ES2201933B1 - Utilizacion de co2 para incrementar la concentracion de metabolitos secundarios en plantas. - Google Patents

Utilizacion de co2 para incrementar la concentracion de metabolitos secundarios en plantas.

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Abstract

Utilización de CO2 para incrementar la concentración de metabolitos secundarios en plantas. La invención se refiere a la utilización de C02 para incrementar la concentración en peso de metabolitos secundarios en hojas, corteza, tallos, ramas, flores o raíces de una planta. En particular la utilización de C02 permite aumentar la concentración de metabolitos secundarios en la corteza de la planta en más de un 50%, incluso en más de un 100% y, en las hojas en más de un 20%, incluso en más de un 25% respecto a la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza o las hojas de la planta antes de someterla a un suministro de C02.

Description

Utilización de CO_2 para incrementar la concentración de metabolitos secundarios en plantas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la utilización de dióxido de carbono (CO_2) para aumentar la concentración de productos naturales procedentes del metabolismo secundario en una planta.
Antecedentes de la invención
El abono carbónico en invernaderos es una técnica bastante conocida que se utiliza con el fin de aumentar la biomasa en árboles y, en agricultura, para aumentar la calidad del fruto.
Por otro lado, el compuesto conocido como paclitaxel (taxol(r)) es el único taxano diterpeno amida que posee propiedades antitumorales y antileucémicas. Por lo tanto, es de gran interés la obtención de este agente químico terapéutico para el tratamiento clínico de pacientes que presentan cáncer de mama. Sin embargo, el taxol(r) existe sólo en pequeñas cantidades, del orden de 0,01% en el interior de la corteza, en las especies de Tejo (Taxus). Hasta no hace muchos años, el taxol(r) no podía sintetizarse e incluso ahora, la fuente más económica de este compuesto procede todavía del Tejo del Pacífico (Taxus brevifolia). Por este motivo, se han destruido grandes áreas de bosques de Tejo del Pacífico en el nordeste de Estados Unidos con el fin de obtener éste fármaco anticancerígeno.
El compuesto paclitaxel es, pues, un metabolito secundario de gran interés por sus cualidades terapéuticas en el tratamiento del cáncer y, por lo tanto, existe una necesidad de aumentar su extracción sin que ello represente un perjuicio para la naturaleza.
Es un objetivo de la invención aumentar los niveles de metabolitos secundarios en plantas mediante la utilización de CO_2.
Descripción de la invención
A efectos de la presente solicitud, el término "metabolito secundario" se refiere a cualquier producto natural procedente del metabolismo secundario de una planta.
La presente invención se refiere a la utilización de CO_2 para aumentar la concentración de metabolitos secundarios en una planta.
Ventajosamente, la utilización CO_2 en la presente invención no provoca un aumento exclusivo de biomasa sino que, además, se produce un incremento en la concentración de metabolitos secundarios, algunos con interés terapéutico como el paclitaxel.
Además, la invención también se refiere a la utilización de CO_2 para, sorprendentemente, aumentar la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas, corteza, tallos, ramas, flores y raíces de una planta.
Más particularmente, la utilización de CO_2 provoca un aumento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza igual o superior, en más de un 50%, a la concentración de metabolitos secundarios en la corteza antes de someterla al suministro de CO_2.
Preferiblemente, la utilización de CO_2 provoca un aumento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza igual o superior, en más de un 100%, a la concentración de metabolitos secundarios en la corteza antes de someterla al suministro de CO_2.
La invención también se refiere a la utilización de CO_2 para, ventajosamente, aumentar la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas de una planta.
Más concretamente, la utilización de CO_2 da lugar a un aumento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas igual o superior, en más de un 20%, a la concentración de metabolitos secundarios en las hojas antes de someterlas al suministro de CO_2.
Preferiblemente, la utilización de CO_2 da lugar a un aumento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas igual o superior, en más de un 25%, a la concentración de metabolitos secundarios en las hojas antes de someterlas al suministro de CO_2.
La presente invención también se refiere a la utilización de CO_2 en una dosis superior a 350 ppm, preferiblemente una dosis entre 500 y 700 ppm, para aumentar la concentración de metabolitos secundarios en plantas.
Es evidente para un experto en la materia que el objeto de la presente invención puede llevarse a cabo con varias modificaciones sin apartarse del ámbito de protección de la invención definido por las reivindicaciones.
Descripción de las figuras
Figuras 1 y 2: Tasa de crecimiento relativo (RGR) del peso seco de hojas a 400 y 800 mm\cdotaño^{-1}, respectivamente.
Figuras 3 y 4: Tasa de crecimiento relativo (RGR) del peso seco de tallos a 400 y 800 mm\cdotaño^{-1}, respectivamente.
Figuras 5 y 6: Tasa de crecimiento relativo (RGR) del peso seco de raíces a 400 y 800 mm\cdotaño^{-1}, respectivamente.
Figuras 7 y 8: Tasa de crecimiento relativo (RGR) del peso seco total a 400 y 800 mm\cdotaño^{-1}, respectivamente.
Figura 9: Distribución del peso seco de hojas crecidas a tres dosis de CO_2 y dos de agua. Los valores son la media de cinco plantas \pm error estándar.
Donde:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Línea continua: y= 0,007x+1,165 \+ R ^2 = 0,8334\cr  Línea
discontinua: y= 0,0032x+4,0342 \+ R ^2 =
0,8358\cr}
Figura 10: Distribución del peso seco de raíces crecidas a tres dosis de CO_2 y dos de agua. Los valores son la media de cinco plantas \pm error estándar.
Donde:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Línea continua: y= 0,0042x+5,2618 \+ R ^2 = 0,6816\cr  Línea
discontinua: y= 0,0154x+0,7915 \+ R ^2 =
0,9519\cr}
Figura 11: Área foliar de las especies vegetales de Taxus crecidas a tres dosis de CO_2 y dos de agua. Los valores son la media de cinco plantas \pm, error estándar.
Donde:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Línea continua: y= -0,0507x+550,9 \+ R ^2 = 0,6401\cr  Línea
discontinua: y= 0,0154x+0,7915 \+ R ^2 =
0,9933\cr}
Figura 12: Relación raíz/copa de las plantas de Taxus, crecidas a tres dosis de CO_2 y dos de agua. Los valores son la media de 5 plantas \pm error estándar.
Donde:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Línea continua: y= -0,0001x+1,1577 \+ R ^2 = 0,5793\cr  Línea
discontinua: y= 0,0009x+0,6029 \+ R ^2 =
0,4718\cr}
Figura 13: Concentración de taxanos en las hojas de las plantas del género Taxus crecidas en tres concentraciones de CO_2 y dos dosis de agua. Los valores son la media de 2 valores \pm error estándar.
Donde:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Línea continua: y= 0,0019x+1,0841 \+ R ^2 = 0,3335\cr  Línea
discontinua: y= 0,0023x+0,6103 \+ R ^2 =
0,7737\cr}
Figura 14: Concentración de taxanos en la corteza de los tallos de las plantas del género Taxus crecidas en tres concentraciones de CO_2 y dos dosis de agua. Los valores son la media de 2 valores \pm error estándar.
Donde:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Línea continua: y= 0,0027x-0,6655 \+ R ^2 =
0,531\cr  Línea discontinua: y= 0,00834x-2,4862 \+
R ^2 =
0,9817\cr}
Ejemplo de una realización preferida de la invención Ejemplo 1 Efectos del enriquecimiento con CO_2 en el tejo.
El procedimiento seguido para analizar los niveles de taxanos comprende las siguientes etapas:
1-
Congelar hojas y tallos.
2-
Liofilización.
3-
Conservación en seco.
4-
Análisis de la cantidad de taxanos mediante un ensayo inmuno enzimático Elisa (Heinstein y Chang, 1994).
Los resultados obtenidos se muestran en las figuras 1-8, de las que se deduce lo siguiente:
-
El crecimiento del tejo debido al enriquecimiento con CO_2 es más marcado el primer año, desapareciendo el segundo año (Callaway et. al. 1994).
-
El abono carbónico no promueve diferencias significativas en la tasa de crecimiento relativo (RGR) de toda la planta de tejo ni de sus diferentes fracciones.
-
El árbol muestra una tendencia positiva al crecimiento en presencia de niveles mayores de CO_2 durante los dos años.
De esta manera se comprueba que durante el primer año el incremento de peso seco de hojas, tallos y raíces de las plantas crecidas a 500 ppm de CO_2 es mayor respecto a las crecidas a 350 ppm (27,8; 7,2; 48,5%). Cuando se suministra CO_2 en una dosis de 700 ppm el incremento en peso es menor siendo, incluso, negativo (-1,3; 9,2; 37,2%), como se ilustra en las figuras 9-12.
El efecto del agua en el crecimiento del tejo no muestra diferencias significativas aunque se muestra la tendencia que los valores en peso seco aumentan cuanta más cantidad de agua sea aportada.
En cuanto a la producción de taxanos, al contrario de lo que sucede con la biomasa, sí que se muestran diferencias significativas en los diferentes tratamientos con CO_2 y diferentes regímenes hídricos, y presenta una tendencia a aumentar la cantidad de taxanos a medida que aumenta la concentración de CO_2; así lo ilustran las figuras 13 y 14.
De esta manera, las plantas crecidas a 700 ppm contienen un 28,8% más de taxanos en 400 mm\cdotaño^{-1} y 49,36% más de taxanos en 800 mm\cdotaño^{-1} en las hojas respecto a las sometidas a 350 ppm.
En la corteza, las plantas a las que se les suministró una dosis de CO_2 de 700 ppm presentaron un 152% más de taxanos en 400 mm\cdotaño{-1} y un 517% más de taxanos en 800 mm\cdotaño^{-1} en la corteza respecto a las sometidas a 350 ppm.

Claims (8)

1. Utilización de CO_2 para incrementar la concentración en peso de metabolitos secundarios en plantas.
2. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el incremento de la concentración en peso de metabolitos secundarios tiene lugar en las hojas, corteza, tallos, ramas, flores o raíces de una planta.
3. Utilización según la reivindicación 1 y 2, caracterizada por el hecho de que el incremento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza es igual o superior, en más de un 50%, a la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza antes de someterla a un suministro de CO_2.
4. Utilización según la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que el incremento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza es igual o superior, en más de un 100%, a la concentración en peso de metabolitos secundarios en la corteza antes de someterla a un suministro de CO_2.
5. Utilización según la reivindicación 1 y 2, caracterizada por el hecho de que el incremento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas es igual o superior, en más de un 20%, a la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas antes de someterlas a un suministro de CO_2.
6. Utilización según la reivindicación 5, caracterizada por el hecho de que el incremento de la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas es igual o superior, en más de un 25%, a la concentración en peso de metabolitos secundarios en las hojas antes de someterlas a un suministro de CO_2.
7. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que la dosis de CO_2 utilizada es superior a 350 ppm.
8. Utilización según la reivindicación 7, caracterizada por el hecho de que la dosis de CO_2 está comprendida entre 500 y 700 ppm.
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