Laboratório de Biotecnologia Vegetal (UALG)

Desenvolvemos investigação sobre o uso de abordagens biotecnológicas para a conservação e o uso sustentável de recursos genéticos vegetais e sobre a caracterização biológica e química de compostos naturais de origem vegetal.

Equipa

Responsável

Anabela Maria Lopes Romano

Investigador

Hugo Manuel Matias Duarte

Investigador

Bruno Filipe Figueiras Medronho

Investigador

Sandra Marisa Gomes Gonçalves

Investigador

Alfredo Jaime Morais Cravador

Investigador

Raquel Rodríguez Solana

Investigador

Natacha Rodrigues Coelho

Investigador

María José Aliaño González

Investigador

José M. P. T. Leitão

Investigador - Estudante de Doutoramento

Inês Filipa Paixão Mansinhos

Contactos

 Universidade do Algarve, Faculdade de Ciências e Tecnologia,
Campus de Gambelas, Ed. 8, lab. 3.43 8005-139 Faro, Portugal

 Gabinete: +351 289 800 910 Lab: +351 289 800 900 Ext.: 7323*

 aromano@ualg.pt

* Custo de chamada rede fixa nacional

Investigação

A investigação a decorrer no Laboratório de Biotecnologia Vegetal da Universidade do Algarve enquadra-se nas seguintes áreas principais:

Cultura de tecidos vegetais: nesta linha de investigação, utilizamos as técnicas de cultura de tecidos vegetais para a propagação de espécies de plantas silvestres em risco de extinção, aromáticas/medicinais e plantas com interesse agronómico. Até ao momento foram desenvolvidos protocolos de propagação in vitro para diversas espécies, tais como Ceratonia siliqua, Drosera intermedia, Drosophyllum lusitanicum, Lavandula viridis, Pinguicula lusitanica, Thymus lotocephalus, Tuberaria globularifolia var. major, entre outras. Estas metodologias permitem a propagação de plantas uniformes em ambiente controlado independentemente das variações sazonais, e, por isso, têm sido uma ferramenta útil para outros estudos, nomeadamente: i) para estudar a resposta fisiológica e (bio)química de espécies da família Lamiaceae a condições de stress abiótico (seca, temperatura, salinidade e radiação UVB) com especial enfase na produção de compostos fenólicos e óleos essenciais; e ii) para avaliar a eficácia da manipulação da composição do meio de cultura e da eliciação no aumento da produção de compostos fenólicos com interesse industrial, tendo em vista a sua produção sustentável.

Conservação de germoplasma: em todo o mundo, muitas espécies de plantas estão ameaçadas de extinção, especialmente devido às várias atividades humanas. No entanto, as plantas fazem parte do nosso património natural e é nossa responsabilidade preservá-las e protegê-las para as gerações futuras. A aplicação de técnicas de conservação baseadas na biotecnologia tem dado uma grande contribuição para a conservação de plantas. O objetivo não é substituir os métodos tradicionais de conservação, mas sim complementar e melhorar os métodos já existentes. A biotecnologia pode fornecer ferramentas não apenas para a conservação do germoplasma, mas também para a sua gestão e utilização. O campo de aplicação vai desde a conservação de espécies silvestres ameaçadas até ao armazenamento de genótipos ou material geneticamente modificado de espécies economicamente importantes. No Laboratório de Biotecnologia Vegetal, temos contribuído para a conservação ex situ de várias espécies silvestres da região Algarvia, incluindo espécies endémicas e em risco de extinção, recorrendo a diferentes ferramentas biotecnológicas. Para além de desenvolvermos protocolos de propagação in vitro, baseados na cultura de tecidos, também realizamos ensaios de criopreservação. A criopreservação é um tipo de conservação de longa duração e pode ser aplicada a diferentes tipos de tecidos, incluindo sementes, ápices ou segmentos nodais. Sementes de Thymus lotocephalus, Tuberaria globularifolia var. major e Plantago algarbiensis, espécies endémicas e raras do Algarve, foram criopreservadas com sucesso. Desenvolvemos protocolos de criopreservação de ápices (T. lotocephalus e T. globularifolia), e segmentos nodais (P. algarbiensis), usando os métodos de criopreservação por vitrificação, vitrificação-droplet e encapsulação-desidratação. Mais recentemente, começámos a testar a viabilidade do uso de solventes eutécticos profundos de origem natural (NADES), como substituto das soluções crioprotectoras convencionais usadas nos métodos baseados na vitrificação, que são muitas vezes tóxicas para as células vegetais. Os NADES poderão ser uma alternativa verde e menos nociva para os tecidos vegetais, contribuindo para o desenvolvimento de novas estratégias de criopreservação não só para as espécies referidas anteriormente, como para outras vulneráveis. Para além da micropropagação e criopreservação, também realizamos estudos de diversidade genética de populações destas espécies, que poderão contribuir para a criação de estratégias efetivas de conservação, prevenindo o declínio das mesmas.

Caracterização química e biológica de matrizes de plantas silvestres e produtos agroalimentares: dada a procura crescente de produtos de origem natural, principalmente de origem vegetal, e a importância da valorização da flora Mediterrânica, esta área de investigação visa a otimização de processos de extração de compostos bioativos de matrizes vegetais, dando prioridade à utilização de metodologias e solventes verdes, e o posterior estudo fitoquímico e de bioatividade dos extratáveis obtidos. Neste contexto, temos priorizadoo estudo de espécies silvestres de plantas comestíveis e/ou medicinais e produtos agroalimentares tradicionais do Algarve e, à utilização de solventes eutécticosprofundos de origem natural (NADES) em alternativa aos solventes orgânicos maistóxicos. Os estudos fitoquímicos incluem essencialmente análise do perfil fenólico e/ou de voláteis. A avaliação da bioatividade inclui vários testes in vitro, com vista à avaliação do potencial medicinal ou cosmético (antioxidante, inibitório de enzimas, fotoprotetor) dos extratos/produtos obtidos.Estudos combinados do metaboloma e do transcritoma de Phlomis purpurea a fim de elucidar os mecanismos na base da auto imunidade desta planta ao agente patogénico altamente destrutivo Phytophthora cinnamomi.Para além da determinação do envolvimento dos metabolitos secundários na defesa de P. purpurea é de esperar que novas substâncias com potencial terapêutico sejam descobertas, dado que uma grande quantidade de metabolitos secundários com actividade farmacológica tem sido isolada do género Phlomis.Estudo do potencial de P. purpurea como antagonista no controlo biológico de agentes fitopatogénicos, visando implementar estratégias ecologicamente mais seguras de que o uso de fungicidas ou outras moléculas nocivas, para prevenir a destruição das raízes em plantações e espécies florestais.Estudo experimentais em sobreirais para avaliar a capacidade de P. purpurea de erradicar P. cinnamomi.

Manipulação e valorização de recursos renováveis: a extração e dissolução de compostos de valor acrescentado (como polifenóis) e biopolímeros naturais (como celulose, lignina, quitina, goma de alfarroba e fibroina) é muito relevante num contexto de valorização de resíduos agroflorestais. O nosso trabalho tem incidido fundamentalmente no desenvolvimento de novos solventes, como sistemas eutécticos binários e ternários. Têm sido explorados preferencialmente sistemas constituídos por catiões e aniões de origem biológica, como os obtidos de ácidos orgânicos naturais, aminoácidos, adoçantes não nutritivos ou compostos naturais, como colina ou betaína. Esta linha de investigação procura ainda perceber os aspetos fundamentais (interações intermoleculares) que determinam ou condicionam a performance de extração e/ou dissolução de determinado solvente. A regeneração (precipitação, gelificação) dos biopolimeros, mecanismos envolvidos e desenvolvimento de novos materiais, como compósitos, filmes, espumas, resinas e partículas é outra vertente da linha de investigação. Neste contexto, temos procurado desenvolver filmes para aplicações quer no embalamento quer enquanto materiais triboelétricos. Por outro lado, as espumas desenvolvidas têm sido exploradas enquanto matrizes para remoção de agentes poluentes de meios aquosos. São ambicionadas também as novas funcionalidades dos biopolimeros, com o intuito de aumentar a sua versatilidade e aplicabilidade. Novos derivados de celulose e lignina têm sido desenvolvidos (alterando a carga e grau de hidrofobicidade) com o objetivo da sua incorporação em formulações cosméticas (condicionadores para cabelo) ou enquanto agentes floculantes de microplásticos ou até para desenvolvimento de novos hidrogéis para aplicações agrícolas com capacidade superior de absorção e libertação controlada de água, agentes fertilizantes e fitoquímicos. O laboratório possui ainda equipamento de caracterização reológica mecânica e ótica de vários sistemas com propriedades muito distintas (de fluidos viscosos a sólidos elásticos).

Publicações

2023

Delgado A., Gonçalves S., Romano A., 2023. Mediterranean Diet: the role of phenolic compounds from aromatic plant foods. Foods, 12, 840. https://doi.org/10.3390/foods12040840

Medronho B., Pereira A., Duarte H., Gentile L., Costa A., Romano A., Olsson U., 2023. Probing cellulose–solvent interactions with self-diffusion NMR: Onium hydroxide concentration and co-solvent effects. Carbohydrate Polymers, 303, 120440. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.120440

Erazo Solorzano, C. Y., Disca, V., Muñoz-Redondo, J. M., Tuárez García, D. A., Sánchez-Parra, M., Carrilo Zenteno, M. D., Moreno-Rojas, J. M., Rodríguez-Solana, R., 2023. Effect of drying technique on the volatile content of Ecuadorian Bulk and Fine-Flavor cocoa. Foods, 12(5), 1065. https://doi.org/10.3390/foods12051065

Muñoz-Redondo, J. M., Puertas, B., Valcárcel-Muñoz, M. J., Rodríguez-Solana, R., Moreno-Rojas, J.M., 2023. Impact of stabilization method (traditional versus cold) and filtration step on the ester profile of “Brandy de Jerez”. A chemometric assessment. Applied Science. Accepted. https://doi.org/10.3390/app13063428

Gutiérrez-Escobar, R.; Aliaño-González, M.J.; Marrufo-Curtido, A.; Jiménez-Hierro, M.J.; Puertas, B.; Cantos-Villar, E., 2023. Sulfur Dioxide-Free Verdejo Wines through the Use of a Pure Stilbene Extract: Exploring Possible Synergistic Effect with Glutathione. Journal of the Science of Food and Agriculture, 103, 1152–1160. https://doi.org/10.1002/jsfa.12209

2022

Mansinhos I., Gonçalves S., Rodríguez Solana R., Ordóñez-Díaz J.L., Moreno-Rojas J.M., Romano A., 2022. Impact of Temperature on Phenolic and Osmolyte Contents in In Vitro Cultures and Micropropagated Plants of Two Mediterranean Plant Species, Lavandula viridis and Thymus lotocephalus. Plants, 11, 3516. https://doi.org/10.3390/plants11243516

Duarte H., Gomes V., Aliaño-González M.J., Medronho B., Faleiro F. & Romano A., 2022. Ultrasound–Assisted Extraction of Polyphenols from Maritime Pine Residues with Deep Eutectic Solvents. Foods, 11(23), 3754. https://doi.org/10.3390/foods11233754

Duarte H., Gummel J., Robles E., Berti D. & Fratini E., 2022. Ultra-/Small Angle X-ray Scattering (USAXS/SAXS) and Static Light Scattering (SLS) Modeling as a Tool to Determine Structural Changes and Effect on Growth in S. epidermidis. ACS Appl. Bio Mater. https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00218

Barea-Sepúlveda M., Duarte H., Aliaño-González M.J., Romano A. & Medronho B., 2022. Total Ion Chromatogram and Total Ion Mass Spectrum as Alternative Tools for Detection and Discrimination (A Review). Chemosensors 2022, 10, 465. (Selected by the editors as the issue cover). https://doi.org/10.3390/chemosensors10110465

Mansinhos I., Gonçalves S., Rodríguez Solana R., Duarte H., Ordóñez-Díaz J.L., Moreno-Rojas J.M., Romano A., 2022. Response of Thymus lotocephalus In Vitro Cultures to Drought Stress and Role of Green Extracts in Cosmetics. Antioxidants 11, 1475. https://doi.org/10.3390/antiox11081475

Baca-Bocanegra B., Gonçalves S., Nogales-Bueno J., Mansinhos I., Heredia F.J., Hernández-Hierro J.M., Romano A., 2022. Influence of wine pH and ethanol content on the fining efficacy of proteins from winemaking byproducts. Foods 11, 1688. https://doi.org/10.3390/foods11121688

Magalhães S., Alves L., Romano A., Medronho B., Rasteiro, M.G., 2022. Extraction and characterization of microplastics from Portuguese industrial effluents. Polymers, 14, 2902. https://doi.org/10.3390/polym14142902

Magalhães S., Moreira A., Almeida R., Cruz P., Alves L., Costa C., Mendes C., Medronho B., Romano A., Carvalho M.G., Gamelas J., Rasteiro, M.G., 2022. Acacia wood fractionation using deep eutectic solvents: extraction, recovery and characterization of the different fractions. ACS Omega, 7, 30, 26005–26014. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c07380

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Das G., Gonçalves S., Heredia J.B., Romano A., Jiménez-Ortega L.A., Gutiérrez-Grijalva E.P., Shin H.S., Patra J.K., 2022. Cardiovascular protective effect of cinnamon and its major bioactive constituents: An update. Journal of Functional Foods, pp. 105045. https://doi.org/10.1016/j.jff.2022.105045

Aliaño-González, M.J.; Gabaston, J.; Ortiz-Somovilla, V.; Cantos-Villar, E., 2022. Wood Waste from Fruit Trees: Biomolecules and Their Applications in Agri-Food Industry. Biomolecules, 12, 238. https://doi.org/10.3390/biom12020238

Muñoz-Redondo, J. M., Valcárcel-Muñoz, M. J., Solana, R. R., Puertas, B., Cantos-Villar, E., & Moreno-Rojas, J. M., 2022. Development of a methodology based on headspace solid-phase microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry for the analysis of esters in brandies. Journal of Food Composition and Analysis, 108, 104458. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2022.104458

Kaur, I., Sharma, A. D., Samtiya, M., Pereira-Caro, G., Rodríguez-Solana, R., Dhewa, T., & Moreno-Rojas, J. M., 2022. Potential of bioactive compounds derived from underutilized fruit-bearing plants: a comprehensive review. European Food Research and Technology, 1-20. https://doi.org/10.1007/s00217-022-04171-z

Sánchez-Parra, M., Lopez, A., Muñoz-Redondo, J. M., Montenegro-Gómez, J. C., Pérez-Aparicio, J., Pereira-Caro, G., Rodríguez-Solana, R., Moreno-Rojas, J. M. & Ordóñez-Díaz, J. L., 2022. Study of the influence of the fishing season and the storage temperature in the fishing vessel on the biogenic amine and volatile profiles in fresh yellowfin tuna (Thunnus albacares) and dry-cured mojama. Journal of Food Composition and Analysis, 114, 104845. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2022.104845

Barea-Sepúlveda, M.; Duarte, H.; Aliaño-González, M.J.; Romano, A.; Medronho, B., 2022. Total Ion Chromatogram and Total Ion Mass Spectrum as Alternative Tools for Detection and Discrimination (A Review). Chemosensors, 10, 465. https://doi.org/10.3390/chemosensors10110465

Calle, J.L.P.; Falatová, B.; Aliaño-González, M.J.; Ferreiro-González, M.; Palma, M., 2022. Machine Learning Approaches over Ion Mobility Spectra for the Discrimination of Ignitable Liquids Residues from Interfering Substrates. Talanta Open, 6, 100125. https://doi.org/10.1016/j.talo.(2022).100125

Alavarsa-Cascales, D.; Aliaño-González, M.J.; Palma, M.; Barbero, G.F.; Carrera, C., 2022. Optimization of an Enzyme-Assisted Extraction Method for the Anthocyanins Present in Açai (Euterpe Oleracea Mart.). Agronomy, 12, 2327. https://doi.org/10.3390/agronomy12102327

Aliaño-González, M.J.; Barea-Sepúlveda, M.; Espada-Bellido, E.; Ferreiro-González, M.; López-Castillo, J.G.; Palma, M.; Barbero, G.F.; Carrera, C., 2022. Ultrasound-Assisted Extraction of Total Phenolic Compounds and Antioxidant Activity in Mushrooms. Agronomy, 12, 1812. https://doi.org/10.3390/agronomy12081812

Aliaño-González, M.J.; Montalvo, G.; García-Ruiz, C.; Ferreiro-González, M.; Palma, M., 2022. Assessment of Volatile Compound Transference through Firefighter Turnout Gear. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19, 3663. https://doi.org/10.3390/ijerph19063663

Duarte, H.; Gomes, V.; Aliaño-González, M.J.; Faleiro, L.; Romano, A.; Medronho, B., 2022. Ultrasound-Assisted Extraction of Polyphenols from Maritime Pine Residues with Deep Eutectic Solvents. Foods, 11, 3754. https://doi.org/10.3390/foods11233754

Aliaño-González, M.J.; Carrera, C.; Barbero, G.F.; Palma, M., 2022. A Comparison Study between Ultrasound–Assisted and Enzyme–Assisted Extraction of Anthocyanins from Blackcurrant (Ribes Nigrum L.). Food Chemistry: X, 13, 100192. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2021.100192

Piñeiro, Z.; Aliaño-González, M.J.; González-de-Peredo, A.V.; Palma, M.; de Andrés, M.T., 2022. Microwave-Assisted Extraction of Non-Coloured Phenolic Compounds from Grape Cultivars. European Food Research Technology, 248, 1883–1901. https://doi.org/10.1007/s00217-022-04013-y

Vázquez-Espinosa, M.; González-de-Peredo, A.V.; Carrera, C.; Palma, M.; Barbero, G.F.; Aliaño-González, M.J., 2022. Ultrasound-Assisted Extraction of Betalains from Opuntia Fruit Pulp of Different Color Varieties. Agronomy, 12, 2604. https://doi.org/10.3390/agronomy12112604

Maia, C., Horta Jung, M., Carella, G., .Moricca, S., Jung, T., 2022. Eight new Halophytophthora species from marine and brackish-water ecosystems in Portugal and an updated phylogeny for the genus. Persoonia: Molecular Phylogeny and Evolution of Fungi, 48, 54–90. https://doi.org/10.3767/persoonia.2022.48.02

Reis, J.M., Pereira, R.J., Coelho, P.S., Leitão, J.M., 2022. Assessment of Wild Rocket (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.) Germplasm Accessions by NGS Identified SSR and SNP Markers. Plants, 11(24), 3482. https://doi.org/10.3390/plants11243482

Coelho, P.S., Reis, J.M., Pereira, A.L., Lopes, V., Leitão, J.M., 2022. Downy mildew resistance and genetic variability in a wild rocket germplasm collection. Agronomy Journal, 114(6), 3083–3095. https://doi.org/10.1002/agj2.21190

2021

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Costa, Carolina; Medronho, Bruno; Eivazi, Alireza; Svanedal, Ida; Lindman, Björn; Edlund, Håkan; Norgren, Magnus., 2021. Lignin enhances cellulose dissolution in cold alkali. Carbohydrate Polymers, 274, 118661. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118661

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Pan Y.-L., Rodrigues M.J., Pereira C.G., Engrola S., Colen R., Mansinhos I., Romano A., Andrade P., Fernandes F., Custódio L., 2021. Exploring the biotechnological value of marine invertebrates: a closer look at the biochemical and antioxidant properties of Sabella spallanzanii and Microcosmus squamiger. Animals, 11(12): 3557. https://doi.org/10.3390/ani11123557

Gonçalves S., Mansinhos I., Rodríguez Solana R., Pereira-Caro G., Moreno-Rojas J.M., Romano A., 2021. Impact of metallic nanoparticles on in vitro culture, phenolic profile and biological activity of two Mediterranean Lamiaceae species: Lavandula viridis L’Hér and Thymus lotocephalus G. López and R. Morales. Molecules, 26, 6427. https://doi.org/10.3390/molecules26216427

Rukavina I, Rodrigues M.J., Pereira C.G., Mansinhos I., Romano A., Ślusarczyk S., Matkowski A., Custódio L., 2021. Greener is better: first approach to use natural deep eutectic solvents (NADES) to extract antioxidants from the medicinal halophyte Polygonum maritimum L. Molecules, 26: 6136. https://doi.org/10.3390/molecules26206136

Mansinhos I., Gonçalves S., Rodríguez Solana R., Ordóñez-Díaz J.L., Moreno-Rojas J.M., Romano A., 2021. Ultrasonic-Assisted Extraction (UAE) and NADES combination: A green strategy to improve the recovery of phenolic compounds from Lavandula pedunculata subsp. lusitanica (Chaytor) Franco. Antioxidants, 10, 582. https://doi.org/10.3390/antiox10040582

Rodríguez-Solana R., Romano A., Moreno-Rojas J.M., 2021. Carob Pulp: A Nutritional and Functional By-Product Worldwide Spread in the Formulation of Different Food Products and Beverages. A Review. Processes, 9, 1146. https://doi.org/10.3390/pr9071146

Coelho N., Filipe A., Medronho B., Magalhães S., Vitorino C., Alves L., Gonçalves S., Romano A., 2021. Rheological and microstructural features of plant culture media doped with biopolymers: influence on the growth and physiological responses of in vitro grown shoots of Thymus lotocephalus. Polysaccharides, 2, 538–553. https://doi.org/10.3390/polysaccharides2020032

Das G., Shin H.-S., Tundis R., Gonçalves S., Ourlad Alzeus G. Tantengco, Acquaviva, Campos M., Acquaviva R., Malfa G.A., Romano A., Robles J.A.H., Clores M.Q., Patra J.K., 2021. Plant species of sub-family Valerianaceae: a review on its effect on the central nervous system. Plants, 10, 846, Review paper. https://doi.org/10.3390/plants10050846

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Djaoudenea O., Mansinhos I., Gonçalves S., Jara-Palacios M.J., Bachir M.b., Romano A.,2021. Phenolic profile, antioxidant activity and enzyme inhibitory capacities of fruit and seed extracts from different Algerian cultivars of date (Phoenix dactylifera L.) were affected by in vitro simulated gastrointestinal digestion. South African Journal of Botany, 137: 133-148. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2020.10.015

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Barreiro, R., Rodríguez-Solana, R., Alonso, L., Salinero, C., López Sánchez, J. I., & *Pérez-Santín, E., 2021. Fast 1H-NMR Species Differentiation Method for Camellia Seed Oils Applied to Spanish Ornamentals Plants. Comparison with Traditional Gas Chromatography. Plants, 10(10), 1984. https://doi.org/10.3390/plants10101984

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