Portela, Valéria Ortaça, Jacques, Rodrigo Josemar Seminoti, Baldoni, Daiana Bortoluzzi, Dalcol, Ionara Irion, Souto, Kelen Müller, and Santana, Natielo Almeida
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The research and commercial production of bioherbicides in Brazil occur to a lesser extentncompared to biopesticides and biofungicides. The aim of the study was to optimize the production of a bioherbicide by the fungus Mycoleptodiscus indicus in submerged and solid fermentation, to identify a chemical structure of chemical molecules. In order to optimize the production of metabolites in a culture medium with sugarcane bagasse substrate, Plackett-Burman and Central Rotational Composite designs were used. The optimized variables were temperature, temperature, pH, volume of water in the culture medium, concentration of glucose and yeast extract. Fungal metabolites were emitted in detached leaves of Cucumis sativus, Conyza sp. and Sorghum bicolor. Ecotoxicological testicles assess escape and acute exposure of Eisenia andrei earthworms to fungal metabolites. For chemical identification of these molecules, the fungus was cultivated in three culture media based on sugarcane bagasse (SB) or oat bran + rice (OR) or rice (RI). The extracts were obtained with 99% ethanol and derivations using acetic anhydride/pyridine and hydrochloric/methanolic acid. The chemical characterization of the volatile acetylated/methylated compounds was performed by chromatography and mass spectrometry. The bioherbicide potential of the extracts was evaluated in seeds, detached leaves and growing plants of C. sativus. The production of phytotoxic metabolites was optimized at 35 ºC, 50 rpm and 1.5 g L -1 of glucose and in continuous fermentation at intervals of 30-37ºC and 14-32 mL of water. The metabolites caused severe damage to germination, initial non-growth and leaves of the three plants. At the dose of 57 g L-1 of the bioherbicide there was a greater reduction in the biomass of E. andrei, while at the lower dose (1.78 mg L-1) there was an increase in this biomass. At the doses tested, the metabolites of M. indicus were not toxic to earthworms. Six compounds common to the three extracts SB, OR and RI were identified: methyl-latodoratin (1), palmitic acid (2), elaidic acid (3), glycerol (4), benzyl benzoate (5) and iditol (6). In extract OR and RI, linoleic acid was identified (7), while in extract SB, 4-acetyl-2-carene was detected (8). Asteric acid (9) was identified as the major component of the three extracts. The SB and OR extracts resulted in damage to detached leaves, but only SB inhibited germination. When sprayed onto leaves, the three extracts reduced plant growth. With these data it is possible to establish the following order of bioherbicidal efficiency of the obtained extracts: SB> OR> RI. A pesquisa e a produção comercial de bioherbicidas no Brasil ocorre em menor escala em relação aos bioinseticidas e biofungicidas. O objetivo do estudo foi otimizar a produção de um bioherbicida pelo fungo Mycoleptodiscus indicus em fermentação submersa e sólida, identificar a estrutura química das moléculas químicas. Na otimização da produção dos metabólitos em meio de cultura com substrato de bagaço de cana-de-açúcar foram utilizados os delineamentos Plackett-Burman e o Composto Central Rotacional. As variáveis otimizadas foram temperatura, agitação, pH, volume de água no meio de cultura, concentração de glicose e de extrato de levedura. Os metabólitos fúngicos foram aplicados em folhas destacadas de Cucumis sativus, Conyza sp. e Sorghum bicolor. Os testes ecotoxicológicos avaliaram a fuga e a exposição aguda de minhocas Eisenia andrei aos metabólitos fúngicos. Para a identificação química destas moléculas o fungo foi cultivado em três meios de cultura a base de bagaço de cana-de-açúcar (SB) ou farelo de aveia + arroz (OR) ou arroz (RI). Os extratos foram obtidos com etanol 99% e submetidos a derivatizações, utilizando anidrido acético/piridina e ácido clorídrico/metanólico. A caracterização química dos compostos acetilados/metilados voláteis foi realizada por cromatografia e espectrometria de massas. O potencial bioherbicida dos extratos foi avaliado em sementes, folhas destacadas e em plantas em crescimento de C. sativus. A produção dos metabólitos fitotóxicos foi otimizada a 35 ºC, 50 rpm e 1.5 g L -1 de glicose e na fermentação sólida nos intervalos de 30-37ºC e 14-32 mL de água. Os metabólitos causaram danos severos na germinação, no crescimento inicial e nas folhas das três plantas. Na dose de 57 g L-1 do bioherbicida ocorreu a maior redução da biomassa de E. andrei, enquanto na menor dose (1.78 mg L-1) houve aumento desta biomassa. Nas doses testadas, os metabólitos de M. indicus não foram tóxicos para as minhocas. Foram identificados seis compostos comuns aos três extratos SB, OR e RI: metil-latodoratina (1), ácido palmítico (2), ácido elaídico (3), glicerol (4), benzoato de benzila (5) e iditol (6). No extrato OR e RI foi identificado o ácido linoleico (7), enquanto que no extrato SB detectou-se 4-acetil-2-careno (8). O ácido astérrico (9) foi identificado como componente majoritário dos três extratos. Os extratos SB e OR resultaram em danos às folhas destacadas, porém somente SB inibiu a germinação. Quando pulverizados sobre as folhas, os três extratos reduziram o crescimento as plantas. Com estes dados é possível estabelecer a seguinte ordem de eficiência bioherbicida dos extratos avaliados: SB>OR>RI.