TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-¹) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-¹ nanoparticles–treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-¹ nanoparticles–treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress [...].

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-¹) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹ na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-¹ na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-¹. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas [...],

TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L

Abstract Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-1) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-1 nanoparticlestreated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-1 nanoparticlestreated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-1 nanoparticlestreated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-1 nanoparticlestreated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress conditions. In this regard, the amount of artemisinin was decreased by half in the plants containing the highest DBR2 gene expression. Meanwhile, no significant correlation was observed between these gene expressions and the artemisinin amount in the other nanoparticlestreated plants under different levels of salinity stress. The biosynthetic pathway of secondary metabolites appears to be very complex and dose not directly dependent on these gene expressions.

Resumo Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-1) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-1 na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-1 com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-1 na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-1. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas plantas que contêm a expressão gênica DBR2 mais alta. Enquanto isso, nenhuma correlação significativa foi observada entre essas expressões gênicas e a quantidade de artemisinina nas outras plantas tratadas com nanopartículas sob diferentes níveis de estresse de salinidade. A via biossintética dos metabólitos secundários parece ser muito complexa e não depende diretamente dessas expressões gênicas.

TiO2 nanoparticles and salinity stress in relation to artemisinin production and ADS and DBR2 expression in Artemisia absinthium L / Nanopartículas de TiO2 e estresse de salinidade em relação à produção de artemisinina e expressão de ADS e DBR2 em Artemisia absinthium L

Artemisia absinthium L. is an important herb that is widely cultivated in different parts of the world for its medicinal properties. The present study evaluated the effects of four concentrations of nanoparticles treatment (0, 10, 20 and 30 mg L-1) and NaCl salinity stress (0, 50, 100 and 150 mM NaCl) and their interactions with respect to the expression of two key genes, i.e. DBR2 and ADS, in the biosynthesis pathway of artemisinin in A. absinthium. Total RNA was extracted and a relative gene expression analysis was carried out using Real-Time PCR. The amount of artemisinin was also determined by HPLC. All the experiments were performed as factorial in a completely randomized design in three replications. The results revealed that salinity stress and nanoparticles treatment and their interaction affected the expressions of these genes significantly. The highest levels of ADS gene expression were observed in the 30 mg L-1 nanoparticles­treated plants in the presence of 150 mM salinity stress and the lowest levels in the 10 mg L-1 nanoparticles­treated plants under 50 mM salinity stress. The maximum DBR2 gene expression was recorded in the 10 mg L-1 nanoparticles­treated plants in the absence of salinity stress and the minimum expression in the 100 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles treatment. Moreover, the smallest amounts of artemisinin were observed in the 150 mM salinity-stressed plants in the absence of nanoparticles and the highest amounts in the 30 mg L-1 nanoparticles­treated plants. The maximum amounts of artemisinin and ADS gene expression were reported from the plants in the same nanoparticles treatment and salinity stress conditions. In this regard, the amount of artemisinin was decreased by half in the plants containing the highest DBR2 gene expression. Meanwhile, no significant correlation was observed between these gene expressions and the artemisinin amount in the other nanoparticles­treated plants under different levels of salinity stress. The biosynthetic pathway of secondary metabolites appears to be very complex and dose not directly dependent on these gene expressions.

Artemisia absinthium L. é uma erva importante que é amplamente cultivada em diferentes partes do mundo por suas propriedades medicinais. O presente estudo avaliou os efeitos de quatro concentrações de tratamento com nanopartículas (0, 10, 20 e 30 mg L-1) e estresse de salinidade com NaCl (0, 50, 100 e 150 mM NaCl) e suas interações com relação à expressão de dois genes-chave, isto é, DBR2 e ADS, na via de biossíntese da artemisinina em A. absinthium. O RNA total foi extraído, e uma análise de expressão gênica relativa foi realizada usando PCR em tempo real. A quantidade de artemisinina também foi determinada por HPLC. Todos os experimentos foram realizados como fatorial, em delineamento inteiramente casualizado, em três repetições. Os resultados revelaram que o estresse por salinidade e o tratamento com nanopartículas e sua interação afetaram significativamente as expressões desses genes. Os níveis mais altos de expressão do gene ADS foram observados nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-1 na presença de estresse de salinidade de 150 mM, e os níveis mais baixos, nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-1 com estresse de salinidade de 50 mM. A expressão máxima do gene DBR2 foi registrada nas plantas tratadas com nanopartículas de 10 mg L-1 na ausência de estresse de salinidade, e a expressão mínima, nas plantas estressadas com salinidade de 100 mM na ausência de tratamento com nanopartículas. Além disso, as menores quantidades de artemisinina foram observadas nas plantas com estresse de salinidade de 150 mM na ausência de nanopartículas, e as maiores quantidades, nas plantas tratadas com nanopartículas de 30 mg L-1. As quantidades máximas de expressão de genes de artemisinina e ADS foram relatadas a partir das plantas no mesmo tratamento com nanopartículas e condições de estresse de salinidade. A esse respeito, a quantidade de artemisinina diminuiu pela metade nas plantas que contêm a expressão gênica DBR2 mais alta. Enquanto isso, nenhuma correlação significativa foi observada entre essas expressões gênicas e a quantidade de artemisinina nas outras plantas tratadas com nanopartículas sob diferentes níveis de estresse de salinidade. A via biossintética dos metabólitos secundários parece ser muito complexa e não depende diretamente dessas expressões gênicas.

Fumigant toxicity and biochemical properties of (α + β) thujone and 1, 8-cineole derived from Seriphidium brevifolium volatile oil against the red imported fire ant Solenopsis invicta (Hymenoptera: Formicidae)

ABSTRACT The excessive use of chemical insecticides has led to negative effects on human health and the environment. Volatile oils are one of the possible potential alternatives to chemical insecticides. Traditionally Seriphidium brevifolium (Wall. ex DC.) Ling & Y.R.Ling, Asteraceae, powder from its leaves is used to treat gastric problems and expel intestinal worms by local peoples, but yet there is no literature available regarding its insecticidal activity. In this study fumigant toxicity and enzyme inhibition activities of the S. brevifolium volatile oil collected from the highlands of Skardu Baltistan, Pakistan, was evaluated against the red imported fire ant Solenopsis invicta. The phytochemical studies indicated that monoterpenes were the most abundant constituents, accounting for 88% of the total oil. The major dominant constituents were 2-bornanone (28.2%), 1,8-cineole (19.9%), α-thujone (7.5%), β-thujone (6.7%) which accounts for 62.3% of total constituents identified, with volatile oil yield of 4.11% (w/w). The fumigation assay indicated that the volatile oil was acutely toxic to fire ants, with an LC50 of 16.47 µl/l. Among the constituents tested, only (α + β) thujone and 1,8-cineole were toxic, with LC50 of 17.68 and 30.66 µl/ after 12 h of exposure. The volatile oil, (α + β) thujone and 1, 8-cineole showed strong fumigant activity against the red imported fire ant workers in a time- and dose-dependent manner. The volatile oil caused 100% mortality of the red imported fire ant workers, even at the lowest concentration of 20 µl/l after 24 h of exposure. In addition, the volatile oil and 1,8-cineole inhibited acetylcholinesterase activity, while (α + β) thujone inhibited carboxylesterase activity in the fire ant workers. It has been concluded that the volatile oil and some of the compounds from S. brevifolium might be developed as eco-friendly approaches for the control of red imported fire ants.

Rapid characterization of chemical constituents in capillary wormwood extract based on UHPLC-LTQ-Orbitrap / 中国中药杂志

A rapid and sensitive UHPLC-HR-MSn method was developed for the identification of chemical constituents in capillary wormwood extract. ACQUITY UHPLC HSS T3 chromatography column (2.1 mm×100 mm, 1.7 μm) was used with 0.1% formic acid-acetonitrile solution as the mobile phase in gradient elution. The extract was detected by ESI-LTQ-Orbitrap equipped with an ESI ion source in a negative mode. Based on the accurate mass measurements, retention time, mass fragmentation patterns and literature reports, a total of 50 compounds including 21 flavonoids, 22 phenolic acids, 6 coumarins and 1 other compound were tentatively screened and characterized. These results are helpful for the comprehensive quality control, better comprehension of the metabolism and further study of pharmacodynamic substance from capillary wormwood extract.

Correlation among agronomic, physiological and phytochemical traits in Artemisia annua L. varieties / Correlação entre caracteres agronômicos, fisiológicos e fitoquímicos em variedades de Artemisia annua L

The aim of this study was to estimate the correlations among agronomic, physiological and phytochemical traits of two varieties of Artemisia annua and to identify correlations that can be used in selection and breeding processes for this species. The design was completely randomized and the treatments were for Artemisia annua varieties 2/39x5x3M and 2/39x1V, which were subjected to agronomic, physiological and phytochemical evaluations. The relationship among the studied traits was estimated with Pearson's correlation coefficient, and the significance level of correlations was established by the t-test using Genes software. A significant positive correlation was found between the traits canopy volume and essential oil yield for 2/39x5x3M variety, showing that the selection of plants with a larger canopy volume would facilitate indirect selection of the trait essential oil yield. This correlation was not found for the 2/39x1V variety. In both varieties, there was a significant negative correlation between canopy volume and artemisinin content, which suggested that the selection of plants with a large canopy volume and a large number of branches should be avoided if the goal is to increase artemisinin content.

O objetivo deste trabalho foi estimar as correlações existentes entre caracteres agronômicos, fisiológicos e fitoquímicos em duas variedades de Artemisia annua e identificar correlações que possam ser utilizadas em processos de seleção e melhoramento da espécie. O delineamento foi inteiramente casualizado e os tratamentos foram às variedades 2/39x5x3M e 2/39x1V de Artemisia annua, submetidas a avaliações agronômicas, fisiológicas e fitoquímicas. A relação existente entre os caracteres estudados foi estimada através do coeficiente de correlação de Pearson e o nível de significância das correlações pelo teste t, realizadas no programa Genes. Encontrou-se correlação positiva e significativa entre os caracteres volume de dossel e rendimento de óleo essencial na variedade 2/39x5x3M, evidenciando que a seleção de plantas com maior volume de dossel possibilitaria a seleção indireta para o cárater rendimento de óleo essencial. Esta correlação não foi encontrada na variedade 2/39x1V. Em ambas as variedades, observou-se correlação negativa e significativa entre volume de dossel e teor de artemisinina indicando que deve-se evitar a seleção de plantas com grande volume de dossel e número de ramificações, se o interesse do melhoramento for maior teor de artemisinina.

GC-MS Analysis on Chemical Compositions of the Volatile Oil of the Overground Parts of India Wormwood Herbs / 中国药房

OBJECTIVE:To analyze the chemical compositions of the volatile oil on the overground parts of India wormwood herbs.METHODS:The chemical compositions of the volatile oil of the overground parts of India wormwood herbs extracted by wet distillation were analyzed by capillary GC-MS method and the relative component percentage of each component was determined by GC area normalization method.RESULTS:52peaks were separated by capillary GC-MS and their corresponding compounds were identified.The main chemical compositions were as follows:?—Caryophyllene(8.245%);10,10—Dimethyl—2,6—dimethylenebicyclo[7.2.0]undecane—5—?—alcohol.(7.089%);6,10,14—trimethyl—2—Pentadecanone(5.199%);Caryophyllene oxide(4.808%),etc.CONCLUSION:This study can be served as a scientific basis for the further exploitation and utilization of India wormwood herbs.