abienol’’. Tetrahedron,
vol. 49, no. 45, 1993, pp. 10405-10412, ISSN 0040-4020, DOI 10.1016/S0040-4020(01)80567-6.
23. Seo, S.; Gomi, K.; Kaku, H.; Abe, H.; Seto, H.; Nakatsu, S.; Neya, M.; Kobayashi,
M.; Nakaho, K.; Ichinose, Y.; Mitsuhara, I. y Ohashi, Y. ‘‘Identification of
Natural Diterpenes that Inhibit Bacterial Wilt Disease in Tobacco, Tomato and
Arabidopsis’’. Plant and Cell Physiology, vol. 53, no. 8, 8 de enero
de 2012, pp. 1432-1444, ISSN 0032-0781, 1471-9053, DOI 10.1093/pcp/pcs085, PMID:
22685082.
24. Trémols, A. J.; Valiente, M. del C.; Cánepa, Y. y Monzón,
L. ‘‘El procesamiento de las muestras de tabaco para análisis foliar’’.
Cuba Tabaco, vol. 12, no. 2, 2011, pp. 23-30, ISSN 0138-7456.
25. Guerrero, G. A. Cultivos herbáceos extensivos. 6.a ed.,
edit. Mundi-Prensa Libros, 1999, 833 p., ISBN 978-84-7114-797-4.
26. Trémols, A. J.; Monzón, L.; Cánepa, Y.; Valiente, M.
del C.; González, A. y Villalón, A. ‘‘Diagnóstico nutricional
del tabaco cultivado sobre suelos ferralíticos y ferrálicos rojos.
II: Análisis de plantas’’. Cuba Tabaco, vol. 13, no. 1, 2012,
pp. 77-84, ISSN 0138-7456.
Recibido: 15 de
mayo de 2015
Aceptado: 18 de enero de 2016
Yanelis Capdesuñer, Centro de Bioplantas, Universidad de Ciego de Ávila, carretera a Morón, km 9. Ciego de Ávila. CP 69450. Cuba. Email: yaneliscr@gmail.com
