Potencial fitoprotector de los aceites esenciales de diez plantas colombianas en semillas y plántulas de Tomate (Solanum lycopersicum L.)

Abstract

El fitopatógeno Ralstonia solanacearum, ataca una amplia variedad de cultivos incluyendo el tomate (Solanum lycopersicum L.) en el cual produce marchitez vascular y los métodos de control químico usados para combatirlo atentan contra el medio ambiente, el ser humano y los animales. Por esta razón, esta investigación presenta como alternativa a los aceites esenciales. Dichos elementos son una mezcla de compuestos con propiedades antimicrobianas, antifúngicas y antioxidantes entre otras. El objetivo fue determinar el efecto antibacteriano de diez aceites esenciales contra Ralstonia solanacearum e inhibir “in vivo” la enfermedad en la planta. Se identificaron taxonómicamente 10 plantas, se extrajeron los aceites esenciales por arrastre con vapor, se determinó el rendimiento de producción (% p/p), la densidad y el índice de refracción; se caracterizaron los compuestos por cromatografía CG-MS. Además, se realizaron pruebas de porcentaje de inhibición del microorganismo en soporte sólido, concentración mínima inhibitoria (CMI) y concentración mínima bactericida (CMB) por medio de la técnica de Kirby Bauer y se evaluaron curvas de letalidad a 72 horas de ensayo para los 10 aceites esenciales. La CMI de cada aceites esencial se evaluó en semillas de Solanum lycopersicum L. para determinar el porcentaje de germinación a diferentes tiempos de inmersión (1,0, 5,0, 30 y 60 minutos); posteriormente, se infectaron plántulas de tomate con 21 días de crecimiento con Ralstonia solanacearum a una concentración de 1x109 UFC/mL y como tratamiento, se asperjaron los aceites esenciales en las CMI de manera edáfica cada 3 días y se determinó la escala de severidad de la enfermedad por parte del patógeno. Para finalizar se utilizaron los aceites esenciales a las CMI para evaluar la estimulación del crecimiento en plantas sanas con 21 días de crecimiento. Para las diferentes pruebas se realizaron análisis de varianza a un nivel de significancia de 0,05, prueba de comparación múltiple de Tukey y Dunnett; análisis de componentes principales con el objetivo de reducir la dimensionalidad y con las puntuaciones de la primera componente se realizó análisis de conglomerado empleando el método de varianza mínima de Ward y la distancia Euclidea al cuadrado. Los resultados arrojaron que el mayor rendimiento del aceite esencial fue para Rosmarinus officinalis (0,86%) en cambio para Mentha sp., y Foeniculum vulgare los rendimientos estuvieron al orden de 0,11%; entre los componentes mayoritarios que se identificaron en los aceites esenciales estaban metil chavicol, geranial, Anetol E, limoneno, γ−terpineno, α−pineno, mentol y mentona y su concentración variaba dependiendo de la planta. Para la prueba de porcentaje de inhibición, el aceite esencial que produjo el mayor resultado fue Cymbopogon citratus (180 mg/mL) con 184,94% (halo de inhibición 32,15 mm). Para la prueba de CMI y CMB, la concentración más baja de los aceites esenciales fue Cymbopogon sp., (CMI 0,315 mg/mL y CMB 0,625 mg/mL) y para las curvas de letalidad se utilizó tanto las CMI y CMB, los aceites esenciales de Cymbopogon citratus, Foeniculum vulgare, Lippia alba, Origanum sp., y Tagetes lucida, produjeron inhibición de crecimiento a las 72 h de ensayo. El porcentaje de germinación de todos los aceites esenciales fue mayor en un minuto (81,53%) con respecto a los otros tiempos. El aceite esencial que generó mayor porcentaje de supervivencia de las plantas y menor presentación de la enfermedad fue Origanum sp., con un 40% de plantas sanas, sin embargo, no se presentó diferencia significativa con los demás aceites esenciales. Según este estudio, es el de Origanum Sp. el aceite esencial que tiene mayor potencial en la parte investigativa y comercial.

The phytopathogen Ralstonia solanacearum attacks a wide variety of crops including tomato (Solanum lycopersicum L.) in which it produces vascular wilt and the chemical control methods used to combat it are harmful to the environment, humans and animals. For this reason, this research presents essential oils as an alternative. These elements are a mixture of compounds with antimicrobial, antifungal and antioxidant properties, among others. The objective of the present work was to determine the antibacterial effect of ten essential oils against Ralstonia solanacearum and to inhibit "in vivo" the disease in the plant. Ten plants were taxonomically identified, the essential oils were extracted by steam entrainment, the production yield (% w/w), density and refractive index were determined; the compounds were characterized by GC-MS chromatography. In addition, tests were carried out for percentage inhibition of the microorganism on solid support, minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) by Kirby Bauer technique and lethality curves were evaluated at 72 hours of testing for the 10 essential oils. The MIC of each essential oil was evaluated on seeds of Solanum lycopersicum L. to determine the percentage of germination at different immersion times (1.0, 5.0, 30 and 60 minutes); subsequently, tomato seedlings with 21 days of growth were infected with Ralstonia solanacearum at a concentration of 1x109 CFU/mL and as a treatment, the essential oils were sprayed on the MICs in an edaphic manner every 3 days and the scale of severity of the disease by the pathogen was determined. Finally, the essential oils were used at the CMI to evaluate growth stimulation in healthy plants with 21 days of growth. For the different tests, analysis of variance at a significance level of 0.05, Tukey and Dunnett's multiple comparison test, analysis of principal components with the objective of reducing dimensionality and with the scores of the first component, cluster analysis using Ward's minimum variance method and Euclidean squared distance were performed. The results showed that the highest yield of essential oil was for Rosmarinus officinalis (0.86%) while for Mentha sp. and Foeniculum vulgare the yields were in the order of 0.11%; among the major components identified in the essential oils were methyl chavicol, geranial, Anethole E, limonene, γ-terpinene, α-pinene, menthol and menthone and their concentration varied depending on the plant. For the percentage inhibition test, the essential oil that produced the highest result was Cymbopogon citratus (180 mg/mL) with 184.94% (inhibition halo 32.15 mm); for the MIC and CMB test, the lowest concentration of the essential oils was Cymbopogon sp., (MIC 0.315 mg/mL and BMC 0.625 mg/mL); for the lethality curves both MIC and BMC were used, the essential oils of Cymbopogon citratus, Foeniculum vulgare, Lippia alba, Origanum sp., and Tagetes lucida, produced growth inhibition at 72 h of assay. The germination percentage of all essential oils was higher at one minute (81.53%) with respect to the other times. The essential oil that generated the highest percentage of plant survival and the lowest disease presentation was Origanum sp., with 40% of healthy plants; however, there was no significant difference with the other essential oils. According to this study, Origanum sp., is the essential oil with the greatest research and commercial potential.