Application of methanolic extracts of Thymus vulgaris, Peganum harmala, Cuminum cyminum and Stachys lavandulifolia in control of Fusarium culmorum and F. graminearum in laboratory and green house conditions

Document Type : Research Paper

Authors

1 Former MSc Student, Department of Plant Protection ,Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.

2 Assistant Professor , Department of Plant Protection, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran.

3 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Marand Branch, Islamic Azad University, Marand, Iran.

Abstract

Abstract
Fusarium culmorum and F. graminearum are causal agents of the important disease of cereals that lead to extensive yield and quality loss of wheat. Due to the hazardous effect of chemical compounds, alternative method to control these pathogens in the field is necessary. In this study, the effects of methanolic extract of Thymus vulgaris, Peganum harmala,Cuminum cyminum and Stachys lavandulifolia on mycelial growth of these  species was studied in laboratory and green house conditions. The antimicrobial activity of these pathogens was determined through poison food assay at 250, 500, 750 and 1000 ppm concentrations. Among all methanolic extracts, T. vulgaris extract at concentration of 1000 ppm was potentially effective against F. culmorum by 81.25%. Also, methanolic extracts of P. harmala at concentration of 1000 ppm showed high antifungal activity against F. graminearum by 82.33%. Thymus vulgaris extract had the lowest MIC value (1 mg/ml) and MFC value (2 mg/ml) for F. culmorum. Also, Peganum harmala extract had the lowest MIC value (0.78 mg/ml) and MFC value (1.56 mg/ml) for F. graminearum. Methanolic extract of T. vulgaris and P. harmala were effective in incrising wet and dry weight of roots and shoots in greenhouse condition, too.

Keywords

References

کاظمی اربط ح، 1384. مورفولوژی و آناتومی غلات. دانشگاه تبریز. 588 صفحه.
حبیب زاده س و بیگی ف، 1397. بررسی خاصیت ضد قارچی چند عصاره گیاهی از گیاهان بومی شما ایران بر روی بیمارگرPenicillium digitatum. پژوهش های کاربردی در گیاه پزشکی. دوره 7، شماره 1 ، صفحه­های 123-134.
حیدریان الف و ارشاد ج، 1380. شناسایی قارچ های همراه طوقه و ریشه گندم های آبی استان چهار محال و بختیاری. دوره 37، شماره­های 2-1، صفحه­های 113-97.
صفائی د، یونسی ح و شیخ الاسلامی م، 1390. گونه­های فوزاریوم عامل پوسیدگی ریشه و طوقه گندم در استان کرمانشاه. بیماری های گیاهی، دوره 48، شماره 2، صفحه­های 168-165.
صفری ن، همتی ر، فرزانه م و چگینی س، 1393. بررسی تاثیر اسانس سه گونه گیاه دارویی آویشن دنایی، نعناع فلفی و مرزه خوزستانی در کنترل Penicillium expansumعامل پوسیدگی کپک آبی سیب. پژوهش های کاربردی در گیاه پزشکی. دوره 3، شماره 1، صفحه­های 33-19.
غزلباش ن، عبدالهی م و شهریاری د، 1392. اثر ضد قارچی عصاره آویشن شیرازی و چویل بر قارچ عامل پژمردگی گوجه فرنگی، Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici، در شرایط آزمایشگاهی و گلخانه ای. مجله علمی کشاوری گیاهپزشکی، دوره 36، شماره 4، صفحه­های ­65-53.
فراهانی ح س، میرابوالفتحی م، رضایی دانش ی. کرمی اسبو ر الف، 1391. اثر پنج اسانس گیاهی بر تولیدزرالنون و رشد  Fusarium graminearum. آفات و بیمار یهای گیاهی، دوره 80، شماره 1، صفحه­های 94-81.
مصحفی م ح, منصوری ش , شریفی فر ف و خشنودی م، 1385.  اثرات ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی اسانس و عصاره گیاه آویشن شیرازی در برون تن. مجله دانشگاه علوم پزشکی کرمان، دوره14، شماره 1، صفحه­های 43-33.
نائینی ع، جلایر نادری ن، شکری ح ا، دواتی ع و ربیعی س م ر، 1394. ارزیابی اثرات ضد قارچی دهانشویه ی مرکب (زیره سبز، بادرنجبویه و چای سبز) بر سویه استاندارد کاندیدا آلبکنس (ATCC=10231). مجله دانشکده دندانپزشکی مشهد، شماره 39، دوره 3، صفحه­های 282-273.
نائینی ع، ناصری م، کمال نژاد م، خوش زبن ف، رحبیان ط، اسماعیل زاده نامی ح، منصوری ص و زاویه د، 1390. بررسی اثرات اسانس ها و عصاره های 50 گیاه دارویی ایران روی سویه ای استاندارد کاندیدا آلبیکنس در شرایط آزمایشگاهی. فصل نامه گیاهان دارویی، سال دهم، دوره 2، شماره 38، صفحه­های 172-163.
نطنزیان قهفرخی م، ستاری م، یادگاری م ح، گودرزی غ ر و سحرخیز م ج، 1387. اثرات ضد قارچی اسانس و عصاره الکلی زنیان علیه ایزوله های بالیتی مقاوم و حساس به فلوکونازول کاندیدا آلبیکنس در شرایط ازمایشگاهی. مجله علوم پزشکی مدرس، دوره 11، شماره­های 1 و 2، صفحه­های­ 97-91.
نقدی بادی ح و مکی زاده تفتی م، 1382. مروری بر گیاه آویشن (.Thymus vulgaris L). فصلنامه گیاهان دارویی، دوره 1، شماره 7، صفحه­­های 12-1.
Abdel-Ghany TM, Roushdy MM, Mohamed A and Abboud A, 2015. Efficacy of certain plant extracts as safe fungicides against phytopathogenic and mycotoxigenic fungi. Agricultural and Biological Sciences Journal 1(3): 71-75.
Abdolmaleki M, Bahraminejad S, Salari M, Abbasi S and  Panjehkeh N, 2011. Study of antifungal effect Mentha piperita L. on plant pathogen fungi. Medical Plants 38: 26-34.
Abdolmaleki M, Salari M, Bahraminejad S, Panjekeh N and Abassi S, 2008. Antifungal activity of cinnamon (Cinnamomum zelanicum) crude extracts against some phytopathogenic fungi. Iranian Journal of Plant Pathology 44: 255-26.
Abril M, Curry KJ, Smith BJ and Wedge DE, 2008. Improved microassays used to test natural product-based and conventional fungicides on plant pathogenic fungi. Plant Disease, 92(1):106-112.
Azizi Z, Pourseyedi S, Khatami M and Mohammadi H, 2016. Stachys lavandulifolia and Lathyrus sp. mediated for green synthesis of silver nanoparticles and evaluation its antifungal activity against Dothiorella sarmentorum. Journal of Cluster Science 27(5):1613-1628.
Bansal KR and Rajesh KG, 2000. Evaluation of plant extracts against Fusarium oxysporum, wilt pathogen of fenugreek, Indian. Journal of Phytopathology 53 (1): 107-108.
Booth C, 1971. The Ggenus Fusarium. Commonwealth Mycological Institute, Kew Survey. England,pp237.
Choudhury D, Anand YR, Kundu S, Nath R, Kole RK and Saha J, 2017. Effect of plant extracts against sheath blight of rice caused by Rhizoctonia solani. Journal of Pharmacognosy and phytochemistry 6(4):399-404.
Crombie WML and Crombie L, 1986. Distribution of avenacins A-1, A-2, B-1 and B-2 in oat roots their fungicidal activity towards, take-all fungus. Phytochemistry 25: 2069-2073.
Daferera DJ, Ziogas BN and Polissiou MG, 2003. The effectiveness of plant essential oils on the growth of Botrytis cinerea, Fusarium sp. and Clavibacter michiganensis subsp. ichiganensis. Crop protection 22(1):39-42.
Dev U, Devakumar C, Mohan J and Agarwal PC, 2004. Antifungal activity of aroma chemicals against seed-borne fungi. Journal of essential oil Research, pp 5.
Diba K, Shoar MG, Shabatkhori M and Khorshivand Z, 2011. Antifungal activity of alcoholic extract of Peganum harmala seeds. Journal of Medicinal Plant Research 5(23):5550-4.
Ghesemi A, 2010. Medicinal and aromatic plants. 2ed .Islamic Azad University Pub, 2-10. Gillitzer P, Martin AC, Kantar M, Kauppi K, Dahlberg S, Lis D, 2012.Optimization of screening of native and naturalized plants from Minnesota for antimicrobial activity. Journal of Medical Plants Research 6(6): 938-49.  
Gohil VP and Vala GD, 1996. .Effect of extracts of some medicinal plants on the growth of Fusarium moniliforme, Journal of  Mycological Plant Pathology 26 (1): 110- 111.
Gour HN and Sharmaik C, 1998. Inhibition of growth, Sporulation and Phytotoxicity of Fusarium oxysporum fungal species Cumini, a wilt pathogen of cumin by plant extracts. Journal of  Mycological Plant Pathology 2: 76- 77.
Hill JP and Blunt DT, 1994. Wheat seedlings response to root infection by Cochliobolus sativus and Fusarium acuminatum . Plant Disease 78:1150-1152.
Leslie JF and Summerell BA, 2006. The Fusarium laboratory manual: Black well publishing, pp 388.
Lira-De León KL, Ramírez-Mares MV, Sánchez-López V, Ramírez-Lepe M., Salas-Coronado R, Santos-Sánchez NF Valadez-Blanco R and Hernández-Carlos B, 2014.Effect of crude plant extracts from some Oaxacan two deleterious fungal phytopathogens and extract compatibility with a biofertilizer strain. Frontiers in Microbiology 5: 1-10.
 Marjorie M, 1999. Plant products as antimicrobial agents. Clinical Microbiology Reviews 12: 564- 582.
Moghim H, Taghipoor S, Shahinfard N, Kheiri S and Rafieian S, 2014. Antifungal effects of Allium ascalonicum, Marticaria chamomilla and Stachys lavandulifolia extracts on Candida albicans. Journal of HerbMed Pharmacology 3-8.
Mohagheghzadeh A, Faridi P, Shams-Ardakani M and Ghasemi Y, 2006. Medicinal smokes. Journal of Ethnopharmacology 108(2):161-184.
Nelson DE, Desjardins AE and Plattner RD, 1993. Fumonisins, mycotoxins produced by Fusarium species: biology, chemistry and significance. Annual Review of Phytopathology 31: 233-252.
Nelson P T, Toussoun TA and Marasas WFO, 1983. Fusarium Species: an Illustred Manual for Identification: The Pennsylvania State University, pp 167.
On A, Wong F, Ko Q, Tweddell RT, Antoun H. and Avis TJ, 2015. Antifungal effect of compost tea microorganism on tomato pathogens. Biological Control 80:63-69.
Parry DW, Jenkinson P and Mcleod L, 1995. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals. Review of  Plant Patholology. 44: 207-238.
Perez-Sanchez R, Infante F, Galvez C and Ubera JL, 2007. Fungitoxic activity against phytopathogenic fungi and chemical composition of Thymus zygis essential oils. Food Science and Technology 13: 341-347.
Pfaller MA, Sheehan DJ and Rex JH, 2004. Determination of fungicidal activities against yeasts and molds: lessons learned from bactericidial testing and the need for standardization. Clinical Microbiological Review, 17:268-280.
Pinto, J. M. A., Souza, E. A. and Oliveira, D. F. 2010. Use of Plant extract in the control of common bean anthracnose. Crop Prot. 29:838-842.
Prashanth D and John S,1999. Antibacterial activity of Peganum harmala. Fitoterapia 70: 438-439.
Rasooli I, MB Rezaei and  Allameh A. 2006. Growth inhibition and morphological alterations of Aspergillus niger by essential oils from Thymus eriocalyx and Thymus x-porlock. Food Control 17: 359-364.
Sarpeleh A, Sharifi K and Sonbolkar A, 2009.Evidence of antifungal activity of wild rue (Peganum harmala L.) on phytopathogenic fungi. Journal of Plant Diseases and Protection, 116(5): 208-213.
Sajjadi M and Amiri H, 2007. Chemical constituents of the essential oils of different stages of the growth of Stachys lavandulifolia Vahl. from Iran.Pakistan Journal of Biological Sciences: 10(16):2784-6.
Scherm B, Balmas V, Spanu F, Pani G, Delogu G, Pasquali M and Migheli Q, 2013. Fusarium culmorum :causal agent of foot and root rot and head blight on wheat. Molecular Plasnt Pthology 14 (4):323-341.
Sharbatkori M, 2007. Study of cidal effect of alcoholic extract of Peganum harmala seeds on Echinococcus granulosus protoscolex. Tehran Univ Med J. 7(2):101-8.
Skaltsa HD, Demetzos C, Lazari D and Sokovic M, 2003. Essential oil analysis and antimicrobial activity of eight Stachys species from Greece. Phytochemistry 64(3):743-52.
Smiley RW, 1996. Pathogenic fungi associated with Fusarium Foot Rot of winter wheat in the semiarid pacific mosthwest. Plant Disease 80: 944-949.
Sneh, B, Burpee LL and Ogoshi A, 1991. Identification of Rhizoctonia species. The American Phytopathological Society Press, St.Paul Minnesota, 133 pp.
Someya N, Kataoka N, Hirayae K, Hibi T and Akutsu K, 2000. Biological control of cyclamen soil borne diseases by Serratia marcescens strain B2. Plant Disease 84:334-340.
Soylu S, Yigitbas H, Soylu EM and Kurt Ş, 2007. Antifungal effects of essential oils from oregano and fennel on Sclerotinia sclerotiorum. Journal of Applied Microbiology 103(4):1021-30.
Journal of Applied Research in Plant Protection
Volume 8, Issue 1
June 2019
Pages 97-115

Files

History

  • Receive Date: 03 July 2019
  • Accept Date: 03 July 2019

Share

How to cite

Statistics