Metodologies analítiques per a l’estudi de compostos al•leloquímics en conreus de blat

Abstract

El blat és un dels cereals més cultivats i d’elevada significança a nivell mundial. Amb l’augment de la població i el voler mantenir un elevat rendiment en la producció d’aquest cereal, des de els anys 50 el sistema de control de plagues, males herbes i malalties s’ha dut a terme amb l’ús de productes químics sintètics, els plaguicides. Derivat de l’ús continuat d’aquests productes, a mida que augmenta la demanada per una gestió agrícola més econòmica, creix la preocupació per l'impacte ambiental i la salut humana derivat de l’ús abusiu dels plaguicides, la resistència desenvolupada envers a aquests per les males herbes, i els creixents costos en producció i protecció dels cultius. Tots aquests fets, han portat als productors agrícoles i als científics de molts països a buscar alternatives menys agressives al medi ambient i a la població en general. L’al•lelopatia es pot definir a grans trets com la influència directa d'una substància química, alliberada per una planta, sobre el desenvolupament i creixement d'una altre. Des de que es coneix que els compostos al•leloquímics (provinents del metabolisme secundari) i els seus productes de descomposició juguen un paper important en la resistència d’una planta envers a la lluita contra plagues i males herbes, ha augmentat l’ interès científic per potenciar el seu ús. Per a poder facilitar la comprensió del mecanisme de l’al•lelopatia, és important identificar quins d’ells són presents en la planta. Dins la gran diversitat de molècules procedents del metabolisme secundari de les plantes, els principals compostos amb propietats al•leloquímiques en cereals (Triticum aestivum, Zea mays, Secale cereale) pertanyen a la família de les benzoxazinones. Els àcids hidroxàmics s’acumulen a la planta en forma de glucòsids (biològicament inactius) però enzimàticament transformats a les actives aglucones per l’acció de la beta-glucosidasa quan el teixit vegetal es veu danyat i les aglucones són espontàniament degradades a les corresponents benzoxazolinones. Un cop alliberades al sòl, són transformades a traves de factors tan biòtics com abiòtics a altres compostos químics els quals poden tenir una activitat fitotòxica molt més destacada. Tots els òrgans vegetals contenen quantitats variables de substàncies al•lelopàtiques que poden ésser alliberades al medi ambient per mitjà de l’exsudació de les arrels, lixiviació, volatilització i descomposició dels residus de les plantes en el sòl.

Amb el principal objectiu de determinar el contingut de compostos al•lelopàtics en plantes de blat i els seus productes de degradació en el sòl agrícola, en diferents varietats de blat cultivades sota diferents sistemes de cultiu, durant el transcurs d’aquesta tesi s’han desenvolupat diverses metodologies per al seu anàlisi, resultant ser més sensibles i selectives que les descrites en bibliografia. Dites metodologies es basen en una extracció per líquids pressuritzats (PLE), seguit d’una purificació de l’extracte i el posterior anàlisi a través de la cromatografia de líquids acoblada a l’espectrometria de masses (LC-MS).

Wheat is one of the most grains grown and of high significance worldwide. With the increase in population and in order to maintain a high performance in the production of this grain, since the 1950s the system of controlling pests, weeds and diseases, it has been carried out with the use of synthetic chemicals, the pesticides. With increasing the demand for a more economic agricultural management, the concern grows for the impact on the environment and health and the increase of cases of resistance to weeds. All these facts have led farmers and scientists in many countries to find alternatives less aggressive with the environment and the population in general. One of these alternatives is to exploit the allelopathy. The Allelopathy can be defined broadly as the direct influence of a chemical, released by a plant, in the development and growth of another. Since it is known that the allelochemicals compounds (from the secondary metabolism) and its decomposition products play an important role in plant resistance to combat pests and weeds, the scientific interest has increased to promote its use. The thesis discusses applying various techniques of LC-MS and LC-MS/MS to study the presence of allelochemicals compounds, in different parts of wheat (leaves, roots, and seeds) as their degradation products in agricultural soils.