Antifungal efficacy of Moringa oleifera leaf and seed extracts against Botrytis cinerea causing gray mold disease of tomato (Solanum lycopersicum L. ) / Eficácia antifúngica de extratos de folha e de semente de Moringa oleifera contra Botrytis cinerea causador da doença do molde cinza de tomate (Solanum lycopersicum L. )

Abstract Drawbacks associated with the use of chemical fungicides to control plant pathogenic fungi such as Botrytis cinerea stimulate the need for alternatives. Therefore, the present study was carried out to determine the antifungal potentials of Moringa oleifera extracts against B. cinerea. Phytochemical analysis using qualitative chemical tests revealed the presence of huge amount of crucial phytochemicals compounds like phenolic compounds, alkaloids and saponins in the M. oleifera leaf extract. Antifungal bioassay of the crude extracts indicated better mycelial growth inhibition by methanol leaf extract (99%). The minimum inhibitory concentration (MIC) was 5 mg/ml with 100% spore germination inhibition and minimum fungicidal concentration (MFC) was 10 mg/ml with 98.10% mycelial growth inhibition using broth micro dilution and poisoned food techniques. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis led to the identification of 67 volatile chemical compounds in the leaf extract with 6-decenoic acid (Z)- (19.87%) was the predominant compound. Further chemical elucidation of the crude extracts performed by liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) showed the presence of non-volatile chemical compounds, mostly flavones, flavonoids and phenolic acids (i.e. quercetin and kaempferol). Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy analysis showed positive effect of M. oleifera leaf extract on the treated conidia and mycelium of B. cinerea. Findings revealed that irreversible surface and ultra-structural changes with severe detrimental effects on conidia and mycelium morphology compared to control treatment. Overall findings suggested that M. oleifera leaf extract is a promising candidate for biological control of fungal pathogens, thus limiting overdependence on chemical fungicides.

Resumo As desvantagens associadas ao uso de fungicidas químicos para controlar fungos fitopatogênicos, como Botrytis cinerea, estimulam a necessidade de alternativas. Portanto, o presente estudo foi realizado para determinar o potencial antifúngico de extratos de Moringa oleifera contra B. cinerea. A análise fitoquímica usando testes químicos qualitativos revelou a presença de uma grande quantidade de compostos fitoquímicos cruciais, como compostos fenólicos, alcaloides e saponinas no extrato da folha de M. oleifera. O bioensaio antifúngico dos extratos brutos indicou melhor inibição do crescimento micelial pelo extrato de folhas de metanol (99%). A concentração inibitória mínima (MIC) foi de 5 mg/mL com 100% de inibição da germinação de esporos e a concentração fungicida mínima (MFC) foi de 10 mg/mL com 98,10% de inibição do crescimento micelial usando microdiluição em caldo e técnicas de alimentos envenenados. A análise por cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) levou à identificação de 67 compostos químicos voláteis no extrato da folha, sendo o ácido 6-decenoico (Z) (19,87%) o composto predominante. Elucidação química adicional dos extratos brutos realizada por cromatografia líquida com espectrometria de massa em tandem (LC-MS/MS) mostrou a presença de compostos químicos não voláteis, principalmente flavonas, flavonoides e ácidos fenólicos (ou seja, quercetina e kaempferol). As análises de microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão mostraram efeito positivo do extrato de folhas de M. oleifera sobre os conídios e micélios tratados de B. cinerea. Os resultados revelaram a superfície irreversível e alterações ultraestruturais com graves efeitos prejudiciais sobre os conídios e a morfologia micelial, em comparação com o tratamento de controle. Os resultados gerais sugeriram que o extrato da folha de M. oleifera é um candidato promissor para o controle biológico de patógenos fúngicos, limitando assim a dependência excessiva de fungicidas químicos.

Suppression of Xanthomonas oryzae pv. oryzae biofilm formation by Acacia mangium methanol leaf extract / Supressão de Xanthomonas oryzae pv. oryzae: formação do biofilme oryzae pelo extrato de folhas de metanol de Acacia mangium

Abstract Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), a pathogen responsible for rice bacterial leaf blight, produces biofilm to protect viable Xoo cells from antimicrobial agents. A study was conducted to determine the potency of Acacia mangium methanol (AMMH) leaf extract as a Xoo biofilm inhibitor. Four concentrations (3.13, 6.25, 9.38, and 12.5 mg/mL) of AMMH leaf extract were tested for their ability to inhibit Xoo biofilm formation on a 96-well microtiter plate. The results showed that the negative controls had the highest O.D. values from other treatments, indicating the intense formation of biofilm. This was followed by the positive control (Streptomycin sulfate, 0.2 mg/mL) and AMMH leaf extract at concentration 3.13 mg/mL, which showed no significant differences in their O.D. values (1.96 and 1.57, respectively). All other treatments at concentrations of 6.25, 9.38, and 12.5 mg/mL showed no significant differences in their O.D. values (0.91, 0.79, and 0.53, respectively). For inhibition percentages, treatment with concentration 12.5 mg/mL gave the highest result (81.25%) followed by treatment at concentrations 6.25 and 9.38 mg/mL that showed no significant differences in their inhibition percentage (67.75% and 72.23%, respectively). Concentration 3.13 mg/mL resulted in 44.49% of biofilm inhibition and the positive control resulted in 30.75% of biofilm inhibition. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) analysis of Xoo biofilm inhibition and breakdown showed the presence of non-viable Xoo cells and changes in aggregation size due to increase in AMMH leaf extract concentration. Control slides showed the absence of Xoo dead cells.

Resumo Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), um patogênico responsável pela influência bacteriana na folha do arroz, produz biofilme para proteger células Xoo viáveis de agentes antimicrobianos. Foi conduzido um estudo para determinar a potência do extrato de folha de Acacia mangium methanol (AMMH) como um inibidor de biofilme Xoo. Quatro concentrações (3,13, 6,25, 9,38 e 12,5 mg/mL) de extrato de folha de AMMH foram testadas quanto à sua capacidade de inibir a formação de biofilme Xoo em uma placa de microtitulação de 96 poços. Os resultados mostraram que os controles negativos tiveram o maior valor de OD do que os outros tratamentos, indicando a intensa formação de biofilme. Isso foi seguido do controle positivo (sulfato de estreptomicina, com concentração de 0,2 mg/mL, e extrato de folha de AMMH, com concentração de 3,13 mg/mL), que não apresentou diferenças significativas nos seus valores OD (1,96 e 1,57, respectivamente). Todos os outros tratamentos com concentrações de 6,25, 9,38, e 12,5 mg/mL não tiveram diferenças significativas nos seus valores OD (0,91, 0,79, e 0,53, respectivamente). Para percentagens de inibição, o tratamento com concentração 12,5 mg/mL apresentou o maior resultado (81,25%), seguido do tratamento em concentrações de 6,25 e 9,38 mg/mL, que não mostraram diferenças significativas na sua percentagem de inibição (67,75 e 72,23%, respectivamente). Concentração 3,13 mg/mL resultou em 44,49% de inibição do biofilme, e o controle positivo resultou em 30,75% de inibição do biofilme. Análise por microscopia confocal de leitura a laser de inibição e separação de biofilme Xoo revelou a presença de células Xoo não viáveis e alterações no tamanho da agregação por causa do aumento na concentração de extrato de folha de AMMH. Slides de controle mostraram a ausência de células Xoo mortas.

Suppression of Xanthomonas oryzae pv. oryzae biofilm formation by Acacia mangium methanol leaf extract

Abstract Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), a pathogen responsible for rice bacterial leaf blight, produces biofilm to protect viable Xoo cells from antimicrobial agents. A study was conducted to determine the potency of Acacia mangium methanol (AMMH) leaf extract as a Xoo biofilm inhibitor. Four concentrations (3.13, 6.25, 9.38, and 12.5 mg/mL) of AMMH leaf extract were tested for their ability to inhibit Xoo biofilm formation on a 96-well microtiter plate. The results showed that the negative controls had the highest O.D. values from other treatments, indicating the intense formation of biofilm. This was followed by the positive control (Streptomycin sulfate, 0.2 mg/mL) and AMMH leaf extract at concentration 3.13 mg/mL, which showed no significant differences in their O.D. values (1.96 and 1.57, respectively). All other treatments at concentrations of 6.25, 9.38, and 12.5 mg/mL showed no significant differences in their O.D. values (0.91, 0.79, and 0.53, respectively). For inhibition percentages, treatment with concentration 12.5 mg/mL gave the highest result (81.25%) followed by treatment at concentrations 6.25 and 9.38 mg/mL that showed no significant differences in their inhibition percentage (67.75% and 72.23%, respectively). Concentration 3.13 mg/mL resulted in 44.49% of biofilm inhibition and the positive control resulted in 30.75% of biofilm inhibition. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) analysis of Xoo biofilm inhibition and breakdown showed the presence of non-viable Xoo cells and changes in aggregation size due to increase in AMMH leaf extract concentration. Control slides showed the absence of Xoo dead cells.

Resumo Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), um patogênico responsável pela influência bacteriana na folha do arroz, produz biofilme para proteger células Xoo viáveis de agentes antimicrobianos. Foi conduzido um estudo para determinar a potência do extrato de folha de Acacia mangium methanol (AMMH) como um inibidor de biofilme Xoo. Quatro concentrações (3,13, 6,25, 9,38 e 12,5 mg/mL) de extrato de folha de AMMH foram testadas quanto à sua capacidade de inibir a formação de biofilme Xoo em uma placa de microtitulação de 96 poços. Os resultados mostraram que os controles negativos tiveram o maior valor de OD do que os outros tratamentos, indicando a intensa formação de biofilme. Isso foi seguido do controle positivo (sulfato de estreptomicina, com concentração de 0,2 mg/mL, e extrato de folha de AMMH, com concentração de 3,13 mg/mL), que não apresentou diferenças significativas nos seus valores OD (1,96 e 1,57, respectivamente). Todos os outros tratamentos com concentrações de 6,25, 9,38, e 12,5 mg/mL não tiveram diferenças significativas nos seus valores OD (0,91, 0,79, e 0,53, respectivamente). Para percentagens de inibição, o tratamento com concentração 12,5 mg/mL apresentou o maior resultado (81,25%), seguido do tratamento em concentrações de 6,25 e 9,38 mg/mL, que não mostraram diferenças significativas na sua percentagem de inibição (67,75 e 72,23%, respectivamente). Concentração 3,13 mg/mL resultou em 44,49% de inibição do biofilme, e o controle positivo resultou em 30,75% de inibição do biofilme. Análise por microscopia confocal de leitura a laser de inibição e separação de biofilme Xoo revelou a presença de células Xoo não viáveis e alterações no tamanho da agregação por causa do aumento na concentração de extrato de folha de AMMH. Slides de controle mostraram a ausência de células Xoo mortas.

Antifungal efficacy of Moringa oleifera leaf and seed extracts against Botrytis cinerea causing gray mold disease of tomato (Solanum lycopersicum L.)

Abstract Drawbacks associated with the use of chemical fungicides to control plant pathogenic fungi such as Botrytis cinerea stimulate the need for alternatives. Therefore, the present study was carried out to determine the antifungal potentials of Moringa oleifera extracts against B. cinerea. Phytochemical analysis using qualitative chemical tests revealed the presence of huge amount of crucial phytochemicals compounds like phenolic compounds, alkaloids and saponins in the M. oleifera leaf extract. Antifungal bioassay of the crude extracts indicated better mycelial growth inhibition by methanol leaf extract (99%). The minimum inhibitory concentration (MIC) was 5 mg/ml with 100% spore germination inhibition and minimum fungicidal concentration (MFC) was 10 mg/ml with 98.10% mycelial growth inhibition using broth micro dilution and poisoned food techniques. Gas chromatographymass spectrometry (GC-MS) analysis led to the identification of 67 volatile chemical compounds in the leaf extract with 6-decenoic acid (Z)- (19.87%) was the predominant compound. Further chemical elucidation of the crude extracts performed by liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) showed the presence of non-volatile chemical compounds, mostly flavones, flavonoids and phenolic acids (i.e. quercetin and kaempferol). Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy analysis showed positive effect of M. oleifera leaf extract on the treated conidia and mycelium of B. cinerea. Findings revealed that irreversible surface and ultra-structural changes with severe detrimental effects on conidia and mycelium morphology compared to control treatment. Overall findings suggested that M. oleifera leaf extract is a promising candidate for biological control of fungal pathogens, thus limiting overdependence on chemical fungicides.

Resumo As desvantagens associadas ao uso de fungicidas químicos para controlar fungos fitopatogênicos, como Botrytis cinerea, estimulam a necessidade de alternativas. Portanto, o presente estudo foi realizado para determinar o potencial antifúngico de extratos de Moringa oleifera contra B. cinerea. A análise fitoquímica usando testes químicos qualitativos revelou a presença de uma grande quantidade de compostos fitoquímicos cruciais, como compostos fenólicos, alcaloides e saponinas no extrato da folha de M. oleifera. O bioensaio antifúngico dos extratos brutos indicou melhor inibição do crescimento micelial pelo extrato de folhas de metanol (99%). A concentração inibitória mínima (MIC) foi de 5 mg/mL com 100% de inibição da germinação de esporos e a concentração fungicida mínima (MFC) foi de 10 mg/mL com 98,10% de inibição do crescimento micelial usando microdiluição em caldo e técnicas de alimentos envenenados. A análise por cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) levou à identificação de 67 compostos químicos voláteis no extrato da folha, sendo o ácido 6-decenoico (Z) (19,87%) o composto predominante. Elucidação química adicional dos extratos brutos realizada por cromatografia líquida com espectrometria de massa em tandem (LC-MS/MS) mostrou a presença de compostos químicos não voláteis, principalmente flavonas, flavonoides e ácidos fenólicos (ou seja, quercetina e kaempferol). As análises de microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão mostraram efeito positivo do extrato de folhas de M. oleifera sobre os conídios e micélios tratados de B. cinerea. Os resultados revelaram a superfície irreversível e alterações ultraestruturais com graves efeitos prejudiciais sobre os conídios e a morfologia micelial, em comparação com o tratamento de controle. Os resultados gerais sugeriram que o extrato da folha de M. oleifera é um candidato promissor para o controle biológico de patógenos fúngicos, limitando assim a dependência excessiva de fungicidas químicos.