Natural antifungals from plants and the potential application in sustainable farming

Abstract

O crescimento da população mundial e da consciência da importância da qualidade dos produtos na saúde do consumidor e dos ecossistemas, tornou necessário aumentar a produção agrícola de um modo sustentável. Os pesticidas sintéticos têm sido eficazes no controlo de doenças das plantas cultivadas, reduzindo perdas alimentares e económicas, mas têm impactos negativos no ambiente e na saúde. Os fungos fitopatogénicos são responsáveis pela destruição de cerca de 1/3 da produção anual de alimento. Extratos de plantas têm mostrado atividade contra diversos organismos devido à composição diversa em compostos bioativos, podendo ser uma alternativa no biocontrolo de doenças fúngicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antifúngica e antimicrobiana de extratos de Juglans regia e Magnolia grandiflora: extrato aquoso, etanólico (50%) (v/v) e etanólico (100%) obtidos da casca verde da noz; extrato aquoso de folhas de nogueira; e extrato aquoso e etanólico (80%) de sementes de magnólia. Em ensaios de viabilidade em Saccharomyces cerevisiae os extratos de sementes de magnólia foram os mais promissores. Os ensaios de avaliação da atividade antifúngica e antimicrobiana in vitro contra os microrganismos fitopatogénicos: Diplodia corticola, Colletotrichum acutatum e Phytophthora cinnamomi revelaram que o extrato etanólico de sementes de magnólia foi o mais eficiente, inibindo o crescimento em 64% (D. corticola), 47% (P. cinnamomi) e 55% (C. acutatum). Este extrato foi selecionado para se investigar o seu mecanismo de ação tendo-se verificado que danificou a membrana dos esporos, o que sugere que um dos possíveis mecanismos seja a desestabilização dessa membrana. Ativo contra microrganismos fitopatogénicos devastadores de plantas para espécies de alto valor económico em Portugal e no mundo- Quercus suber e Vitis vinifera (afetadas por D. corticola), Fragaria spp. (afetada por C. acutatum) e Castanea sativa (afetada por P. cinnamomi) - este extrato, utilizado em formulações de fungicidas naturais poderá ajudar no desenvolvimento de um setor agrícola mais seguro e sustentável.

The growth of the world population and awareness of the importance of product quality for consumer health and ecosystems has made it necessary to increase agricultural production in a sustainable way. Synthetic pesticides have been effective in controlling diseases of cultivated plants, reducing food and economic losses, but have negative impacts on the environment and health. Phytopathogenic fungi are responsible for the destruction of about 1/3 of annual food production. Plant extracts have shown activity against several organisms due to the diverse composition in bioactive compounds and can be an alternative in the biocontrol of fungal diseases. The aim of this work was to evaluate the antifungal and antimicrobial activity of Juglans regia and Magnolia grandiflora extracts: aqueous, ethanolic (50%) (v/v) and ethanolic (100%) extracts obtained from the green walnut husk; aqueous extract from walnut leaves; and aqueous and ethanolic (80%) extract from magnolia seeds. In viability assays in Saccharomyces cerevisiae the magnolia seed extracts were the most promising. In vitro antifungal and antimicrobial activity evaluation assays against the phytopathogenic microorganisms: Diplodia corticola, Colletotrichum acutatum and Phytophthora cinnamomi revealed that the ethanolic extract of magnolia seeds was the most efficient, inhibiting growth by 64% (D. corticola), 47% (P. cinnamomi) and 55% (C. acutatum). This extract was selected to investigate its mechanism of action and it was found to damage the spore membrane, which suggests that one of the possible mechanisms is the destabilization of this membrane. Active against devastating plant pathogenic microorganisms for species of high economic value in Portugal and worldwide- Quercus suber and Vitis vinifera (affected by D. corticola), Fragaria spp. (affected by C. acutatum) and Castanea sativa (affected by P. cinnamomi)- this extract, used in natural fungicide formulations could help in the development of a safer and sustainable agricultural sector.