Published August 22, 2023 | Version v1
Publication Open

Nanoemulsions of synthetic rhamnolipids act as plant resistance inducers without damaging plant tissues or affecting soil microbiota

  • 1. National University of Tierra del Fuego
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. Universidad Nacional de Córdoba
  • 4. Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud
  • 5. Research Centre in Biological Chemistry of Córdoba
  • 6. Université d'Artois

Description

Plant pathogens and pests can cause significant losses in crop yields, affecting food security and the global economy. Many traditional chemical pesticides are used to combat these organisms. This can lead to the development of pesticide-resistant strains of pathogens/insects and negatively impact the environment. The development of new bioprotectants, which are less harmful to the environment and less likely to lead to pesticide-resistance, appears as a sustainable strategy to increase plant immunity. Natural Rhamnolipids (RL-Nat) are a class of biosurfactants with bioprotectant properties that are produced by an opportunistic human pathogen bacterium. RL-Nat can act as plant resistance inducers against a wide variety of pathogens. Recently, a series of bioinspired synthetic mono-RLs produced by green chemistry were also reported as phytoprotectants. Here, we explored their capacity to generate novel colloidal systems that might be used to encapsulate bioactive hydrophobic compounds to enhance their performance as plant bioprotectants. The synthetic mono-RLs showed good surfactant properties and emulsification power providing stable nanoemulsions capable of acting as bio-carriers with good wettability. Synthetic RLs-stabilized nanoemulsions were more effective than RLs suspensions at inducing plant immunity, without causing deleterious effects. These nanoemulsions were innocuous to native substrate microbiota and beneficial soil-borne microbes, making them promising safe bio-carriers for crop protection.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن أن تتسبب مسببات الأمراض والآفات النباتية في خسائر كبيرة في غلة المحاصيل، مما يؤثر على الأمن الغذائي والاقتصاد العالمي. وتستخدم العديد من المبيدات الكيميائية التقليدية لمكافحة هذه الكائنات الحية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تطوير سلالات مقاومة للمبيدات الحشرية من مسببات الأمراض/الحشرات ويؤثر سلبًا على البيئة. يبدو أن تطوير واقيات حيوية جديدة، وهي أقل ضررًا بالبيئة وأقل احتمالًا أن تؤدي إلى مقاومة المبيدات الحشرية، هو استراتيجية مستدامة لزيادة مناعة النبات. Rhamnolipids الطبيعية (RL - NAT) هي فئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الحيوية ذات خصائص الحماية الحيوية التي تنتجها بكتيريا مسببة للأمراض البشرية الانتهازية. يمكن أن يعمل RL - NAT كمحفزات لمقاومة النباتات ضد مجموعة واسعة من مسببات الأمراض. في الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ أيضًا عن سلسلة من أحاديات RL الاصطناعية المستوحاة من البيولوجيا التي تنتجها الكيمياء الخضراء على أنها واقيات نباتية. هنا، استكشفنا قدرتها على توليد أنظمة غروانية جديدة يمكن استخدامها لتغليف المركبات غير الآلفة للماء النشطة بيولوجيًا لتعزيز أدائها كمحميات حيوية للنباتات. أظهرت RLS الأحادية الاصطناعية خصائص جيدة للمادة الخافضة للتوتر السطحي وقوة استحلاب توفر مستحلبات نانوية مستقرة قادرة على العمل كحاملات حيوية ذات قابلية ترطيب جيدة. كانت المستحلبات النانوية الاصطناعية المستقرة RLs أكثر فعالية من معلقات RLs في إحداث مناعة النبات، دون التسبب في آثار ضارة. كانت هذه المستحلبات النانوية غير ضارة بالميكروبات الأصلية والميكروبات المفيدة التي تنقلها التربة، مما يجعلها حاملات حيوية آمنة واعدة لحماية المحاصيل.

Translated Description (French)

Les agents pathogènes des plantes et les ravageurs peuvent entraîner des pertes importantes dans les rendements des cultures, affectant la sécurité alimentaire et l'économie mondiale. De nombreux pesticides chimiques traditionnels sont utilisés pour lutter contre ces organismes. Cela peut conduire au développement de souches d'agents pathogènes/insectes résistantes aux pesticides et avoir un impact négatif sur l'environnement. Le développement de nouveaux bioprotecteurs, moins nocifs pour l'environnement et moins susceptibles de conduire à une résistance aux pesticides, apparaît comme une stratégie durable pour augmenter l'immunité des plantes. Les Rhamnolipides naturels (RL-Nat) sont une classe de biosurfactants aux propriétés bioprotectrices qui sont produits par une bactérie pathogène humaine opportuniste. RL-Nat peut agir comme inducteurs de résistance des plantes contre une grande variété d'agents pathogènes. Récemment, une série de mono-RL synthétiques bioinspirées produites par la chimie verte ont également été signalées comme phytoprotecteurs. Ici, nous avons exploré leur capacité à générer de nouveaux systèmes colloïdaux qui pourraient être utilisés pour encapsuler des composés hydrophobes bioactifs afin d'améliorer leurs performances en tant que bioprotecteurs végétaux. Les mono-RL synthétiques ont montré de bonnes propriétés tensioactives et un pouvoir émulsifiant fournissant des nanoémulsions stables capables d'agir comme des bio-porteurs avec une bonne mouillabilité. Les nanoémulsions synthétiques stabilisées par RLS étaient plus efficaces que les suspensions de RLS pour induire l'immunité des plantes, sans provoquer d'effets délétères. Ces nanoémulsions étaient inoffensives pour le microbiote du substrat natif et les microbes bénéfiques transmis par le sol, ce qui en faisait des bio-porteurs sûrs prometteurs pour la protection des cultures.

Translated Description (Spanish)

Los fitopatógenos y las plagas pueden causar pérdidas significativas en el rendimiento de los cultivos, lo que afecta la seguridad alimentaria y la economía mundial. Muchos pesticidas químicos tradicionales se utilizan para combatir estos organismos. Esto puede conducir al desarrollo de cepas de patógenos/insectos resistentes a los plaguicidas y tener un impacto negativo en el medio ambiente. El desarrollo de nuevos bioprotectores, que son menos dañinos para el medio ambiente y menos propensos a conducir a la resistencia a los plaguicidas, aparece como una estrategia sostenible para aumentar la inmunidad de las plantas. Los ramnolípidos naturales (RL-Nat) son una clase de biosurfactantes con propiedades bioprotectoras que son producidos por una bacteria patógena humana oportunista. RL-Nat puede actuar como inductores de resistencia de las plantas contra una amplia variedad de patógenos. Recientemente, también se informó de una serie de mono-RL sintéticos bioinspirados producidos por química verde como fitoprotectores. Aquí, exploramos su capacidad para generar nuevos sistemas coloidales que podrían usarse para encapsular compuestos hidrofóbicos bioactivos para mejorar su rendimiento como bioprotectores de plantas. Los mono-RL sintéticos mostraron buenas propiedades tensioactivas y poder de emulsificación proporcionando nanoemulsiones estables capaces de actuar como biovehículos con buena humectabilidad. Las nanoemulsiones sintéticas estabilizadas con RL fueron más efectivas que las suspensiones de RL para inducir la inmunidad de la planta, sin causar efectos perjudiciales. Estas nanoemulsiones eran inocuas para la microbiota del sustrato nativo y los microbios beneficiosos transmitidos por el suelo, lo que las convertía en biovehículos seguros y prometedores para la protección de cultivos.

Files

pdf.pdf

Files (12.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ed40d25b20ed5d4370db8a83fa4c958f
12.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعمل المستحلبات النانوية للدهون الرامنولية الاصطناعية كمحفزات لمقاومة النباتات دون إتلاف الأنسجة النباتية أو التأثير على الكائنات الحية الدقيقة في التربة
Translated title (French)
Les nanoémulsions de rhamnolipides synthétiques agissent comme des inducteurs de résistance des plantes sans endommager les tissus végétaux ni affecter le microbiote du sol
Translated title (Spanish)
Las nanoemulsiones de ramnolípidos sintéticos actúan como inductores de resistencia de las plantas sin dañar los tejidos de las plantas ni afectar la microbiota del suelo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4386070298
DOI
10.3389/fpls.2023.1195718

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1563347522
  • https://openalex.org/W1571197729
  • https://openalex.org/W1881975507
  • https://openalex.org/W1933835178
  • https://openalex.org/W1970702862
  • https://openalex.org/W1973573308
  • https://openalex.org/W1976075691
  • https://openalex.org/W1983225740
  • https://openalex.org/W1987140939
  • https://openalex.org/W1988355396
  • https://openalex.org/W2001856591
  • https://openalex.org/W2004062819
  • https://openalex.org/W2012447432
  • https://openalex.org/W2019779457
  • https://openalex.org/W2023996371
  • https://openalex.org/W2024403258
  • https://openalex.org/W2027626806
  • https://openalex.org/W2029817015
  • https://openalex.org/W2034941720
  • https://openalex.org/W2039696862
  • https://openalex.org/W2040557463
  • https://openalex.org/W2045147306
  • https://openalex.org/W2071249034
  • https://openalex.org/W2086504305
  • https://openalex.org/W2100611645
  • https://openalex.org/W2104867900
  • https://openalex.org/W2123482670
  • https://openalex.org/W2134134853
  • https://openalex.org/W2142414495
  • https://openalex.org/W2148973652
  • https://openalex.org/W2155133272
  • https://openalex.org/W2166451707
  • https://openalex.org/W2167279371
  • https://openalex.org/W2169648917
  • https://openalex.org/W2327277310
  • https://openalex.org/W2331748692
  • https://openalex.org/W2400747582
  • https://openalex.org/W2462196304
  • https://openalex.org/W2512915219
  • https://openalex.org/W2582935604
  • https://openalex.org/W2797512038
  • https://openalex.org/W2886902000
  • https://openalex.org/W2890559282
  • https://openalex.org/W2892710391
  • https://openalex.org/W2917939498
  • https://openalex.org/W2979801254
  • https://openalex.org/W3010788259
  • https://openalex.org/W3041171593
  • https://openalex.org/W3105500714
  • https://openalex.org/W3113897274
  • https://openalex.org/W3128214478
  • https://openalex.org/W3173517399
  • https://openalex.org/W3199073785
  • https://openalex.org/W3200655568
  • https://openalex.org/W3201384275
  • https://openalex.org/W3211824590
  • https://openalex.org/W4281771899
  • https://openalex.org/W4290861386
  • https://openalex.org/W4291926480