Neste trabalho foi empregada uma metodologia rápida e eficiente para a identificação de metabólitos fitotóxicos produzidos por microrganismos. O isolamento do composto bioativo foi guiado através de bioensaio com Lemna minor. A espectrometria de massas, em especial o LC-MS, foi utilizada para acelerar o processo de identificação do composto ativo. As bactérias estudadas eram simbióticas do fungo fitopatogênico Sclerotium rolfsii. Seus respectivos extratos orgânicos obtidos de culturas em meio BD (batata dextrose) foram submetidos ao ensaio de fitotoxicidade com Lemna minor. Entre cinco bactérias foi selecionada a bactéria Burkholderia sp, a qual apresentou maior atividade no ensaio de fitotoxicidade. O fracionamento por cromatografia em coluna de sílica propiciou a identificação de uma fração ativa. A fitotoxina foi caracterizada como sendo um macropentólido de 20 membros. O composto pertence à classe dos polihidroxibutiratos (PHBs). Sua estrutura foi determinada por RMN 1H, RMN 13C, HMQC, HMBC, IV, ESI-MS/MS e também por comparação com dados da literatura. Esse composto nunca foi isolado de fontes naturais. Foi descrito na literatura uma rota sintética para sua obtenção, porém esta é a primeira vez que sua atividade fitotóxica é relatada. Este trabalho mostra uma nova perspectiva para o emprego de PHBs de baixo peso molecular e apresenta uma proposta de estrutura de composto fitotóxico que pode servir de modelo para a síntese de novos herbicidas. / In this work a quick and efficient methodology was employed for the identification of phytotoxic metabolites produced by microorganisms. The isolation of the bioactive compound was guided by Lemna minor bioassay. Mass spectrometry, especially LC-MS, was used to accelerate the process of identification of the phytotoxin. All bacteria were symbiotic to the phytopatogenic fungi Sclerotium rolfsii.. The bacterium Burkholderia sp was selected among the five bacteria analyzed, due to its greater phytotoxic activity in the bioassay. The phytotoxin was characterized as a 20 member macropentolide. This compound belongs to the polyhidroxybutirates (PHBs) chemical class. Its structure was determined by NMR1H, NMR 13C, HMQC, HMBC, IV, ESI-MS/MS and HRMS. It has never been isolated from natural sources before. Although a synthetic route has been proposed in the literature this is the first time that its phytotoxic activity is reported. This work leads to a new perspective for the application of low molecular weight PHBs and propose a phytotoxic structure that can be used as a model for the synthesis of new herbicide class.

Neste trabalho foi empregada uma metodologia rápida e eficiente para a identificação de metabólitos fitotóxicos produzidos por microrganismos. O isolamento do composto bioativo foi guiado através de bioensaio com Lemna minor. A espectrometria de massas, em especial o LC-MS, foi utilizada para acelerar o processo de identificação do composto ativo. As bactérias estudadas eram simbióticas do fungo fitopatogênico Sclerotium rolfsii. Seus respectivos extratos orgânicos obtidos de culturas em meio BD (batata dextrose) foram submetidos ao ensaio de fitotoxicidade com Lemna minor. Entre cinco bactérias foi selecionada a bactéria Burkholderia sp, a qual apresentou maior atividade no ensaio de fitotoxicidade. O fracionamento por cromatografia em coluna de sílica propiciou a identificação de uma fração ativa. A fitotoxina foi caracterizada como sendo um macropentólido de 20 membros. O composto pertence à classe dos polihidroxibutiratos (PHBs). Sua estrutura foi determinada por RMN 1H, RMN 13C, HMQC, HMBC, IV, ESI-MS/MS e também por comparação com dados da literatura. Esse composto nunca foi isolado de fontes naturais. Foi descrito na literatura uma rota sintética para sua obtenção, porém esta é a primeira vez que sua atividade fitotóxica é relatada. Este trabalho mostra uma nova perspectiva para o emprego de PHBs de baixo peso molecular e apresenta uma proposta de estrutura de composto fitotóxico que pode servir de modelo para a síntese de novos herbicidas. / In this work a quick and efficient methodology was employed for the identification of phytotoxic metabolites produced by microorganisms. The isolation of the bioactive compound was guided by Lemna minor bioassay. Mass spectrometry, especially LC-MS, was used to accelerate the process of identification of the phytotoxin. All bacteria were symbiotic to the phytopatogenic fungi Sclerotium rolfsii.. The bacterium Burkholderia sp was selected among the five bacteria analyzed, due to its greater phytotoxic activity in the bioassay. The phytotoxin was characterized as a 20 member macropentolide. This compound belongs to the polyhidroxybutirates (PHBs) chemical class. Its structure was determined by NMR1H, NMR 13C, HMQC, HMBC, IV, ESI-MS/MS and HRMS. It has never been isolated from natural sources before. Although a synthetic route has been proposed in the literature this is the first time that its phytotoxic activity is reported. This work leads to a new perspective for the application of low molecular weight PHBs and propose a phytotoxic structure that can be used as a model for the synthesis of new herbicide class.

O objetivo deste trabalho é isolar e identificar os compostos que apresentem atividade fitotóxica presente nos extratos produzidos por actinobactérias isoladas da rizosfera do milho. Para isso foram realizados estudos de derreplicação, baseados nas informações estruturais obtidas por diversas técnicas analíticas. Em especial foi aplicada a espectrometria de massas acoplada a técnicas de purificação, como HPLC e UPLC, com a finalidade de acelerar as análises dos estudos de caracterização estrutural. Com os resultados obtidos foi possível concluir que os extratos oriundos de processos fermentativos apresentam potencial aplicação herbicida, uma vez que mais de 60% das amostras ensaiadas apresentaram atividade fitotóxica. Além disso, foi possível identificar nestes extratos vários compostos com atividades biológicas e estruturas diversas, já descritos na literatura. No extrato da actinobactéria 36 (50 PL) foram encontradas as leucinostatinas que apresentam diversas atividades biológicas como antiviral e antitumoral, além da atividade fitotóxica. Já no extrato da actinobactéria 17 (39 PL) foram encontradas as julicromas, descritas como pigmentos intensos e em geral amarelos, com atividade antibiótica, porém não apresentaram atividade fitotóxica. O composto ativo presente neste extrato pertence à classe das luminacinas, que inibem a formação de tubos capilares, interrompendo o ciclo celular, podendo ser utilizada no tratamento de angiogêneses. A luminacina C, composta por dois epímeros (C1 e C2), apresentou excelente atividade fitotóxica que foi verificada nos bioensaios de fitotoxicidade realizados com Lemna minnor. / Microorganisms, in particular actinomycetes are known to produce a vast number of bioactive secondary metabolites of interesting pharmaceuticals and agrochemical industry. Bioherbicides, especially the micoherbicides, which are highly effective on weed control and are environmentally friendly as well, are very attractive for research and application. This means that direct metabolite profiling techniques such as direct injection mass spectrometry or LC-MS/MS can easily be used for chemotyping/metabolomics of strains from culture collections. In this report we discuss metabolomics as part of intelligent screening for the discovery of phytotoxic compounds when used in combination with modern methods for dereplication. As result, two microorganisms were studied and 23 metabolite peaks were identified. The metabolite profiling was then conducted using the m/z value, and MS/MS fragmentation pattern analyses. Among the peaks, one unknown compound peak was identified and it was analogous to the Luminacins series. In order to render this approach in a more rapid and efficient way, the dereplication of crude microbial extracts with LC-hyphenated techniques (LC/UV-DAD and LC/MS) represented a strategic element to avoid finding known constituents and to target the isolation of new bioactive compounds. The development of simple and rapid phytotoxic bioassays which employed Lemna minor was also crucial to find the active principles efficiently.

O objetivo deste trabalho é isolar e identificar os compostos que apresentem atividade fitotóxica presente nos extratos produzidos por actinobactérias isoladas da rizosfera do milho. Para isso foram realizados estudos de derreplicação, baseados nas informações estruturais obtidas por diversas técnicas analíticas. Em especial foi aplicada a espectrometria de massas acoplada a técnicas de purificação, como HPLC e UPLC, com a finalidade de acelerar as análises dos estudos de caracterização estrutural. Com os resultados obtidos foi possível concluir que os extratos oriundos de processos fermentativos apresentam potencial aplicação herbicida, uma vez que mais de 60% das amostras ensaiadas apresentaram atividade fitotóxica. Além disso, foi possível identificar nestes extratos vários compostos com atividades biológicas e estruturas diversas, já descritos na literatura. No extrato da actinobactéria 36 (50 PL) foram encontradas as leucinostatinas que apresentam diversas atividades biológicas como antiviral e antitumoral, além da atividade fitotóxica. Já no extrato da actinobactéria 17 (39 PL) foram encontradas as julicromas, descritas como pigmentos intensos e em geral amarelos, com atividade antibiótica, porém não apresentaram atividade fitotóxica. O composto ativo presente neste extrato pertence à classe das luminacinas, que inibem a formação de tubos capilares, interrompendo o ciclo celular, podendo ser utilizada no tratamento de angiogêneses. A luminacina C, composta por dois epímeros (C1 e C2), apresentou excelente atividade fitotóxica que foi verificada nos bioensaios de fitotoxicidade realizados com Lemna minnor. / Microorganisms, in particular actinomycetes are known to produce a vast number of bioactive secondary metabolites of interesting pharmaceuticals and agrochemical industry. Bioherbicides, especially the micoherbicides, which are highly effective on weed control and are environmentally friendly as well, are very attractive for research and application. This means that direct metabolite profiling techniques such as direct injection mass spectrometry or LC-MS/MS can easily be used for chemotyping/metabolomics of strains from culture collections. In this report we discuss metabolomics as part of intelligent screening for the discovery of phytotoxic compounds when used in combination with modern methods for dereplication. As result, two microorganisms were studied and 23 metabolite peaks were identified. The metabolite profiling was then conducted using the m/z value, and MS/MS fragmentation pattern analyses. Among the peaks, one unknown compound peak was identified and it was analogous to the Luminacins series. In order to render this approach in a more rapid and efficient way, the dereplication of crude microbial extracts with LC-hyphenated techniques (LC/UV-DAD and LC/MS) represented a strategic element to avoid finding known constituents and to target the isolation of new bioactive compounds. The development of simple and rapid phytotoxic bioassays which employed Lemna minor was also crucial to find the active principles efficiently.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4210.pdf: 2126138 bytes, checksum: fc7ae2b9679ee1e4098307223fb03cdc (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / ABSTRACT Allelopathy is defined as any process involving secondary metabolites that influence the growth and development of natural and cultivated systems. Plants of the Aristolochia genus are known for their use in traditional medicine, but few studies have been conducted on the ecological importance of their secondary compounds and their possible application in agriculture. This study aimed at the isolation, characterization and evaluation of the allelopathic activity of A. esperanzae secondary metabolites. Extraction, bioassay-guided isolation, spectroscopic and spectrometric analysis of the isolated compounds was carried out. The phytotoxic activity of the active extracts from A. esperanzae different organs on the development of species of cultivated crops and weeds, and of the active semipurified sample in the initial growth of Triticum aestivum L. (wheat) was evaluated. The EtOAc extracts of A. esperanzae mature leaves and roots showed phytotoxic activity similar to the herbicide used as control over the weed species. Biossayguided isolation of compounds with allelopathic activity from mature leaves of A. esperanzae has led to the isolation of three isomeric compounds with mass fragments with m/z 321 Da and 161 Da, and ultraviolet absorption at 234 nm and between 286 nm and 287 nm. Analysis by 1D- and 2D-NMR of one of these compounds allowed to stabilish its partial structure. The semi-purified ISO sample, obtained from A. esperanzae mature leaves and composed mainly by the isomeric mixture isolated, showed allelopathic activity on the early development of wheat, with inhibition of root development and formation of necrotic abnormalities over the shoots of these seedlings, with hormetic behavior. The activity of the compounds present in the ISO fraction showed to be different from that presented by the commercial herbicide, and may lead to the development of bioherbicides.. / A alelopatia é definida como qualquer processo envolvendo metabólitos secundários que influenciam no crescimento e desenvolvimento de sistemas naturais e cultiváveis. Plantas do gênero Aristolochia são conhecidas por seu uso na medicina tradicional, porém poucos estudos foram realizados sobre a importância ecológica de seus compostos secundários ou sua possível aplicação na agricultura. O presente estudo teve por objetivo o isolamento, caracterização e avaliação da atividade alelopática de compostos secundários de A. esperanzae. Procedeu-se a extração, isolamento biodirigido, análises espectroscópicas e espectrométricas dos compostos isolados. Avaliou-se a atividade fitotóxica dos extratos ativos de diferentes órgãos de A. esperanzae sobre o desenvolvimento de espécies cultivadas e invasoras de culturas agrícolas, e de amostra ativa semi-purificada sobre o crescimento inicial de Triticum aestivum L. (trigo). Os extratos AcOEt de folhas maduras e raízes de A. esperanzae apresentaram atividade fitotóxica semelhante ao do herbicida utilizado como controle sobre espécies invasoras de culturas agrícolas. O isolamento biodirigido de compostos com atividade alelopática de folhas maduras de A. esperanzae levou à obtenção de três compostos isoméricos com fragmentos de massas com razão m/z 321 Da e 161 Da, e absorção no ultravioleta em 234 nm e entre 286 nm e 287 nm. Análises por RMN mono e bidimensionais de um destes compostos possibilitaram estabelecer sua estrutura parcial. A amostra semipurificada ISO, obtida de folhas maduras de A. esperanzae e compostas majoritariamente pela mistura isomérica isolada, apresentou atividade alelopática sobre o desenvolvimento inicial do trigo, com inibição do desenvolvimento do sistema radicular e formação de anormalidades necróticas na porção aérea, com comportamento hormético. A atividade dos compostos presentes na fração ISO mostrou-se diferenciada daquela apresentada pelo herbicida comercial, sendo promissores no desenvolvimento de bioherbicidas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-11Bitstream added on 2014-06-13T20:25:33Z : No. of bitstreams: 1 fiorillo_cmt_dr_jabo.pdf: 399101 bytes, checksum: 0abac3d781532f7b3d6e83aad7d31df7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Funep/Light / Sagittaria montevidensis é uma planta aquática emergente, de difícil controle desde que se tornou problemática em arroz irrigado. Infestante em corpos hídricos de usinas hidrelétricas, o biocontrole com o fungo Cylindrocarpon sp. empregado na estratégia inundativa, tem sido sugerido para manejo dessa macrófita onde o uso do controle químico tem se mostrado ineficiente devido ao desenvolvimento de resistência aos herbicidas inibidores da enzima ALS (acetolactato sintase). O presente trabalho foi conduzido em casa de vegetação e no laboratório de Controle Biológico de Plantas Daninhas Prof. Giorgio de Marinis, da FCAV – UNESP, Jaboticabal, visando avaliar a especificidade do agente de biocontrole em plantas não alvo de diferentes famílias botânicas e determinar a severidade da doença em função do número e intervalos de aplicações do bioherbicida, do período de orvalho e idade da planta além de estimar os efeitos de adjuvantes sobre o desenvolvimento de Cylindrocarpon sp. no controle de S. montevidensis. O fungo mostrou-se específico a S. montevidensis, não sendo constatado sintomas da infecção fúngica em plantas de interesse econômico e nas plantas aquáticas Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes, E. azurea, Salvinia sp., Azolla caroliniana, Lemna minor, Heteranthera reniformis, Hydrocotyle verticillata, Pontederia rotundifolia, P. parviflora, P. cordata, Polygonum lapathifolium, Ludwigia sedoides, L. elegans, L. repens, L. helminthorrhiza, Potamogeton pectinatus, Cerathophylum demersum, Myriophyllum aquaticum, Egeria densa, E. najas, Najas guadalupensis, Hydrilla verticillata, Alternanthera phyloxeroides, Nimphoides indica. A doença foi mais severa quando o bioherbicida foi aplicado em plantas com 3 a 4 folhas e na fase de inflorescência, submetidas as condições de período de orvalho superior a 6 horas... / Sagittaria montevidensis is a very important aquatic in shallow water bodies in wetland rice, mainly recentely because tolerant biotipes is raising in areas with repetitive spraying with ALS inhibitor herbicide. The fungus Cylindrocarpon sp. has a good potential as biocontrol agent for this control action of this fungus against S. montevidensis under different conditions of spore concentration, dew period, number and intervals of spraying and surfactants adittion in the spraying solution. The fungus specificity also was evaluated in aquatic and crop plants. The fungus showed high specificity to S. montevidensis. The disease severity was more strong when the plants were inoculated a 3-4 leaf stage and during blooming. A dew period longer than 6 hours was enough for to reach the maximum disease severity. Two a three spraying with the fungus enhanced the disease severity comparing with a single application and the intervals of 21 days between spraying produced better control than intervals of 7 and 14 days. Among the surfactants, Silwet L-77AG and Iharaguen-S improved the disease severity while Energic and Herbitensil reduced the Cylindrocarpon sp. disease severity.

[ES] En esta tesis doctoral se discuten una serie de cuestiones científicas relacionadas con a la producción y el procesamiento de algunas especies de cítricos de especial relevancia en Sicilia y en el área mediterránea. Los objetivos se centran en estudiar la trazabilidad y sostenibilidad de la producción de algunas especies de cítricos, así como encontrar nuevas aplicaciones a los subproductos y productos de desecho de la industria, con el fin de mejorar su rentabilidad. Por lo tanto, los temas que se desarrollarán serán los siguientes: caracterización de los compuestos bioactivos presentes en aceites esenciales y en el hidrolato de diferentes especies de cítricos; seguimiento del efecto del estrés hídrico controlado sobre la producción de aceites esenciales en hojas y flores del cv. Sanguinelli de Citrus sinensis y del cv. Clemenules de Citrus reticulata; estudio de los efectos fitotóxicos de los aceites esenciales en cuatro especies arvenses importantes en el área mediterránea, dos monocotiledóneas (Echinochloa crus-galli (L.) P.Beauv. y Avena fatua L.) y dos dicotiledóneas (Amaranthus retroflexus L. y Portulaca oleracea L.) mediante experimentos in vitro e in vivo; estudio del efecto bioestimulantes de las aguas residuales de la industria procesadora de cítricos sobre la comunidad microbiana del suelo; cuantificación de elementos de tierras raras en frutos de limón cultivados en diferentes áreas geográficas, para su posible uso como trazador geoquímico. Los principales resultados obtenidos son la caracterización de diferentes aceites esenciales, de los cuales los producidos por los residuos de la poda podrían ser utilizados como método de extracción de nuevos aceites esenciales con alto rendimiento. También se han encontrado sustancias nutracéuticas y farmacológicas en los hidrolatos industriales de naranja. Por otra parte, el aceite esencial industrial de limón mostró un buen potencial como agente herbicida, siendo, por tanto, de gran interés en la fabricación de herbicidas de origen natural, biodegradables y ecológicos. La aplicación del estrés hídrico controlado después del reposo invernal y, por tanto, en el momento de la brotación incrementó el diámetro final del fruto. La respuesta en el árbol no fue inmediata. La aplicación de hidrolatos de limón, naranja y mandarina al suelo junto al agua de riego, potenció los depósitos de C contribuyendo a aumentar la biomasa y mejoró la actividad microbiana. Estos resultados ponen de manifiesto el papel que los hidrolatos pueden desempeñar en la agricultura sostenible mejorando la fertilidad del suelo. Finalmente, el modelo de elementos de tierras raras podría utilizarse como una herramienta de conexión entre la producción de limón y el suelo del que proviene, contribuyendo, de esta manera, a su caracterización geográfica. En resumen, los resultados obtenidos en esta tesis contribuyen a impulsar el sector cítrico siciliano ya que: proporcionan medios para una agricultura sostenible; aumentan el valor de los subproductos y residuos de la industria; proponen aplicaciones para que el ciclo de producción y transformación sea más rentable y revalorizan los limones sicilianos vinculándolos a su zona de producción. / [CA] En esta tesi doctoral es discutixen una sèrie de qüestions científiques relacionades amb la producció i el processament d'algunes espècies de cítrics d'especial rellevància a Sicília i a l'àrea mediterrània. Els objectius, acordats prèviament amb la indústria de cítrics "EuroFood" i finançats pel projecte d'investigació "PON Industrial Ph.D. - a.a. 2016/2017", es centren en estudiar la traçabilitat i sostenibilitat de la producció d'algunes espècies de cítrics, així com de trobar noves aplicacions als subproductes i productes de rebuig de la indústria, amb el fi de millorar la seua rentabilitat. Per tant, els temes que es desenvoluparan seran els següents: caracterització dels compostos bioactius presents en els olis essencials i en el l'hidrolato de diferents espècies de cítrics; seguiment de l'efecte de l'estrés hídric controlat en la producció d'olis essencials en fulles i flors del cv. Sanguinelli de Citrus sinensis i del cv. Clemenules de Citrus reticulata; estudi dels efectes fitotòxicos dels olis essencials de cítrics en quatre espècies arvenses importants en l'àrea mediterrània, dos monocotiledònies (Echinochloa crus-galli (L.) P.Beauv. i Avena fàtua L.) i dos dicotiledònies (Amaranthus retroflexus L. i Portulaca oleracea L.) per mitjà de diferents experiments in vitro i in vivo; estudi de l'efecte bioestimulant de les aigües residuals de la indústria processadora de cítrics sobre la comunitat microbiana del sòl; quantificació d'elements de terres rares en fruits de llima cultivats en diferents àrees geogràfiques, per al seu possible ús com a traçador geoquímic. Els principals resultats obtinguts són la caracterització de diferents olis essencials, dels quals els produïts pels residus de la poda podrien ser utilitzats com a mètode d'extracció de nous olis essencials amb alt rendiment. També s'han trobat substàncies nutracéutiques i farmacològiques en els hidrolats industrials de taronja. D'altra banda, l'oli essencial industrial de llima va mostrar un bon potencial com a agent herbicida, sent, per tant, de gran interés en la fabricació d'herbicides d'origen natural, biodegradables i ecològics. L'aplicació de l'estrés hídric controlat després del repòs hivernal i, per tant, en el moment de la brotació va incrementar el diàmetre final del fruit. La resposta en l'arbre no va ser immediata. L'aplicació de hidrolats de llima, taronja i mandarina al sòl amb l'aigua de reg, va augmentar els depòsits de carbó (C) contribuint a augmentar la biomassa i va millorar l'activitat microbiana. Aquests resultats posen de manifest el paper dels hidrolats en l'agricultura sostenible millorant, d'aquesta manera, la fertilitat del sòl. Finalment, el model d'elements de terres rares podria utilitzar-se com una ferramenta d'enllaç entre la producció de llima i el sòl del què prové, contribuint, d'esta manera, a la seua caracterització geogràfica. En resum, els resultats obtinguts en esta tesi doctoral contribueixen a impulsar el sector cítric sicilià ja que: - proporcionen mitjans per a una agricultura sostenible; - augmenten el valor dels subproductes i residus de la indústria; - proposen aplicacions perquè el cicle de producció i transformació siga de més rendabilitat; - revaloritzen les llimes d'origen sicilià vinculant-les a la seua zona de producció. / [EN] In this doctoral thesis are discussed a series of scientific issues regarding citrus fruits production and processing, species of particular relevance in Sicily and in the Mediterranean area. Objectives and research activities addressed in this thesis were agreed with the citrus industry "EuroFood" and financed by the research project "PON industrial Ph.D. - a.a. 2016/2017". The research project was targeted to study the traceability and sustainability of citrus production, and to find new applications to the by-products and waste products of citrus industry with the objective of appreciate and enhance the Sicilian citrus industry. The following topics are addressed and developed in this thesis: - Characterization of the bioactive compounds present in essential oils (EOs) and in the hydrolate of different citrus species. - Monitoring of the effect of controlled water stress on the production of EOs in leaves and flowers of Citrus sinensis (L.) Osbeck cv. 'Sanguinelli' and Citrus reticulata Blanco cv. 'Clemenules'; -Test the phytotoxic effects of citrus EOs on four important weed species in the Mediterranean area, two monocotyledon (Echinochloa crus-galli (L.) P.Beauv. and Avena fatua L.) and two dicotyledon (Amaranthus retroflexus L., and Portulaca oleraceaL.) by different experiments in vitro and in greenhouse conditions; -Evaluation of the effect as natural biostimulants of wastewaters from citrus processing industry by its application on soil microbial community; -Quantification of rare earth elements in lemon fruits from different geographical areas for its possible use as geochemical tracers applied to lemon production. Different Citrus EOs have been characterized in this study and it has been verified that the oils produced by the pruning waste could be used for the extraction of EOs with high yields. In addition, nutraceutical and pharmacological substances have been found in the orange industrial hydrolates. Industrial lemon EO showed good potential when testing its herbicidal activity. Lemon EO represents a good basis for the development of herbicides of natural origin, biodegradable and eco-friendly. Thanks to the application of water stress after the winter vegetative restart, a conclusion found was that water stress increased the diameter of the fruit and it was observed that the effects of stress were not immediate on citrus trees, but were evident after some time. The study of the application of lemon, orange and mandarin hydrolates in the soil, as irrigation water provided the effects on stable and labile soil C pools, on biomass and microbial activity and on main microbial groups. Overall, hydrolates can play a role in sustainable agriculture because when added to a soil, they improve soil quality and fertility. The Rare Earth Element model could be used as a tool to connect lemon production to the soil where they were produced, for a possible geographical characterization and a direct link between the production and the territory or soil. The results obtained were very interesting because: - they provided the means for sustainable agriculture; - they increased the value of the by-products and waste products of the citrus industry; - they proposed applications for the citrus production and transformation cycle being more sustainable; - they could valorize the Sicilian lemons by linking them to their production area. These results could have practical repercussions in the production cycle of citrus fruits and give a boost to the Sicilian citrus fruit sector. / Objectives and research activities addressed in this thesis were agreed with the citrus industry "EuroFood" and financed by the research project PON industrial Ph.D. - a.a. 2016/2017 / Ioppolo, A. (2020). Valorization of Citrus spp. Cultivars cultivated in Sicily for the industrial use of citrus derivatives and in particular for potential alternative uses of essential oils for the enhancement of the island's citrus production [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159385

[ES] El desarrollo y uso biofungicidas y bioinsecticidas para el control de enfermedades y plagas ha sido objeto de una amplia atención por parte de la comunidad científica. Sin embargo, puede afirmarse que el desarrollo y uso de bioherbicidas está, desde el punto de vista de la investigación y su aplicación práctica en campo, en sus primeros estadios. Esta tesis doctoral, surgida desde el seno de una empresa del sector a través de un proyecto de investigación conjunto con la UPV, pretende profundizar en el análisis de los efectos producidos por los bioherbicidas en malas hierbas, contribuyendo a la cuantificación de su eficacia y evaluando los modos de acción, ya que consideramos que estos son los aspectos esenciales para el desarrollo industrial y en el avance del conocimiento científico. Concretamente, se ha partido del conocimiento previo de sustancias naturales bioherbicidas de los grupos de investigación del Instituto Agroforestal Mediterráneo de la Universitat Politècnica de València y de la Universidade de Vigo, así como de la experiencia en la formulación de compuestos naturales por parte de la empresa Seipasa S.A. El objetivo principal de esta investigación ha sido desarrollar un herbicida natural mejorado para su implementación en el mercado nacional e internacional. Dado que el ácido pelargónico ha demostrado su alta eficacia en campo para el de control de malas hierbas y que, por otra parte, resulta un activo de producción viable a nivel industrial fue escogido como activo principal para el desarrollo de los experimentos que componen esta investigación. Las altas dosis de ácido pelargónico necesarias para conseguir sus efectos bioherbicidas la concentración elevada del activo en los productos disponibles actualmente en el mercado hacen que económicamente no sea una alternativa real a los herbicidas de síntesis química. Por ello, en esta tesis se estudiaron las posibles sinergias de la combinación del activo principal (ácido pelargónico) con otras sustancias herbicidas naturales, sustancias viables de producir en términos de costes: el aldehído cinámico y el carvacrol. En el estudio y comprobación de la eficacia o capacidad de control, así como del modo de acción de cada uno de los compuestos seleccionados, se realizaron ensayos en diferentes condiciones experimentales. ¿ in vitro en placa Petri y condiciones controladas de temperatura y humedad. Ensayos de germinación, modo de acción y curvas de dosis respuesta en malas hierbas objetivo y en plantas modelo (Arabidopsis sp.) ¿ Ensayos en invernadero sin control de temperatura ni humedad. Ensayos en macetas y suelo con semillas de malas hierbas seleccionadas por su importancia agronómica (monocotiledóneas y dicotiledóneas). ¿ Ensayos en campo en parcelas seleccionadas por su amplia diversidad de malas hierbas en los cultivos leñosos escogidos (viñedo). En concreto, se determinó la actividad bioherbicida del ácido pelargónico (AP), carvacrol (CV) y aldehído cinámico (AC) de forma individual y de sus combinaciones en las diferentes condiciones experimentales citadas anteriormente, y frente a malas hierbas monocotiledóneas y dicotiledóneas como Amaranthus retroflexus L., Avena fatua L., Portulaca oleracea L., Chenopodium album L. y Erigeron bonariensis L. Los tres activos mostraron una potente actividad fitotóxica, alcanzando una elevada eficacia y nivel de daño en todas las especies, siendo el AP el más eficaz para el cuál se estudió el modo de acción. Gracias a estos estudios se determinó la curva dosis- respuesta, así como las concentraciones letales para el 50 y 80 % de la población de malas hierbas estudiadas. Se desarrollaron prototipos de formulaciones viables industrialmente de acuerdo con dichas concentraciones y se procedió al registro comercial de una de ellas. Se comprobaron las sinergias, efectos aditivos o antagónicos gracias a una triple comprobación nunca antes realizada con moléculas naturales, lo que caracteriza con novedad esta tesis doctoral. / [CA] El desenvolupament i ús de biofungicides i bioinsecticides per al control de malalties i plagues ha rebut una atenció generalitzada per part de la comunitat científica. No obstant això, es pot afirmar que el desenvolupament i ús de bioherbicidas està, des del punt de vista de la recerca i la seva aplicació pràctica al camp, en els seus primers estats. Aquesta tesi doctoral, sorgida des del si d'una empresa del sector a través d'un projecte de recerca conjunt amb la UPV, pretén aprofundir en l'anàlisi dels efectes produïts pels bioherbicidas en males herbes, contribuint a la quantificació de la seva eficàcia i avaluant els modes d'acció, ja que considerem que aquests són aspectes essencials per al desenvolupament industrial i en l'avanç del coneixement científic. Concretament, s'ha partit del coneixement previ de substàncies naturals bioherbicidas dels grups de recerca de l'Institut Agroforestal Mediterrani de la Universitat Politècnica de València i de la Universitat de Vigo, així com de l'experiència en la formulació de compostos naturals per part de l'empresa Seipasa S.A. L'objectiu principal d'aquesta recerca ha estat desenvolupar un herbicida natural millorat per a la seva implementació en el mercat nacional i internacional. Atès que l'àcid pelargònic ha demostrat la seva alta eficàcia en camp per al control de males herbes i, d'altra banda, resulta un actiu de producció viable a nivell industrial, va ser triat com a actiu principal per al desenvolupament dels experiments que composen aquesta recerca. Les altes dosis d'àcid pelargònic necessàries per aconseguir els seus efectes bioherbicidas i la concentració elevada de l'actiu en els productes disponibles actualment en el mercat fan que econòmicament no sigui una alternativa real als herbicides de síntesi química. Per això, en aquesta tesi es van estudiar les possibles sinergies de la combinació de l'actiu principal (àcid pelargònic) amb altres substàncies herbicidas naturals, substàncies viables de produir en termes de costos: l'aldehid cinàmic i el carvacrol. En l'estudi i comprovació de l'eficàcia o capacitat de control, així com del mode d'acció de cadascun dels compostos seleccionats, es van realitzar assajos en diferents condicions experimentals: In vitro en placa Petri i condicions controlades de temperatura i humitat. Assajos de germinació, mode d'acció i corbes de dosi resposta en males herbes objectiu i en plantes model (Arabidopsis sp.). Assajos en hivernacle sense control de temperatura ni humitat. Assajos en testos i terra amb llavors de males herbes seleccionades per la seva importància agronòmica (monocotiledònies i dicotiledònies). Assajos en camp en parcel·les seleccionades per la seva àmplia diversitat de males herbes en els conreus llenyosos escollits (vinya). Concretament, es va determinar l'activitat bioherbicida de l'àcid pelargònic (AP), carvacrol (CV) i aldehid cinàmic (AC) de forma individual i de les seves combinacions en les diferents condicions experimentals esmentades anteriorment, i davant de males herbes monocotiledònies i dicotiledònies com Amaranthus retroflexus L., Avena fatua L., Portulaca oleracea L., Chenopodium album L. i Erigeron bonariensis L. Els tres actius van mostrar una potent activitat fitotòxica, assolint una elevada eficàcia i nivell de dany en totes les espècies, sent l'AP el més eficaç pel qual es va estudiar el mode d'acció. Gràcies a aquests estudis es va determinar la corba dosi-resposta, així com les concentracions letals per al 50 i 80% de la població de males herbes estudiades. Es van desenvolupar prototips de formulacions viables industrialment d'acord amb aquestes concentracions i es va procedir al registre comercial d'una d'elles. Es van comprovar les sinergies, efectes additius o antagònics gràcies a una triple comprovació mai abans realitzada amb molècules naturals, la qual cosa caracteritza amb novetat aquesta tesi doctoral. / [EN] The development and use of biofungicides and bioinsecticides for the control of diseases and pests have received widespread attention from the scientific community. However, it can be asserted that the development and use of bioherbicides are, from the standpoint of research and practical field application, in their early stages. This doctoral thesis, originating from within a company in the sector through a joint research project with UPV, aims to delve into the analysis of the effects produced by bioherbicides on weeds, contributing to the quantification of their efficacy and evaluating the modes of action, as we consider these to be essential aspects for industrial development and the advancement of scientific knowledge. Specifically, this research has built upon previous knowledge of natural bioherbicidal substances from the research groups of the Mediterranean Agroforestry Institute at the Polytechnic University of Valencia and the University of Vigo, as well as the experience in formulating natural compounds by Seipasa S.A. The main objective of this research has been to develop an improved natural herbicide for implementation in the national and international markets. Given that pelargonic acid has demonstrated its high efficacy in the field for weed control and, furthermore, it is a commercially viable active ingredient at the industrial level, it was chosen as the primary active ingredient for the development of the experiments comprising this research. The high doses of pelargonic acid required to achieve its bioherbicidal effects and the elevated concentration of the active ingredient in currently available market products make it economically unfeasible as a real alternative to chemically synthesized herbicides. Therefore, this thesis explored the potential synergies of combining the primary active ingredient (pelargonic acid) with other natural herbicidal substances, economically viable substances in terms of production costs: cinnamic aldehyde and carvacrol. In the study and verification of the efficacy or control capacity, as well as the mode of action of each of the selected compounds, experiments were conducted under different experimental conditions: In vitro on Petri dishes under controlled temperature and humidity conditions. Germination assays, mode of action, and dose-response curves on target weeds and model plants (Arabidopsis sp.). Greenhouse trials without temperature or humidity control. Pot and soil trials with seeds of selected weeds of agronomic importance (monocotyledons and dicotyledons). Field trials in plots selected for their wide diversity of weeds in chosen woody crops (vineyards). Specifically, the bioherbicidal activity of pelargonic acid (AP), carvacrol (CV), and cinnamic aldehyde (AC) was determined individually and in combination under the aforementioned experimental conditions, against monocotyledonous and dicotyledonous weeds such as Amaranthus retroflexus L., Avena fatua L., Portulaca oleracea L., Chenopodium album L., and Erigeron bonariensis L. All three active ingredients showed potent phytotoxic activity, achieving high efficacy and levels of damage in all species, with AP being the most effective for which the mode of action was studied. Through these studies, the dose-response curve was determined, as well as the lethal concentrations for 50 and 80% of the weed population studied. Prototypes of industrially viable formulations were developed according to these concentrations, and the commercial registration of one of them was initiated. Synergies, additive effects, or antagonisms were verified through a triple verification never before conducted with natural molecules, which characterizes this doctoral thesis with novelty. / Muñoz Usero, M. (2024). Desarrollo de un producto herbicida natural respetuoso con el medio ambiente para el control biológico de arvenses [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208223