UV-B Exposure of Black Carrot (Daucus carota ssp. sativus var. atrorubens) Plants Promotes Growth, Accumulation of Anthocyanin, and Phenolic Compounds

Abstract

Black carrot (Daucus carota L. ssp. sativus var. atroburens) is a root vegetable with anthocyanins as major phenolic compounds. The accumulation of phenolic compounds is a common response to UV-B exposure, acting as protective compounds and as antioxidants. In the present study, black carrot plants grown under a 12-h photoperiod were supplemented with UV-B radiation (21.6 kj m-2 day-1) during the last two weeks of growth. Carrot taproots and tops were harvested separately, and the effect of the UV-B irradiance was evaluated in terms of size (biomass and length), total monomeric anthocyanin content (TMC), total phenolic content (TPC), and phytohormones levels. The results showed that UV-B irradiance promoted plant growth, as shown by the elevated root (30%) and top (24%) biomass, the increased TMC and TPC in the root (over 10%), and the increased TPC of the top (9%). A hormone analysis revealed that, in response to UV-B irradiance, the levels of abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA), and salicylic acid (SA) decreased in tops while the level of the cytokinins cis-zeatin (cZ) and trans-zeatinriboside (tZR) increased in roots, which correlated with an amplified growth and the accumulation of anthocyanins and phenolic compounds. Beyond the practical implications that this work may have, it contributes to the understanding of UV-B responses in black carrot.

La zanahoria morada (Daucus carota L. ssp. sativus var. atroburens) es una hortaliza de raíz con antocianinas como principales compuestos fenólicos. La acumulación de compuestos fenólicos es una respuesta común a la exposición a UV-B, actuando como compuestos protectores y antioxidantes. En el presente estudio, las plantas de zanahoria morada cultivadas bajo un fotoperíodo de 12 horas fueron suplementadas con radiación UV-B (21.6 kj m-2 día-1) durante las últimas dos semanas de crecimiento. Las raíces y partes aéreas de las zanahorias fueron cosechadas por separado, y se evaluó el efecto de la radiación UV-B en términos de tamaño (biomasa y longitud), contenido total de antocianinas monoméricas (TMC), contenido fenólico total (TPC) y niveles de fitohormonas. Los resultados mostraron que la radiación UV-B promovió el crecimiento de las plantas, como se demostró por la elevada biomasa de las raíces (30%) y las partes aéreas (24%), el aumento del TMC y TPC en las raíces (más del 10%), y el aumento del TPC en las partes aéreas (9%). Un análisis de hormonas reveló que, en respuesta a la radiación UV-B, los niveles de ácido abscísico (ABA), ácido jasmónico (JA) y ácido salicílico (SA) disminuyeron en las partes aéreas mientras que el nivel de las citocininas cis-zeatina (cZ) y trans-zeatinribósido (tZR) aumentó en las raíces, lo que se correlacionó con un crecimiento amplificado y la acumulación de antocianinas y compuestos fenólicos. Más allá de las implicaciones prácticas que este trabajo pueda tener, contribuye a la comprensión de las respuestas a UV-B en la zanahoria morada.