Perfil metabolômico de sementes de diferentes espécies de crotalaria e avaliação da atividade herbicida | Metabolomic profile of seeds of different species of sunflower and evaluation of herbicidal

Plantas do gênero Crotalaria possuem um crescimento rápido e se adaptam bem ao clima tropical, sendo de fácil cultivo. São úteis para o controle de insetos, larvas e nematoides, além do uso como adubo verde no sistema de rotação de culturas. Tais habilidades estão ligadas aos metabólitos especializados produzidos por essas plantas. O presente trabalho teve como objetivo o estudo do perfil metabolômico de sementes de diferentes espécies do gênero Crotalaria, e a avaliação da atividade herbicida de seus respectivos extratos. A investigação foi motivada pela necessidade de desenvolver defensivos agrícolas mais eficientes e sustentáveis, em um contexto que valoriza a prospecção de compostos bioativos a partir da biodiversidade brasileira. Para isso, foram preparados extratos etanólicos e de solução aquosa ácida a partir das sementes das espécies Crotalaria ochroleuca, Crotalaria juncea, Crotalaria breviflora e Crotalaria spectabilis. A caracterização química foi conduzida por Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência acoplada à Espectrometria de Massas de Alta Resolução (UPLC-QTOF-MSE), e os dados foram submetidos a análises estatísticas multivariadas usando o modelo OPLS-DA (Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis). A avaliação biológica consistiu em bioensaios de germinação para determinar o efeito dos extratos sobre o crescimento de diferentes plantas. Os resultados da análise metabolômica evidenciaram perfis químicos distintos entre as espécies, com predomínio do alcaloide monocrotalina em C. spectabilis e de globiferina em C. juncea. Nos bioensaios, todos os extratos exibiram notável atividade herbicida, com inibição acentuada do desenvolvimento do sistema radicular das plântulas. A monocrotalina, um alcaloide pirrolizidínico, demonstrou eficácia inibitória superior à do flavonoide quercetina, corroborando o potencial fitotóxico desta classe de metabólitos especializados. Adicionalmente, não foi observada seletividade pronunciada entre as espécies monocotiledôneas e dicotiledôneas, o que sugere um amplo espectro de ação para os extratos avaliados. Portanto, os extratos de sementes de Crotalaria constituem uma fonte promissora de compostos bioativos com potencial para o desenvolvimento de novos herbicidas de origem natural, caracterizados por um amplo espectro de ação e um impacto expressivo sobre o sistema radicular das plantas. Palavras-chave: metaboloma; alcaloides pirrolizidínicos; monocrotalina; produtos naturais

Plants of the Crotalaria genus exhibit rapid growth and adapt well to tropical climates, making them easy to cultivate. They are useful in controlling insects, larvae, and nematodes, in addition to being employed as green manure in crop rotation systems. These abilities are associated with the secondary metabolites produced by these plants. The present study aimed to investigate the metabolomic profile of seeds from different species of the Crotalaria genus, as well as to evaluate the herbicidal activity of their respective extracts. The research was motivated by the need to develop more efficient and sustainable agricultural pesticides, in a context that values the bioprospecting of bioactive compounds from Brazilian biodiversity. To this end, ethanolic and acidic aqueous solution extracts were prepared from the seeds of Crotalaria ochroleuca, Crotalaria juncea, Crotalaria breviflora and Crotalaria spectabilis. Chemical characterization was conducted using Ultra Performance Liquid Chromatography coupled with High-Resolution Mass Spectrometry (UPLC-QTOF- MSE), and the data were subjected to multivariate statistical analyses, using the OPLS-DA (Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis) model. The biological evaluation consisted of germination bioassays to determine the effect of the extracts on the growth of different plants. The metabolomic analysis results revealed distinct chemical profiles among the species, with a predominance of the alkaloid monocrotaline in C. spectabilis and globiferin in C. juncea. In the bioassays, all extracts exhibited notable herbicidal activity, with marked inhibition of seedling root system development. Monocrotaline, a pyrrolizidine alkaloid, demonstrated greater inhibitory efficacy than the flavonoid quercetin, corroborating the phytotoxic potential of this class of secondary metabolites. Additionally, no marked selectivity was observed between monocotyledonous and dicotyledonous species, suggesting a broad spectrum of action for the evaluated extracts. Therefore, Crotalaria seed extracts represent a promising source of bioactive compounds with potential for the development of new natural herbicides, characterized by a broad spectrum of action and significant impact on plant root systems. Keywords: metabolome; pyrrolizidine alkaloids; monocrotaline; natural products

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