Phytochemical profile, evaluation of antimicrobial and antioxidant activity in vitro of the hydroalcoholic extract of two species of the genus Cyperus (Cyperaceae)

Abstract Several factors contribute to the resistance of some pathogenic microorganisms and this fact requires the search for new therapeutic alternatives. The genus Cyperus (family Cyperaceae) groups species that present chemical compounds of pharmacological interest, mainly with antimicrobial action. Thus, the present work was carried out to investigate the antimicrobial activities, antioxidants and the phytochemical profile of Cyperus articulatus L. and Cyperus iria L. Hydroalcoholic extracts (1:1, v:v) of the aerial and underground parts of these species were used to analyze the total phenol content and to evaluate the in vitro antioxidant activity against the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl). The ethyl acetate and chloroform phases resulting from liquid-liquid partitioning of C. articulatus and C. iria extracts were evaluated in antimicrobial assays and subject to high performance liquid chromatography (HPLC-DAD) analysis. The chromatograms obtained by HPLC-DAD allowed us to identify four compounds: chlorogenic acid, catechin, quercetin, and quercitrin. The hydroalcoholic extracts of C. articulatus and C. iria showed a weak antioxidant activity with IC50 of 395.57 and 321.33 µg/mL (aerial parts), and 1,114.01 and 436.82 µg/mL (underground parts), respectively. Regarding antimicrobial activity, the chloroform phase of C. iria showed the best result at the concentration of only 31.2 µg/mL against the pathogens Candida albicans and Staphylococcus aureus. The ethyl acetate phases of the aerial parts of C. articulatus and C. iria did not show antimicrobial activity

Phenology and thermal requirements of the species Cyperus difformis L. in southern Brazil

Cyperus difformis L. is a Cyperaceae, annual, of natural occurrence in marshy environments in southern Brazil, considered a weed in irrigated rice crops. Studies on its development are scarce, especially regarding its cycle and thermal requirements. Therefore, the objective of this work was to determine the base temperature, the thermal sum and the duration of the different sub-periods of the biological cycle of the species. The experiment was carried out at the Campus of the Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, Santa Maria, Rio Grande do Sul, in four sowing seasons. In a completely delineated design and factorial scheme involving five soil water conditions (water depth and 50% soil water retention capacity [WRC]) from the sowing, water depth and 50% WRC introduced 21 days after emergence and 100% WRC during the whole cycle, with six repetitions each. Each experimental unit consisted of a cultivated in pot plant with 11 L capacity filled with soil. The cycle of the plants was subdivided into the sowing-emergence sub-periods, emergence-emission of the floral tassel and emission of the floral-maturing physiological tassel, being estimated the thermal requirements for the species. The conditions of the soil water condition the base temperature, the sum of the degree-days and the duration of the species cycle. The base temperature varies for each treatment, the sum of degrees-day decreases with the water deficit and the plants under flood accelerate the biological cycle.

Volatile chemical composition and bioactivities from Colombian Kyllinga pumila Michx (Cyperaceae) essential oil / Composição química volátil e bioactividades do óleo essencial do colombiano Kyllinga pumila Michx (Cyperaceae)

The essential oil from the fresh leaves of Kyllinga pumila (Michx) was obtained by hydrodistillation and characterized by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Twenty-eight volatile compounds were identified, major constituents of the oil were Methyl E,E-10,11-epoxyfarnesoate (43.8%), ß-elemene (12.5%), Z-caryophyllene (11.3%), germacrene D (7.1%) and E-caryophyllene (5.6%). Repellent and fumigant activities of the oil against Tribolium castaneum Herbst (Coleoptera: Tenebrionidae), were done using the area preference method. Additionally, we studied their antioxidant and phytotoxic effects. Essential oils exhibited a dose- dependent repellent activity, with values 90% at the applied concentration (0.01%), for both two and four hour's exposure. Essential oil from K. pumila showed 92% mortality at 500 µL L-1 air against T. castaneum on 24 hours of exposure. The value LC50 was 153.4 µL L-1. With moderate selective phytotoxic effects on L. perenne root growth (±70% inhibition). Kyllinga pumila shows high antioxidant potential (91.5%), an effect that is comparable with ascorbic acid (92.9%) used as a standard. The results indicated that K. pumila essential oil could be a promising alternative to new natural antioxidants, repellents, and biocides.

O óleo essencial das folhas frescas de Kyllinga pumila Michx., foi obtido por hidrodestilação e caracterizado por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG-EM). O constituinte majoritário do óleo foi Metil E,E-10,11-epoxifarnesoato (43,8%), ß-elemeno (12,5%), Z-caryophylleno (11,3%), germacreno D (7,1%), E-caryophylleno (5,6%). A atividade repelente e fumigante do óleo frente à Tribolium castaneum Herbst (Coleoptera: Tenebrionidae) foi determinada pelo método da área de preferencia. Também, foi estudado os efeitos antiferrugens e fitotóxicos. Óleos essenciais exibiram uma atividade repelente dependente da dose, com valores de 90% na concentração aplicada (0,01%), tanto para duas e quatro horas de exposição. O óleo essencial de K. pumila mostrou mortalidade de 92% a 500 µL L-1 ar frente à T. castananeum, em 24 horas de exposição. O valor LC50 foi 153,4 µL L-1. Com efeitos fitotóxicos seletivos moderado sobre o crescimento da raíz de L. perenne (± 70% de inibição). Kyllinga pumila mostra um elevado potencial antioxidante (92%), um efeito que é comparável com ácido ascórbico (95%) usado como padrão. Os resultados indicaram que o óleo essencial K. pumila poderia ser uma alternativa promissora para novos antioxidantes, repelentes e biocidas naturais.

Updated checklist of aquatic macrophytes from Northern Brazil / Lista atualizada de macrófitas aquáticas da região Norte do Brasil

Field collection and herbaria data did not allow to quantify the diversity of aquatic plants from Northern Brazil, so we could not detect biogeographic patterns. Therefore, our objectives were to identify and quantify the aquatic macrophytes of North Brazilian states, analyzing herbaria data plataforms (SpeciesLink and Flora do Brasil). The checklist was produced by bibliographic search (articles published between 1980 and 2000), herbaria collections of the platforms SpeciesLink and Flora do Brasil and field expeditions, where we utilized asystematic sampling. We also analyzed the floristic similarity of aquatic macrophytes among Northern Brazil, wetlands of distinct Brazilian regions and the Neotropics. We recorded 539 species, of which 48 are endemic to Brazil. The states with highest number of species were Amazonas and Pará, independently on platform. The most represented families were Poaceae (89 species), Podostemaceae (55), Cyperaceae (50) and Fabaceae (47). We highlight the unprecedent richness of Podostemaceae, due to our own field collection efforts on favorable habitats, 25 species being endemic. Emergent and/or amphibious plants (515) were dominant in total species richness and were best represented in lotic habitats. We found significant differences in richness and floristics among states, obtained from the platforms. There is floristic similarity among Northern states and other Brazilian wetlands. In conclusion, we observed a rich aquatic flora in Northern Brazil, in spite of scarcity of records for Acre, Rondonia and Tocantins; we highlight the unprecedent number of endemic species of Podostemaceae (25) and contrasting richness between SpeciesLink and Flora do Brasil.

Os eforços de campo e os dados de herbários não nos permitiam quantificar a diversidade plantas aquáticas no Norte do Brasil e, com isso, nos impediam de traçar padrõres biogeográficos sobre essa comunidade. Assim, o presente estudo teve por objetivos identificar e quantificar as macrófitas aquáticas dos estados do Norte do Brasil, analisando duas plataformas de dados de herbarios (SpeciesLink e Flora do Brasil). O checklist baseou-se em levantamento bibliográfico (revistas e artigos publicados entre 1980 e 2000) e em coletas de campo, na qual foi utilizada amostragem de "caminhamento". Após a elaboração do checklist, verificaram-se os registros das espécies para os estados da região, consultando-se as coleções das plataformas SpeciesLink e Flora do Brasil. Foi analisada a similaridade de especies de macrófitas aquáticas do Neotrópico, Norte do Brasil e ecossistemas aquáticos de distintas regiões do país. Foram registradas 539 espécies, sendo 48 endêmicas do Brasil. As famílias mais representativas foram Poaceae (89 espécies), Podostemaceae (55), Cyperaceae (50) e Fabaceae (47). Ressaltamos a inédita riqueza de Podostemaceae, devida a nossos esforços de coleta em ambientes propícios, 25 espécies sendo endêmicas. Os estados que apresentaram maior número de registros de espécies foram Amazônia e Pará, independentemente da plataforma de dados analisada. [...]

Aplicação de extratos de folhas e tubérbulos de Cyperus rotundus L. e de auxinas sintéticas na estaquia caulinar de Duranta repens L. / Effect of Cyperus rotundus L. leaf and tuber extracts and synthetic auxins applied to stem cuttings of Duranta repens L.

É de conhecimento popular que extratos de tiririca aumentam o enraizamento adventício de várias espécies, sendo esse procedimento utilizado na propagação vegetativa caseira. Uma vez que nesses extratos concentram grandes quantidades de auxinas e compostos fenólicos, o objetivo deste estudo pioneiro foi avaliar o efeito da aplicação de extratos de folhas e de tubérculos de Cyperus rotundus L. na estaquia caulinar de Duranta repens L., espécie considerada de fácil enraizamento, comparando sua ação à de auxinas sintéticas. As estacas foram coletadas em abril, junho, agosto, outubro e dezembro/2006 e fevereiro/2007 e confeccionadas com 8 cm de comprimento, com base cortada em bisel e corte reto acima da última gema, mantendo-se 4 folhas apicais. Os tratamentos foram: água e solução alcoólica 50% como controles; extrato de folhas e de tubérculos de C. rotundus (25%, 50% e 100%); solução de ANA e AIB (500 e 1000 mg L-1), com imersão da base das estacas durante 10 segundos. As estacas foram mantidas sob nebulização, em tubetes contendo vermiculita, por 45 dias. Foram avaliadas a porcentagem de estacas enraizadas, número de raízes por estaca, comprimento das três maiores raízes por estaca (cm) e a porcentagem de estacas vivas. Estacas coletadas nos meses de outubro e dezembro/2006 apresentaram as maiores porcentagens de enraizamento (87,3% e 86,7%, respectivamente) e maior número de raízes por estacas (9,5 e 10,4 raízes, respectivamente). O comprimento máximo das 3 maiores raízes (10,2 cm) foi obtido em estacas coletadas em dezembro/2006 e a maior taxa de sobrevivência (60%) foi registrada na coleta de junho/2006 em estacas tratadas com 500 e 1000 mg L-1 de AIB. A aplicação dos extratos de folhas e de tubérculos de C. rotundus não apresentou diferença entre os resultados obtidos com a aplicação de ANA e AIB, os quais, por sua vez, também não influenciaram o enraizamento de estacas de D. repens em nenhuma das épocas avaliadas.

It is known from popular tradition that extracts from nut grass increase the adventitious rooting of different species, being this procedure used in home-made vegetative propagation. Since in these extracts it is possible to find a large amount of auxins and phenolic compounds, the objective of this study was to evaluate the effect of the application of Cypreus rotundus L. leaves and tubers extracts in stem cuttings of Duranta repens L., a species considered of easy rooting, in comparison with the action of synthetic auxins. Cuttings were collected in april, june, august, october and december/2006 and february/2007 with 8 cm in length, diagonal cut at the bottom and a straight cut above the last bud, keeping four upper leaves. Treatments consisted of control (water and ethanol 50%); extract from C. rotundus leaves and tubers (25, 50 and 100%); NAA and IBA (500 and 1000 mg L-1), with immersion of the base of the cuttings for 10 seconds. Cuttings were kept in greenhouse under high moisture, in plastic containers containing vermiculite, for 45 days. The percentage of rooted cuttings, number of roots per cutting, length of the three longest roots per cutting (cm) and the percentage of living cuttings were evaluated. Cuttings collected in october and december/2006 demonstrated the highest percentages of rooting (87.3% and 86.7%, respectively) and highest number of roots per cutting (9.5 and 10.4 roots, respectively). December/2006 cuttings showed the maximum length of the three largest roots (10.2 cm) and the best level of survival (60%) was found in cuttings collected in june/2006 and treated with 500 and 1000 mg L-1 of IBA. Therefore, we observed no statistical differences between the application of C. rotundus leaf and tuber extracts and the application of NAA and IBA.

In vivo hypotensive effect and in vitro inhibitory activity of some Cyperaceae species

In 1820, French naturalist August Saint Hillaire, during a visit in Espírito Santo (ES), a state in southeastern Brazil, reported a popular use of Cyperaceae species as antidote to snake bites. The plant may even have a hypotensive effect, though it was never properly researched. The in vitro inhibitory of the angiotensin converting enzyme (ACE) activity of eigth ethanolic extracts of Cyperaceae was evaluated by colorimetric assay. Total phenolic and flavonoids were determined using colorimetric assay. The hypotensive effect of the active specie (Rhychonospora exaltata, ERE) and the in vivo ACE assay was measured in vivo using male Wistar Kyoto (ERE, 0.01-100mg/kg), with acetylcholine (ACh) as positive control (5 µg/kg, i.v.). The evaluation of ACE in vivo inhibitory effect was performed comparing the mean arterial pressure before and after ERE (10 mg/kg) in animals which received injection of angiotensin I (ANG I; 0,03, 03 and 300 µg/kg, i.v.). Captopril (30 mg/kg) was used as positive control. Bulbostylis capillaris (86.89 ± 15.20%) and ERE (74.89 ± 11.95%, ERE) were considered active in the in vitro ACE inhibition assay, at 100 µg/mL concentration. ACh lead to a hypotensive effect before and after ERE's curve (-40±5% and -41±3%). ERE showed a dose-dependent hypotensive effect and a in vivo ACE inhibitory effect. Cyperaceae species showed an inhibitory activity of ACE, in vitro, as well as high content of total phenolic and flavonoids. ERE exhibited an inhibitory effect on both in vitro and in vivo ACE. The selection of species used in popular medicine as antidotes, along with the in vitro assay of ACE inhibition, might be a biomonitoring method for the screening of new medicinal plants with hypotensive properties.

Em 1820, o naturalista francês August Saint Hillaire, durante uma visita ao Espírito Santo (ES), Estado do sudeste do Brasil, relatou o uso popular de espécies de Cyperaceae como antídoto para picadas de cobra. As espécies podem possuir efeito hipotensor, embora nunca tenham sido devidamente pesquisadas. A inibição in vitro da atividade da enzima conversora da angiotensina (ECA) de oito extratos etanólicos de Cyperaceae foi avaliada por ensaio colorimétrico. Totais de fenólicos e flavonóides foram determinados utilizando ensaio colorimétrico. O efeito hipotensor da espécie ativa (Rhychonospora exaltata, ERE) no ensaio de ECA in vitro foi avaliada in vivo utilizando-se machos Wistar Kyoto (ERE, 0.01-100 mg/kg), com a acetilcolina (ACh), como controle positivo (5 µg/kg, iv). A avaliação do efeito inibidor da ECA in vivo foi realizado comparando-se a pressão arterial média, antes e após ERE (10 mg/kg) nos animais que receberam injeção de angiotensina I (Ang I, 0,03, 03 e 300 µg/kg, iv). Captopril (30 mg/kg) foi utilizado como controle positivo. Bulbostylis capillaris (86,89±15,20%) e ERE (74,89±11,95%, ERE) foram considerados ativas no ensaio de inibição da ECA in vitro, na concentração de 100 µg/mL. A ACh gerou um efeito hipotensor, antes e depois da curva de ERE (-40 ± 5% -41 ± 3%). ERE apresentou efeito hipotensivo dependente da dose e um efeito inibidor da ECA in vivo. As espécies de Cyperaceae mostraram uma atividade inibidora de ACE in vitro, bem como elevado conteúdo de substâncias fenólicas e flavonóides. ERE exibiu um efeito inibidor da ECA tanto in vitro como in vivo. A seleção das espécies utilizadas na medicina popular como antiofídicos, juntamente com o ensaio in vitro de inibição da ECA, pode ser um método de biomonitoramento para a seleção de novas plantas medicinais com propriedades hipotensores.

Las ciperáceas (Cyperaceae) de la Estación Biológica La Selva, Costa Rica / The Cyperaceae of La Selva Biological Station, Costa Rica

The Cyperaceae of La Selva Biological Station, Costa Rica. The family Cyperaceae is cosmopolitan and includes some 115 genera and 3600 species. Costa Rica has 25 genera and 210 species. Here I present keys and descriptions for 34 species (10 genera) that occur in La Selva Biological Station, Costa Rica. The genus Cyperus is represented by 12 species, followed by Rhynchospora (6), Scleria (5), Calyptocarya (2), Eleocharis (2), Kyllinga (2), Mapania (2), Hypolytrum (1) and Lipocarpha (1). Oxycaryum cubense (Poepp & Kunth) Palla, has been collected in the vicinity and could eventually be found at the Station. Rev. Biol. Trop. 57 (Suppl. 1): 93-110. Epub 2009 November 30.

La familia Cyperaceae es cosmopolita e incluye unos 115 géneros y 3600 especies. Costa Rica tiene 25 géneros y 210 especies. Aquí presento claves y descripciones para las 34 especies (10 géneros) que ocurren en la Estación Biológica La Selva, Costa Rica. El género Cyperus está representado por 12 especies, seguido por Rhynchospora (6), Scleria (5), Calyptocarya (2), Eleocharis (2), Kyllinga (2), Mapania (2), Hypolytrum (1) y Lipocarpha (1). Oxycaryum cubense (Poepp & Kunth) Palla, ha sido colectada en los alrededores y eventualmente podría ser encontrada en la Estación.

Laboratory colonization of Mansonia mosquitoes with an emphasis on Ma. annulata and Ma. bonneae.

The present study records the first successful colonization of Mansonia annulata and describes colony maintenance with modification of rearing medium and host plants. Three species of Mansonia mosquitoes (Ma. uniformis, Ma. indiana and Ma annulifera) were successfully reared in ambient environments with adult emergence rates > 50%, while Ma. bonneae and Ma. dives yielded emergence rates > 30%. Colonization of Ma. annulata was modified and improved so that they were successfully raised to adult with emergence rates of 23%. Tube sedge, Lepironia articulata, was utilized as a host plant and peat swamp water was used as a rearing medium. Yeast and small lizard droppings were added daily to the larval medium to maintain microorganisms and pH in the infusion. However, identifying suitable culture medium remains an obstacle to establishing colonies of Ma. annulata, as the culture medium is difficult to mimic in the laboratory. Further study, focusing particularly on larval attachment substrates and rearing medium, is needed to develop a standardized and practical rearing technique for Mansonia mosquitoes.

The effect of the size of particles on mineralization of Oxycaryum cubense (Poepp. & Kunth) Lye

Ensaios foram realizados para avaliar os efeitos de tamanho dos detritos na mineralização de uma macrófita aquática, a Oxycaryum cubense. Foram coletadas amostras de planta e de água de uma lagoa marginal, a lagoa do Infernão (21° 35' S e 47° 51' W), localizada na planície de inundação do rio Mogi Guaçu. As plantas foram levadas ao laboratório, lavadas em água corrente, secas (50 °C) e fracionadas em seis grupos de acordo com o tamanho: 100, 10, 1,13, 0,78, 0,61 e 0,25 mm. Foram preparadas câmaras de decomposição adicionando aproximadamente 1,0 g de fragmentos de planta em 4,1 L de água da lagoa. Na seqüência, as incubações foram aeradas e as concentrações de oxigênio dissolvido, o pH, a condutividade elétrica e a temperatura foram monitorados durante 120 dias. A ocorrência de processos de anaeróbios foi evitada por reoxigenação das soluções. Os resultados experimentais foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem e o consumo de oxigênio dissolvido decorrente da mineralização foi obtido. De maneira geral, o processo físico de fragmentação não tende a envolver maiores quantidades de oxigênio durante a mineralização aeróbia dos detritos, significando que a fragmentação não interfere no balanço de oxigênio dissolvido deste sistema aquático; entretanto favoreceu a acidificação e também a liberação de íons dissolvidos na lagoa do Infernão.

Oxygen uptake during mineralization of humic substances from Infernão Lagoon (São Paulo, Brazil)

Foram realizados ensaios a fim de avaliar o consumo de oxigênio dissolvido resultante da mineralização de substâncias húmicas (ácido fúlvico - AF e ácido húmico - AH) provenientes de diferentes fontes: sedimento, matéria orgânica dissolvida (MOD) resultante de 120 dias de degradação de macrófitas aquáticas (Scirpus cubensis e Cabomba piauhyensis) e MOD da lagoa do Infernão. O experimento também teve por objetivo estimar os coeficientes de consumo de oxigênio durante a mineralização. Cerca de 20-30 mg de substratos foram adicionados a 1,1 litro de água da lagoa do Infernão (21º33' a 21º37'S; 47º45' a 47º51'W). As soluções foram aeradas e o oxigênio dissolvido (OD) foi monitorado durante 40 dias. O carbono orgânico dissolvido (COD) e o particulado (COP) foram estimados após 80 dias. Os processos anaeróbios foram evitados aerando-se as soluções. Os resultados foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem e os parâmetros do consumo de oxigênio foram obtidos. O consumo de oxigênio (CO) variou de 4,24 mg L-1 (AH - S. cubensis) a 33,76 mg L-1 (AF - sedimento). O coeficiente de desoxigenação mais elevado (kD) foi observado durante mineralização do AF - MOD (0,299 dia-1), seguido em ordem decrescente: AF - S. cubensis, AH - sedimento, AH - S. cubensis, AF - sedimento e AF - C. piauhyensis (0,282; 0,255; 0,178; 0,130; e 0,123 dia-1, respectivamente). As análises de carbono indicaram que o AF e o AH ao final do experimento apresentaram decaimento de 15,23% a 42,35% e que as conversões de AF e de AH em COP foram relativamente baixas (0,76% a 3,94%).

Vegetation pattern related tc grazing pressure in alpine meadows of Nanda Devi Biosphere Reserve.

The present study aims to analyze the interaction of prevailing biotic pressure on plant species diversity in Nanda Devi Biosphere Reserve (NDBR) which lies in northern part of Uttaranchal hills between 79 degrees 40'E to 80 degrees 05'E longitude and 30 degrees 17' N to 30 degrees 41'N latitude and covers an area of 2236.7 km2. A total of 75 species has been found which included the herbaceous plants viz., grasses, sedges and forbs. Generally, the plants have a short life span of 3-4 months. However, few species persist throughout the growth period i.e. May-October. Phytosociological study performed in plots of varying slope and grazing pressure intensity revealed that the dominant grasses were Danthonia cachemyriana and Poa annua and dominant forbs were Trachydium roylei and Geum elatum in all the plots. Grasses were abundant on west facing slopes while forbs preferred the even topography of east facing meadows. The grasses and sedges together had optimum density during July and August. In general, short lived species exhibited more diversity for one or two months whilst the long lived species exhibited optimum diversity althrough the snow free period. The species diversity is maximum (100%) in moderately grazed bughiyals i.e. Pacchu and minimum in intensively grazed bughiyals i.e. Martoli. The species distribution among the plots was 60-90% contagious and 11.2-38.0% randomirrespective of grazing pressure, thus highlighting the significance of grazing pressure in management of alpine meadows.