Environmentally sustainable solutions for Root-Knot Nematodes control

Abstract

Os nemátodes parasitas de plantas (NPPs) são responsáveis pela destruição de culturas pelo mundo inteiro, o qual está avaliado num valor de 157 mil milhões de dólares. Neste grupo incluem-se os nemátodes-das-galhas-radiculares (NGR), Meloidogyne spp. (Göldi, 1892), os quais são responsáveis pela destruição de culturas com elevado valor económico, causando um enorme impacto no comércio internacional e no desenvolvimento social e económico, sendo considerados uma das principais doenças dos NPPs. Pesticidas, produtos químicos sintetizados, são utilizados para controlar esta doença. No entanto, estes compostos tóxicos são responsáveis por causar grandes problemas a nível ambiental e a nível da saúde humana. Deste modo, é essencial encontrar recursos alternativos e ecossustentáveis para uma agricultura mais amiga do ambiente, sendo este o principal objetivo deste trabalho. Neste estudo foram avaliadas, in vitro, a atividade nematicida de oito extratos de plantas superiores (Acacia dealbata, Acacia longifolia and Vicia faba) e algas (Gracilaria gracilis, Sargassum muticum and Ulva rigida), em J2 de Meloidogyne sp. A atividade foi observada às 24, 48, 96 e 168 horas. Em cada tempo de observação foram analisadas quatro repetições de cada tratamento e de cada controlo quanto à imobilidade e mortalidade dos nemátodes, tendo sido estas posteriormente descartadas. O extrato de U. rigida (0.1 g mL-1) obteve o melhor resultado (98.8% de mortalidade) contra J2 de Meloidogyne sp. após 48 horas de incubação, obtendo 100% de mortalidade às 96 e 168 horas. O segundo mais eficaz foi o extrato de vagem oxidada de V. faba (0.1 g mL-1) obtendo quase 100% de mortalidade de J2 após 96 e 168 horas de exposição. A vagem fresca de V. faba (0.1 g mL-1) foi o terceiro extrato mais eficaz, seguido pela U. rigida (0.05 g mL-1) e A. dealbata (0.2 g mL-1), respetivamente. S. muticum (0.1 g mL-1), G. gracilis (0.1 g mL-1) e A. longifolia (0.2 g mL-1) foram os extratos menos eficazes. Os efeitos nematicidas da U. rigida, da vagem oxidada e fresca de V. faba nestes nemátodes mostraram ter capacidade para o desenvolvimento de um novo biopesticida. Portanto, o efeito nematicida destas espécies trouxe uma potencial alternativa natural, económica e ecossustentável, aos pesticidas sintéticos químicos para o controlo dos NGR, progredindo ao encontro de um desenvolvimento sustentável.

The Plant-Parasitic Nematodes (PPNs) are responsible for considerable damage on worldwide crops, which is evaluated in a value of 157 billion dollars. Among the PPNs, Meloidogyne spp. (Göldi, 1892), commonly known as Root-Knot Nematode (RKN), is one of the most important nematode disease, being responsible for devastating crops with high economic importance, causing also a huge impact on international trade, social and economic development. Pesticides, chemical synthetic products, are used to control these plant enemies. However, these toxic compounds are responsible for causing major environmental and human health problems. Therefore, it is essential to find ecofriendly alternative resources for a sustainable agriculture, which was the main aim of this work. This study evaluated, in vitro, the nematicidal activity of eight higher plants (Acacia dealbata, Acacia longifolia and Vicia faba) and algae (Gracilaria gracilis, Sargassum muticum and Ulva rigida) extracts on J2 of Meloidogyne sp. The activity of each extract was observed at 24, 48, 96 and 168 hours. In each observation time, four replicates of each treatment and of each control, were analysed for immobile and dead nematodes and were subsequently discarded. The extract of U. rigida (0.1 g mL-1) was the most effective (98.8% mortality) against Meloidogyne sp. J2 after 48 hours of exposure, obtaining 100% mortality at 96 and 168 hours. The second most effective was the extract of oxidized pod of V. faba (0.1 g mL-1) with nearly 100% at 96 and 168 hours of exposure. The fresh pod of V. faba extract (0.1 g mL-1) was the third most effective, followed by U. rigida (0.05 g mL-1) and A. dealbata (0.2 g mL-1), respectively. S. muticum (0.1 g mL-1), G. gracilis (0.1 g mL-1) and A. longifolia (0.2 g mL-1) were the least effective. Based on the obtained results, it should be highlighted that U. rigida, oxidized and fresh pod of V. faba can be explored as potential sources for new ecofriendly biopesticides. Therefore, the nematicidal effects of these species have brought new insight on the development of a promising natural, cheap and environmentally-friendly alternative to chemical synthetic pesticides for RKN management, progressing towards a sustainable development.