Eco-friendly herbicide potencial of different Psidium species: mechanisms of action, phytotoxicity and cytogeno-toxic approaches

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dc.contributor.advisor1Fontes, Milene Miranda Praca
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000177389518
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1372644511398549
dc.contributor.authorAlves, Thammyres de Assis
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000311484832
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2518493606370352
dc.contributor.referee1Oliveira, Stéfanie Cristina de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8350-2601
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6404885772178652
dc.contributor.referee2Carrijo, Tatiana Tavares
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000283660738
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0479854777557016
dc.contributor.referee3Vieira, Larissa Fonseca Andrade
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-7947-7498
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8814776095228940
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:30Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:30Z
dc.date.issued2021-02-26
dc.description.abstractSince the beginning of agronomic activities, diseases, pests, and weeds started to appear. Thus, development of agrochemicals was especially important for increasing agricultural productivity, resulting in lower costs and increased efficiency of production. However, research has shown that agrochemicals have been damaging human health and the environment. In this way, environmentally friendly agrochemicals have gained the attention of researchers. For the evaluation of such potential, bioassays with model systems are used, with emphasis on plant bioassays, which are overly sensitive to toxic agents, allowing different analyzes simultaneously (phyto-cyto-genotoxicity), in addition to having a high correlation with other organisms including mammals. Thus, the present research evaluated and compared the toxicity of the aqueous and ethanolic leaf extracts of the species Psidium cattleyanum, as well as of the essential oils of Psidium acidum and Psidium cauliflorum, investigating their potential bioherbicides and their cellular mechanisms of action through plant toxicity bioassay, using the plants model Lactuca sativa and Sorghum bicolor. For this, the essential oils were extracted, the extracts prepared, and the chemicals compounds were characterized. For the biological tests, seeds of the model plants were treated with the essential oils of the two species in the concentrations of 3000, 1500, 750, 375 and 187.5 mg mL-1 and with the extracts in the concentrations of 100, 50, 25 and 12.5 mg mL-1 , distilled water, dichloromethane and glyphosate were applied as controls. The variables: germination percentage (GP), germination speed index (GSI), root growth (RG), aerial growth (AG), mitotic index (MI), chromosomal changes (CA) and nuclear changes (NA) were evaluated. Flavonoids, flavonoids, flavones, flavonoids, alkaloids, resins, xanthones and anthraquinone glycoside were identified in the ethanolic extract. Both extracts evaluated, in the highest concentration, inhibited the initial development of the both plants used as models. In addition, all extracts caused changes in the mitotic phases and inhibited the MI. In addition, the treatments promoted an increase in CA and NA. The mechanism of action presented was aneugenic, clastogenic and determined in epigenetic changes. The ethanolic extract was more cytotoxic since it had a more expressive effect at a lower concentration. Despite the cytotoxicity of the extracts under study, they promoted changes at lower levels than the glyphosate positive control. Thus, both extracts have less cytotoxicity than the commercial herbicide glyphosate. Regarding the essential oils evaluated, both were shown to be phyto-cytotoxic. The essential oil of P. acidum inhibited the sorghum RG and the lettuce AG. While P. cauliflorum reduced the GP, GSI, RG and AG of both models, being, therefore, more phytotoxic than P. acidum and non-selective. The cytotoxic investigation indicated that oil from both species inhibited the MI of the model plant. It was observed, through the CA, that the essential oil of P. cauliflorum has mechanisms of aneugenic and clastogenic action and that both oils determined in epigenetic changes observed by the increase of the chromosomal adherence. The results indicate the bioherbicidal potential of the essential oil of P. cauliflorum, which, in addition to being non-selective and demonstrating an inhibition rate like glyphosate, presented a lower NA rate than the commercial herbicide.
dc.description.resumoDesde o início das atividades agronômicas, doenças, pragas e ervas daninhas começaram a surgir. O desenvolvimento de agroquímicos foi de suma importância para o aumento da produtividade agrícola, acarretando na diminuição dos custos e no aumento do rendimento das produções. Entretanto, pesquisas tem demonstrado que os agroquímicos têm promovido prejuízos à saúde humana e ao ambiente. Por essa razão, os agroquímicos ambientalmente amigáveis têm ganhado a atenção dos pesquisadores. Para a avaliação de tal potencial são utilizados os bioensaios com sistemas modelo, tendo destaque os bioensaios vegetais, os quais são altamente sensíveis a agentes tóxicos, possibilitam diferentes análises simultaneamente (fito-cito-genotoxicidade), além de possuírem alta correlação com outros organismos incluindo humanos. Assim, a presente pesquisa avaliou e comparou a toxicidade dos extratos foliares aquosos e etanólicos de Psidium cattleyanum, bem como dos óleos essenciais de Psidium acidum e de Psidium cauliflorum investigando seus potenciais bioherbicida e seus mecanismos de ação celulares por meio de bioensaio vegetal de toxicidade, utilizando as plantas modelo Lactuca sativa e Sorghum bicolor. Para isso, os óleos essenciais foram extraídos, os extratos foram preparados e os produtos químicos foram caracterizados. Para os ensaios biológicos, sementes das plantas modelo foram tratadas com os óleos essenciais das duas espécies nas concentrações de 3000, 1500, 750, 375 e 187.5 mg mL-1 e com os extratos nas concentrações de 100, 50, 25 e 12.5 mg mL-1 , água destilada, diclorometano e glifosato foram usados como soluções controle. As variáveis: porcentagem de germinação (GP), índice de velocidade de germinação (GSI), crescimento radicular (RG), crescimento aéreo (AG), índice mitótico (MI), alterações cromossômicas (CA) e alterações nucleares (NA) foram avaliadas. Flavonois, flavononois, flavonas, flavonoides, alcaloides, resinas, xantonas e glicosídeo de antraquinona foram identificados no extrato etanólico. Ambos os extratos avaliados, na maior concentração, inibiram o desenvolvimento inicial das espécies utilizadas como modelo. Além disso, todos os extratos provocaram alterações nas fases mitóticas e inibiram o MI. Ademais, os tratamentos promoveram aumento das CA e NA. O mecanismo de ação apresentado foi aneugênico, clastogênico e determinou em alterações epigenéticas. O extrato etanólico foi mais citotóxico, uma vez que apresentou efeito mais expressivo em menor concentração. Apesar da citotoxicidade dos extratos em estudo, eles promoveram alterações em níveis menores do que o controle positivo glifosato. Assim, ambos os extratos apresentam menor citotoxicidade que o herbicida comercial glifosato. Em relação aos óleos essenciais avaliados, ambos se mostraram fito-citotóxicos. O óleo essencial de P. acidum inibiu o RG de sorgo e o AG da alface, enquanto o de P. cauliflorum reduziu o GP, GSI, RG e AG de ambos os modelos. Sendo assim, P. cauliflorum se mostrou mais fitótoxico comparado a P. acidum. A investigação citotóxica indicou que o óleo de ambas as espécies inibiu o MI da planta modelo. Observou-se, por meio das CA, que o óleo de P. cauliflorum apresenta mecanismos de ação aneugênico e clastogênico, e que ambos os óleos determinaram em alterações epigénetica observadas pelo aumento da CA aderência cromossômica. Os resultados indicam o potencial bioherbicida do óleo essencial de P. cauliflorum, o qual, além de ser não seletivo e demonstrar taxa de inibição semelhante ao glifosato, apresentou menor taxa de NA que o herbicida comercial.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14758
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Genética e Melhoramento
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
dc.rightsopen access
dc.subjectBioensaios
dc.subjectmutagênese
dc.subjectóleos essenciais
dc.subjectMyrtaceae
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqMelhoramento Vegetal
dc.titleEco-friendly herbicide potencial of different Psidium species: mechanisms of action, phytotoxicity and cytogeno-toxic approaches
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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