Bioformulado a base de una mezcla de un biopolímero (quitosano) y una sustancia natural antioxidante (luteolina), como potencial antifúngico en cultivo de maíz

Abstract

El maíz es un cultivo de gran importancia económica susceptible a la contaminación por hongos. En Argentina, las especies de Fusarium predominantes en granos de maíz al momento de la cosecha son F. verticillioides, F. proliferatum, F. subglutinans y F. temperatum, siendo las primeras dos además de importantes fitopatógenos, productoras de fumonisinas (FBs). Estas micotoxinas representan un riesgo para la salud humana y animal, por lo que resulta fundamental implementar estrategias que reduzcan su presencia en los granos. Tanto que quitosano, un biopolímero de origen natural, como la luteolina, un flavonoide con propiedades antioxidantes, podrían emplearse como antifúngicos naturales y de bajo costo, sustituyendo plaguicidas sintéticos persistentes y favoreciendo un manejo sustentable. En este trabajo se evaluó el efecto de la actividad de agua (0,995 y 0,95 aW), diferentes dosis de quitosano (0,5; 1; 1,5 mg/mL), de luteolina (0,2; 0,5; 1 mM) y sus combinaciones sobre el crecimiento y la producción de fumonisinas en granos de maíz irradiados e inoculados con F. verticillioides 7075 y F. proliferatum 2080. Las placas con cada tratamiento se incubaron a 25 °C durante 28 días. El diámetro de la colonia de cada cepa fue registrado diariamente para determinar la velocidad de crecimiento, y al final del período de incubación se extrajeron y cuantificaron las FBs. A la mayor aW se registró la mayor velocidad de crecimiento, disminuyendo al reducir la aW. El tratamiento con 1 mg/mL de quitosano + 0,2 mM de luteolina redujo un 91,4% la producción de FBs en F. verticillioides 7075. Para F. proliferatum 2080, la mayoría de las combinaciones fueron efectivas, destacándose 1 mg/mL de quitosano + 0,5 mM de luteolina, logrando una reducción del 95% respecto al control. Por lo cual, la combinación quitosano/luteolina constituiría una estrategia viable para mitigar la contaminación por FBs en maíz.

Maize is a crop of great economic importance that is susceptible to fungal contamination. In Argentina, the predominant Fusarium species found in maize grains at harvest are F. verticillioides, F. proliferatum, F. subglutinans, and F. temperatum. Among them, F. verticillioides and F. proliferatum, are not only important phytopathogens but also fumonisins (FBs) producers. These mycotoxins cause damage to human and animal health, making it essential to implement strategies to reduce their presence in grains. Chitosan, a natural-origin biopolymer, and luteolin, a flavonoid with antioxidant properties, may serve as natural and low-cost antifungal agents, offering an alternative to persistent synthetic pesticides and promoting sustainable management. This study evaluated the effect of water activity (aW: 0.995 and 0.95), different doses of chitosan (0.5; 1; 1.5 mg/mL), luteolin (0.2; 0.5; 1 mM), and their combinations on the growth and FBs production in irradiated maize grains inoculated with F. verticillioides 7075 and F. proliferatum 2080. Plates containing each treatment were incubated at 25 °C for 28 days. Radial growth of each strain was recorded daily to determine growth rate, and at the end of the incubation period, FBs were extracted and quantified. The highest growth rates were observed at the highest aW, decreasing as garins aW was reduced. The treatment with 1 mg/mL chitosan + 0.2 mM luteolin reduced FB production by 91.4% in F. verticillioides 7075. In F. proliferatum 2080, most combinations were effective, with 1 mg/mL chitosan + 0.5 mM luteolin standing out, achieving a 95% reduction compared to the control. Thus, the chitosan/luteolin combination represents a viable strategy to mitigate FB contamination in maize.