Antifungal efficacy of Moringa oleifera leaf and seed extracts against Botrytis cinerea causing gray mold disease of tomato (Solanum lycopersicum L. )

Ahmadu, T; Ahmad, K; Ismail, S I; Rashed, O; Asib, N; Omar, D

Abstract Drawbacks associated with the use of chemical fungicides to control plant pathogenic fungi such as Botrytis cinerea stimulate the need for alternatives. Therefore, the present study was carried out to determine the antifungal potentials of Moringa oleifera extracts against B. cinerea. Phytochemical analysis using qualitative chemical tests revealed the presence of huge amount of crucial phytochemicals compounds like phenolic compounds, alkaloids and saponins in the M. oleifera leaf extract. Antifungal bioassay of the crude extracts indicated better mycelial growth inhibition by methanol leaf extract (99%). The minimum inhibitory concentration (MIC) was 5 mg/ml with 100% spore germination inhibition and minimum fungicidal concentration (MFC) was 10 mg/ml with 98.10% mycelial growth inhibition using broth micro dilution and poisoned food techniques. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis led to the identification of 67 volatile chemical compounds in the leaf extract with 6-decenoic acid (Z)- (19.87%) was the predominant compound. Further chemical elucidation of the crude extracts performed by liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) showed the presence of non-volatile chemical compounds, mostly flavones, flavonoids and phenolic acids (i.e. quercetin and kaempferol). Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy analysis showed positive effect of M. oleifera leaf extract on the treated conidia and mycelium of B. cinerea. Findings revealed that irreversible surface and ultra-structural changes with severe detrimental effects on conidia and mycelium morphology compared to control treatment. Overall findings suggested that M. oleifera leaf extract is a promising candidate for biological control of fungal pathogens, thus limiting overdependence on chemical fungicides.

Resumo As desvantagens associadas ao uso de fungicidas químicos para controlar fungos fitopatogênicos, como Botrytis cinerea, estimulam a necessidade de alternativas. Portanto, o presente estudo foi realizado para determinar o potencial antifúngico de extratos de Moringa oleifera contra B. cinerea. A análise fitoquímica usando testes químicos qualitativos revelou a presença de uma grande quantidade de compostos fitoquímicos cruciais, como compostos fenólicos, alcaloides e saponinas no extrato da folha de M. oleifera. O bioensaio antifúngico dos extratos brutos indicou melhor inibição do crescimento micelial pelo extrato de folhas de metanol (99%). A concentração inibitória mínima (MIC) foi de 5 mg/mL com 100% de inibição da germinação de esporos e a concentração fungicida mínima (MFC) foi de 10 mg/mL com 98,10% de inibição do crescimento micelial usando microdiluição em caldo e técnicas de alimentos envenenados. A análise por cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) levou à identificação de 67 compostos químicos voláteis no extrato da folha, sendo o ácido 6-decenoico (Z) (19,87%) o composto predominante. Elucidação química adicional dos extratos brutos realizada por cromatografia líquida com espectrometria de massa em tandem (LC-MS/MS) mostrou a presença de compostos químicos não voláteis, principalmente flavonas, flavonoides e ácidos fenólicos (ou seja, quercetina e kaempferol). As análises de microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão mostraram efeito positivo do extrato de folhas de M. oleifera sobre os conídios e micélios tratados de B. cinerea. Os resultados revelaram a superfície irreversível e alterações ultraestruturais com graves efeitos prejudiciais sobre os conídios e a morfologia micelial, em comparação com o tratamento de controle. Os resultados gerais sugeriram que o extrato da folha de M. oleifera é um candidato promissor para o controle biológico de patógenos fúngicos, limitando assim a dependência excessiva de fungicidas químicos.