Weed control by biological compounds identified in necrotizing plant pathogenic fungi

Abstract

There is an urgent need for new bio-based herbicides, driven by factors such as the growing population, crop losses due to pests, increasing resistance and controversial discussions about the safety of synthetic herbicides. In this context, natural products are of increasing interest as they offer a rich reservoir of unknown substances with unique structural scaffolds that may address unknown targets in plants. This study focused on the activity-guided isolation and structural characterization of phytotoxic metabolites from the plant pathogenic fungus Colletotrichum graminicola. Using various chromatographic techniques and spectroscopic analyses, 33 compounds were isolated, and their structure elucidated. The phytotoxic activity was tested using a leaf spot test and a non-destructive leaf disk test based on delayed fluorescence. In addition, a QSAR analysis of a phytotoxic sulfonamide and its roughly 130 synthetic derivatives provided insights into the structure-activity relationship.

Es besteht ein dringender Bedarf an neuen biobasierten Herbiziden. Gründe dafür sind das Bevölkerungswachstum, Ernteverluste durch Schädlinge, zunehmende Resistenzen und kontroverse Diskussionen über die Sicherheit synthetischer Herbizide. In diesem Zusammenhang sind Naturstoffe von wachsendem Interesse, da sie ein reiches Reservoir an unbekannten Verbindungen mit einzigartigen Strukturmerkmalen bieten, die auch unbekannte Ziele in Pflanzen adressieren können. Ziel dieser Arbeit war die aktivitätsgeleitete Isolierung und Strukturaufklärung von phytotoxischen Metaboliten aus dem phytopathogenen Pilz Colletotrichum graminicola. Mittels verschiedener chromatographischer Techniken und spektroskopischer Analysen wurden 33 Verbindungen isoliert und ihre Struktur aufgeklärt. Die phytotoxische Aktivität wurde mit einem Blatt-Tropfen Assay und einem auf verzögerter Fluoreszenz basierenden Blattscheibenassay geprüft. Darüber hinaus lieferte eine QSAR-Analyse eines phytotoxischen Sulfonamids und seiner etwa 130 synthetischen Derivate Einblicke in die Struktur-Wirkungs-Beziehungen.