دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی 3041-9638 4 2 2026 08 23 In vitro antifungal activity of plant-derived metabolites against Curvularia tsudae isolated from Lawsonia roots اثر ضدقارچی متابولیت‌های گیاهی بر Curvularia tsudae جداسازی‌شده از ریشه لاوسون در شرایط آزمایشگاهی 9 21 252143 10.22034/jrpsm.2026.570645.1105 FA مهسا مشیدی عضو سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، رشت، ایران هادی رهاننده گروه گیاه‌پزشکی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران 0000-0001-7272-7354 آرش شریفی اشکلک عضو سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، رشت، ایران Journal Article 2026 06 04 Background and Objectives:Ornamental coniferous plants play an essential role in urban green spaces, parks, and landscape design due to their aesthetic value, ecological functions, and adaptability to diverse environmental conditions. Among these plants, Lawson cypress (Chamaecyparis lawsoniana) is widely cultivated because of its desirable growth form, foliage color, and ornamental appeal. However, root decline and root-associated disorders represent a major constraint to the sustainability and visual quality of these plants. Such disorders are frequently associated with soil-borne and root-associated fungi, particularly dematiaceous fungi, which may persist as saprophytes or endophytes and become opportunistic pathogens under stress conditions. Species belonging to the genus Curvularia have increasingly been reported from the rhizosphere and root tissues of ornamental and woody plants and are often linked to symptoms such as reduced vigor, chlorosis, and progressive decline. Climate change–related stresses, including fluctuations in temperature and soil moisture, can further disturb the balance between host plants and associated microorganisms, facilitating the pathogenic behavior of otherwise latent fungi. Management of root-associated fungal diseases traditionally relies on chemical fungicides. Although effective in the short term, repeated fungicide applications raise concerns regarding the development of resistant fungal populations, environmental contamination, and potential risks to human health. Consequently, there is growing interest in environmentally friendly alternatives, particularly plant-derived metabolites and essential oils, which are rich in bioactive compounds with documented antifungal properties. The present study aimed to isolate and identify a fungal species associated with root decline symptoms in C. lawsoniana and to evaluate the in vitro antifungal activity of selected plant essential oils against the identified isolate. In addition, the efficacy of these natural products was compared with commonly used chemical fungicides to assess their potential as sustainable disease management options. Materials and Methods:Root samples were collected from Lawson cypress plants exhibiting decline and root rot symptoms in Guilan Province, northern Iran. After surface sterilization, root segments were plated on potato dextrose agar (PDA), and the dominant fungal isolate was purified through successive subculturing. Morphological identification was conducted based on colony characteristics and microscopic features of conidiophores and conidia. Molecular identification was performed by amplification and sequencing of the internal transcribed spacer (ITS) region of rDNA using universal primers ITS5 and ITS4. The obtained sequence was compared with reference sequences in the GenBank database using BLAST analysis. Phylogenetic relationships were inferred using the Neighbor-Joining method, and the evolutionary stability of branches was assessed by bootstrap analysis. Twelve plant essential oils, including thyme (Thymus vulgaris), ajwain (Trachyspermum ammi), kakuti (Ziziphora clinopodioides), lemongrass (Cymbopogon citratus), rosemary (Rosmarinus officinalis), peppermint (Mentha piperita), lavender (Lavandula angustifolia), fennel (Foeniculum vulgare), myrtle (Myrtus communis), eucalyptus (Eucalyptus globulus), galbanum (Ferula gummosa), and Persian hogweed (Heracleum persicum), were evaluated for antifungal activity. Antifungal assays were conducted using three complementary in vitro methods: disk diffusion, poisoned food (medium incorporation), and spore germination tests at different concentrations. Five chemical fungicides—mancozeb, thiophanate-methyl, copper oxychloride, iprodione + carbendazim (Rovral-TS), and Bordeaux mixture—were tested at 2000 mg L⁻¹ as chemical controls. All experiments were arranged in a completely randomized factorial design with three replications. Data were analyzed using analysis of variance (ANOVA), and mean comparisons were performed using Duncan’s multiple range test at P ≤ 0.05. Results:Based on morphological traits and ITS rDNA sequence analysis, the fungal isolate obtained from Lawson cypress roots was identified as Curvularia tsudae and deposited in GenBank under accession number PX096193. Phylogenetic analysis confirmed that the isolate clustered within the Curvularia tsudae species complex, consistent with previous reports indicating limited species-level resolution of the ITS region within this genus. The disk diffusion assay revealed significant differences among essential oils in their ability to inhibit mycelial growth. Thyme essential oil exhibited the highest inhibitory effect, while several other oils showed limited or no significant activity compared with the control. In the poisoned food assay, a stronger antifungal response was observed. Thyme, ajwain, and lemongrass essential oils completely inhibited mycelial growth of C. tsudae at higher concentrations, indicating pronounced antifungal efficacy. Other essential oils displayed moderate to low inhibitory effects, with inhibition generally increasing as concentration increased. Spore germination assays demonstrated that lemongrass and ajwain essential oils were the most effective in suppressing spore germination, whereas thyme essential oil showed a moderate inhibitory effect. In contrast, all tested chemical fungicides completely inhibited spore germination, confirming their high efficacy under laboratory conditions. Evaluation of fungicidal versus fungistatic activity revealed that thyme, ajwain, and lemongrass essential oils exerted true fungicidal effects, as no fungal regrowth occurred after transfer to fresh medium. Kakuti essential oil, however, exhibited a fungistatic effect, allowing fungal regrowth after removal of the treatment. Chemical fungicides varied in their mode of action, with some acting fungicidally and others primarily fungistatically. Conclusion:This study demonstrated that Curvularia tsudae is associated with root decline symptoms in Lawson cypress and highlighted the considerable in vitro antifungal potential of selected plant-derived essential oils against this fungus. In particular, thyme, ajwain, and lemongrass essential oils showed strong inhibitory effects on mycelial growth and spore germination and exhibited fungicidal activity comparable, though not identical, to that of chemical fungicides. Although chemical fungicides achieved complete inhibition of spore germination, the observed efficacy of certain essential oils underscores their potential as environmentally friendly alternatives or complementary tools in integrated disease management strategies. These findings support further investigations under greenhouse and field conditions to evaluate the practical applicability, formulation stability, and phytotoxicity of these natural products. Overall, plant essential oils represent promising candidates for reducing reliance on synthetic fungicides and promoting sustainable management of root-associated fungal diseases in ornamental plants. سابقه و هدف :درختچه‌های زینتی سوزنی‌برگ، به‌ویژه سرو لاوسون (Chamaecyparis lawsoniana)، نقش مهمی در فضاهای سبز شهری و مناظر زینتی ایفا می‌کنند. با این حال، اختلالات ریشه‌ای و زوال تدریجی این گیاهان که اغلب با حضور قارچ‌های خاکزاد و قارچ‌های تیره‌رنگ همراه است، می‌تواند موجب کاهش کیفیت، دوام و ارزش زیباشناختی آن‌ها شود. در سال‌های اخیر، گونه‌هایی از جنس Curvularia به‌عنوان قارچ‌های فرصت‌طلب مرتبط با زوال ریشه در گیاهان زینتی گزارش شده‌اند. هم‌زمان، وابستگی گسترده به قارچ‌کش‌های شیمیایی برای مدیریت این بیماری‌ها با پیامدهایی نظیر بروز مقاومت، آلودگی محیط‌زیست و مخاطرات سلامت انسانی همراه بوده است. در این راستا، متابولیت‌ها و اسانس‌های گیاهی به‌عنوان منابع طبیعی ترکیبات زیست‌فعال، توجه زیادی را به‌عنوان گزینه‌هایی زیست‌سازگار و کم‌خطر جلب کرده‌اند. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که برخی اسانس‌های گیاهی قادرند رشد ریسه‌ای و جوانه‌زنی اسپور قارچ‌های بیماری‌زای گیاهی را مهار کنند، اما اطلاعات مربوط به اثر آن‌ها بر قارچ‌های مرتبط با زوال ریشه سرو لاوسون محدود است. هدف از این پژوهش، جداسازی و شناسایی یک قارچ همراه با علائم زوال ریشه سرو لاوسون و ارزیابی فعالیت ضدقارچی اسانس‌ها و متابولیت‌های گیاهی منتخب علیه جدایه شناسایی‌شده در شرایط آزمایشگاهی، و مقایسه کارایی آن‌ها با قارچ‌کش‌های شیمیایی متداول بود. مواد و روش‌ها : نمونه‌های ریشه از درختان سرو لاوسون دارای علائم زوال و پوسیدگی ریشه از استان گیلان جمع‌آوری شد. پس از ضدعفونی سطحی، قطعات ریشه روی محیط کشت PDA کشت داده شدند و جدایه قارچی غالب پس از چند مرحله زیرکشت به‌صورت خالص جداسازی گردید. شناسایی ریخت‌شناسی بر اساس ویژگی‌های کلنی و مشخصات میکروسکوپی انجام شد. شناسایی مولکولی با تکثیر ناحیه ITS rDNA و توالی‌یابی انجام و جایگاه فیلوژنتیکی جدایه با استفاده از روش Neighbor-Joining تعیین گردید. برای ارزیابی فعالیت ضدقارچی، اسانس ۱۲ گیاه دارویی شامل آویشن، زنیان، کاکوتی، علف لیمو، رزماری، نعناع فلفلی، اسطوخودوس، رازیانه، مورد، اکالیپتوس، باریجه و گلپر تهیه شد. آزمایش‌های ضدقارچی با استفاده از سه روش دیسک دیفیوژن، اختلاط با محیط کشت (poisoned food) و آزمون جوانه‌زنی اسپور در غلظت‌های مختلف انجام گرفت. همچنین، اثر پنج قارچ‌کش شیمیایی متداول شامل مانکوزب، تیوفانات‌متیل، اکسی‌کلرور مس، رورال تی‌اس و بردو در غلظت 2000 میلی‌گرم بر لیتر به‌عنوان شاهد شیمیایی بررسی شد. آزمایش‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی و فاکتوریل با سه تکرار اجرا گردید. داده‌ها با تجزیه واریانس (ANOVA) و مقایسه میانگین‌ها به روش دانکن در سطح احتمال 5 درصد تحلیل شدند. نتایج : بر اساس ویژگی‌های ریخت‌شناسی و آنالیز توالی ITS rDNA، جدایه قارچی جداشده از ریشه سرو لاوسون به‌عنوان Curvularia tsudae شناسایی و توالی آن در پایگاه GenBank ثبت شد. تحلیل فیلوژنتیکی نشان داد که جدایه مورد مطالعه درون مجموعه گونه‌ای نزدیک به C. tsudae قرار می‌گیرد. نتایج آزمون دیسک دیفیوژن نشان داد که اثر ضدقارچی اسانس‌های گیاهی به‌طور معنی‌داری به نوع اسانس و غلظت وابسته است. اسانس آویشن بیشترین مهار رشد ریسه‌ای قارچ را در این روش نشان داد، در حالی که برخی اسانس‌ها اختلاف معنی‌داری با شاهد نداشتند. در روش اختلاط با محیط کشت، اسانس‌های آویشن، زنیان و علف لیمو در غلظت‌های بالا موجب مهار کامل رشد ریسه‌ای C. tsudae شدند و بالاترین فعالیت ضدقارچی را نشان دادند. سایر اسانس‌ها اثر مهاری متوسط تا ضعیف داشتند. افزایش غلظت اسانس‌ها به‌طور کلی با افزایش درصد بازدارندگی رشد قارچ همراه بود. در آزمون جوانه‌زنی اسپور، اسانس‌های زنیان و علف لیمو بیشترین ممانعت از جوانه‌زنی اسپور را ایجاد کردند، در حالی که اسانس آویشن اثر مهاری متوسطی نشان داد. در مقابل، تمامی قارچ‌کش‌های شیمیایی مورد بررسی به‌طور کامل از جوانه‌زنی اسپور جلوگیری کردند. از نظر نوع اثر، اسانس‌های آویشن، زنیان و علف لیمو دارای خاصیت قارچ‌کشی واقعی بودند، در حالی که اسانس کاکوتی عمدتاً اثر قارچ‌ایستایی نشان داد. نتایج این پژوهش بیانگر پتانسیل قابل توجه برخی اسانس‌های گیاهی به‌عنوان گزینه‌هایی زیست‌سازگار و مکمل برای مهار قارچ‌های مرتبط با زوال ریشه سرو لاوسون است.

https://jrpsm.asnrukh.ac.ir/article_252143_59e2ed5d4148142558ce91e63620adbe.pdf