Colonization of Onions by Endophytic Fungi and Their Impacts on the Biology of Thrips tabaci

Endophytic fungi, which live within host plant tissues without causing any visible symptom of infection, are important mutualists that mediate plant-herbivore interactions. Thrips tabaci (Lindeman) is one of the key pests of onion, Allium cepa L., an economically important agricultural crop cultivated worldwide. However, information on endophyte colonization of onions, and their impacts on the biology of thrips feeding on them, is lacking. We tested the colonization of onion plants by selected fungal endophyte isolates using two inoculation methods. The effects of inoculated endophytes on T. tabaci infesting onion were also examined. Seven fungal endophytes used in our study were able to colonize onion plants either by the seed or seedling inoculation methods. Seed inoculation resulted in 1.47 times higher mean percentage post-inoculation recovery of all the endophytes tested as compared to seedling inoculation. Fewer thrips were observed on plants inoculated with Clonostachys rosea ICIPE 707, Trichoderma asperellum M2RT4, Trichoderma atroviride ICIPE 710, Trichoderma harzianum 709, Hypocrea lixii F3ST1 and Fusarium sp. ICIPE 712 isolates as compared to those inoculated with Fusarium sp. ICIPE 717 and the control treatments. Onion plants colonized by C. rosea ICIPE 707, T. asperellum M2RT4, T. atroviride ICIPE 710 and H. lixii F3ST1 had significantly lower feeding punctures as compared to the other treatments. Among the isolates tested, the lowest numbers of eggs were laid by T. tabaci on H. lixii F3ST1 and C. rosea ICIPE 707 inoculated plants. These results extend the knowledge on colonization of onions by fungal endophytes and their effects on Thrips tabaci.

Adventitious rooting of conifers: influence of biological factors

Vegetative propagation of superior conifer trees can be achieved e.g. through rooted cuttings or rooted microshoots, the latter predominantly through in vitro tissue culture. Both techniques are used to achieve rapid multiplication of trees with favorable genetic combinations and to capture a large proportion of the genetic diversity in a single generation cycle. However, adventitious rooting of shoots (cuttings) is often not efficient due to various problems such as scarcity of roots and cessation of their growth, both of which limit the application of vegetative propagation in some conifer species. Many factors are involved in the adventitious rooting of shoots including physical and chemical ones such as plant growth regulators, carbohydrates, light quality, temperature and rooting substrates or media (reviewed by Ragonezi et al. 2010). The focus of this review is on biological factors, such as inoculations with Agrobacterium rhizogenes, plant- growth-promoting rhizobacteria and other endophytes, and mycorrhizal fungi, which were found to stimulate adventitious rooting. These microorganisms could contribute not only to adventitious root development but also help in protecting conifer plants against pathogenic microorganisms, facilitate acclimation and transplanting, and contribute to more sustainable, chemical-free forests.

Nutritional profile and yield of oyster mushroom cultivated on selected agricultural wastes

Research on mushroom production and products is gaining more grounds globally and in particular Nigeria. This study was carried out to determine nutritional relationship between the substrate used for cultivation and the fruiting body on each of the substrates. Agro-wastes, namely: palm ( Elaeis guineensis ) fruit shaft, plantain ( Musa paradisiaca ) leaves, sawdust and kenaf ( Hibiscus cannabinus ) stem, were assessed for suitability as substrates for cultivation of oyster mushroom ( Pleurotus floridanus Singer ). The spawn of the mushroom was used to inoculate each of the substrates, using a complete randomised design, with five replicates for each substrate. Results showed that all the substrates supported mycelia growth and development of fruiting bodies of the fungus. There were significant differences (P<0.05) among substrates in terms of number of days to complete mycelia run, with the least recorded in palm fruit shaft (25.20), and the highest in kenaf (32.40). Total yield also differed significantly (P<0.05), with the highest in palm fruit shaft (51.4 g 100 g-1) and lowest in plantain leaves (6.0 g 100 g-1). There was also significant difference (P<0.05) in the nutritional content of fruiting bodies, the highest fat content being on plantain leaves (1.72 g 100 g-1) and the lowest on palm fruit shaft (0.55 g 100 g-1). The trend was similar for mushroom substrates, plantain leaves having (2.55 g 100 g-1) and palm fruit shaft, (0.41g 100 g-1). Starch content for fruiting bodies was highest on sawdust (5.31 g 100 g-1) and lowest on kenaf (2.66 g 100 g-1), while for mushroom substrates, kenaf was (0.33g 100 g-1) and palm fruit shaft was (4.45g 100 g-1). There was a positive correlation (r = 0.24) between the nutrient of fruiting bodies and that of the substrate on which it was cultivated.

Indole acetic acid and ACC deaminase fromendophytic bacteria improves the growth of Solanum lycopersicum

Background: Endophytic bacteria are ubiquitous in all plant species contributing in host plant\'s nutrient uptake and helping the host to improve its growth. Moringa peregrina which is a medicinal plant, growing in arid region of Arabia, was assessed for the presence of endophytic bacterial strains. Results: PCR amplification and sequencing of 16S rRNA of bacterial endophytes revealed the 5 endophytic bacteria, in which 2 strains were from Sphingomonas sp.; 2 strains from Bacillus sp. and 1 from Methylobacterium genus. Among the endophytic bacterial strains, a strain of Bacillus subtilis LK14 has shown significant prospects in phosphate solubilization (clearing zone of 56.71 mm after 5 d), ACC deaminase (448.3 ± 2.91 nM α-ketobutyrate mg-1 h-1) and acid phosphatase activity (8.4 ± 1.2 nM mg-1 min-1). The endophytic bacteria were also assessed for their potential to produce indole-3-acetic acid (IAA). Among isolated strains, the initial spectrophotometry analysis showed significantly higher IAA production by Bacillus subtilis LK14. The diurnal production of IAA was quantified using multiple reactions monitoring method in UPLC/MS–MS. The analysis showed that LK14 produced the highest (8.7 μM) IAA on 14th d of growth. Looking at LK14 potentials, it was applied to Solanum lycopersicum , where it significantly increased the shoot and root biomass and chlorophyll (a and b) contents as compared to control plants. Conclusion: The study concludes that using endophytic bacterial strains can be bio-prospective for plant growth promotion, which might be an ideal strategy for improving growth of crops in marginal lands.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Album général des cryptogames,

Imprint varies: v.3- Édite par l'auter.

Beech bark disease distribution and resistance in Michigan and fungal endophyte ecology of resistant and susceptible beech (Fagus grandifolia Ehrh.)

Beech bark disease (BBD), a non-native association of the fungal pathogen Neonectria faginata and the beech scale insect Cryptococcus fagisuga, has dramatically affected American beech within North American forests. To monitor the spread and effects of BBD in Michigan, a network of forest health monitoring plots was established in 2001 following the disease discovery in Ludington State Park (Mason County). Forest health canopy condition and basic forestry measurements including basal area were reassessed on beech trees in these plots in 2011 and 2012. The influence of bark-inhabiting fungal endophytes on BBD resistance was investigated by collecting cambium tissue from apparently resistant and susceptible beech. Vigor rating showed significant influences of BBD in sample beech resulting in reduced health and substantiated by significant increases of dead beech basal area over time. C. fagisuga distribution was found to be spatially clustered and widespread in the 22 counties in Michigan's Lower Peninsula which contained monitoring plots. Neonectria has been found in Emmet, Cheboygan and Wexford in the Lower Peninsula which may coincide with additional BBD introduction locations. Surveys for BBD resistance resulted in five apparently resistant beech which were added to a BBD resistance database. The most frequently isolated endophytes from cambium tissue were identified by DNA sequencing primarily as Deuteromycetes and Ascomycetes including Chaetomium globosum, Neohendersonia kickxii and Fusarium flocciferum. N. faginata in antagonism trials showed significant growth reduction when paired with three beech fungal endophytes. The results of the antagonism trial and decay tests indicate that N. faginata may be a relatively poor competitor in vivo with limited ability to degrade cellulose.

Vers une compréhension mécanistique de la biocatalyse des composés pharmaceutiques dans des matrices complexes par traitement fongique (Trametes hirsuta)

La présence des contaminants organiques dans l’environnement est une problématique aux enjeux aussi bien scientifiques que politiques. Le caractère diffus et continu (différentes et multiples sources) de cette contamination ne permet pas à ces molécules biologiquement actives d’être soumises à une législation. Ces molécules, pouvant être très récalcitrantes, ne sont pas systématiquement éliminées par les systèmes de traitement des eaux conventionnels. Actuellement, de nouveaux procédés biotechnologiques basés sur des enzymes extracellulaires (e.g. Laccase) ou des champignons lignivores permettent l’élimination des composés les plus récalcitrants. Notre compréhension des mécanismes impliqués dans cette élimination reste incomplète. En effet, la biosorption et l’activité des enzymes extracellulaire sont les mécanismes les plus souvent mis en avant pour expliquer l’efficacité des procédés d’élimination fongique, mais ne sont pas capables d’expliquer les performances obtenues pour certains composés pharmaceutiques. Ces lacunes dans nos connaissances sur les mécanismes responsables de l’élimination fongique des contaminants organiques sont un frein à la pleine exploitation de ces procédés de traitement. De plus, il est forcé d’admettre qu’un grand nombre de travaux portant sur l’élimination fongique de contaminants organiques ont été réalisés dans des conditions de hautes concentrations, qui peuvent être peu représentatives des matrices environnementales. Ainsi, les effets observés à plus forte concentration peuvent etre le résultat dû au stress de l’organisme au contact des contaminants (toxicités). Cette thèse adresse deux questions ; ainsi quelle est l’influence des concentrations traces sur de tels procédés ? Et comment expliquer l’élimination de certains contaminants organiques lors des traitements fongiques ? Afin d’apporter des éléments de réponse sur les mécanismes mis en jeux lors de l’élimination fongique, les travaux présentés ici ont été réalisés sur un modèle de champignon lignivore connu pour ses propriétés en bioremediation. Dans un premier temps, un développement analytique permettant la quantification d’une sélection de contaminants organiques à l’état de traces a été réalisé. Cette méthode a permis d’effectuer des analyses de ces molécules à partir d’un seul échantillon environnemental de faible biomasse et à partir d’une seule injection instrumentale. Les résultats de cette thèse démontrent que l’élimination fongique de contaminants organiques résulte de mécanismes plus complexes que précédemment décrits. Notamment, la dégradation est fortement dépendante d’une étape initiale d’internalisation du contaminant par l’organisme ciblé et de la dégradation intracellulaire. Les mécanismes impliqués peuvent ainsi donnés lieux à des réactions de conjugaison intracellulaire des molecules (glucuronide, glutathione). Les résultats démontrent également que ces procédés d’élimination fongique sont efficaces sur une large gamme de concentration en contaminants organiques. Cependant, les faibles concentrations modifient les propriétés physico-chimiques et biologiques de l’organisme testé (i.e. un changement de la morphologie et du profil de la production enzymatique). La réponse biologique n’étant pas directement proportionnelle a l’exposition en contaminant. Cette étude a permis d’accroitre notre compréhension des mécanismes impliqués dans la dégradation fongique de contaminants organiques. Ceci ouvre la voie à de nouvelles études portant sur les interactions entre processus intra — et extracellulaires. Cette thèse contribue également à l’amélioration des connaissances en offrant des outils de compréhension nécessaire à l’optimisation et au développement du potentiel de ces procédés biotechnologiques (ciblage et role des enzymes réeellement impliquées dans les réactions de biocatalyse).

Fungal endophytic communities associated to the phyllosphere of grapevine cultivars under different types of management

Fungal endophytes present in different asymptomatic grapevine plants (Vitis vinifera L.) located in different vineyards within Alentejo, a highly important viticulture region in Portugal, were identified in this study. Sampled grapevine plants included the three most representative cultivars in the region, Syrah, Cabernet Sauvignon, and Aragonez, growing under two different modes of management, conventional and biological. Sixteen fungal taxa were identified through sequencing of the internal transcribed spacer region. Total number of endophytic fungi isolated showed significant differences both in management mode and in cultivars, with higher numbers in grapevines under conventional mode and from Syrah cultivar. The composition of fungal endophytic communities did not show significant differences among cultivars, but differences were observed between fungal communities isolated from grapevines under biological or conventional modes. The most fungal taxa isolated from grapevines cultivated under biological mode were Alternaria alternata, Cladosporium sp., and Nigrospora oryzae, and under conventional mode Botrytis cinerea, Epicoccum nigrum, and Epicoccum sp. These differences suggest that the different products used in grapevine production have impacts in fungal endophytic composition. Further investigation of the identified fungi with respect to their antagonistic characteristics and potential use in plant protection to ensure food safety is now in course.

he genome and genetics of a high oxidative stress tolerant Serratia sp. LCN16 isolated from the plant parasitic nematode Bursaphelenchus xylophilus

Background: Pine wilt disease (PWD) is a worldwide threat to pine forests, and is caused by the pine wood nematode (PWN) Bursaphelenchus xylophilus. Bacteria are known to be associated with PWN and may have an important role in PWD. Serratia sp. LCN16 is a PWN-associated bacterium, highly resistant to oxidative stress in vitro, and which beneficially contributes to the PWN survival under these conditions. Oxidative stress is generated as a part of the basal defense mechanism used by plants to combat pathogenic invasion. Here, we studied the biology of Serratia sp. LCN16 through genome analyses, and further investigated, using reverse genetics, the role of two genes directly involved in the neutralization of H2O2, namely the H2O2 transcriptional factor oxyR; and the H2O2-targeting enzyme, catalase katA. Results: Serratia sp. LCN16 is phylogenetically most closely related to the phytosphere group of Serratia, which includes S. proteamaculans, S. grimessi and S. liquefaciens. Likewise, Serratia sp. LCN16 shares many features with endophytes (plant-associated bacteria), such as genes coding for plant polymer degrading enzymes, iron uptake/ transport, siderophore and phytohormone synthesis, aromatic compound degradation and detoxification enzymes. OxyR and KatA are directly involved in the high tolerance to H2O2 of Serratia sp. LCN16. Under oxidative stress, Serratia sp. LCN16 expresses katA independently of OxyR in contrast with katG which is under positive regulation of OxyR. Serratia sp. LCN16 mutants for oxyR (oxyR::int(614)) and katA (katA::int(808)) were sensitive to H2O2 in relation with wild-type, and both failed to protect the PWN from H2O2-stress exposure. Moreover, both mutants showed different phenotypes in terms of biofilm production and swimming/swarming behaviors. Conclusions: This study provides new insights into the biology of PWN-associated bacteria Serratia sp. LCN16 and its extreme resistance to oxidative stress conditions, encouraging further research on the potential role of this bacterium in interaction with PWN in planta environment.