Efecto del 2,4-Diclorofenoxiacético y Thidiazurón en la obtención de callos de Ladenbergia oblongifolia ¨árbol de la quina¨

 

Effect of 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid and Thidiazuron in obtaining calluses from Ladenbergia oblongifolia ¨quina tree¨

 

Angélica López-Zavaleta1; Segundo Eloy López-Medina1; José Mostacero-León 1*; Armando Efraín Gil-Rivero1; Anthony J. De La Cruz-Castillo1; Luigi Villena-Zapata2; Angelita Cabrera-De Cipriano1

 

1 Departamento de Ciencias Biológicas. Facultad de Ciencias Biológicas. Universidad Nacional de Trujillo. Ciudad Universitaria, Av. Juan Pablo Segundo S/N, Trujillo- Perú.

2 Departamento de Ciencias, Estudios Generales, Universidad Privada del Norte, Campus Virtual, 13001 Trujillo, Perú.

Grupo de Investigación Augusto Weberbauer

 

* Autor corresponsal: slopezm@unitru.edu.pe (S. López- Medina).

 

ORCID de los autores

 


A. López- Zavaletahttps://orcid.org/0000-0001-8935-2683

S. E. López- Medina: https://orcid.org/0000-0001-7719-8607

J. Mostacero- León: https://orcid.org/0000-0003-2556-3013

A. E. Gil- Rivero: https://orcid.org/0000-0002-4521-5588     

A. J. De La Cruz-Castillo: https://orcid.org/0000-0002-5409-6146

L. Villena-Zapata: https://orcid.org/0000-0001-9430-0028  

A. Cabrera-De Cipriano: https://orcid.org/0000-0003-3490-5011


 

 

RESUMEN

 

Los géneros Ladenbergia, Cinchona y Remijia, denominados "árboles de la quina" (familia Rubiaceae), son reconocidos por sus propiedades medicinales en el tratamiento del paludismo y enfermedades virales. Sin embargo, la extracción tradicional de sus metabolitos, mediante maceración de la corteza en alcohol ha generado deforestación y riesgo de extinción de especies como Ladenbergia oblongifolia. Ante esta problemática, la investigación propuso un enfoque biotecnológico para producir metabolitos de forma sostenible, evaluando el efecto de los reguladores de crecimiento 2,4-Diclorofenoxiacético (2,4-D) y Thidiazurón (TDZ) en la inducción y proliferación de callos in vitro. Se utilizó el medio de cultivo MS (Murashige y Skoog) suplementado con distintas concentraciones de 2,4-D y TDZ. Los resultados demostraron que la concentración óptima para la inducción de callos fue 1 ppm de 2,4-D, mientras que para el subcultivo se obtuvo mejor respuesta con 0,75 ppm de 2,4-D. Estos hallazgos evidencian que el cultivo de tejidos es una alternativa viable para obtener compuestos activos sin dañar las poblaciones naturales, contribuyendo tanto a la conservación de L. oblongifolia como al desarrollo de aplicaciones biotecnológicas en especies medicinales amenazadas. Este trabajo resalta la importancia de integrar métodos sostenibles en la investigación farmacéutica y ecológica, abriendo nuevas líneas de estudio para la optimización de metabolitos secundarios.

 

Palabras clave: hormona; in vitro; medio de cultivo; planta medicinal; callo celular.

 

ABSTRACT

 

The genera Ladenbergia, Cinchona and Remijia, known as "quina trees" (family Rubiaceae), are recognized for their medicinal properties in the treatment of malaria and viral diseases. However, the traditional extraction of their metabolites by maceration of the bark in alcohol has generated deforestation and risk of extinction of species such as Ladenbergia oblongifolia . Faced with this problem, this research proposed a biotechnological approach to produce metabolites in a sustainable way, evaluating the effect of the growth regulators 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and Thidiazuron (TDZ) on the induction and proliferation of calluses in vitro . MS culture medium (Murashige and Skoog) supplemented with different concentrations of 2,4-D and TDZ was used. The results demonstrated that the optimal concentration for callus induction was 1 ppm of 2,4-D, while for subculture the best response was obtained with 0,75 ppm of 2,4-D. These findings show that tissue culture is a viable alternative to obtain active compounds without harming natural populations, contributing to both the conservation of L. oblongifolia and the development of biotechnological applications in threatened medicinal species. This work highlights the importance of integrating sustainable methods in pharmaceutical and ecological research, opening new lines of study for the optimization of secondary metabolites.

 

Keywords: hormone; in vitro; culture medium; medicinal plant; cellular callus.

 

 

Recibido: 11-04-2025.

Aceptado: 10-08-2025.                                                                

  
Esta obra está publicada bajo la licencia CC BY 4.0

INTRODUCCIÓN

 


Dentro de la familia Rubiaceae, destaca L. oblongifolia “árbol de la Quina” o también conocido como “Cascarilla”. Esta especie se caracteriza por ser un potencial en producción de bioactivos de uso farmacológico (Ochoa et al., 2025; Parveen et al., 2024), entre ellos los alcaloides, flavonoides, terpenoides, antraquinonas y derivados fenólicos que sirven para el tratamiento del paludismo y enfermedades virales como la influenza y Covid-19 (Al-Garbi et al., 2022; Arumugam et al., 2024; Delprete & Jomar, 2012; Martins & Nunez, 2015; Vargas-Arana et al., 2011).

L. oblongifolia se distingue por evidenciar un hábito arbóreo pudiendo alcanzar hasta los 6 metros de altura, hojas elípticas con base y ápice agudo de consistencia coriácea, inflorescencias terminales, flores heteróstilas, cápsulas septicidas y numerosas semillas con márgenes alados. El parecido morfológico y las similares propiedades medicinales, genera confusión entre especies dentro el género Ladenbergia, Cinchona y Remigia. Sin embargo, la diferencia que destaca en el género Ladenbergia es la arquitectura floral, donde se evidencia corolas blancas, mientras que Cinchona su corola es de color rosa pálido (Andersson, 1995; Arbizu  et al., 2021; Gómez et al., 2016; Zarate et al., 2022). El árbol de la quina se encuentra distribuido desde Costa Rica hasta el centro de Bolivia localizándose en laderas montañosas entre los 2400 y 2800 msnm; sin embargo, actualmente se encuentra en peligro debido al crecimiento urbano, deforestación e incendios forestales. Actualmente, debido a la resistencia a fármacos, la comunidad científica tiene interés en descubrir otros alcaloides presentes en la planta que puedan servir en la síntesis de nuevas medicinas (Albán et al., 2020; De Almeida et al., 2021; Barrutia et al., 2020; Huamán et al., 2019; Marques et al., 2019; Peña et al., 2021).

La acción medicinal del árbol de la quina se debe a la existencia de alcaloides entre ellos: La cinconidina, quinidina, cinchonidina y quinina. Cuya presencia se encuentran tanto en la corteza como en las hojas, por tanto, el uso intensivo de las hojas en biotecnologia vegetal, constituye ser prometedor (Avalos et al., 2023; Foronda et al., 2020; López et al.,2020; Rodrigues et al., 2019; Sarandy et al.,2022; Somavilla et al., 2017).

Investigaciones de Cóndor et al. (2009) y Boratyński et al. (2019), mediante estudios cromatográficos han identificado la presencia de taninos, antraquinonas, grupos fenólicos libres, triterpenos, esteroides, catequinas, flavonoides, saponinas, aminogrupos primarios y secundarios. Estos compuestos son de uso potencial para el tratamiento de eritroleucemia, cáncer de mama, agentes antiparasíticos de Trypanosoma cruzi entre otro. Por tanto, tienen poseen capacidades antioxidantes, antibacteriales, antifúngicas, antileishmaniales y antiureasa (Al-Harbi et al.,2022; Iftikhar et al., 2019; Musikant et al., 2019; Vaca et al., 2024; Zielińska & Najdek, 2021). Ante el surgimiento de la pandemia del COVID-19, investi-gaciones encontraron en árbol de la quina homó-logos a la cloroquinina e hidroxicloroquina, por tanto, su uso es potencial en el tratamiento de en-fermedades ocasionados por virus (Abolghasemi, et al., 2012; Qamar et al., 2020; Lei et al., 2020; Majumdar et al., 2022; Remuzgo et al.,2020).

Ante ello, la biotecnologia vegetal mediante las técnicas de propagación in vitro, cultivo de callos, protoplastos, saneamiento clonal, embriogénesis y cultivo de anteras, contribuye con la conservación del germoplasma y producción de bioactivos. Siendo el cultivo in vitro de callos una técnica que permite obtener masas celulares de crecimiento indiferenciado bajo condiciones asépticas, por tanto, su cultivo en suspensiones celulares, controlados en un biorreactor, permiten la producción extensiva de metabolitos secundarios (Efferth, 2018; Yildirim & Turker, 2014).   Para ello es necesario establecer protocolos que permitan optimizar su inducción, producción y subcultivo en grandes cantidades (Bhatia & Bera, 2015; Rodríguez et al., 2020; Yadav et al., 2023).

De manera natural por factores bióticos o abióticos las plantas forman callos, sin embargo, esas condiciones pueden replicarse en laboratorio mediante el uso adecuado del balance hormonal entre auxinas y citoquininas (Azofeifa et al., 2018). Investigaciones de Alcántara et al (2019), sostienen que entre las hormonas que inducen a la formación de callos destacan el: Acido Naftaleno Acético (ANA), Acido 3-indol acético, (AIA), Thidiazuron (TDZ) y 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) (Alcántara et al., 2019). Se conoce que el 2,4-diclorofe-noxiacético (2,4-D) a altas concentraciones se comporta como un potente herbicida, sin embargo a muy bajas concentraciones menores a 1 ppm se comporta como un inductor a callogénesis, mientras que del Thidiazuron (TDZ) se tiene conocimiento que regula la síntesis de proteínas implicadas en promover la formación del huso mitótico, por tanto tiene un uso potencial en estimular la formación de brotes y callos (Fernández et al., 2022; Fernández et al., 2024; Guo et al., 2011; Huetteman & Preece, 1993; Teruya, 2016; Kumar, 2019).  Ante ello, se propuso como objetivo de investigación determinar el efecto del 2,4-Diclorofenoxiacético y Thidiazurón en la obtención de callos de Ladenbergia oblongifolia ¨árbol de la quina¨.



 

MATERIAL Y MÉTODOS

 


Material biológico

El material biológico, estuvo constituido por plántulas in vitro de L. oblingifolia, provenientes del Laboratorio de Biotecnología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de Trujillo. Donde se seleccionó aquellas plántulas con mayor desarrollo en cuanto a tamaño y numero de hojas.

Preparación de medio de cultivo, siembra e inducción a callos de L. oblingifolia

Se preparó medio de cultivo MS (1962), al cual se suplemento con phytagel al 0,8%, sacarosa 3% y diferentes concentraciones de reguladores de crecimiento (Tabla 1). Una vez preparado el medio, se ajustó el pH a 6 empleando NaOH 1N y HCl 1N, para su posterior dispensación en su respectivo frasco.  Finalmente, tanto el medio de cultivo, como los materiales para la siembra fueron autoclavados a 120 °C para su esterilización con una presión de 15 atm por 20 minutos (Quiñones et al., 2023).

Una vez autoclavado el medio de cultivo, se procedió a la siembra de L. oblingifolia. Para ello se acondicionó cámara de flujo laminar, previa esterilización del área de trabajo. Se tomaron segmentos de hoja de plantas madre procedencia in vitro, las cuales fueron cortadas, con una medida de 1cm por lado. Para luego ser sembrados en su respectivo medio de cultivo, según tratamiento designado.  Concluida esta actividad, se procedió a transportar el material vegetal al área de incubación por 45 días, donde se manejó condiciones controladas de fotoperiodo de 16 h luz y 8 oscuridad, además de una humedad relativa de 80% y una temperatura de 22 ± 2 °C (López et al, 2019). Posteriormente se realizó un análisis respectivo de los callos en base a la escala Santana (1982).

 

Tabla 1

Diferentes tratamientos para la inducción de callos de L. oblongifolia mediante la aplicación de diferentes concentraciones de 2,4-dicloro-fenoxiacético (2,4-D) y Thidiazurón (TDZ)

 

Tratamiento

[ ] de 2,4-D ppm

[ ] de TDZ ppm

1

0,0

0,0

2

0,5

0,0

3

1,0

0,0

4

0,0

0,3

5

0,5

0,3

6

1,0

0,3

7

0,0

0,5

8

0,5

0,5

9

1,0

0,5

 

Subcultivo de callos de L. oblingifolia

Se seleccionaron los callos del mejor tratamiento procedentes de la etapa de inducción de L. oblongifolia. Estos fueron subcultivados en un medio de cultivo, conformado por MS (1962), al cual se suplemento con phytagel al 0,8%, sacarosa 3% y diferentes concentraciones de 2,4-diclo-rofenoxiacético (2,4-D) (Tabla 2). Una vez prepa-rado, fue autoclavado para su posterior cultivo. Luego se transportó al área de incubación por 30 días, manteniéndose un fotoperiodo de 16 h luz y 8 oscuridad, humedad relativa de 85% y una temperatura de 22 ± 2 °C. Posteriormente se realizó un análisis respectivo de los callos en base a la escala Santana (1982) (Tabla 3).

 

Tabla 2

Diferentes tratamientos para el subcultivo de callos de L. oblongifolia mediante la aplicación de diferentes concentraciones de 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D)

 

Tratamiento

[ ] de 2,4-D ppm

1

0,00

2

0,50

3

0,75

4

1,00

 

Tabla 3

Escala de Santana (1982) para evaluar la formación de callos in vitro según su grado de desarrollo

 

Grado

Descripción

0

No hay formación del callo.

1

Ligera formación del callo (se observa una débil proliferación en zonas del brote del explante).

2

Formación del callo (hay proliferación de células por todos los bordes del explante, sin llegar a formar una masa).

3

Abundante formación del callo (formación de una masa voluminosa de callos).

 

Análisis estadístico

Para la inducción de callos de L. oblongifolia, se realizó bajo un diseño experimental de bloques completamente al azar, con 9 tratamientos, 3 repeticiones y 8 unidades experimentales por tratamiento. La evaluación se realizó a los 45 días de evaluación, empleando el software estadístico RStudio. Mientras que para el subcultivo de callos de L. oblongifolia, se realizó bajo un diseño experimental de bloques completamente al azar, con 4 tratamientos, 3 repeticiones y 8 unidades experimentales por tratamiento. La evaluación se realizó a los 30 días de evaluación, empleando el software estadístico RStudio. Tanto para la inducción, como para el subcultivo se empleó la prueba estadística de Kruskal Wallis y de comparaciones múltiple de Wilcoxon, para identificar la presencia de diferencias significativas entre los tratamientos.


 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 


Considerando la Figura 1 y 2, el p-valor de significancia de la prueba de Kruskal Wallis resultó ser menor que 0,05 (p=9,571e-12<0,05), por lo que podemos afirmar, que los grados de formación según escala de Santana por efecto de los de los tratamientos 2,4-Diclorofenoxiacético y Thidiazurón en la inducción a callos de L. oblongifolia, presentan diferencia significativa entre al menos dos tratamientos en estudio, a su vez, la prueba de comparaciones múltiple de Wilcoxon, permitió identificar que los tratamientos T2, T3 y T9, no presentan diferencia significativa. Por otro lado, la figura 2, permite observar que el porcentaje de callos formado de grado 2 y grado 3, alcanzó un 54,2% en el tratamiento 2, del 58,4% en el tratamiento 3 y del 20,8% en el tratamiento 9, destacando por tanto el tratamiento 3, el cual está conformado por 1 ppm de 2,4 Diclorofenoxiacético (Figura 1). En referencia a la figura 2, el p-valor de significancia de la prueba de Kruskal Wallis, resultó ser menor que 0,05 (p=0,03669 < 0,05), es decir se rechaza la hipótesis nula, dando a conocer que los grados de formación obtenidos según la escala de Santana por efecto del 2,4-Diclorofenoxiacético a partir de subcultivo de callos en hojas de Ladenbergia oblongifolia, presentan diferencia significativa entre al menos dos de los tratamientos analizados, se puede observar además que la prueba de comparación múltiples de Wilcoxon, identificaron que los tratamientos T3 y T4 no presentaron diferencias significativas, siendo el tratamiento T3, donde se evidenció el mayor porcentaje acumulado de callos de grado 2 y grado 3, alcanzando el  51,8% (33,3% de grado 2 y 18,5% de grado 3), como se visualiza en la Figura 2 (Barrutia et al., 2020; Hinkle et al., 2003).


 

 

Figura 1. Barras de los porcentajes de callos obtenidos según la escala de Santana (grado de formación), para el estudio sobre el efecto del 2,4-Diclorofenoxiacético y Thidiazurón en la inducción a callos de Ladenbergia oblongifolia ¨árbol de la quina¨. Nota: Los tratamientos con letras diferentes son significativamente diferentes según la prueba de comparaciones múltiples de Dunn (p < 0,05).

 

 

Figura 2. Barras apiladas de los porcentajes de callos obtenidos según la escala de Santana (grado de formación) por el estudio sobre el efecto del 2,4-Diclorofenoxiacético a partir de subcultivo de callos de Ladenbergia oblongifolia ¨árbol de la quina¨. Nota: Los tratamientos con letras diferentes son significativamente diferentes según la prueba de comparaciones múltiples de Dunn (p < 0,05).


Cabe mencionar que investigaciones de González et al (2018), sostienen que la concentración de 2,4 D a 1 ppm tiene un efecto favorable en la inducción a la formación de callos en Cinchona officinalis, especie parental de la misma familia Rubiaceae. Mientras que concentraciones superiores al 2 y 3 ppm de 2,4-D, resultaron altamente toxicas.  Mientras que al emplear Bencilaminopurina (BAP) a una concentración de 0,5 ppm, indujo a la formación de un 65% de callos (Canales et al., 2020; Darwin et al., 2020; López et al., 2023; Uriarte & Diaz, 2024). Por otro lado, Eras et al (2020), empleando la concentración de 3 ppm 2,4-D y 0.5 ppm KIN, indujo en un 73% la generación de callos en Cinchona officinalis.  Por tanto, se infiere que el fitorregulador Thidiazurón, no ejerce un efecto significativo en la formación de callos de las Rubiaceae. Sin embargo, el empleo del ácido naftalenacético (ANA), en combinación con 6-Bencilaminopurina (1,0 mg L-1 ANA + 0,5 mg L-1 BAP y 2,0 mg L-1 ANA + 0,5 mg L-1 BAP), en un adecuado balance hormonal, resulta favorecedor en la inducción a callos embriogénicos (Albán  et al., 2020; Eras et al., 2019; Guamán et al., 2021; Hariyanti  et al., 2022; Huaccha  et al., 2023; Yao et al., 2020).


 

CONCLUSIONES


 


Los resultados demuestran que el uso de 1 ppm de 2,4-D en la fase de inducción y 0,75 ppm de 2,4-D en el subcultivo optimiza la producción de callos en L. oblongifolia. Estableciéndose un protocolo base reproducible para futuros estudios en biotec-nología de especies amenazadas de la familia Rubiaceae, favoreciendo la producción de meta-bolitos secundarios (alcaloides antipalúdicos) sin depender de la extracción destructiva de cortezas, contribuyendo con la producción de medicamentos derivados de especies forestales y a la preservación de la biodiversidad, mediante el aprovechamiento racional de recursos.


 

AGRADECIMIENTOS

 


Al Laboratorio Biotecnología de la Universidad Nacional de Trujillo; por el apoyo logístico y de ambientes brindados, posibilitando de esta manera la realización de la presente investigación. A la VI Convocatoria CANON, por el financiamiento de esta investigación. En sus modalidades: PIC-Modalidad 1: “Valoración de la biodiversidad en el norte del Perú: Rol de las exploraciones biológicas y los herbarios" y PIC 02 Modalidad 2: “Proyecto de Investigación de Tesis, categoría consolidada Laboratorio de Biotecnología”, ganadores de la "VI Convocatoria de Proyectos de Ciencia y Tecnología en la Universidad Nacional de Trujillo con Fondos Públicos provenientes del Canon", según Resolución Rectoral N° 0356-2023/UNT, Resolución de Consejo Universitario N° 001-2023/UNT y Resolución Vicerrectoral de Investigación N°137-2023-VIN-UNT.


 

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