Variación de los constituyentes químicos y potencialidad antifúngica de individuos de Piper eriopodon frente a fitopatógenos asociados a cultivos agrícolas

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

There is a growing commercial interest in the export of fruits or products derived from certain species of the Passifloraceae family, particularly those known as granadilla (Passiflora ligularis), gulupa (P. edulis var. edulis), and passion fruit (P. edulis var. flavicarpa). However, production yields are low compared to the main global producers, due to various factors, among which diseases caused by phytopathogenic agents in the crops stand out. To control these types of phytopathogens, chemical substances have been used, which tend to have low selectivity, are harmful to the environment, and often leave residues exceeding the concentration limits allowed by consumer countries. Piper eriopodon (Miq.) C.DC is a species belonging to the Piperaceae family that, based on previous research, has great potential for controlling fungi that affect commercially important crops. However, studies on its effects against phytopathogens associated with Passifloraceae crops are very limited. This study contributes to establishing relationships between the metabolomic profiles of P. eriopodon from different geographic regions of Colombia and its antifungal activity against phytopathogenic fungi of Passifloraceae. The methodology included collecting different samples of P. eriopodon from municipalities in Santander, Boyacá, and Cundinamarca. Ethanol extracts were obtained from the plant material, which were analyzed using ultra-high performance liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry (UHPLC-MS). The data were processed through multivariate statistical analyses to identify differentiating chemical patterns among individuals. In parallel, the antifungal activity of the extracts, fractions, and isolated compounds was evaluated through in vitro assays, determining the percentage of mycelial growth inhibition (%MGI) against the three fungi. The metabolomic analyses revealed high chemical diversity in P. eriopodon, with marked differences between organs but only moderate variations by locality and no clear relationship with altitude. Although some metabolites were more abundant in individuals collected above 2000 meters above sea level, this trend was inconsistent. Multivariate analysis allowed the identification of a possible antifungal marker (m/z 291.1597, retention time = 10.27 min), more abundant in the extract from the individual collected in Arcabuco (Boyacá), which showed the highest activity against the three evaluated phytopathogens. Stems and inflorescences stood out for their greater inhibition against Fusarium sp. Together, the results suggest that P. eriopodon is a promising source of bioactive compounds for the development of natural fungicides, particularly against pathogens of Passifloraceae crops.

Descripción

Existe un creciente interés comercial de exportación a las frutas o productos provenientes de algunas especies de la familia Passiflorae, particularmente las conocidas como granadilla (Passiflora ligularis), gulupa (P. edulis var edulis) y maracuyá (P. edulis flavicarpa). Sin embargo, los rendimientos de producción son bajos en comparación a los principales productores mundiales, lo que se debe a diversos factores entre los que se destaca las enfermedades generadas por agentes fitopatógenos en los cultivos. En el control de este tipo de fitopatógenos se ha implementado el uso de sustancias químicas que resultan ser de baja selectividad, nocivos para el medio ambiente y que suelen dejar residuos en límites de concentración no permitidos por los países consumidores. Piper eriopodon (Miq.) C.DC es una especie perteneciente a la familia Piperaceae que por sus antecedentes de investigación tiene gran potencial para el control de hongos que afectan a cultivos de importancia comercial, sin embargo, tiene estudios muy limitados frente a fitopatógenos asociados al cultivo de pasifloras. El presente estudio contribuye a establecer relaciones entre los perfiles metabolómicos de P. eriopodon de distintas zonas geográficas de Colombia y su actividad antifúngica frente a hongos fitopatógenos de Passifloras. La metodología comprendió la colecta de diferentes muestras de P. eriopodon en municipios de Santander, Boyacá y Cundinamarca. A partir del material vegetal se obtuvieron extractos etanólicos, los cuales fueron analizados mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución (UHPLC-MS). Los datos se procesaron mediante análisis estadísticos multivariados para identificar patrones químicos diferenciadores entre individuos. En paralelo, se evaluó la actividad antifúngica de los extractos, fracciones y compuestos aislados mediante ensayos in vitro, determinando el porcentaje de inhibición del crecimiento micelial (%ICM) frente a los tres hongos. Los análisis metabolómicos evidenciaron una alta diversidad química en P. eriopodon, con diferencias marcadas entre órganos, pero solo variaciones moderadas por localidad y sin una relación clara con la altitud. Aunque algunos metabolitos fueron más abundantes en individuos recolectados por encima de los 2000 msnm, esta tendencia no fue consistente. El análisis multivariado permitió identificar un posible marcador antifúngico (m/z 291.1597, tr = 10.27 min), más abundante en el extracto del individuo de Arcabuco (Boyacá), que mostró la mayor actividad frente a los tres fitopatógenos evaluados. Los tallos e inflorescencias destacaron por su mayor inhibición contra Fusarium sp. En conjunto, los resultados sugieren que P. eriopodon es una fuente prometedora de compuestos bioactivos para el desarrollo de fungicidas naturales, particularmente frente a patógenos de cultivos de pasifloras.

Palabras clave

Perfiles metabolómicos, Actividad antifúngica, Piper eriopodon, Passifloras, Alternaria sp, Cladosporium sp, Fusarium sp

Materias

Licenciatura en Química -- Tesis y disertaciones académicas , Control biológico de microorganismos fitopatógenos , Virología molecular de las plantas , Microorganismos fitopatógenos , Control químico de Hongos fitopatógenos , Identificación de hongos fitopatógenos

Citación