A novel approach to Cestrum intermedium (mata-boi): anatomical and physical-chemical characterization, in vitro biological activities, and metabolites of a Brazilian native species

Abstract The Brazilian native species Cestrum intermedium, known as mata-boi, induces hepatotoxicity and death when ingested by cattle. While most studies on this species focus on toxicological features, our study is the first to describe the anatomy and in vitro biological activities of Cestrum intermedium. We investigated adult leaves and stems by histochemistry, described their anatomy, performed physical-chemical analysis, determined in vitro antioxidant and antimicrobial activities, and identified secondary metabolites. A few noteworthy anatomical features were the anomocytic stomata on the abaxial surface and the absence of trichomes, in addition to the circular shaped petiole with two projections on the adaxial surface. Histochemical analysis showed chemical markers such as alkaloids, usually reported as toxic, and terpenoids. Potassium nitrate (ATR-FTIR) and lupeol palmitate (NMR) were detected on the crude stem extract. Thermogravimetric and physical-chemical analysis provided fingerprint parameters for the species. Minimal Inhibitory Concentration (MIC) assay revealed that Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, and Candida albicans were weakly inhibited by extract samples. Chloroform and ethyl acetate fractions presented high phenolic content, which resulted in in vitro antioxidant activity. These novel features expand the knowledge about this species, considering that previous studies mainly focused on its toxicity. Our study also provided characteristics that may help in avoiding misidentification between Cestrum members, especially when taxonomic keys cannot be employed, as in the absence of flowers and fruits.

Early consequences of allopolyploidy alter floral evolution in Nicotiana (Solanaceae).

BACKGROUND: Polyploidy has played a major role in angiosperm evolution. Previous studies have examined polyploid phenotypes in comparison to their extant progenitors, but not in context of predicted progenitor phenotypes at allopolyploid origin. In addition, differences in the trends of polyploid versus diploid evolution have not been investigated. We use ancestral character-state reconstructions to estimate progenitor phenotype at allopolyploid origin to determine patterns of polyploid evolution leading to morphology of the extant species. We also compare trends in diploid versus allopolyploid evolution to determine if polyploidy modifies floral evolutionary patterns. RESULTS: Predicting the ancestral phenotype of a nascent allopolyploid from reconstructions of diploid phenotypes at the time of polyploid formation generates different phenotype predictions than when extant diploid phenotypes are used, the outcome of which can alter conclusions about polyploid evolution; however, most analyses yield the same results. Using ancestral reconstructions of diploid floral phenotypes indicate that young polyploids evolve shorter, wider corolla tubes, but older polyploids and diploids do not show any detectable evolutionary trends. Lability of the traits examined (floral shape, corolla tube length, and corolla tube width) differs across young and older polyploids and diploids. Corolla length is more evolutionarily labile in older polyploids and diploids. Polyploids do not display unique suites of floral characters based on both morphological and color traits, but some suites of characters may be evolving together and seem to have arisen multiple times within Nicotiana, perhaps due to the influence of pollinators. CONCLUSIONS: Young polyploids display different trends in floral evolution (shorter, wider corolla tubes, which may result in more generalist pollination) than older polyploids and diploids, suggesting that patterns of divergence are impacted by the early consequences of allopolyploidy, perhaps arising from genomic shock and/or subsequent genome stabilization associated with diploidization. Convergent evolution in floral morphology and color in Nicotiana can be consistent with pollinator preferences, suggesting that pollinators may have shaped floral evolution in Nicotiana.

Scanning Electron Microscopy (SEM) and Light Microscopy (LM)-based Palyno-morphological views of Solanaceae in Western Himalaya.

In this study, plants belonging to family Solanaceae growing in Western Himalaya region have been observed palynologically under Light Microscope and Scanning electron microscope. Present investigation comprises of 10 genera and 23 species, namely, Atropa acuminata, Capsicum decoraticus, Capsicum frutescens, Cestrum aurantiacum, Cestrum diurnum, Cestrum nocturnum, Datura alba, Datura innoxia, Datura stramonium, Hyoscymus niger, Lycopersicon esculentum, Nicotiana rustica, Nicotiana tabacum, Petunia alba, Petunia hybrida, Solanum erianthum, Solanum melongena, Solanum miniatum, Solanum pseudocapsicum, Solanum surratense, Solanum tuberosum, Withania coagulans, Withania somnifera. Solanaceae is a eurypalynous family. Grains are usually Tricolporate and Tetracolporate, radially symmetrical, isopolar, prolate-spheroidal to oblate-spheroidal to oblate-spheroidal to subprolate to per prolate or suboblate to oblate, size range: 8.55-72 µm, amb circular, semi-angular or subangular, aperture drop-type, labrum common-type, exine usually 2 µm thick, nexine 1-1.5 µm thick. Tectum usually psilate, sexine reticulate, granulate or striato-reticulate, with obscure pattern, sexine 1-2 µm thick, nexine 1-1.5 µm thick, and intine 0.5-1 µm thick. Most striking variation has been found in the shape class, aperture-type, and tectal surface. Based on these characters, taxonomic keys have been made for correct identification of members in Solanaceae. However, the grains of this family are usually tricolporate and have direct relationship with certain members of the family Scrophulariaceae. Palyno-morphological characters of family Solanaceae have been studied for the first time in Western Himalayan region of Pakistan. These palyno-morphological characters are significant for identification of the members of family Solanaceae.

Distinct cell wall architectures in seed endosperms in representatives of the Brassicaceae and Solanaceae.

In some species, a crucial role has been demonstrated for the seed endosperm during germination. The endosperm has been shown to integrate environmental cues with hormonal networks that underpin dormancy and seed germination, a process that involves the action of cell wall remodeling enzymes (CWREs). Here, we examine the cell wall architectures of the endosperms of two related Brassicaceae, Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and the close relative Lepidium (Lepidium sativum), and that of the Solanaceous species, tobacco (Nicotiana tabacum). The Brassicaceae species have a similar cell wall architecture that is rich in pectic homogalacturonan, arabinan, and xyloglucan. Distinctive features of the tobacco endosperm that are absent in the Brassicaceae representatives are major tissue asymmetries in cell wall structural components that reflect the future site of radicle emergence and abundant heteromannan. Cell wall architecture of the micropylar endosperm of tobacco seeds has structural components similar to those seen in Arabidopsis and Lepidium endosperms. In situ and biomechanical analyses were used to study changes in endosperms during seed germination and suggest a role for mannan degradation in tobacco. In the case of the Brassicaceae representatives, the structurally homogeneous cell walls of the endosperm can be acted on by spatially regulated CWRE expression. Genetic manipulations of cell wall components present in the Arabidopsis seed endosperm demonstrate the impact of cell wall architectural changes on germination kinetics.

Plant hormones including ethylene are recruited in calyx inflation in Solanaceous plants.

Plant hormones direct many processes of floral and post-floral morphogenesis in Angiosperms. However, their role in shaping floral morphological novelties, such as inflated calyx syndrome (ICS) exhibited by a few genera of the Solanaceae, remains unknown. In Withania and Physalis, sepals resume growth after pollination and encapsulate the mature fruit to form a balloon-like structure, i.e. ICS. The epidermal cells of calyx show enlargement and lobation post-fertilization. Application of hormones to depistillated flower buds of Withania revealed that cytokinins and gibberellins mimic fertilization signals. The ICS development is a synchronous step with fruit development; both processes are under the control of more or less the same set of hormones, including cytokinins and gibberellic acids. Interestingly, inhibition of ethylene in the system is sufficient to yield inflated calyx in Withania. In contrast, Tubocapsicum, a closely related species and an evolutionary natural loss mutant of ICS - showed no response to applied hormones, and ethylene led to inflation of the receptacle indirectly. In addition to hormones, the expression of an MPF2-like MADS-box transcription factor in sepals is essential for ICS formation. Nevertheless, the interactions between MPF2-like genes and hormones are barely detectable at the transcript level. Our data provide insight into the role of hormones in generating floral morphological diversity during evolution.

Comparative anatomical and developmental analysis of dry and fleshy fruits of Solanaceae.

PREMISE OF THE STUDY: An anatomical examination of dry and fleshy fruits within the Solanaceae was carried out to identify comparable stages throughout development as well as features exclusive to each type of fruit. We studied fruit development of Nicotiana and Petunia, which have the plesiomorphic capsular fruit; Solanum and Iochroma, characterized by a derived fleshy berry; Cestrum, an independent origin of a fleshy fruit; and Datura, a reversion to a dry fruit. • METHODS: Pre- and postanthesis carpels and fruits of all species were collected, sectioned, stained, and examined using light microscopy. • KEY RESULTS: Comparable stages of carpel and fruit development were identified in all species. Furthermore, anatomical and developmental features were identified that characterize capsules in Solanaceae, including lack of increase in the number of pericarp cell layers, formation of a sclerified endocarp, and elongation of the epidermal cells of the placenta. Pericarps of fleshy fruits of the Solanoideae are characterized by abundant collenchyma, an increase in the number of cell layers, and a parenchymatous endocarp often expanding into the locules. Anatomical data show that early developmental stages of the fruit of Cestrum, a berry, are similar to the capsular fruits of Petunia and Nicotiana; similarly, Datura, one of the few capsular members of the Solanoideae, shares several anatomical features with closely related berried taxa. • CONCLUSIONS: Ontogenetically, all fleshy or all dry fruits do not necessarily share a common developmental ground plan. Independent evolution of fleshiness, sclerification, dryness, and dehiscence are discussed in a phylogenetic context.

On 'various contrivances': pollination, phylogeny and flower form in the Solanaceae.

Members of the euasterid angiosperm family Solanaceae have been characterized as remarkably diverse in terms of flower morphology and pollinator type. In order to test the relative contribution of phylogeny to the pattern of distribution of floral characters related to pollination, flower form and pollinators have been mapped onto a molecular phylogeny of the family. Bilateral flower symmetry (zygomorphy) is prevalent in the basal grades of the family, and more derived clades have flowers that are largely radially symmetric, with some parallel evolution of floral bilateralism. Pollinator types ('syndromes') are extremely homoplastic in the family, but members of subfamily Solanoideae are exceptional in being largely bee pollinated. Pollinator relationships in those genera where they have been investigated more fully are not as specific as flower morphology and the classical pollinator syndrome models might suggest, and more detailed studies in some particularly variable genera, such as Iochroma and Nicotiana, are key to understanding the role of pollinators in floral evolution and adaptive radiation in the family. More studies of pollinators in the field are a priority.

Morphological, anatomical, macro and micromolecular markers for Solanum cernuum identification

The plants consumed as remedy by the population may have imprecise taxonomical identification. If these plants are used for the production of phytomedicines such misidentification may affect the quality of the product. Hereby, we describe markers for identification of the entire plant or grounded plant material or the crude extract of Solanum cernuum Vell. (Solanaceae). Specimens from four localities were collected, analyzed and compared. Morphological characters were used to identify the plant when it is not grounded or extracted. However, when the plant material is grounded, the set of trichomes may be used as anatomical marker. The region ITS1, 5.8S and ITS2 of the nuclear ribosomal DNA was cloned and sequenced. The sequence, with length of about 600 base pairs, being 48.1 percent AT , was deposited in GenBank under the accession number DQ837371. Once this sequence is specific to S. cernuum, it was used as marker for this species. For the crude extract, chromatographic profiles of the leaves extracts were obtained by thin layer chromatography (TLC) and high performance liquid chromatography (HPLC). Two flavonoids were isolated and identified as quercitrin and afzelin. So, this study presents morphological, anatomical, macro and micromolecular markers to identify S. cernuum.

Plantas consumidas como remédio nem sempre são identificadas taxonomicamente de maneira correta. Se estas plantas forem utilizadas para obtenção de uma droga vegetal ou um fitoterápico, tal erro pode afetar a qualidade do produto final. Neste trabalho são descritos marcadores para a identificação de Solanum cernuum Vell. (Solanaceae), esteja a planta íntegra, triturada ou como extrato bruto. Indivíduos de quatro localidades de Minas Gerais foram coletados, analisados e comparados. Os caracteres morfológicos foram utilizados para a planta íntegra. Para a planta triturada, o conjunto dos tricomas foi utilizado como marcador anatômico. Um marcador macromolecular também foi determinado. Para tal a região ITS1, 5.8S e ITS2 do DNAr foi clonada e seqüenciada. A seqüência, com cerca de 600 pares de bases dos quais 48,1 por cento são AT, foi depositada no GenBank sob o número de acesso DQ837371. Por ser uma seqüência específica para S. cernuum, ela pode ser usada como marcador desta espécie. Para o extrato bruto foram determinados perfis cromatográficos de extratos das folhas por cromatografia em camada delgada e por cromatografia líquida de alta eficiência. Dois flavonóides foram isolados e identificados como quercitrina e afzelina. Assim, neste trabalho foram determinados marcadores morfológicos, anatômicos, macro e micromoleculares para identificar S. cernuum.

Prospecção de marcadores morfológicos, anatômicos, micro e macromoleculares de Solanum cernuum Vell (Solanaceae)

A maioria das plantas medicinais consumidas pela população e utilizada pela indústria farmacêutica é geralmente imprecisa na sua identificação toxonômica. Isto afeta a qualidade e eficácia da droga vegeral, além do uso dos fitoterápicos em geral. Com o objetivo de contribuir para o controle de qualidade de drogas comercializadas, inteiras ou trituradas, buscamos marcadores para autenticação de vegetais, que utilizem, além das características morfológicas e anatômicas, seu perfil micromolecular e genômico. Utilizamos neste estudo a 'panacéia', um vegetal largamente utilizado pela população de Minas Gerais como hemostático, sudorífero e diurético, dentre outros usos. Uma das espécies conhecidas por este nome é a Solanum cernuum Vell., da família Solanacease, que pode ser adquirida sem receituário em várias farmácias de BH. Nesta espécie, os caracteres morfológicos podem ser empregados para a identidicação, se as plantas forem comercializadas inteiras. Porém, em plantas trituradas, a presença dos ápices dos tricomas, pode ser um indicativo da presença da espécie. Neste estudo, um perfil cromatográfico característico do extrato de folhas de S. cernuum foi obtido por CCD e por CLAE. Duas substâncias foram isoladas deste extrato, identificadas como glicosídeos flavônicos. Análise do perfil de amplificação obtido por RAPD e por amplificação de regiões espaçadoras do DNA ribossomal mostraram perfis característicos para S. cernuum. Cinco amostras de panacéia do comércio de BH foram analisadas em paralelo com o padrão de S. cernuum. Constatamos que a amostra da Catedral Farmácia Homeopática, não continha S. cernuum. A confirmação da presença ou ausência da espécie é possível utilizando apenas um dos métodos propostos. Entretanto, recomendamos que pelo menos dois métodos sejam empregados, para que tenhamos resultados mais confiáveis.

Prospecção de marcadores morfológicos, anatômicos, micro e macromoleculares de Solanum cernuum Vell (Solanaceae) / Prospecting markers of morphological, anatomical, micro and macromolecular of Solanum cernuum Vell (Solanaceae)

A maioria das plantas medicinais consumidas pela população e utilizada pela indústria farmacêutica é geralmente imprecisa na sua identificação toxonômica. Isto afeta a qualidade e eficácia da droga vegetal, além do uso dos fitoterápicos em geral. Com o objetivo de contribuir para o controle de qualidade de drogas comercializadas, inteiras ou trituradas, buscamos marcadores para autenticação de vegetais, que utilizem, além das características morfológicas e anatômicas, seu perfil micromolecular e genômico. Utilizamos neste estudo a 'panacéia', um vegetal largamente utilizado pela população de Minas Gerais como hemostático, sudorífero e diurético, dentre outros usos. Uma das espécies conhecidas por este nome é a Solanum cernuum Vell., da família Solanacease, que pode ser adquirida sem receituário em várias farmácias de BH. Nesta espécie, os caracteres morfológicos podem ser empregados para a identidicação, se as plantas forem comercializadas inteiras. Porém, em plantas trituradas, a presença dos ápices dos tricomas, pode ser um indicativo da presença da espécie. Neste estudo, um perfil cromatográfico característico do extrato de folhas de S. cernuum foi obtido por CCD e por CLAE. Duas substâncias foram isoladas deste extrato, identificadas como glicosídeos flavônicos. Análise do perfil de amplificação obtido por RAPD e por amplificação de regiões espaçadoras do DNA ribossomal mostraram perfis característicos para S. cernuum. Cinco amostras de panacéia do comércio de BH foram analisadas em paralelo com o padrão de S. cernuum. Constatamos que a amostra da Catedral Farmácia Homeopática, não continha S. cernuum. A confirmação da presença ou ausência da espécie é possível utilizando apenas um dos métodos propostos. Entretanto, recomendamos que pelo menos dois métodos sejam empregados, para que tenhamos resultados mais confiáveis.

Prospecção de marcadores morfológicos, anatômicos, micro e macromoleculares de Solanum cernuum Vell (Solanaceae) / Prospecting markers of morphological, anatomical, micro and macromolecular of Solanum cernuum Vell (Solanaceae)

A maioria das plantas medicinais consumidas pela população e utilizada pela indústria farmacêutica é geralmente imprecisa na sua identificação toxonômica. Isto afeta a qualidade e eficácia da droga vegeral, além do uso dos fitoterápicos em geral. Com o objetivo de contribuir para o controle de qualidade de drogas comercializadas, inteiras ou trituradas, buscamos marcadores para autenticação de vegetais, que utilizem, além das características morfológicas e anatômicas, seu perfil micromolecular e genômico. Utilizamos neste estudo a 'panacéia', um vegetal largamente utilizado pela população de Minas Gerais como hemostático, sudorífero e diurético, dentre outros usos. Uma das espécies conhecidas por este nome é a Solanum cernuum Vell., da família Solanacease, que pode ser adquirida sem receituário em várias farmácias de BH. Nesta espécie, os caracteres morfológicos podem ser empregados para a identidicação, se as plantas forem comercializadas inteiras. Porém, em plantas trituradas, a presença dos ápices dos tricomas, pode ser um indicativo da presença da espécie. Neste estudo, um perfil cromatográfico característico do extrato de folhas de S. cernuum foi obtido por CCD e por CLAE. Duas substâncias foram isoladas deste extrato, identificadas como glicosídeos flavônicos. Análise do perfil de amplificação obtido por RAPD e por amplificação de regiões espaçadoras do DNA ribossomal mostraram perfis característicos para S. cernuum. Cinco amostras de panacéia do comércio de BH foram analisadas em paralelo com o padrão de S. cernuum. Constatamos que a amostra da Catedral Farmácia Homeopática, não continha S. cernuum. A confirmação da presença ou ausência da espécie é possível utilizando apenas um dos métodos propostos. Entretanto, recomendamos que pelo menos dois métodos sejam empregados, para que tenhamos resultados mais confiáveis.

Caracterizaçäo farmacognóstica da droga e do extrato fluido de Solanum variabile Mart. Parte I / Pharmacognostic characterization of crude drug and fluid extract of Solanum variabile Mart. Part I

A Farmacopéia Brasileira - 2ª ediçäo oficializou como jurubeba as raízes e os caules de Solanum paniculatum L. No entanto, várias outras espécies de Solanum L. säo conhecidas popularmente pela designaçäo de jurubeba e utilizadas indistintamente para diversas disfunçöes hepáticas, em especial S. variabile Mart., muito freqüente no estado de Säo Paulo. O presente trabalho tem como objetivo fornecer subsídios para a caracterizaçäo de S. variabile Mart., mediante o estudo morfológico, anatômico e cromatográfico em camada delgada da droga e dos extratos fluidos obtidos das raízes e partes aéreas do vegetal.