Utilização de resíduos agroindustriais para a produção de proteases pelo termofílico Bacillus sp em fermentação submersa: otimização do meio de cultura usando a técnica de planejamento experimental

Thermophilic Bacillus sp. SMIA-2, produced protease when grown on apple pectic, whey protein and corn step liquor medium, whose concentration was varied from 3 to 10 gL-1, according to the central composite design 2³. The experiments were conducted in shaker, at 50 °C, 150 rpm and initial pH 6.5. The results revealed that the culture medium affected both, cell growth and enzyme production. After graphical and numerical optimization procedure, the enzyme production reached its maximum value at 30 h fermentation, reaching, approximately, 70 U protein mg-1, suggesting that this process was partially associated to the growth.

Biochemical characterisation of lipase from a new strain of Bacillus sp. ITP-001

Lipases are characterised mainly by catalytic versatility and application in different industrial segments. The aim of this study was to biochemically characterise a lipase from a new strain of Bacillus sp. ITP-001. The isoelectric point and molecular mass were 3.12 and 54 kDa, respectively. The optima lipase activity was 276 U g-1 at pH 7.0 and a temperature of 80 ºC, showing greater stability at pH 5.0 and 37 ºC. Enzymatic activity was stimulated by various ions and pyridine, and inhibited by Cu+ and ethanol. The values of Km and v max were 105.26 mmol and 0.116 mmol min-1 g-1, respectively determined by the Eadie-Scatchard method.

Biochemical properties of Bacillus sp. ITP-001 lipase immobilized with a sol gel process

This work presents biochemical characterization of a lipase from a new strain of Bacillus sp. ITP-001, immobilized using a sol gel process (IB). The results from the biochemical characterization of IB showed increased activity for hydrolysis, with 526.63 U g-1 at pH 5.0 and 80 ºC, and thermal stability at 37 ºC. Enzymatic activity was stimulated by ions such as EDTA, Fe+3, Mn+2, Zn+2, and Ca+2, and in various organic solvents. Kinetic parameters obtained for the IB were Km = 14.62 mM, and Vmax = 0.102 mM min-1 g-1. The results of biochemical characterization revealed the improved catalytic properties of IB.

Controle biológico da mancha-aquosa do melão por compostos bioativos produzidos por Bacillus spp.

A mancha-aquosa, causada por Acidovorax avenae subsp. citrulli (Aac) causa grandes prejuízos à cultura do melão. O controle dessa doença foi estudado in vivo, com microbiolização de sementes de melão Amarelo infectadas, com líquidos fermentados de Bacillus subtilis R14, B. megaterium pv. cerealis RAB7, B. pumilus C116 e Bacillus sp. MEN2, com e sem células bacterianas. O mecanismo de ação dos isolados foi estudado in vitro pelo método de difusão em ágar e os compostos bioativos parcialmente caracterizados por testes de hemólise e atividade surfactante. Nos testes in vivo, não houve diferença significativa entre os tratamentos com e sem células, indicando que o controle ocorreu devido à presença de compostos bioativos produzidos durante as fermentações. Todos os tratamentos diferiram da testemunha sem diferir entre si (P=0,05%). B. megaterium pv. cerealis RAB7 proporcionou redução da incidência (89,1%) e do índice de doença (92,7%), elevou o período de incubação da mancha-aquosa de 9,8 para 11,9 dias e reduziu a AACPD de 3,36 para 0,17. In vitro, todos isolados apresentaram antibiose contra Aac e os compostos bioativos foram parcialmente caracterizados como lipopeptídeos.

Indução de resistência a doenças foliares em tomateiro por indutores biótico (Bacillus subtilis) e abiótico (Acibenzolar-S-Metil)

O objetivo deste trabalho foi investigar se doenças foliares do tomateiro (Lycopersicon esculentum) podem ser afetadas pela indução de resistência proporcionada pela aplicação de Bacillus subtilis, no solo e nas folhas e aplicação via foliar de acibenzolar-S-metil. A fim de investigar o modo de ação envolvido no controle foi avaliada a atividade de peroxidases nas folhas do tomateiro tratado com os indutores biótico e abiótico. Para se avaliar a severidade das doenças foliares foi avaliado o número de folhas de tomate com algum sintoma de doença e determinado o percentual de folhas doentes em relação ao total de folhas por planta. O aumento significativo da concentração de peroxidases nas plantas tratadas com os indutores, assim como a ausência de controle das doenças no tratamento com pulverização direta de B. subtilis nas folhas, são evidências que sugerem que o mecanismo de controle das doenças em questão está relacionado à resistência induzida.

Custo adaptativo da indução de resistência em feijoeiro mediada pela rizobactéria Bacillus cereus ou acibenzolar-S-metil: atividade de enzimas, síntese de fenóis e lignina e biomassa

Plantas que utilizam recursos para defesa na ausência de pragas ou patógenos, arcarão com custos energéticos que podem refletir na sua produtividade. Assim, teve-se por objetivo avaliar os custos adaptativos da indução de resistência, antes da chegada do patógeno, em feijoeiro induzido por um indutor biótico (Bacillus cereus) e um abiótico (acibenzolar-S-metil, ASM), em 2, 3 ou 4 aplicações distribuídas ao longo do ciclo da cultura. Avaliou-se o efeito protetor contra a bactéria Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli, além da atividade de peroxidase, quitinase, β-1,3-glucanase, síntese de lignina, fenóis e crescimento com base na matéria seca. Observou-se que os indutores protegeram a cultura contra X. axonopodis pv. phaseoli com base na redução da severidade. O ASM aumentou a atividade de peroxidase, quitinase e β-1,3-glucanase, enquanto que o B. cereus aumentou apenas a peroxidase. O ASM aumentou a síntese de lignina e B. cereus não, enquanto que ASM diminuiu teor de fenóis e B. cereus não. O ASM reduziu a biomassa da planta, o que não ocorreu em plantas induzidas por B. cereus. Portanto, a resistência induzida por ASM apresenta elevado custo associado, enquanto que por B. cereus apresenta baixo custo, necessitando a indução de resistência ser melhor explorada e estudada para potencializar seu uso em feijoeiro.

Diversidad genética de aislamientos de Bacillus subtilis con potencial para el control biológico de Colletotrichum acutatum y Guignardia citricarpa

El sector citrícola enfrenta serios problemas representados por enfermedades en las flores y en frutos jóvenes que además de disminuir la productividad, devalúan los frutos por el aspecto que le dan a los mismos. Tales enfermedades están representadas, principalmente, por la mancha negra de los frutos cítricos (MNC) y por la caída prematura de los frutos cítricos (CPFC), donde la medida predominante de control es la pulverización con productos químicos. Entretanto, los costos financieros y ambientales de las aplicaciones con estés productos químicos, sumado a las crecientes restricciones de la presencia de residuos, están a exigir el estudio de nuevas alternativas de control. Entre estas, el control biológico surge como una alternativa importante. Estudios fueron anteriormente realizados, bajo condiciones de laboratorio y de campo, con el objetivo de determinar la potencialidad de aislados de Bacillus subtilis en el control de las enfermedades mencionadas arriba, puesto que, uno aislado, el ACB-69 fue el que presentó la mejor eficiencia de control. Frente a lo anteriormente expuesto y, sabiendo que, el conocimiento de la biodiversidad de los seres es importante para la determinación de sus funciones potenciales, el presente proyecto de investigación tuvo como objetivo estudiar la diversidad genética, a través de marcadores moleculares AFLP, de 32 aislamientos de B. subtilis con la finalidad de se encontrar, dentro los mismos, uno (o más aislados) que presentase mayor semejanza con el ACB-69 y que cuando testado, bajo condiciones naturales de ocurrencia de las enfermedades, si puede encontrar similar control. En función de los resultados experimentales obtenidos, se concluyo que: (a) los aislados de B. subtilis estudiados se agruparon en el filograma de distancia genética, independiente de la procedencia o del huésped; (b) los aislados ACB-69 y ACB-83, con potencial para el control de la caída prematura de los frutos cítricos, comparten la misma ancestralidad, lo que puede ser evaluado por la metodología aplicada; c) en términos biológicos, el aislado ACB-83 merece mas estudios cuanto a la viabilidad de control de las enfermedades caída prematura de los frutos cítricos y de la mancha negra, bajo condiciones de campo.

Controle biológico da podridão radicular (Pythium aphanidermatum) e promoção de crescimento por Pseudomonas chlororaphis 63-28 e Bacillus subtilis GB03 em alface hidropônica

Podridões radiculares causadas por espécies de Pythium são um importante problema em cultivos hidropônicos. Sintomas de subdesenvolvimento são observados nas plantas parasitadas pelo patógeno, sendo muitas vezes não diagnosticados pelo produtor. O objetivo do trabalho foi avaliar o controle biológico da podridão radicular causada por Pythium aphanidermatum e a promoção de crescimento por Pseudomonas chlororaphis 63-28 e Bacillus subtilis GB03, reconhecidos agentes de controle biológico de doenças de plantas. A inoculação das plantas com P. aphanidermatum ocasionou o subdesenvolvimento, sendo essa diminuição de 20%. A adição dos agentes de biocontrole na solução nutritiva teve um efeito positivo no aumento da massa (6% a 13%), no número de folhas (4% a 7%) e no teor de clorofila (3%) das plantas de alface. Entretanto, maiores estudos devem ser realizados para melhorar a capacidade de controle da doença e de promoção de crescimento pelos agentes de biocontrole estudados no cultivo de alface hidropônica.

Bioprospecção de isolados de Bacillus spp. como potenciais promotores de crescimento de Eucalyptus urograndis

Objetivou-se neste trabalho avaliar características bioquímicas de interesse agronômico e correlação com a promoção de crescimento de plantas em isolados de Bacillus sp. originários da rizosfera de eucalipto. O trabalho foi conduzido em laboratório e casa de vegetação. A partir do isolamento de bactérias da rizosfera de plantas, oriundas de diferentes municípios da região oeste paulista, conseguiu-se 127 isolados de Bacillus spp. Foram realizados testes bioquímicos para caracterização dos isolados bacterianos quanto ao antagonismo a fungos fitopatogênicos, produção de auxinas, produção de amônia e atividade enzimática. Na etapa final foi avaliado o potencial dos isolados, caracterizados previamente em condições de laboratório, para promoção de crescimento de plantas, utilizando-se a inoculação das bactérias em mudas de eucalipto e cultivo das plantas em casa de vegetação durante 90 dias. Avaliou-se variáveis de crescimento do eucalipto objetivando-se selecionar os melhores isolados e também correlacionar as diferentes variáveis analisadas no trabalho. O protocolo de bioprospecção de Bacillus sp. na rizosfera foi válido para se encontrar rizobactérias promissoras no aumento do crescimento do eucalipto. Foram selecionados cinco isolados como promissores para ação no crescimento de eucalipto. O potencial antagônico a fungos fitopatogênicos e produção de amônia apresentados pelos isolados de rizobactérias foi útil na fase inicial de seleção de rizobactérias promotoras do crescimento de eucalipto, pois apresentou correlação significativa com o crescimento das plantas.

Antagonismo de Trichoderma SPP. E Bacillus subtilis (UFV3918) a Fusarium sambucinum em Pinus elliottii engelm

Pinus elliottii é uma espécie de importância no setor florestal e apresenta vulnerabilidade na qualidade sanitária de suas sementes, especialmente pela associação de Fusarium spp., responsável por perdas de plântulas no viveiro. Este trabalho teve como objetivo avaliar a ação antagonista in vitro e in vivo dos agentes Trichoderma spp. e Bacillus subtilis (UFV3918) no controle de Fusarium sambucinum, responsável por danos em plântulas de Pinus elliottii. O controle in vitro foi avaliado através da inibição do crescimento micelial (confronto pareado de culturas), após a incubação a 25±2 ºC e fotoperíodo de 12 h. Para os testes in vivo (desenvolvidos em condições de viveiro), as sementes inicialmente foram inoculadas com o patógeno e, na sequência, microbiolizadas com os agentes antagônicos, para posterior semeadura. Utilizaram-se as técnicas de contato com o biocontrolador em meio BDA por 48 h e peliculização, como formas de microbiolização. Tanto Trichoderma spp. quanto Bacillus subtilis (UFV3918) foram eficientes no controle in vitro de F. sambucinum, e no teste de biocontrole in vivo o produto Bacillus subtilis (UFV3918) destacou-se, reduzindo as perdas de plântulas causadas pelo patógeno, assim como potencializando as variáveis de comprimento de plântula, massa verde e massa seca.

Assessing the histopathology to depict the different stages of bovine tuberculosis infection in a naturally infected herd

The standard method for detection of bovine tuberculosis (TB) is the single intradermal tuberculin test (SITT). Nevertheless, current studies suggest that a single test is not enough to detect all cattle infected by TB, particularly when animals present different stages of infection. A dairy herd comprised of 270 cows was studied and 15 were reactive to SITT plus nine inconclusive animals. Blood samples (for IFN and ELISA) were collected from these 24 cows. At 30 days after injection of PPD, all the cows that were reactive to any of the employed tests were slaughtered, and tissues were processed by Bacteriology, Histopathology (HP) and PCR. According to HP 33.4% of the animals were positive, 45.8% inconclusive and 20.8% were negative. The inconclusive samples came from IFN positive animals, signalizing recent infection. Regarding the animals that were negative to HP, all of them were identified by IFN while ELISA was negative. Immune responses are different in recent and advanced infections, what supports the identification between chronically or recently infected animals. This multidisciplinary approach is mandatory for the interpretation of the various tools that are frequently employed for the diagnosis of TB and mainly to identify all infected animals.

Parameter estimation and use of gamma interferon assay for the diagnosis of bovine tuberculosis in Brazil

This study aimed to evaluate the interference of tuberculin test on the gamma-interferon (INFg) assay, to estimate the sensitivity and specificity of the INFg assay in Brazilian conditions, and to simulate multiple testing using the comparative tuberculin test and the INFg assay. Three hundred-fifty cattle from two TB-free and two TB-infected herds were submitted to the comparative tuberculin test and the INFg assay. The comparative tuberculin test was performed using avian and bovine PPD. The INFg assay was performed by the BovigamTM kit (CSL Veterinary, Australia), according to the manufacturer's specifications. Sensitivity and specificity of the INFg assay were assessed by a Bayesian latent class model. These diagnostic parameters were also estimate for multiple testing. The results of INFg assay on D0 and D3 after the comparative tuberculin test were compared by the McNemar's test and kappa statistics. Results of mean optical density from INFg assay on both days were similar. Sensitivity and specificity of the INFg assay showed results varying (95% confidence intervals) from 72 to 100% and 74 to 100% respectively. Sensitivity of parallel testing was over 97.5%, while specificity of serial testing was over 99.7%. The INFg assay proved to be a very useful diagnostic method.

A multidisciplinary approach to diagnose naturally occurring bovine tuberculosis in Brazil

A herd infected naturally with tuberculosis was investigated by different diagnostic methods. Ninety days after a screening test that identified 21 cows as skin test positive, a Comparative Intradermal Tuberculin Test (CITT) was performed in those 21 cows and in 29 other randomly selected skin test negative cows. Milk samples and nasal swabs were collected prior to the CITT for bacteriological culture and PCR, while blood samples were collected for IFN release and antibody responses to MPB70 and MPB83, at three time points post tuberculin injection. Animals positive by CITT were slaughtered and disease confirmation undertaken. Based on the Kappa test, IFN was comparable to the standard tests (culture, PCR and CITT) at all three sampling points. Results from both antibody ELISAs were similar but were not comparable to the standard tests. T-test analysis of the CITT, IFN and ELISAs demonstrated that their performances were not correlated. There is increasing recognition that individually, available diagnostic tests do not detect all infected cattle. Therefore, a comprehensive strategy for the diagnosis of bovine TB should include test results for the detection of both cellular and humoral immune responses where there may be animals at different stages of infection.

DNA fingerprinting of Mycobacterium tuberculosis from patients with and without AIDS in Rio de Janeiro

Isolates of Mycobacterium tuberculosis derived from patients with AIDS from a single hospital in Rio de Janeiro were typed using a standardized RFLP technique detecting IS6110 polymorphism. Nineteen isolates were obtained from 15 different patients. Eleven distinct IS6110 patterns were found, with 4 banding patterns shared by 2 patients. The clustering value of 53% was much higher in comparison with clustering of M. tuberculosis strains from TB patients without clinical signs for HIV infection from randomly selected health centers. We present these results as preliminary data on M. tuberculosis strain polymorphism in Brazil and on the higher risk for recent transmission amongst patients with AIDS

Construction of occluded recombinant baculoviruses containing the full-length cry1Ab and cry1Ac genes from Bacillus thuringiensis

The administration of baculoviruses to insects for bioassay purposes is carried out, in most cases, by contamination of food surfaces with a known amount of occlusion bodies (OBs). Since per os infection is the natural route of infection, occluded recombinant viruses containing crystal protein genes (cry1Ab and cry1Ac) from Bacillus thuringiensis were constructed for comparison with the baculovirus prototype Autographa californica nucleopolyhedrovirus (AcNPV). The transfer vector pAcUW2B was used for construction of occluded recombinant viruses. The transfer vector containing the crystal protein genes was cotransfected with linearized DNA from a non-occluded recombinant virus. The isolation of recombinant viruses was greatly facilitated by the reduction of background "wild type" virus and the increased proportion of recombinant viruses. Since the recombinant viruses containing full-length and truncated forms of the crystal protein genes did not seem to improve the pathogenicity of the recombinant viruses when compared with the wild type AcNPV, and in order to compare expression levels of the full-length crystal proteins produced by non-occluded and occluded recombinant viruses the full-length cry1Ab and cry1Ac genes were chosen for construction of occluded recombinant viruses. The recombinant viruses containing full-length and truncated forms of the crystal protein genes did not seem to improve its pathogenicity but the size of the larvae infected with the recombinant viruses was significantly smaller than that of larvae infected with the wild type virus.