Organic substances for nematode control in coffee plants

Abstract

Com vistas a contribuir para o desenvolvimento de novos métodos de controle do nematóide Meloidogyne exigua Goeldi, 1887, que é amplamente disseminado pelos cafezais brasileiros, dois projetos foram realizados. No primeiro deles, as bactérias Acinetobacter jonhsonii e Staphylococcus aureus, previamente isoladas de tomateiro (Lycopersicon esculentum Mill.) e de planta de pimentão (Capsicum annum L.), respectivamente, foram cultivadas em meio líquido e, após remoção das células bacterianas, os sobrenadantes foram liofilizados. Por apresentarem atividade in vitro contra juvenis do segundo estádio (J2) de M. exigua, as frações solúveis em diclorometano dos resíduos das liofilizações foram submetidas a fracionamentos por cromatografia em coluna e por cromatografia líquida de alta eficiência, o que resultou na purificação da uracila, diidrouracila e da 9H-purina. Todas as substâncias isoladas se mostraram ativas in vitro contra J2 de M. exigua, sendo que a mais ativa, diidrouracila, apresentou CL 50 de 204 μg/mL contra tal nematóide, enquanto a CL 50 do nematicida comercial Aldicarbe foi de 30μg/mL. Quanto ao segundo projeto, consistiu na avaliação inicial de 149 chalconas e análogos, obtidos por reações de condensação com aldeídos, quanto à atividade in vitro contra J2 de M. exigua. O melhor resultado foi obtido com a 2,4,5-trimetoxi-4’- nitrochalcona, que apresentou CL 50 de 171μg/mL contra J2, enquanto uma CL 50 de 24μg/mL foi observada para o nematicida comercial Aldicarbe nas mesmas condições. Quando um experimento com mudas de café inoculadas com M. exigua foi realizado, observou-se que a referida chalcona era tão eficiente quanto o Aldicarbe quando empregada em concentração 14 vezes maior que a do nematicida comercial. Embora menos ativas que o Aldicarbe, a diidrouracila e a 2,4,5-trimetoxi-4’-nitrochalcona apresentam potencial para emprego no controle de M. exigua, uma vez que podem ser facilmente obtidas a baixo custo, possuem menor toxicidade que vários nematicidas comerciais atualmente em uso e podem servir de base para a obtenção de moléculas modificadas que apresentem maiores atividades contra o mencionado nematóide.

Two projects were carried out in order to contribute to the development of new methods to control the nematode Meloidogyne exigua Goeldi, 1887, which is widespread through Brazilian coffee plantations. In the first one, the bacteria Acinetobacter jonhsonii and Staphylococcus aureus, previously isolated from tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) and pepper (Capsicum annum L.), respectively, were cultivated in liquid medium to afford metabolites that were separated from bacterial cells and freeze-dried. As the dichloromethane soluble metabolites presented nematicidal activity during an in vitro assay with second stage M. exigua juveniles (J2), they underwent fractionation by column chromatography and high performance liquid chromatography to afford uracil, dihydrouracil and 9H-purine. All substances were active against J2, being dihydrouracil the most efficient. Such substance presented LC 50 of 204 μg/mL against the nematode, while a LC 50 of 30μg/mL was observed for the commercial nematicide Aldicarb. Regarding the second project, 149 chalcones and analogues, prepared by aldolic condensations, were submitted to in vitro assays with M. exigua J2. The most active substance was 2,4,5-trimethoxy-4’- nitrochalcone, which presented LC 50 of 171μg/mL against J2, while a LC 50 of 24μg/mL was observed for the commercial nematicide Aldicarbe under the same conditions. When an experiment with M. exigua inoculated coffee plants was carried out, the above-mentioned chalcone was as efficient as Aldicarb when used at a concentration 14 times greater than the nematicide. Although less active than Aldicarb, both dihydrouracil and 2,4,5-trimethoxy-4’-nitrochalcone present potential for M. exigua control, since such structures can be easily obtained at low cots. Furthermore, they are less toxic than the commercially available nematicides and can be used as leading molecules for structural modifications aimed to increase the activity against the nematodes.