Modern Techniques on Mass Spectrometry applied to the isolation of bioherbicides produced by microorganisms

Neste trabalho foi empregada uma metodologia rápida e eficiente para a identificação de metabólitos fitotóxicos produzidos por microrganismos. O isolamento do composto bioativo foi guiado através de bioensaio com Lemna minor. A espectrometria de massas, em especial o LC-MS, foi utilizada para acelerar o processo de identificação do composto ativo. As bactérias estudadas eram simbióticas do fungo fitopatogênico Sclerotium rolfsii. Seus respectivos extratos orgânicos obtidos de culturas em meio BD (batata dextrose) foram submetidos ao ensaio de fitotoxicidade com Lemna minor. Entre cinco bactérias foi selecionada a bactéria Burkholderia sp, a qual apresentou maior atividade no ensaio de fitotoxicidade. O fracionamento por cromatografia em coluna de sílica propiciou a identificação de uma fração ativa. A fitotoxina foi caracterizada como sendo um macropentólido de 20 membros. O composto pertence à classe dos polihidroxibutiratos (PHBs). Sua estrutura foi determinada por RMN 1H, RMN 13C, HMQC, HMBC, IV, ESI-MS/MS e também por comparação com dados da literatura. Esse composto nunca foi isolado de fontes naturais. Foi descrito na literatura uma rota sintética para sua obtenção, porém esta é a primeira vez que sua atividade fitotóxica é relatada. Este trabalho mostra uma nova perspectiva para o emprego de PHBs de baixo peso molecular e apresenta uma proposta de estrutura de composto fitotóxico que pode servir de modelo para a síntese de novos herbicidas.In this work a quick and efficient methodology was employed for the identification of phytotoxic metabolites produced by microorganisms. The isolation of the bioactive compound was guided by Lemna minor bioassay. Mass spectrometry, especially LC-MS, was used to accelerate the process of identification of the phytotoxin. All bacteria were symbiotic to the phytopatogenic fungi Sclerotium rolfsii.. The bacterium Burkholderia sp was selected among the five bacteria analyzed, due to its greater phytotoxic activity in the bioassay. The phytotoxin was characterized as a 20 member macropentolide. This compound belongs to the polyhidroxybutirates (PHBs) chemical class. Its structure was determined by NMR1H, NMR 13C, HMQC, HMBC, IV, ESI-MS/MS and HRMS. It has never been isolated from natural sources before. Although a synthetic route has been proposed in the literature this is the first time that its phytotoxic activity is reported. This work leads to a new perspective for the application of low molecular weight PHBs and propose a phytotoxic structure that can be used as a model for the synthesis of new herbicide class