Effects of sulfated polysaccharide and alcoholic extracts from green seaweed Ulva fasciata on anthracnose severity and growth of common bean (Phaseolus vulgaris L.)

Resumo

Os compostos de algas marinhas podem desempenhar papéis importantes na promoção do crescimento das plantas ou nas interações planta-patógeno. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial dos extratos brutos e polissacarídeos sulfatados isolados da macroalga verde Ulva fasciata no controle da antracnose do feijoeiro causada por Colletotrichum lindemuthianum, bem como a influência no crescimento das plantas. Polissacarídeos sulfatados, denominados ulvan, foram extraídos com água quente, precipitados em etanol e identificados por métodos químicos e espectroscópicos (RMN 13C). Foram determinados os teores de sulfato, ácido urônico, proteínas e monossacarídeos. Para a obtenção dos extratos brutos, a alga seca foi extraída com metanol em aparelho Soxhlet ou com etanol em temperatura ambiente. O efeito da ulvana (0,1; 1; e 10 mg ml-1) e dos extratos brutos foram testados in vitro na germinação de conídios e no crescimento micelial de C. lindemuthianum e também na germinação de sementes e comprimento de plântulas de feijão. Em casa de vegetação, plantas de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) foram pulverizadas duas vezes com ulvana ou extratos e inoculadas dois dias após a segunda aplicação. A severidade da antracnose foi avaliada aos 7 dias e a massa seca da planta aérea aos 14 dias após a inoculação. O extrato metanólico solúvel inibiu o crescimento micelial de C. lindemuthianum in vitro, mas não reduziu a severidade da doença em casa de vegetação. A pulverização foliar de extratos metanólicos aumentou o peso seco das plantas de feijão em 20%. Em contraste, o ulvano aumentou in vitro o crescimento do micélio e a germinação dos conídios do fungo, mas em casa de vegetação, a pulverização de 10 mg ml-1 de ulvano reduziu a severidade da antracnose em 38% sem afetar o crescimento das plantas. Os resultados indicam que a ulvana provavelmente é capaz de induzir resistência à antracnose do feijão.

Abstract

Seaweed compounds can play important roles in either plant growth promoting or plant-pathogen interactions. The aim of this study was to evaluate the potential of crude extracts and sulfated polysaccharides isolated from the green macroalga Ulva fasciata in the control of bean anthracnose caused by Colletotrichum lindemuthianum as well the influence in the plant growth. Sulfated polysaccharides, called ulvan, were extracted with hot water, precipitated in ethanol and identified by chemical and spectroscopic methods (¹³C NMR). The contents of sulfate, uronic acid, protein and monosaccharides were determined. In order to obtain the crude extracts, the dried alga was extracted with methanol in Soxhlet apparatus or with ethanol at room temperature. The effect of ulvan (0.1; 1; and 10 mg ml⁻¹) and crude extracts were tested in vitro on conidial germination and mycelial growth of C. lindemuthianum and also on the seed germination and seedling length of bean. Under greenhouse conditions, bean plants (Phaseolus vulgaris L.) were sprayed twice with ulvan or extracts and inoculated two days after the second application. The anthracnose severity was evaluated 7 days and aerial plant dry weight 14 days after inoculation. The soluble methanolic extract inhibited the mycelial growth of C. lindemuthianum in vitro, but did not reduce the disease severity under greenhouse conditions. Foliar spray of methanolic extracts enhanced the dry weight of bean plants by 20%. In contrast, ulvan increased in vitro the mycelium growth and the conidia germination of the fungus, but in greenhouse, the spray of 10 mg ml⁻¹ ulvan reduced the anthracnose severity by 38% without affecting plant growth. The results indicate that ulvan is probably able to induce resistance to bean anthracnose.