Chemosensitization of Plant Pathogenic Fungi to Agricultural Fungicides

Abstract

A common consequence of using agricultural fungicides is the development of resistance by fungal pathogens, which undermines reliability of fungicidal effectiveness. A potentially new strategy to aid in overcoming or minimizing this problem is enhancement of pathogen sensitivity to fungicides, or “chemosensitization.” Chemosensitization can be accomplished by combining a commercial fungicide with a certain non- or marginally fungicidal substance at levels where, alone, neither compound would be effective. Chemosensitization decreases the probability of the pathogen developing resistance, reduces the toxic impact on the environment by lowering effective dosage levels of toxic fungicides, and improves efficacy of antifungal agents. The present study shows that the antifungal activity of azole and strobilurin fungicides can be significantly enhanced through their co-application with certain natural or synthetic products against several economically important plant pathogenic fungi. Quadris (azoxystrobin) combined with thymol at a non-fungitoxic concentration produced much higher growth inhibition of Bipolaris sorokiniana, Phoma glomerata, Alternaria sp. and Stagonospora nodorum than the fungicide alone. The effect of Dividend (difenoconazole) applied with thymol significantly enhanced antifungal activity against B. sorokiniana and S. nodorum. Folicur (tebuconazole) combined with 4-hydroxybenzaldehyde (4-HBA), 2,3-dihydroxybenzaldehyde or thymol significantly inhibited growth of Alternaria alternata, at a much greater level than the fungicide alone. In addition, co-application of Folicur and 4-HBA resulted in a similar enhancement of antifungal activity against Fusarium culmorum. Lastly, we discovered that metabolites in the culture liquid of Fusarium sambucinum biocontrol isolate FS-94 also had chemosensitizing activity, increasing S. nodorum sensitivity to Folicur and Dividend.

Fungicide Resistance of Plant Pathogenic Fungi and Their Chemosensitization as a Tool to Increase Anti-Disease Effects of Triazoles and Strobilurines

“…Он мог бы стать значимым компонентом антирезистентной стратегии защиты культурных растений с помощью фунгицидов, так как способствовал бы ослаблению или преодолению устойчивости к применяемым в настоящее время коммерческим препаратам. Однако пока предпринимаются только единичные попытки распространить аналогичную стратегию в область защиты растений и адаптировать ее для преодоления устойчивости фитопатогенных грибов к коммерческим фунгицидам (8,61,62). Так как при этом принимают во внимание необходимость снижения неблагоприятных экологических последствий, в качестве сенсибилизаторов стараются использовать природные соединения или их деградируемые в окружающей среде аналоги.…”

“…Весьма эффективными сенсибилизаторами оказываются также потенциально фунгитоксичные вещества (например, такие вторичные метаболиты растений, как тимол или берберин), используемые в минимальных концентрациях, которые оказывают на патоген лишь незначительное ингибирующее (субфунгицидное) действие. Иными словами, при хемосенсибилизации использованные концентрации как фунгицида, так и сенсибилизатора таковы, что в одиночку эти агенты не оказываются достаточно эффективными, но при их совместном применении достигается подавление патогена, в том числе на уровне, значительно превышающем действие тех дозировок фунгицида, к которым нечувствительны резистентные штаммы (8,61). Этот феномен основан на способности хемосенсибилизаторов вызывать различные стрессы, нарушать клеточные структуры или каким-либо иным образом ослаблять фитопатогенные грибы, тем самым повышая их чувствительность к антигрибным препаратам и усиливая эффект последних.…”

“…Этот феномен основан на способности хемосенсибилизаторов вызывать различные стрессы, нарушать клеточные структуры или каким-либо иным образом ослаблять фитопатогенные грибы, тем самым повышая их чувствительность к антигрибным препаратам и усиливая эффект последних. Взаимодействие хемосенсибилизаторов с фунгицидами может быть аддитивным, но в большинстве случаев оно носит синергетический характер, что позволяет значительно снизить эффективные концентрации ДВ (иногда на один или даже два порядка) (8,61). Кроме того, ослабляющие патоген изменения метаболизма, вызванные хемосенсибилизаторами, могут привести к тому, что его резистентные формы также станут более чувствительными к фунгициду.…”

Thyme essential oil as an alternative mechanism: biofungicide-causing sensitivity ofMycosphaerella graminicola

“…MgSlt2 is involved in cellular integrity in M. graminicola (Mehrabi et al 2006a). Its overexpression under a low dose of thymol (0Á2 ll l À1 ) could be explained by the fact that thymol was reported to be able to disrupt the integrity of the fungal cell wall by reducing the ergosterol content (Dzhavakhiya et al 2012). Thus, such a disturbance would possibly induce the expression of MgSlt2 which will be implicated in strengthening the cell wall (Mehrabi et al 2006a).…”

Antimicrobial Cocktails to Control Bacterial and Fungal Contamination in Chlamydomonas Reinhardtii Cultures

“…Thus, it is a potentially useful antibiotic for controlling laboratory bacterial contaminants. Azoxystrobin is a member of the strobilurin group of compounds, which have broad-spectrum activity against fungi (15). Strobilurins kill fungi by inhibiting respiration and energy synthesis (16).…”