Phytotoxic potential of species from the Atlantic shrubland for weed control

Abstract

Weeds are the major problem in world agriculture because they cause losses in crop yields. Therefore, farmers have increased herbicide use. However, the intensive use of synthetic herbicides may threaten sustainable agricultural production and has resulted in serious environmental problems together to the development of weed resistance. That is why other techniques based on natural products to control weeds are being developed, because of the great diversity and novelty of their formulas, the potential specificity of their biological action, and also by the reduced probability of producing harmful accumulations and harmful waste in water and soil. One of the important benefits of the chemical composition and structural features of natural products are their lack of "unnatural" ring structures, the low amount of heavy atoms and that most of these compounds are rapidly degraded in the environment, thus having little or no impact. Furthermore, natural phytotoxins usually act at various different target points than the conventional herbicides, presenting many different modes of action which prevents the development of resistances. For these reasons, Allelopathy, based in the release from plants of secondary metabolites by volatilization, exudation and lixiviation from vegetal tissues, offers new possibilities for weed control. The main objective of this PhD project is to test the phytotoxic activity of several species of the Atlantic shrubland on the germination and growth of weeds, to select the more active materials and compounds for their use as natural herbicides.

Las malas hierbas son el mayor problema en la agricultura mundial, ya que causan grandes pérdidas en el rendimiento del cultivo; por ello, los agricultores han aumentado el uso de herbicidas. Sin embargo, el uso intensivo de herbicidas sintéticos puede amenazar la producción agrícola sostenible y ha dado lugar a graves problemas ambientales y a la resistencia de las malas hierbas. Es por eso que se están desarrollando otras técnicas basadas en productos naturales para el control de malezas, debido a la gran diversidad y lo novedoso de sus fórmulas, la potencial especificidad de su acción biológica, y también por la reducida probabilidad de producir acumulaciones dañinas y residuos perjudiciales en aguas y suelos. Uno de los importantes beneficios de la composición química y de las características estructurales de los productos naturales son la ausencia de estructuras de anillo ?antinaturales?, la baja cantidad de átomos pesados y que la mayoría de estos compuestos son rápidamente degradados en el medio ambiente, por lo que tienen un bajo o nulo impacto. Además, las fitotoxinas naturales suelen actuar en dianas distintas a las de los herbicidas convencionales, presentando numerosos y diferentes modos de acción, lo que evita la aparición de resistencias. Por todo ello, la Alelopatía, que estudia la interacción entre plantas a través de sus metabolitos secundarios, liberados mediante volatilización, exudación y lixiviación de tejidos vegetales, constituye en este sentido un campo de investigación relativamente moderno y muy prometedor. La presente tesis doctoral tiene como objetivo principal la valoración de la actividad fitotóxica de varias especies del matorral atlántico sobre la germinación y el crecimiento de arvenses, con el fin de seleccionar los materiales y compuestos más activos para su aprovechamiento como herbicidas naturales.

As herbas ruíns son o meirande problema na agricultura mundial, xa que causan grandes perdas no rendemento do cultivo. Por iso, os agricultores aumentaron o uso de herbicidas. Con todo, o uso intensivo de herbicidas sintéticos pode ameazar a produción agrícola sostible e dar lugar a graves problemas ambientais e á resistencia das herbas ruíns. É por iso que se están desenvolvendo outras técnicas baseadas en produtos naturais para o control de malezas, debido á gran diversidade e o novedoso das súas fórmulas, á potencial especificidade da súa acción biolóxica, e tamén pola reducida probabilidade de producir acumulacións daniñas e residuos perxudiciais en augas e solos. Un dos importantes beneficios da composición química e das características estructurais dos produtos naturais, son a ausencia de estruturas de anel ?antinaturais?, a baixa cantidade de átomos pesados, e que a maioría destes compostos son rápidamente degradados no medio ambiente, polo que teñen un baixo ou nulo impacto. Ademais, as fitotoxinas naturais adoitan actuar en dianas distintas ás dos herbicidas convencionais, presentando numerosos e diferentes modos de acción, o que evita a aparición de resistencias. Por todo iso, a Alelopatía, que estuda a interacción entre plantas a través dos seus metabolitos secundarios, liberados mediante volatilización, exudación e lixiviación de tecidos vexetais, constitúe neste sentido un campo de investigación relativamente moderno e moi prometedor. A presente tese doutoral ten como obxectivo principal a valoración da actividade fitotóxica de varias especies da matogueira atlántica sobre a xerminación e o crecemento de arvenses, co fin de seleccionar os materiais e compostos máis activos para o seu aproveitamento como herbicidas naturais.