Metabolitos secundarios de plantas autóctonas del noa: identificación y caracterización de moléculas útiles en el control de hongos toxigénicos causantes de podredumbres en uva y cereales

Abstract

Los hongos responsables de prodredumbres reducen el rendimiento de los cultivos y contaminan las cosechas con micotoxinas tóxicas para seres humanos y animales. Los mismos incluyen especies de Fusarium causantes de podredumbres de cereales que son productores de fumonisinas y tricotecenos, y especies de Aspergillus de la sección Nigri responsables de podredumbres de uvas y contaminación con ocratoxina A. El control químico de estos hongos se basa en el uso de fungicidas comerciales los cuales son costosos, contaminan el ambiente y pueden conducir al desarrollo de resistencia fúngica. Los extractos vegetales podrían proveer nuevas moléculas que superen esos problemas. En este trabajo, se investigó el efecto inhibitorio de extractos de partes aéreas (hojas y tallos) de plantas autóctonas del Noroeste Argentino Amphilophium cynanchoides, Tecomastans, Macfadyena cynanchoides y Jacaranda mimosifolia sobre especies de Fusarium (Fusarium graminearum y F. verticillioides) y Aspergillus (A. carbonarius y A. niger). De los 24 extractos obtenidos, 10 alcanzaron a inhibir el 50% del crecimiento fúngico (CI50). Ensayos de microdilución indicaron que los extractos con los menores valores de CI50 fueronlos de acetato de etilo de hojas y tallos de A. cynanchoides contra F.graminearum (CI50=1320 ppm) y F. verticillioides (CI50=1305ppm), respectivamente, y el extracto diclorometano de tallos de M. cynanchoides contra A. niger (CI50=1025 ppm) y A.carbonarius (CI50=1066 ppm). El extracto diclorometano de tallos de M. cynanchoides fue el único que suprimió completamente el crecimiento fúngico (CIM=2500 ppm). El mismo fue antifúngico sobre todas las cepas fúngicas ensayadas en bioautografía por siembra puntual,donde las cepas de Aspergillus fueron más sensibles que las de Fusarium.Los constituyentes antifúngicos del extracto diclorometano se aislaron e identificaron como 2-hidroxi-3-(3-metil-2-butenil)-1,4-naftoquinona (lapachol) y 1-hidroxi-4-metil antraquinona.La antraquinona fue más activa sobre las cepas fúngicas (CIM= 78,1-625 ppm) que el lapachol (CIM=312,5-1250 ppm). El extracto diclorometano y sus constituyentes antifúngicos se ensayaron en mezclas con propiconazol sobre todas las cepas fúngicas, con metabisulfito de sodio contra las cepas de Aspergillus y con sorbato de potasio sobre cepas de Fusarium. El extracto y sus metabolitos aislados tuvieron un efecto sinérgico con el metabisulfito de sodio sobre las cepas de Aspergillus y de propiconazol sobre las cepas de Fusarium.Incorporados en jugo de uva en concentraciones sub-inhibitorias, el extracto diclorometano, el lapachol y la 1-hidroxi-4-metilantraquinona inhibieron la síntesis de OTA mientras que el metabisulfito de sodio estimuló la acumulación de esa micotoxina. Sin embargo, los mismos suprimieron la producción de OTA en mezclas con metabisulfito de sodio. El extracto diclorometano de tallos de M. cynanchoides y sus quinonas identificadas tienen potencial como aditivos de metabisulfito de sodio contra Aspergillus responsables de la podredumbre negra de la uva.

Fungi responsible of rot diseases reduce crops yields and contaminate the harvestable food products with mycotoxins noxious for human and animal health. They include the Fusarium species causing cereal rots, which are fumonisin and trichothecene producers, and Aspergillus species of the Nigri section responsible of black grape rots and ochratoxin A (OTA) production. Chemical control of these fungi is based in the use of commercial fungicides which are expensive, generate environmental pollution and led to the development of fungal resistance. Plant extracts might provide new antifungals overcoming these problems. In this work, the inhibitory effect of extracts from aerial parts (leaves and stems) of native plants from northwest Argentina (Amphilophium cynanchoides, Tecoma stans, Macfadyena cynanchoides and Jacaranda mimosifolia) was investigated on Fusarium (F. graminearum and F. verticillioides) and Aspergillus (A. carbonarius and A. niger) species. Ten of a total of 24 extracts inhibited 50% of the fungal growth (IC50). Microdilution assays indicated that the extracts with the lowest IC50 values were the ethyl acetate leaf and stem extracts of A. cynanchoides against F. graminearum (IC50=1320 ppm) and F. verticillioides (IC50=1305 ppm), respectively, and the dichloromethane stem extract of M. cynanchoides against A. niger (IC50=1025 ppm) and A. carbonarius (1066 ppm). The dichloromethane stem extract of M. cynanchoides was the only one that completely suppressed fungal growth (MIC) at 2500 ppm. It was antifungal on all the fungal strains in dot blot assays where Aspergillus strains were more sensitive than the Fusarium strains. The antifungal constituents of the dichloromethane extract were isolated and identified as 2-hydroxy-3- (3-methyl-2-butenyl)-1,4-naphthoquinone (lapachol) and 1-hydroxy-4-methyl anthraquinone. The anthraquinone was more active on the fungal strains (MIC= 78.1-625 ppm) than lapachol (MIC = 312.5-1250 ppm). The dichloromethane extract and the antifungal constituents were tested in mixtures with propiconazole on all the fungal strains, with sodium metabisulfite against the Aspergillus strains and with potassium sorbate on the Fusarium strains. They synergized the effect of sodium metabisulfite on the Aspergillus strains and propiconazole only on Fusarium. Added at sub-MIC concentrations to grape juice, the dichloromethane extract and its antifungal quinines inhibited OTA production while sodium metabisulfite induced OTA accumulation. They suppressed OTA accumulation in mixtures with sodium metabisulfite. The dichloromethane extract of M. cynanchoides and its isolated antifungals have potential as additives of sodium metabisulfite against the Aspergillus responsible of the black grape rots