Χημική σύσταση του επιεφυμενιδικού εκκρίματος του φυτού dittrichia viscosa και αξιολόγηση του φυτοπροστατευτικού δυναμικού του έναντι παθογόνων ...

Abstract

The present study focused on antimicrobial potential of the epicuticular exudate from Dittrichia viscosa (Asteraceae). The in vitro antimicrobial effect of the leaf chloroform-soluble epicuticular material of D. viscosa was compared with that of Cistus creticus (Cistaceae). Both materials were assessed against phytopathogenic bacteria (Pseudomonas syringae pv garcae, P. syringae subsp. savastanoi, P. syringae pv syringae, Xanthomonas campestris pv pelargonii) and fungi (Ustilago maydis, Botrytis cinerea, Nectria haematococca var. cucurbitae). Both materials were applied at doses corresponding to sub- or multiples of their native concentration estimated by the abundance of substances rinsed from a particular plant surface under specific conditions. According to the bioassays, the effect (inhibition or promotion) on microbial growth was dependent on plant species, pathogen species and applied dose. Among the tested species, X. campestris pv pelargonii and Nectria haematococca var. cucurbitae were found to be the most sensitive for both plant materials. However the defensive potential of epicuticular material of C. creticus was lower compared to that of D. viscosa. Taking into account that a considerable part of epicuticular exudate is water soluble and that water is the only solvent naturally available in the phyllosphere, the in vitro antimicrobial effect of aqueous rinses of D. viscosa was also tested and compared to that of the chloroformic one. Despite that the antimicrobial effect of aqueous rinses was less pronounced, they could be considered as potent antimicrobial agents. In order to result in a more feasible handling and application of the material, the starting material (produced by a 3 h aqueous rinsing of the plant surfaces) was lyophilized. The working solution was prepared by diluting the appropriate amount of lyophilized epicuticular material in water. The lyophilized material was tested against the in vitro growth of agronomically important plant pathogens (Erwinia amylovora, Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus, B. cinerea, Fusarium sp., Sclerotinia sclerotiorum). According to the bioassays, the effect on microbial growth was dependent on pathogen species and applied dose. Finally, experiments conducted with cucumber seedlings or fruits showed that external application of the material results in the delay and/or complete inhibition of infection by B. cinerea. This inhibitory effect was comparable to superior compared to that of the Teldor commercial fungicide. Given that the application of a naturally occurring phytoprotective material offers comparative advantages and judging from the results of the present study, it is concluded that the epicuticular material of D. viscosa is a potent protective agent against phytopathogenic microorganisms. The chemical analysis of the lyophilized aqueous rinses of D. viscosa afforded seven flavonoids (hispidulin, 6- methoxykaempferol, 6-hydroxykaempferol 3,7-dimethyl ether, quercetin 3,3’-dimethyl ether, aromadendrin 7- methyl ether, aromadendrin 3-acetate and aromadendrin 7-methyl ether 3-acetate) as well as eight sesquiterpenes (ilicic acid, costic acid, isocostic acid, 3α-hydroxy-eudesma-4-en-12,6β-olide, inuviscolide, 8-epiinuviscolide, tomentosin and 4H-tomentosin). The dominant constituents were aromadendrin 7-methyl ether and tomentosin. So far, 6-hydroxykaempferol 3,7-dimethyl ether and 3α-hydroxy-eudesma-4-en-12,6β-olide have not been isolated from this species. This is the first study on the chemical analysis of D. viscosa aqueous rinses

Στην παρούσα εργασία αξιολογήθηκε το φυτοπροστατευτικό δυναμικό του επιεφυμενιδικού εκκρίματος του φυτού Dittrichia viscosa (Asteraceae) έναντι παθογόνων μικροοργανισμών. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε σύγκριση της in vitro αντιμικροβιακής δράσης του χλωροφορμικού εκπλύματος του μίγματος των επιεφυμενιδικών συστατικών του υπέργειου τμήματος των φυτών D. viscosa και Cistus creticus (Cistaceae). Συγκεκριμένα η σύγκριση αφορούσε στην επίδραση των δύο υλικών επί της ανάπτυξης των βακτηρίων Pseudomonas syringae pv garcae, P. syringae subsp. savastanoi, P. syringae pv syringae και Xanthomonas campestris pv pelargonii καθώς και των μυκήτων Ustilago maydis, Botrytis cinerea και Nectria haematococca var. cucurbitae. Τα εκπλύματα εφαρμόστηκαν σε δόσεις οι οποίες αντιστοιχούσαν σε υπο- ή πολλαπλάσια της δόσης προσομοίωσης η οποία αντιστοιχεί στην φυσική συγκέντρωση επί της επιφάνειας των φυτικών οργάνων του μίγματος των ουσιών οι οποίες εκπλένονται από το εκάστοτε φυτό υπό τις συγκεκριμένες πειραματικές συνθήκες. Η επίδραση του φυτικού υλικού (θετική ή αρνητική) επί της ανάπτυξης των φυτοπαθογόνων εξαρτήθηκε από το είδος του μικροοργανισμού και το είδος του φυτού καθώς και από την εφαρμοζόμενη δόση. Παρόλα αυτά, ως τα πλέον ευαίσθητα στην επίδραση και των δύο φυτικών υλικών εμφανίστηκαν τα είδη X. campestris pv pelargonii και N. haematococca var. cucurbitae μεταξύ των βακτηρίων και των μυκήτων αντίστοιχα. Πάντως, από τη σύγκριση της in vitro αντιμικροβιακής δράσης των δύο υλικών προκύπτει ότι το επιεφυμενιδικό έκκριμα του φυτού D. viscosa είναι περισσότερο αποτελεσματικό στην παρεμπόδιση της ανάπτυξης μιας σειράς φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών συγκριτικά με το αντίστοιχο έκκριμα του φυτού C. creticus. Επίσης, δεδομένου του σχετικά υδατοδιαλυτού χαρακτήρα του εκκρίματος του D. viscosa και επειδή στη φύση το νερό αποτελεί το μοναδικό διαλύτη έκπλυσής του, στην παρούσα εργασία μελετήθηκε και η in vitro αντιμικροβιακή δράση του υδατικού εκπλύματος του μίγματος των επιεφυμενιδικών συστατικών του φυτού και συγκρίθηκε με αυτή του αντίστοιχου χλωροφορμικού εκπλύματος. Αν και η επίδραση του υδατικού εκπλύματος του επιεφυμενιδικού υλικού του φυτού επί της ανάπτυξης των φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών εμφανίστηκε σε γενικές γραμμές λιγότερο παρεμποδιστική συγκριτικά με αυτή του χλωροφορμικού, το προστατευτικό του δυναμικό υπήρξε αρκετά υψηλό και κατά περίπτωση θα μπορούσε ίσως να αποτελέσει παράγοντα προστασίας καλλιεργούμενων φυτών έναντι φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών. Στη συνέχεια και προκειμένου να καταστεί ευκολότερη η παραλαβή και εφαρμογή του επιεφυμενιδικού εκκρίματος εφαρμόστηκε λυοφιλίωση στο παραλαμβανόμενο (μέσω τρίωρης υδατικής έκπλυσης του υπέργειου τμήματος του φυτού D. viscosa) φυτικό υλικό έτσι ώστε το εφαρμοζόμενο διάλυμα να προκύπτει ύστερα από επαναδιάλυση του λυοφιλιωμένου υλικού σε νερό. Το λυοφιλιωμένο υλικό δοκιμάστηκε επί της in vitro ανάπτυξης φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών με ευρύ γεωπονικό ενδιαφέρον (Erwinia amylovora, Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus, B. cinerea, Fusarium sp., Sclerotinia sclerotiorum). Βρέθηκε ότι η επίδραση του υλικού επί της ανάπτυξης των παραπάνω μικροοργανισμών εξαρτάται από το είδος του μικροοργανισμού και την εφαρμοζόμενη δόση. Στη συνέχεια αξιολογήθηκε η ικανότητα του λυοφιλιωμένου υλικού να αποτρέπει την προσβολή φυτών και καρπών αγγουριάς από τον μύκητα B. cinerea. Η εφαρμογή του υλικού είχε ως αποτέλεσμα την καθυστέρηση της εξέλιξης έως και την πλήρη παρεμπόδιση της σήψης των κοτυληδόνων ή των καρπών του φυτού από τον μύκητα η οποία ήταν κατά περίπτωση ανάλογη ή ανώτερη αυτής του μυκητοκτόνου Teldor. Δεδομένου ότι η χρήση σκευασμάτων φυτικής προέλευσης προσφέρει συγκριτικά πλεονεκτήματα έναντι συνθετικών χημικών σκευασμάτων και με βάση τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης συμπεραίνεται ότι το επιεφυμενιδικό έκκριμα του D. viscosa δύναται να αποτελέσει παράγοντα φυτοπροστασίας έναντι παθογόνων μικροοργανισμών. Τέλος στα πλαίσια της παρούσας μελέτης διενεργήθηκε χημική ανάλυση του λυοφιλιωμένου υδατικού εκπλύματος, η οποία οδήγησε στην απομόνωση εφτά φλαβονοειδών (ισπιντουλίνη, 6-μεθοξυκαιμπφερόλη, 3,7- διμεθυλαιθέρας της 6-υδροξυκαιμπφερόλης, 3,3’-διμεθυλαιθέρας της κερκετίνης, 7-μεθυλαιθέρας της αρωμαδενδρίνης, 3-ακετυλο-αρωμαδενδρίνη και 3-ακετυλο-7-μεθυλαιθέρας της αρωμαδενδρίνης) και οκτώ σεσκιτερπενίων (ιλικικό οξύ, κοστικό οξύ, ισοκοστικό οξύ, 3α-υδροξυ-ευδεσμα-4-εν-12,6β-ολίδιο, ινουβισκολίδιο, 8-επι-ινουβισκολίδιο, τομεντοσίνη και 4Η-τομεντοσίνη). Τα κυρίαρχα συστατικά του εκπλύματος ήταν ο 7- μεθυλαιθέρας της αρωμαδενδρίνης και η τομεντοσίνη ενώ οι ενώσεις 3,7-διμεθυλαιθέρας της 6- υδροξυκαιμπφερόλης και 3α-υδροξυ-ευδεσμα-4-εν-12,6β-ολίδιο αναφέρονται για πρώτη φορά ως συστατικά του φυτού. Είναι η πρώτη φυτοχημική ανάλυση του συγκεκριμένου είδους στην Ελλάδα και η πρώτη φορά που μελετήθηκε η σύσταση του υδατικού εκπλύματος του υπέργειου τμήματος του φυτού