Callus induction and phytochemical profiling of Yucca carnerosana (Trel.) McKelvey obtained from in vitro cultures

Abstract

It has been demonstrated that some species of the Yucca genus are a source of metabolites with functional properties, as is Yucca carnerosana (Trel.) McKelvey with antifungal activity. This research aimed to induce the formation of callus tissue in Y. carnerosana, to know the growth kinetic, and to analyze the metabolite profile of the formed tissue and plants propagated under in vitro and ex vitro conditions. Callus induction was achieved using Murashige & Skoog (MS) medium supplemented with 4.4 mu M benzyladenine and 4.1 mu M 4-aminotrichloropicolinic acid (Picloram). The growth kinetics of callus tissue was characterized by a latency phase achieved at the second week of culture, followed by an exponential growth until the fourth week. The culture showed a specific growth rate of 0.0258 d(-1); the doubling time was 26.866 days, and the growth index was 5.9091. The metabolite profile was analyzed using Ultra-High-Performance Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometry (UHPLC-PDA-HESI-Orbitrap-MS/MS). The chromatographic and mass spectral analysis allowed the separation and identification of 22 compounds in callus tissue, 26 in in vitro plants, and 27 in ex vitro plants. Our results indicate that the callus tissue and the in vitro and ex vitro plants of Y. carnerosana may be a source of metabolites of interest.

Algunas especies del género Yucca han demostrado ser una fuente de metabolitos con propiedades funcionales, tal es el caso de Yucca carnerosana (Trel.) McKelvey con actividad antifúngica. El objetivo de esta investigación fue inducir la formación de tejido calloso en Y. carnerosana, conocer el comportamiento cinético y analizar el perfil de metabolitos del tejido obtenido, así como en plantas propagadas in vitro y ex vitro. La inducción de callos se logró utilizando medio Murashige & Skoog (MS) suplementado con benciladenina 4.4 M y ácido 4- aminotricloropicolínico (Picloram) 4.1 M. La cinética de crecimiento se caracterizó por una fase de latencia alcanzada en la segunda semana de cultivo, seguida de un crecimiento exponencial hasta la cuarta semana. La tasa específica de crecimiento fue de 0.0258 d�����1; el tiempo de duplicación fue de 26.866 días y el índice de crecimiento fue de 5.9091. El perfil de metabolitos se analizó mediante cromatografía líquida de ultra alta resolución acoplada a espectrometría de masas (UHPLC-PDA-HESI-Orbitrap-MS/MS). El análisis cromatográfico y espectrométrico permitió la separación e identificación de 22 compuestos en callos, 26 en plantas in vitro y 27 en plantas ex vitro. Nuestros resultados indican que el tejido calloso de Y. carnerosana así como las plantas in vitro y ex vitro puede ser fuente de metabolitos de interés.