DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-26865-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41214208
تاريخ النشر: 2025-11-10
المؤلف: Sonia Mendieta-Brito وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات كيميائية وبيولوجية لعائلة الفلفل
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في الإمكانات الحيوية لأربعة سلالات فطرية داخلية معزولة من نباتات طبية أمازونية: *Piper heterophyllum*، *Peperomia sp.*، *Faramea multiflora*، و*Dictyoloma vandellianum*. أكدت الهوية الجزيئية من خلال تسلسل 18S rDNA والتوصيف المورفولوجي وجود سلالتين من *Aspergillus* (SMB-18 و SMB-22)، وسلالة واحدة من *Fusarium* (SMB-20)، وسلالة واحدة من *Alternaria* (SMB-28). استخدمت الدراسة مستخلصات الأسيتات الإيثيلية من الفطريات، والتي تم تحليلها من حيث التركيب الكيميائي عبر كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC) وتقييم نشاطها المضاد للبكتيريا باستخدام اختبارات الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC). أظهرت المستخلصات تأثيرات مضادة للبكتيريا ملحوظة ضد البكتيريا إيجابية الجرام، بما في ذلك *Staphylococcus aureus*، *Enterococcus faecalis*، و*Propionibacterium acnes*، مع قيم MIC تتراوح من 15.6 إلى 500 ميكروغرام/مل.
بالإضافة إلى الخصائص المضادة للبكتيريا، أظهرت الفطريات الداخلية نشاطًا قويًا مضادًا للفطريات ضد الفطريات المسببة للأمراض النباتية، وخاصة *Helminthosporium sp.*، *Fusarium oxysporum*، و*Fusarium solani*، مع إظهار السلالات SMB-18 و SMB-20 و SMB-22 أعلى معدلات تثبيط. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانات الفطريات الداخلية الأمازونية كمصادر قيمة للمواد الحيوية النشطة للاستخدامات في الزراعة والطب والتكنولوجيا الحيوية. تؤكد الدراسة على أهمية التنوع البيولوجي في البحث عن الموارد الحيوية وتقترح إجراء المزيد من الأبحاث حول التوصيف الهيكلي وآليات عمل هذه المركبات الحيوية النشطة لاستغلال إمكاناتها العلاجية والزراعية بالكامل.
طرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون وسائط مختلفة لزراعة الفطريات الداخلية والمسببة للأمراض النباتية، باستخدام بشكل خاص أجار دكستروز البطاطس (PDA) ومغذيات دكستروز البطاطس (PDB) وفقًا للبروتوكولات المعتمدة. بالنسبة لزراعات البكتيريا، تم استخدام أجار مولر-هينتون (MH)، ومغذيات التربتيكازين الصويا (TSB)، وأجار التربتيكازين الصويا (TSA). تم إجراء استخراج الحمض النووي باستخدام مجموعة Quick-DNA Fungal/Bacterial Miniprep، تلتها تنقية منتجات PCR باستخدام مجموعة GeneJET لتنقية PCR. تم تحقيق تضخيم 18S rDNA باستخدام بادئات محددة (EF4f و EF3r) مأخوذة من Integrated DNA Technologies.
بالإضافة إلى ذلك، تضمنت عمليات الاستخراج الكيميائي والفصل عدة مواد كيميائية، بما في ذلك الأسيتات الإيثيلية، الإيثانول، هيبوكلوريت الصوديوم، p-anisaldehyde، كلوريد الحديد، وكلوريد الألمنيوم، جميعها تم الحصول عليها من Sigma-Aldrich. سهلت هذه الإطار المنهجي العزل الفعال وتحليل الفطريات والبكتيريا المستهدفة، مما يضمن موثوقية النتائج اللاحقة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي أجريت. يسلط الضوء على النتائج المهمة التي لوحظت، بما في ذلك أي بيانات إحصائية أو اتجاهات أو أنماط ظهرت من البحث. عادة ما تدعم النتائج بأرقام أو جداول أو معادلات ذات صلة توضح النتائج بشكل كمي.
في هذا القسم، قد يناقش المؤلفون أيضًا تداعيات نتائجهم بالنسبة للفرضيات المطروحة في بداية الدراسة. يتم تناول أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مما يوفر فهمًا شاملاً لنتائج البحث. بشكل عام، تساهم النتائج في المجال الأوسع للدراسة من خلال تقديم رؤى يمكن أن تُعلم اتجاهات البحث المستقبلية أو التطبيقات العملية.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل الفطريات الداخلية من أربعة أنواع من النباتات الطبية الأمازونية التي تم جمعها في وادي ساكتا، بوليفيا. تضمنت عملية العزل تعقيم أسطح الأوراق وزراعة القطع على وسط PDA المضاف إليه الكلورامفينيكول. تم تحديد أربع سلالات فطرية متميزة تنتمي إلى أجناس Fusarium (SMB-20)، Aspergillus (SMB-18، SMB-22)، وAlternaria (SMB-28) من خلال التقييمات المورفولوجية والتقنيات الجزيئية، وخاصة تضخيم جين 18S rDNA. أشار التحليل النشوي إلى علاقات وثيقة مع أنواع فطرية أخرى، على الرغم من أن تحديد الأنواع كان معقدًا بسبب البيانات الجزيئية المحدودة.
تم تحليل الملفات الكيميائية للمستخلصات الخام من هذه الفطريات باستخدام كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC)، مما كشف عن وجود الفلافونويدات، التربينويدات، والمركبات الفينولية. أظهرت اختبارات المضادات الميكروبية أن المستخلصات أظهرت نشاطًا مضادًا للبكتيريا ملحوظًا ضد البكتيريا إيجابية الجرام، مع تركيزات مثبطة دنيا (MICs) تتراوح من 15.6 إلى 100 ميكروغرام/مل. ومن الجدير بالذكر أن Aspergillus sp. SMB-22 أظهر أقوى تأثيرات مضادة للبكتيريا، خاصة ضد Staphylococcus aureus و Propionibacterium acnes. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم الإمكانات المضادة للفطريات لهذه الفطريات الداخلية من خلال اختبارات الثقافة المزدوجة، حيث أظهر Aspergillus sp. SMB-22 أعلى معدلات تثبيط ضد الفطريات المسببة للأمراض النباتية، مما يشير إلى إمكاناتها كعوامل للتحكم البيولوجي في التطبيقات الزراعية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-26865-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41214208
Publication Date: 2025-11-10
Author(s): Sonia Mendieta-Brito et al.
Primary Topic: Piperaceae Chemical and Biological Studies
Overview
This research investigates the bioactive potential of four endophytic fungal strains isolated from Amazonian medicinal plants: *Piper heterophyllum*, *Peperomia sp.*, *Faramea multiflora*, and *Dictyoloma vandellianum*. Molecular identification through 18S rDNA sequencing and morphological characterization confirmed the presence of two *Aspergillus* strains (SMB-18 and SMB-22), one *Fusarium* strain (SMB-20), and one *Alternaria* strain (SMB-28). The study utilized ethyl acetate extracts from the fungi, which were analyzed for chemical composition via thin-layer chromatography (TLC) and assessed for antibacterial activity using minimum inhibitory concentration (MIC) assays. The extracts exhibited significant antibacterial effects against Gram-positive bacteria, including *Staphylococcus aureus*, *Enterococcus faecalis*, and *Propionibacterium acnes*, with MIC values ranging from 15.6 to 500 µg/mL.
In addition to antibacterial properties, the endophytic fungi demonstrated strong antifungal activity against phytopathogenic fungi, particularly *Helminthosporium sp.*, *Fusarium oxysporum*, and *Fusarium solani*, with strains SMB-18, SMB-20, and SMB-22 showing the highest inhibition rates. These findings highlight the potential of Amazonian endophytic fungi as valuable sources of bioactive metabolites for applications in agriculture, medicine, and biotechnology. The study emphasizes the importance of biodiversity in bioprospecting and suggests further research into the structural characterization and mechanisms of action of these bioactive compounds to fully exploit their therapeutic and agricultural potential.
Methods
In this study, the researchers employed various media for the cultivation of endophytic and phytopathogenic fungi, specifically using Potato Dextrose Agar (PDA) and Potato Dextrose Broth (PDB) according to established protocols. For bacterial cultures, Mueller-Hinton Agar (MH), Trypticasein Soy Broth (TSB), and Trypticasein Soy Agar (TSA) were utilized. DNA extraction was conducted using the Quick-DNA Fungal/Bacterial Miniprep Kit, followed by purification of PCR products with the GeneJET PCR Purification Kit. The amplification of the 18S rDNA was achieved using specific primers (EF4f and EF3r) sourced from Integrated DNA Technologies.
Additionally, the chemical extraction and separation processes incorporated several reagents, including ethyl acetate, ethanol, sodium hypochlorite, p-anisaldehyde, ferric chloride, and aluminum chloride, all procured from Sigma-Aldrich. This methodological framework facilitated the effective isolation and analysis of the target fungi and bacteria, ensuring the reliability of the subsequent findings.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that were observed, including any statistical data, trends, or patterns that emerged from the research. The results are typically supported by relevant figures, tables, or equations that illustrate the findings quantitatively.
In this section, the authors may also discuss the implications of their results in relation to the hypotheses posed at the outset of the study. Any unexpected findings or anomalies are addressed, providing a comprehensive understanding of the research outcomes. Overall, the results contribute to the broader field of study by offering insights that could inform future research directions or practical applications.
Discussion
In this study, endophytic fungi were isolated from four Amazonian medicinal plant species collected in Valle del Sacta, Bolivia. The isolation process involved disinfecting leaf surfaces and culturing fragments on PDA medium supplemented with chloramphenicol. Four distinct fungal strains were identified as belonging to the genera Fusarium (SMB-20), Aspergillus (SMB-18, SMB-22), and Alternaria (SMB-28) through both morphological assessments and molecular techniques, specifically amplifying the 18S rDNA gene. Phylogenetic analysis indicated close relationships with other fungal species, although species-level identification was complicated by limited molecular data.
The chemical profiles of the crude extracts from these fungi were analyzed using thin-layer chromatography (TLC), revealing the presence of flavonoids, terpenoids, and phenolic compounds. Antimicrobial assays demonstrated that the extracts exhibited significant antibacterial activity against Gram-positive bacteria, with minimum inhibitory concentrations (MICs) ranging from 15.6 to 100 µg/mL. Notably, Aspergillus sp. SMB-22 showed the most potent antibacterial effects, particularly against Staphylococcus aureus and Propionibacterium acnes. Additionally, the antifungal potential of these endophytic fungi was assessed through dual culture assays, where Aspergillus sp. SMB-22 exhibited the highest inhibition rates against phytopathogenic fungi, indicating their potential as biocontrol agents in agricultural applications.