Αξιολόγηση της χρήσης του φαρμακευτικού φυτού αλόη (Aloe barbadensis Miller) στη φυτοπροστασία, με εφαρμογή μεταβολομικής

Abstract

Οι τομείς της φυτοπροστασίας και αγροδιατροφής, αντιμετωπίζουν πολλά προβλήματα και προκλήσεις όπως η ανάπτυξη ανθεκτικών φυτοπαθογόνων οργανισμών και εχθρών σε φυτοπροστατευτικά προϊόντα (Φ.Π.), η ύπαρξη υπολειμμάτων Φ.Π. στα τρόφιμα και το περιβάλλον και η κατάργηση πολλών δραστικών ουσιών (δ.ο.). Στη χώρα μας η καλλιέργεια της ελιάς (Olea europaea), αποτελεί μία από τις σημαντικότερες, αποφέροντας σημαντικό εισόδημα με όσους ασχολούνται με την παραγωγή και διάθεση των προϊόντων της. Οι ασθένειες και εχθροί που προσβάλλουν τη ελιά είναι πολυάριθμοι. Όσον αφορά τις μυκητολογικές ασθένειες, προσβολές από παθογόνα όπως το Βερτισίλλιο (Verticillium dahliae Kleb.) και το Γλοιοσπόριο (Colletotrichum sp.), προκαλούν σημαντικές απώλειες και υποβάθμιση της ποιότητας της παραγωγής. Στο πλαίσιο αυτό, η ανακάλυψη νέων, εναλλακτικών πηγών βιοδραστικότητας και η ανάπτυξη νέων παραγόντων φυτοπροστασίας εμφανίζουν αξιόλογη προοπτική προς αυτή την κατεύθυνση. Ανάμεσα σε αυτά, οι βιοδιεγέρτες, τα φυσικά προϊόντα, οι ενδοφυτικοί μικροοργανισμοί και τα φαρμακευτικά φυτά αποτελούν από τα πιο σημαντικά. Στο πλαίσιο αυτό, επιλέχθηκε να μελετηθεί η δυνατότητα αξιοποίησης της βιοδραστικότητας του φαρμακευτικού φυτού Αλόη (Aloe barbadensis Miller) στη φυτοπροστασία της ελιάς. Επιπρόσθετα, αξιολογήθηκε in vitro η μυκοτοξικότητα αιθανολικών και μεθανολικών εκχυλισμάτων σε φυτοπαθογόνους μύκητες της ελιάς. Από τις βιοδοκιμές διαπιστώθηκε παρεμπόδιση στην ανάπτυξη των παθογόνων, με πιο μυκοτοξικό το εκχύλισμα μεθανόλης (MeOH) στο μύκητα Γλοιοσπόριο (C. acutatum). Ειδικότερα, μελετήθηκε η δυνατότητα αξιοποίησης εκχυλισμάτων του φυτού ως βιοδιεγέρτη στη φυτοπροστασία της ελιάς. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν ως μοντέλα-οργανισμοί φυτάρια τομάτας (Lycopersicum esculentum L.), τα οποία εκτέθηκαν σε υδατικά και αιθανολικά εκχυλίσματα γέλης Αλόης. Ακολούθησε ανάλυσή τους με εφαρμογή GC/EI/MS και μεταβολομική ανάλυση των δεδομένων που ελήφθησαν για τη μελέτη της επίδρασής τους στο μεταβολισμό του φυτού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα εκχυλίσματα που εφαρμόστηκαν προκάλεσαν αλλαγές στο μεταβολισμό του φυτού και στη βιοσύνθεση μεταβολιτών, όπως της α-α-τρεχαλόζης, GABA και L-προλίνης, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στις αντιδράσεις των φυτών σε βιοτικές και αβιοτικές καταπονήσεις. Τα αποτελέσματα εμφανίζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για περαιτέρω έρευνα, καθώς τα εκχυλίσματα Αλόης φαίνεται πως μπορούν να αξιοποιηθούν στη φυτοπροστασία ως εναλλακτική πηγή βιοδραστικότητας και ενεργοποίησης των μηχανισμών άμυνας των φυτών σε συνδυασμό με ήδη εγκεκριμένα σκευάσματα.

Plant protection is facing a lot of issues and challenges, such as the development of resistant to plant protection products (PPP) pests and pathogens, the presence of PPPs residues in food and the environment, and the banning of many PPP. In our country, the cultivation of olive (Olea europaea) is one of the most important, bringing significant incomes to those who produce and distribute its products. There are numerous diseases and enemies that infest O. europaea. Pathogens such as Verticillium dahliae and Colletotrichum sp. cause significant damage and degradation of the production quality. Within this context, it is very important to discover new, alternative sources of bioactivity and develop new PPPs. To this direction, bio-stimulants, natural products, endophytes and medicinal plants have a great potential. Here, we have evaluated the potential of extracts of the medicinal plant Aloe (Aloe barbadensis Miller) as a biostimulant in plant protection of the olive tree. Additionally, the mycotoxicity of ethanolic and methanolic extracts to phytopathogenic fungi of O. europaea was evaluated in vitro. Extracts exhibited a variable inhibitory effect on the pathogens, with methanol extracts being the most toxic against Colletotrichum acutatum. In particular, the possibility of exploiting plant extracts as a biostimulant in the olive plant protection was studied. For this purpose, tomato (Lycopersicum esculentum L.) was used as model organism, which was exposed to aqueous and ethanolic Aloe gel extracts, followed by GC/EI/MS analyses. Results revealed that the extracts being applied caused fluctuations of plants’ metabolism and the biosynthesis of metabolites, such as, α-α-trehalose, GABA and L-proline, which play important roles, among others, to the reactions of plants to biotic and abiotic stresses. The results are of particular interest for further research, as Aloe extracts can be exploited in plant protection as an alternative source of bioactivity and activation of plant defense mechanisms in combination with already approved PPP’s.