The use of fluorescent probes to assess viability of the plant pathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis by flow cytometry

Determination of the viability of bacteria by the conventional plating technique is a time-consuming process. Methods based on enzyme activity or membrane integrity are much faster and may be good alternatives. Assessment of the viability of suspensions of the plant pathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm) using the fluorescent probes Calcein acetoxy methyl ester (Calcein AM), carboxyfluorescein diacetate (cFDA), and propidium iodide (PI) in combination with flow cytometry was evaluated. Heat-treated and viable (non-treated) Cmm cells labeled with Calcein AM, cFDA, PI, or combinations of Calcein AM and cFDA with PI, could be distinguished based on their fluorescence intensity in flow cytometry analysis. Non-treated cells showed relatively high green fluorescence levels due to staining with either Calcein AM or cFDA, whereas damaged cells (heat-treated) showed high red fluorescence levels due to staining with PI. Flow cytometry also allowed a rapid quantification of viable Cmm cells labeled with Calcein AM or cFDA and heat-treated cells labeled with PI. Therefore, the application of flow cytometry in combination with fluorescent probes appears to be a promising technique for assessing viability of Cmm cells when cells are labeled with Calcein AM or the combination of Calcein AM with PI.

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.

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.

Characterization of the mucosal and systemic immune response induced by Cry1Ac protein from Bacillus thuringiensis HD 73 in mice

The present paper describes important features of the immune response induced by the Cry1Ac protein from Bacillus thuringiensis in mice. The kinetics of induction of serum and mucosal antibodies showed an immediate production of anti-Cry1Ac IgM and IgG antibodies in serum after the first immunization with the protoxin by either the intraperitoneal or intragastric route. The antibody fraction in serum and intestinal fluids consisted mainly of IgG1. In addition, plasma cells producing anti-Cry1Ac IgG antibodies in Peyer's patches were observed using the solid-phase enzyme-linked immunospot (ELISPOT). Cry1Ac toxin administration induced a strong immune response in serum but in the small intestinal fluids only anti-Cry1Ac IgA antibodies were detected. The data obtained in the present study confirm that the Cry1Ac protoxin is a potent immunogen able to induce a specific immune response in the mucosal tissue, which has not been observed in response to most other proteins.

Development of an operational substrate for ZapA, a metalloprotease secreted by the bacterium Proteus mirabilis

The protease ZapA, secreted by Proteus mirabilis, has been considered to be a virulence factor of this opportunistic bacterium. The control of its expression requires the use of an appropriate methodology, which until now has not been developed. The present study focused on the replacement of azocasein with fluorogenic substrates, and on the definition of enzyme specificity. Eight fluorogenic substrates were tested, and the peptide Abz-Ala-Phe-Arg-Ser-Ala-Ala-Gln-EDDnp was found to be the most convenient for use as an operational substrate for ZapA. A single peptide bond (Arg-Ser) was cleaved with a Km of 4.6 µM, a k cat of 1.73 s-1, and a catalytic efficiency of 376 (mM s)-1. Another good substrate for ZapA was peptide 6 (Abz-Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg-Gln-EDDnp) which was cleaved at a single bond (Phe-Ser) with a Km of 13.6 µM, a k cat of 3.96 s-1 and a catalytic efficiency of 291 (mM s)-1. The properties of the amino acids flanking the scissile bonds were also evaluated, and no clear requirement for the amino acid residue at P1 was found, although the enzyme seems to have a preference for a hydrophobic residue at P2.

A single strain of Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guérin (BCG) grown in two different media evokes distinct humoral immune responses in mice

Two attenuated bacillus Calmette-Guérin (BCG) preparations derived from the same Moreau strain, Copenhagen but grown in Sauton medium containing starch and bacto-peptone (onco BCG, O-BCG), or asparagine (intradermal BCG, ID-BCG), exhibited indistinguishable DNA sequences and bacterial morphology. The number of viable bacilli recovered from spleen, liver and lungs was approximately the same in mice inoculated with the vaccines and was similarly reduced (over 90%) in mice previously immunized with either BCG vaccine. The humoral immune response evoked by the vaccines was, however, distinct. Spleen cell proliferation accompanying the growth of bacilli in tissue was significantly higher in mice inoculated with O-BCG. These cells proliferated in vitro upon challenge with the corresponding BCG extract. Previous cell treatment with mAb anti-CD4 T cells abolished this effect. Anti-BCG antibodies, as assayed either in serum by ELISA or by determining the number of antibody-producing spleen cells by the spot-ELISA method, were significantly higher in mice inoculated with ID-BCG. Anti-BCG antibodies were detected in all immunoglobulin classes, but they were more prevalent in IgG with the following distribution among its isotypes: IgG1>(IgG2a = IgG2b)>IgG3. When some well-characterized Mycobacterium tuberculosis antigens were used as substitutes for BCG extracts in ELISA, although antibodies against the 65-kDa and 96-kDa proteins were detected significantly, antibodies against the 71-kDa, 38-kDa proteins and lipoarabinomannan were only barely detected or even absent. These results indicate that BCG bacilli cultured in Sauton-asparagine medium permitted the multiplication of bacilli, tending to induce a stronger humoral immune response as compared with bacilli grown in Sauton-starch/bacto-peptone-enriched medium.

Partial characterization of nif genes from the bacterium Azospirillum amazonense

Azospirillum amazonense revealed genomic organization patterns of the nitrogen fixation genes similar to those of the distantly related species A. brasilense. Our work suggests that A. brasilense nifHDK, nifENX, fixABC operons and nifA and glnB genes may be structurally homologous to the counterpart genes of A. amazonense. This is the first analysis revealing homology between A. brasilense nif genes and the A. amazonense genome. Sequence analysis of PCR amplification products revealed similarities between the amino acid sequences of the highly conserved nifD and glnB genes of A. amazonense and related genes of A. brasilense and other bacteria. However, the A. amazonense non-coding regions (the upstream activator sequence region and the region between the nifH and nifD genes) differed from related regions of A. brasilense even in nitrogenase structural genes which are highly conserved among diazotrophic bacteria. The feasibility of the 16S ribosomal RNA gene-based PCR system for specific detection of A. amazonense was shown. Our results indicate that the PCR primers for 16S rDNA defined in this article are highly specific to A. amazonense and can distinguish this species from A. brasilense.

Differential activity of a lectin from Solieria filiformis against human pathogenic bacteria

A lectin isolated from the red alga Solieria filiformis was evaluated for its effect on the growth of 8 gram-negative and 3 gram-positive bacteria cultivated in liquid medium (three independent experiments/bacterium). The lectin (500 µg/mL) stimulated the growth of the gram-positive species Bacillus cereus and inhibited the growth of the gram-negative species Serratia marcescens, Salmonella typhi, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes, Proteus sp, and Pseudomonas aeruginosa at 1000 µg/mL but the lectin (10-1000 µg/mL) had no effect on the growth of the gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and B. subtilis, or on the gram-negative bacteria Escherichia coli and Salmonella typhimurium. The purified lectin significantly reduced the cell density of gram-negative bacteria, although no changes in growth phases (log, exponential and of decline) were observed. It is possible that the interaction of S. filiformis lectin with the cell surface receptors of gram-negative bacteria promotes alterations in the flow of nutrients, which would explain the bacteriostatic effect. Growth stimulation of the gram-positive bacterium B. cereus was more marked in the presence of the lectin at a concentration of 1000 µg/mL. The stimulation of the growth of B. cereus was not observed when the lectin was previously incubated with mannan (125 µg/mL), its hapten. Thus, we suggest the involvement of the binding site of the lectin in this effect. The present study reports the first data on the inhibition and stimulation of pathogenic bacterial cells by marine alga lectins.

Produção de lactosacarose por β-frutofuranosidase de bacillus sp nº417 a partir de lactose e sacarose

Entre 1341 linhagens de microrganismos isolados a partir de amostras de solos, flores e frutos e testados quanto à produção de β-frutofuranosidase com atividade de transferência para produção de lactosacarose foi selecionado uma linhagem, identificada como Bacillus sp n°417. Verificou-se que após 8 horas de reação, a proporção de lactose e sacarose 1:1 (p/p) e 20% de concentração de açúcares totais, a uma temperatura de 45°C e pH 5,6 foram as melhores condições para produção de lactosacarose.