@misc{10481/103737,
year = {2025},
url = {https://hdl.handle.net/10481/103737},
abstract = {Los hongos fitopatógenos son la principal causa de pérdidas en el sector agrícola, responsables de
graves daños ecológicos y económicos. A pesar de que el uso de agroquímicos es el método
preferido para el control de estos patógenos de plantas, presentan desafíos medioambientales. Por
ello, se necesitan nuevas alternativas para controlar su infección en plantas con bajo riesgo para el
medio ambiente y la salud humana. Hoy en día, el uso de cepas microbianas y su actividad
antagónica presentan ventajas para el biocontrol de fitopatógenos. Los hongos se consideran una
de las fuentes más prolíficas de Productos Naturales, con una amplia diversidad estructural y
biológica. Sin embargo, la mayor parte de su potencial biosintético permanece inactivo en
condiciones estándares de laboratorio, lo que requiere aplicar aproximaciones basadas en
técnicas de cultivo efectivas para explorar su diversidad química única. Este estudio evaluó
diferentes métodos innovadores para inducir la producción de metabolitos secundarios bioactivos
en una amplia diversidad de hongos, y la evaluación de su potencial como fungicidas frente a cuatro
hongos fitopatógenos relevantes.
Las interacciones microbianas juegan un papel crucial en su entorno natural a través de la
producción de metabolitos/señales. Estas interacciones naturales pueden ser imitadas
artificialmente mediante técnicas de co-cultivo. Inicialmente, se co-cultivaron 762 cepas aisladas
de numerosos orígenes geográficos frente al hongo fitopatógeno Botrytis cinerea, resultando en 93
antagonismos positivos (12% de tasa de éxito). Las zonas de inhibición y micelio inhibido del
fitopatógeno fueron extraídas para identificar los metabolitos responsables de los antagonismos.
Los análisis de espectrometría de masas revelaron una clara comunicación bidireccional entre
ambas cepas co-cultivadas, y más interesante aún, las interacciones fúngicas con B. cinerea
indujeron la activación de rutas silenciosas para la biosíntesis de nuevos metabolitos.
Se exploró una segunda metodología para maximizar la producción de nuevos compuestos
bioactivos, involucrando condiciones nutricionales específicas combinado con el modificador
epigenético SAHA, en una nueva selección de cepas fúngicas aisladas de muestras de hojarascas
recolectadas en Sudáfrica. Estudios de metabolómica no dirigida mostraron que las variaciones en
la composición del medio indujeron importantes cambios en los perfiles metabolómicos, siendo
determinante para la producción de metabolitos únicos, donde la fermentación en estado sólido
en el medio BRFT fue la condición más productiva. Además, la adición de SAHA aumentó
significativamente la diversidad y la cantidad de metabolitos en todos los medios de fermentación.
Métodos avanzados de cribado de alto rendimiento (HTS) permitieron desarrollar una plataforma
efectiva y robusta para identificar nuevos agentes antifúngicos frente a Botrytis cinerea,
Colletotrichum acutatum, Fusarium proliferatum y Magnaporthe grisea. Esta plataforma HTS fue
validada para una amplia variedad de muestras, desde compuestos sintéticos hasta mezclas
naturales complejas. El método HTS por microdilución mostró mayor eficiencia para evaluar el
potencial antifúngico, el cual fue aplicado para caracterizar la diversidad química inducida en
hongos asociados a hojarasca. El cribado primario reveló un alto número de extractos activos
(n=340, 14% tasa de éxito), explicado por una amplia variedad de compuestos bioactivos
conocidos. Además, el SAHA mejoró la diversidad química general y, en consecuencia, las tasas de
acierto de actividad antifúngica, permitiendo identificar metabolitos poco expresados como la
nueva molécula libertamide, producida por la cepa Libertasomyces aloeticus CF-168990, que resultó ser un posible nuevo biofungicida para la mancha foliar de septoria causada por
Zymoseptoria tritici.
En resumen, este estudio ha integrado diferentes enfoques basados en el cultivo de una amplia
diversidad de cepas fúngicas, con el objetivo de explorar su potencial biosintético silente para
producir metabolitos bioactivos. Además, la implementación de métodos analíticos avanzados,
tanto en la caracterización química como en la actividad biológica, facilitó el descubrimiento de
posibles nuevos fungicidas para el biocontrol de hongos fitopatógenos relevantes.},
abstract = {Fungal phytopathogens are the major cause of agricultural losses, responsible for severe ecological
and economic damage. Despite agrochemical agents are the preferred method to control these
plant pathogens, they present environmental challenges. Therefore, new alternatives are needed to
control plant diseases with low risk to the environment and human health. Nowadays, the use of
microbial strains and their antagonistic activities present advantages for the biocontrol of
phytopathogens. Fungi are considered one of the most prolific sources of Natural Products with a
broad structural and biological diversity. However, most of their biosynthetic potential remain
inactive under standard laboratory conditions, which requires effective cultured-based approaches
to explore their unique chemical diversity. This study assessed different innovative methods to
induce the production of bioactive secondary metabolites in a broad diversity of fungal strains, as
well as the evaluation of their potential as fungicides against four relevant phytopathogens.
Microbial interactions play a crucial role within their natural environment through the production of
metabolites/signals. These natural interactions can be artificially mimicked by co-culturing
techniques. Initially, 762 strains isolated from numerous geographical origins were co-cultured with
the fungal phytopathogen Botrytis cinerea, resulting in 93 positive antagonisms (12% hit-rate). The
inhibition zones and inhibited mycelia of the phytopathogen were extracted to identify the
metabolites responsible for the antagonisms. Mass spectrometry analyses revealed a clear
bidirectional communication between both co-cultured strains, and more interestingly, fungal
interactions with B. cinerea induced the activation of silent pathways for the biosynthesis of new
metabolites.
A second methodology was explored to maximize the production of novel bioactive compounds,
involving specific nutritional arrays combined with the epigenetic elicitor SAHA, on a new selection
of fungal strains isolated from leaf-litter collected in South Africa. Untargeted metabolomics
showed that variations in the medium composition induced important changes in the metabolomic
profiles, determining the production of unique metabolites, being the solid-state fermentation in the
medium BRFT the most productive condition. Moreover, the addition of SAHA significantly
increased the diversity and amounts of metabolites in all fermentation media.
Advanced high-throughput screening (HTS) methods allowed to develop an effective and robust
platform to identify new antifungal agents against Botrytis cinerea, Colletotrichum acutatum,
Fusarium proliferatum and Magnaporthe grisea. The HTS Platform has been validated for a wide
range of samples from synthetic compounds to complex natural mixtures. This HTS microdilution
method showed greater efficiency to assess the antifungal potential, that was applied to
characterize the chemical diversity induced in leaf-litter-associated fungi. The primary screening
revealed a high number of active extracts (n=340, 14% hit-rate), what was explained by a broad
variety of known bioactive compounds. Moreover, SAHA enhanced the general chemical diversity,
and consequently the antifungal activity hit-rates, allowing the identification of poorly expressed
metabolites such as the novel molecule libertamide, produced by the strain Libertasomyces
aloeticus CF-168990, a potential new bio-fungicide for septoria leave blotch caused by
Zymoseptoria tritici. In summary, this study has integrated different culture-based approached on a wide diversity of
fungal strains to successfully explore their cryptic biosynthetic potential to produce bioactive
metabolites. Furthermore, the implementation of advances analytical methods, both in chemical
and biological activity characterization, has facilitated the discovery of possible new fungicides for
the biocontrol of relevant phytopathogens.},
organization = {Tesis Univ. Granada.},
organization = {Fundación MEDINA},
publisher = {Universidad de Granada},
title = {Expanding chemical diversity in fungi and evaluation of its application for discovering new antifungal agents},
author = {Serrano Bacallao, Rachel},
}