Survey of antifungal activity of plant extracts for the development of natural products for agriculture

Abstract

To control crops diseases caused by phytopathogenic fungi, farmers use synthetic fungicides. Due to the effects of these synthetic agrochemicals on human and environmental health, development of mutations in pathogens and resistance to various toxins, the continuous use of these approaches is not recommended. Consequently, the search of safer and biodegradable alternatives is increasing, such as the use of plant extracts as natural fungicides. Many plant extracts have gained much popularity and scientific interest for their high content in secondary metabolites, which contribute for the antifungal action against fungi potentially harmful for crops. This work has the objective of identifying plant extracts with antifungal activity aiming to contribute to sustainable agricultural practices. Six plant extracts, namely Carpobrotus edulis, Medicago sp., Melilotus indicus, Plantago major, Portulaca oleracea and Urtica dioica were selected. To study the antifungal properties, the phytopathogenic fungi Botrytis cinerea, Colletotrichum acutatum, Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum godetiae, Colletotrichum nymphaeae, Diplodia corticola and Phytophthora cinnamomi were exposed to the cited plant extracts. Diplodia corticola and P. cinnamomi were the most sensitive fungi to the fungitoxic effect of Medicago sp. and M. indicus, respectively. The antifungal activity of Medicago sp. extract under ex vivo conditions it was also evaluated. Medicago sp. extract was applied as preventive treatment and its effect was evaluated on detached strawberry leaves, which were artificially inoculated with Colletotrichum acutatum. The results showed that the extract was able to eliminate most of the mycelium colonies in the leaves surface. Concluding, based on the obtained results in the present project, it was possible to understand that Medicago sp., M. indicus, P. major and U. dioica extracts could be an interesting source of new natural fungicides to apply in agriculture, and consequently, improve the control of diseases caused by plant fungal pathogens in important crops.

Para controlar as doenças nas plantações provocadas por fungos fitopatogénicos, os agricultores recorrem ao uso de fungicidas sintéticos. Contudo, os fungicidas sintéticos provocam efeitos adversos e potencialmente perigosos na saúde humana e ambiental. Para além disso, também são responsáveis pela seleção de mutações nos patógenos que conferem resistência a este tipo de fungicidas. Uma das alternativas biológicas que tem conquistado o interesse científico é o uso de extratos vegetais obtidos através de plantas. Os extratos vegetais são conhecidos por conterem elevadas quantidades de diversos metabolitos secundários, contribuindo para o potencial antifúngico contra fungos de plantas altamente devastadores. Este trabalho tem o objetivo de identificar extratos vegetais com atividade antifúngica visando contribuir para práticas agrícolas mais sustentáveis. Foram selecionados seis extratos vegetais, nomeadamente Carpobrotus edulis, Medicago sp., Melilotus indicus, Plantago major, Portulaca oleracea e Urtica dioica. Para determinar a atividade antifúngica, os fungos fitopatogénicos Botrytis cinerea, Colletotrichum acutatum, Colletotrichum gloeosporioides, Colletotrichum godetiae, Colletotrichum nymphaeae, Diplodia corticola e Phytophthora cinnamomi foram expostos aos extratos aquosos. Diplodia corticola e P. cinnamomi revelaram-se os fungos mais sensíveis ao efeito fungitóxico de Medicago sp. e M. indicus, respetivamente. A atividade antifúngica do extrato de Medicago sp. em condições ex vivo também foi avaliada. O extrato vegetal de Medicago sp. foi aplicado como tratamento preventivo e o seu efeito foi avaliado em folhas de morangueiro destacadas e artificialmente inoculadas com Colletotrichum acutatum. Os resultados mostraram que o extrato foi capaz de eliminar a maioria das colónias de micélio da superfície das folhas. Concluindo, com base nos resultados obtidos neste projeto, foi possível compreender que os extratos vegetais de Medicago sp., M. indicus, P. major e U. dioica podem ser uma fonte interessante de novos fungicidas naturais para desenvolver práticas mais sustentáveis e ecológicas na agricultura.