Control of the root-knot nematode, Meloidogyne incognita, using plant bioproducts

Abstract

Os nemátodes-das-galhas-radiculares (NGR), Meloidogyne spp., são fitoparasitas responsáveis pela redução do rendimento e qualidade de culturas. Diferentes abordagens têm sido implementadas para controlar as suas populações. Vários extratos botânicos e óleos essenciais (OEs) foram referidos pela atividade nematodicida contra NGR e são cada vez mais considerados para uso em programas integrados de gestão de pragas e doenças (IPM). Neste estudo, foram selecionadas diversas espécies vegetais pela disponibilidade e potencial uso como pesticidas botânicos. A atividade nematodicida de extratos hidroetanólicos (EHEs) e OEs de Cymbopogon citratus, Mentha aquatica, M. piperita, M. pulegium, Satureja montana e Thymus vulgaris foi avaliada sobre a mortalidade e infetividade de jovens do 2º estádio (J2) de Meloidogyne incognita. Os EHEs mais eficazes foram os de C. citratus, Mentha. aquatica e M. pulegium, com valores de LC50 de 8,63, 5,98 e 5,32 mg/mL (p<0,05). Os OEs mais eficazes foram os de C. citratus, S. montana e T. vulgaris, os quais induziram cerca de 100% de mortalidade de J2 após 24h, à concentração de 2000 ppm. Com base nos resultados de mortalidade obtidos com EHEs, foram selecionados os EHEs e OEs de C. citratus, M. aquatica e M. pulegium para testar o seu efeito na infetividade de J2, em ensaios de micro-vaso. Após exposição de J2 a concentrações selecionadas durante 48h, estes foram inoculados em plântulas de tomateiro cv. Tiny Tim com 10 dias. Sete dias após a inoculação, os J2 no interior das raízes foram corados com fucsina ácida, e contabilizados. Após exposição a LC50 de EHEs de C. citratus, M. aquatica e M. pulegium, houve uma redução de 66,7, 60,9 e 69% de J2. Após exposição a concentrações selecionadas de OEs de C. citratus (250 ppm), M. aquatica e M. pulegium (2000 ppm), houve uma redução na infetividade de 87,5, 77,8 e 84,4%, respetivamente. O efeito do OE de C. citratus encapsulado em microcápsulas de queratina na mortalidade de J2 foi investigado, após 48h. Verificou-se que o OE encapsulado afetou um número superior de J2 do que na sua formulação livre (p>0.05). Foram obtidas imagens por microscopia de fluorescência que indicaram a internalização do OE pelos J2; além disso, os J2 que morreram após incubação com o OE encapsulado apresentavam alterações morfológicas do intestino. Os resultados obtidos parecem indicar que os EHEs de C. citratus, M. aquatica e M. pulegium e OEs de C. citratus, M. pulegium, S. montana e T. vulgaris têm potencial como agentes nematodicidas e como novas formulações que possam ser incorporadas em programas IPM.

Root-knot nematodes (RKN), Meloidogyne spp. are plant pathogens responsible for yield reduction and quality loss in crops. Several approaches have been implemented in order to control its populations. Various botanical extracts, and essential oils (EOs), have been reported to have nematicidal activity against RKN and are increasingly being considered for use in integrated pest management (IPM) programs. In this work, various plant species were selected based on their availability and potential use as botanical pesticides. The nematicidal activity of hydroethanolic extracts (HEEs) and EOs of Cymbopogon citratus, Mentha aquatica, M. piperita, M. pulegium, Satureja montana and Thymus vulgaris was evaluated on their effect on mortality and infectivity on second-stage juveniles (J2) of Meloidogyne incognita. The most effective HEEs were of C. citratus, Mentha aquatica and M. pulegium, with LC50 values of 8.63, 5.98 and 5.32 mg/mL (p<0.05). The most effective EOs were of C. citratus, S. montana and T. vulgaris, which induced the mortality of approximately 100% of J2 after 24h of exposure to the concentration of 2000 ppm. Based on the mortality results obtained with HEEs, the C. citratus, M. aquatica and M. pulegium HEEs and EOs were selected to test their effect on J2 infectivity, in micro-pot assays. After J2 exposure to selected concentrations for 48h, they were inoculated on 10-day old tomato cv. Tiny Tim seedlings. Seven days after inoculation, J2 inside the roots were stained with acid fuchsin, and counted. After exposure to LC50 of C. citratus, M. aquatica and M. pulegium HEEs, there was a reduction of 66.7, 60.9 and 69% of J2. After exposure to concentrations of C. citratus (250 ppm), M. aquatica and M. pulegium (2000 ppm) EOs there was a reduction in infectivity of 87.5, 77.8 and 84.4%, respectively. The effect of C. citratus EO encapsulated in keratin microcapsules on the mortality of J2 was investigated, after 48h. The encapsulated EO affected a superior number of J2, than in its free formulation (p>0.05). Images were obtained by fluorescence microscopy, which indicated the internalization of the EO by the J2, and the J2 that died after incubation with the encapsulated EO presented morphological changes in the intestine The results obtained seem to indicate that the HEEs of C. citratus, M. aquatica and M. pulegium and EOs of C. citratus, M. pulegium, S. montana and T. vulgaris have potential as nematicidal agents and as new efficient formulations that can be incorporated in IPM programs.