Abstract Aphids are agricultural pest insects that transmit viruses and cause feeding damage on a global scale. Current pest control involving the excessive use of synthetic insecticides over decades has led to multiple forms of aphid resistance to most classes of insecticides. In nature, plants produce secondary metabolites during their interaction with insects and these metabolites can act as toxicants, antifeedants, anti-oviposition agents and deterrents towards the insects. In a previous study, we demonstrated that the butanol fraction from a crude methanolic extract of an important plant species, Isodon rugosus showed strong insecticidal activity against the pea aphid, Acyrthosiphon pisum . It was however not known as which compound was responsible for such activity. To further explore this finding, current study aimed to exploit a bioactivity-guided strategy to isolate and identify the active compound in the butanol fraction of I. rugosus . As such, reversed-phase flash chromatography, acidic extraction and different spectroscopic techniques were used to isolate and identify the new compound, rosmarinic acid as the bioactive compound in I. rugosus . Insecticidal activity of rosmarinic acid was carried out using standard protocols on A. pisum . The data was analyzed using qualitative and quantitative statistical approaches. Considering that a very low concentration of this compound (LC 90 = 5.4 ppm) causes significant mortality in A. pisum within 24 h, rosmarinic acid could be exploited as a potent insecticide against this important pest insect. Furthermore, I. rugosus is already used for medicinal purposes and rosmarinic acid is known to reduce genotoxic effects induced by chemicals, hence it is expected to be safer compared to the current conventional pesticides. While this study highlights the potential of I. rugosus as a possible biopesticide source against A. pisum , it also provides the basis for further exploration and development of formulations for effective field application.

Sexual reproduction is a fundamental phase in the life cycle of most diatoms. Despite its role as a source of genetic variation, it is rarely reported in nature and its molecular foundations remain largely unknown. Here, we integrate independent transcriptomic datasets, in order to prioritize genes responding to sex inducing pheromones (SIPs) in the pennate diatom Seminavis robusta. We observe marked gene expression changes associated with SIP treatment in both mating types, including an inhibition of S-phase progression, chloroplast division, mitosis and cell wall formation. Meanwhile, meiotic genes are upregulated in response to SIP, including a sexually induced diatom specific cyclin (dsCyc). Our data further suggest an important role for reactive oxygen species, energy metabolism and cGMP signaling during the early stages of sexual reproduction. In addition, we identify several genes with a mating type specific response to SIP, and link their expression pattern with physiological responses such as the production of the attraction pheromone diproline and mate-searching behaviour in MT+. Combined, our results provide a model for early sexual reproduction in pennate diatoms and significantly expand the suite of target genes to detect sexual reproduction events in natural diatom populations.

Abstract Recovering biostimulant compounds from by-products of crops is a promising strategy to add value, enhance sustainability, and increase the environmental safety of the agricultural production chain. Here, we report consistent root and shoot growth-stimulating bioactivity present in water-based extracts from Belgian endive forced roots ( Cichorium intybus var. foliosum ) over two consecutive harvest years. The shoot and the primary root of in vitro cultivated Arabidopsis thaliana treated with Belgian endive extract were about 30% increased in size compared to plants grown under control conditions. The ornamental species Plectranthus esculentus also showed enhanced in vitro shoot and root growth, suggesting bioactivity on a broad range of species. Fractionation of the Belgian endive extracts into aqueous and organic subfractions coupled with bio-activity measurements showed that the principal root and shoot growth-promoting ingredients are primarily water-soluble. NMR-based characterization of the bioactive aqueous fractions revealed the presence of pre-dominantly sugars and organic acids. Malate and sugars were abundant and common to all water fractions, suggesting these molecules contributed to the growth stimulation phenotype. The findings indicate that Belgian endive roots are a source for the development of organic waste-derived biostimulants with potential for application in tissue culture and putatively for soil-grown crop production.