Identificación y caracterización de metabolitos de hongos necrotrofos
- Autores: Francisco Jesús Agudo Jurado
- Directores de la Tesis: Diego Rubiales Olmedo (dir. tes.), Eleonora Barilli (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Anna Andolfi (presid.), Antonia María Rojano Delgado (secret.), Omar Santana Méridas (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis: Las leguminosas son una fuente importante de nutrientes para la dieta humana (Andorni et al. 2015) y animal (Boelt et al. 2015); y además juegan un papel muy importante en la fijación del nitrógeno atmosférico gracias a la simbiosis establecida con el hongo Rhizobium (Ramírez-Bahena et al.2016). Sin embargo, los hongos fitopatógenos, y en concreto los hongos necrotrofos, presentan un gran problema puesto que causan enormes pérdidas económicas en los cultivos (Murray et al.2009). Para ello, se han desarrollado diferentes técnicas de control, pero o bien son insuficientes, o en el caso de los fungicidas, el uso excesivo de estos compuestos puede provocar que se genere cierta tolerancia y apareciendo resistencia frente a ellos (Tivoli et al. 2007).
Para solventar esta problemática, se establecen dos objetivos principales: 1) Búsqueda de los metabolitos principales (fitotoxinas) involucrados en el proceso de la virulencia, obteniendo una mayor conocimiento de la interacción planta-patógeno y poder generar una estrategia de más efectiva frente a ellos.
2) Aplicación de compuestos extraídos de hongos necrotrofos o de otras fuentes como posibles agentes biofungicidas frentes a hongos de carácter biotrofos en cultivos de interés agronómicos.
2.Contenido de la investigación: En este trabajo hay dos bloques diferenciados con respecto a los objetivos:
En la primera parte de búsqueda de identificación de metabolitos (CHAPTERS II & III), se aborda la integración de la estrategia OSMAC para la obtención de metabolitos del hongo Ascochyta fabae y tres aislados del género Colletotrichum. Para ello, cada uno de los aislados fue crecido en diferentes medios de cultivo (utilizando PDA y arroz como medios sólidos y Czapek-Dox y PDB como medios líquidos). Tras separar el micelio del exudado, se utilizaron diversas técnicas analíticas para separar (por ejemplo, TLC) e identificar (por ejemplo, NMR) cada uno de los compuestos. Además,se analizó la capacidad del exudado para ver si era capaz de producir necrosis en una serie de leguminosas mediante su aplicación a diferentes concentraciones en hoja cortada, y en Colletotrichum se realizó tambien una gama de huéspedes para ver cómo se desarrollaba la enfermedad y ver su progreso. Tras finalizar este proceso de aislado e identificación, se llevó a cabo un experimento con cada uno de los compuestos aislados o de nivel I en el caso de Colletotrichum para ver cuál de ellos podría ser el responsable de la necrosis mediante la observación de manchas de color oscuro (necrosis) en la hojas tras la aplicación del compuestos a diferentes concentraciones Después en la segunda parte, la cual comprende la de búsqueda de posibles biofungicidas, se aborda la problemática de los fungicidas aplicando diferentes metabolitos aislados de A. lentis (CHAPTER IV), o de otras fuentes de metabolitos naturales (CHAPTER V) como posibles biofungicidas frente a hongos biotrofos como la roya o el oidio en leguminosas y cereales. Para ello, primero se realizó un trabajo previo en hoja cortada de estas especies de planta y tras seleccionar el que mejor se adapta tras observar la inhibición a nivel microscopico (y corroborado a nivel macroscópico) al nivel de un fungicida comercial, se aplicó en planta completa para ver cómo actúa a diferentes tiempos de aplicación conforme la enfermedad.
3.Conclusión: 1) Nuestra investigación ha proporcionado información acerca de los metabolitos secundarios fitotóxicos producidos por este patógeno en diferentes condiciones de crecimiento in vitro, revelando una rica diversidad de compuestos con efectos fitotóxicos diferenciales.
2) Siete metabolitos pertenecientes a diferentes clases de compuestos naturales (los producidos en mayores cantidades por el hongo) han sido identificados y aislado a partir de cada uno de los medios de crecimiento.
3) El exudado del hongo que presenta mayor fitotoxicidad en el bioensayo en hojas cortadas es el derivado por el crecimiento en medio Czapek-Dox. Además, los cultivos más susceptibles fueron los pertenecientes al genéro Vicia spp. (especificamente Vicia faba, V. narbonensis y V. sativa).
4) Se ha observado un comportamiento diferente de cada uno de los compuestos en las leguminosas testadas, pero a mayor concentración los compuestos que presentan una actividad destacable en las Vicias son el ascosalitoxin (presenta actividad destacable en cada una de las leguminosas excepto en lenteja) , el ácido benzoico (la actividad más destacable en veza se da a la concentración más alta) y el ascofuranol (es dependiente de la concentración en haba y guisante y presenta mayor actividad en narbón.
5) Se ha obtenido un perfil metabolómico muy completo con alrededor de 84 metabolitos separados de la siguiente manera: 9 compuestos fueron validados con estándares puros (nivel A), 20 fueron supuestamente anotados (niveles B(i) y B(ii)), y para 43 A los compuestos sólo se les pudo asignar la clase de producto natural (nivel C(i) y C(ii)), mientras que 12 quedaron desconocidos.
6) El análisis VIP indica que cada medio tiene un perfil metabolómico diferente y al comparar con cada aislado se observa que los aislados de Colletotrichum truncatum permanecen cerca mientras que Colletotrichum trifolii permanece más alejado.
7) El ensayo con el extracto orgánico de cada uno de los aislados presenta actividades diferentes dependiendo del aislado fúngico, el medio de crecimiento, la concentración probada y la planta huésped.
8) Al tratar con pachybasyn frente al oídio tanto en cereales como en legumbres, se observa que tiene tanto un efecto protectivo (ya que reduce la gravedad de la enfermedad al tratarse al mismo tiempo del establecimiento de la enfermedad) como curativo (ya que reduce la gravedad de la enfermedad cuando se trata después de que la enfermedad ya se haya establecido) contra el ataque de estos patógenos.
9) Al tratar con pachybasin frente a la roya tanto en cereales como en leguminosas, se observa que tiene un efecto protector (ya que reduce la gravedad de la enfermedad al tratarse e inocularse al mismo tiempo) frente al ataque de estos patógenos.
10) Inuloxin C (extraído de la planta Inula viscosa), sphaeropsidin A (extraído de Diplodia cupressi) y cavoxin mostraron la mayor actividad fungicida contra el mildiú polvoriento de los guisantes incitado por el patógeno Erysiphe pisi. Sin embargo, dado que el cavoxin también mostró una cierta actividad fitotóxica asociada en las plantas, tanto el inuloxin C como el sphaeropsidin A tienen potencial como alternativas a los fungicidas sintéticos para el control de patógenos de cultivos de importancia económica como el oídio.
4. Bibliografía: 1) Arnoldi, A.; Zanoni, C.; Lammi, C.; Boschin, G. The role of grain legumes in the prevention of hypercholesterolemia and hypertension. Crit. Rev. Plant. Sci. 2015, 34, 144¿168 2) Boelt, B.; Julier, B.; Karagi¿c, Ð.; Hampton, J. Legume seed production meeting market requirements and economic impacts. Crit. Rev. Plant. Sci. 2015, 34, 412¿427.
3) Ramírez-Bahena, M.H.; Peix, A.; Velázques, E.; Berdmar, E. Historia de la investigación en la simbiosis leguminosa-bacteria: Una perspectiva didáctica. Arbor 2016, 192, a319 4 Murray, G.M.; Brennan, J.P. The Current and Potential Costs from Diseases of Wheat in Australia; Grains Research and Development Corporation: Canberra, Australia, 2009; p. 70.
5) Tivoli, B.; Banniza, S. Comparison of the epidemiology of ascochyta blights on grain legumes. Eur. J. Plant. Pathol. 2007, 119, 59¿76.
