Control of lettuce bottom rot by isolates of Trichoderma spp

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Detection of isometric, dsRNA-containing viral particles in Colletotrichum gloeosporioides isolated from cashew tree

Fungi are disease-causing agents in plants and affect crops of economic importance. One control method is to induce resistance in the host by using biological control with hypovirulent phytopathogenic fungi. Here, we report the detection of a mycovirus in a strain of Colletotrichum gloeosporioides causing anthracnose of cashew tree. The strain C. gloeosporioides URM 4903 was isolated from a cashew tree (Anacardium occidentale) in Igarassu, PE, Brazil. After nucleic acid extraction and electrophoresis, the band corresponding to a possible double-stranded RNA (dsRNA) was purified by cellulose column chromatography. Nine extrachromosomal bands were obtained. Enzymatic digestion with DNAse I and Nuclease S1 had no effect on these bands, indicating their dsRNA nature. Transmission electron microscopic examination of extracts from this strain showed the presence of isometric particles (30-35 nm in diameter). These data strongly suggest the infection of this C. gloeosporioides strain by a dsRNA mycovirus. Once the hypovirulence of this strain is confirmed, the strain may be used for the biological control of cashew anthracnose.

Biochemical and metabolic profiles of Trichoderma strains isolated from common bean crops in the Brazilian Cerrado, and potential antagonism against Sclerotinia sclerotiorum

Some species of Trichoderma have successfully been used in the commercial biological control of fungal pathogens, e.g., Sclerotinia sclerotiorum, an economically important pathogen of common beans (Phaseolus vulgaris L.). The objectives of the present study were (1) to provide molecular characterization of Trichoderma strains isolated from the Brazilian Cerrado; (2) to assess the metabolic profile of each strain by means of Biolog FF Microplates; and (3) to evaluate the ability of each strain to antagonize S. sclerotiorum via the production of cell wall-degrading enzymes (CWDEs), volatile antibiotics, and dual-culture tests. Among 21 isolates, we identified 42.86 % as Trichoderma asperellum, 33.33 % as Trichoderma harzianum, 14.29 % as Trichoderma tomentosum, 4.76 % as Trichoderma koningiopsis, and 4.76 % as Trichoderma erinaceum. Trichoderma asperellum showed the highest CWDE activity. However, no species secreted a specific group of CWDEs. Trichoderma asperellum 364/01, T. asperellum 483/02, and T. asperellum 356/02 exhibited high and medium specific activities for key enzymes in the mycoparasitic process, but a low capacity for antagonism. We observed no significant correlation between CWDE and antagonism, or between metabolic profile and antagonism. The diversity of Trichoderma species, and in particular of T. harzianum, was clearly reflected in their metabolic profiles. Our findings indicate that the selection of Trichoderma candidates for biological control should be based primarily on the environmental fitness of competitive isolates and the target pathogen. (C) 2012 The British Mycological Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Expression of early nodulin genes in alfalfa mycorrhizae indicates that signal transduction pathways used in forming arbuscular mycorrhizae and Rhizobium-induced nodules may be conserved

Transcripts for two genes expressed early in alfalfa nodule development (MsENOD40 and MsENOD2) are found in mycorrhizal roots, but not in noncolonized roots or in roots infected with the fungal pathogen Rhizoctonia solani. These same two early nodulin genes are expressed in uninoculated roots upon application of the cytokinin 6-benzylaminopurine. Correlated with the expression of the two early nodulin genes, we found that mycorrhizal roots contain higher levels of trans-zeatin riboside than nonmycorrhizal roots. These data suggest that there may be conservation of signal transduction pathways between the two symbioses—nitrogen-fixing nodules and phosphate-acquiring mycorrhizae.

Isolation of Ethylene-Insensitive Soybean Mutants That Are Altered in Pathogen Susceptibility and Gene-for-Gene Disease Resistance1

Plants commonly respond to pathogen infection by increasing ethylene production, but it is not clear if this ethylene does more to promote disease susceptibility or disease resistance. Ethylene production and/or responsiveness can be altered by genetic manipulation. The present study used mutagenesis to identify soybean (Glycine max L. Merr.) lines with reduced sensitivity to ethylene. Two new genetic loci were identified, Etr1 and Etr2. Mutants were compared with isogenic wild-type parents for their response to different soybean pathogens. Plant lines with reduced ethylene sensitivity developed similar or less-severe disease symptoms in response to virulent Pseudomonas syringae pv glycinea and Phytophthora sojae, but some of the mutants developed similar or more-severe symptoms in response to Septoria glycines and Rhizoctonia solani. Gene-for-gene resistance against P. syringae expressing avrRpt2 remained effective, but Rps1-k-mediated resistance against P. sojae races 4 and 7 was disrupted in the strong ethylene-insensitive etr1-1 mutant. Rps1-k-mediated resistance against P. sojae race 1 remained effective, suggesting that the Rps1-k locus may encode more than one gene for disease resistance. Overall, our results suggest that reduced ethylene sensitivity can be beneficial against some pathogens but deleterious to resistance against other pathogens.

Cell-Specific Production and Antimicrobial Activity of Naphthoquinones in Roots of Lithospermum erythrorhizon1

Pigmented naphthoquinone derivatives of shikonin are produced at specific times and in specific cells of Lithospermum erythrorhizon roots. Normal pigment development is limited to root hairs and root border cells in hairy roots grown on “noninducing” medium, whereas induction of additional pigment production by abiotic (CuSO4) or biotic (fungal elicitor) factors increases the amount of total pigment, changes the ratios of derivatives produced, and initiates production of pigment de novo in epidermal cells. When the biological activity of these compounds was tested against soil-borne bacteria and fungi, a wide range of sensitivity was recorded. Acetyl-shikonin and β-hydroxyisovaleryl-shikonin, the two most abundant derivatives in both Agrobacterium rhizogenes-transformed “hairy-root” cultures and greenhouse-grown plant roots, were the most biologically active of the seven compounds tested. Hyphae of the pathogenic fungi Rhizoctonia solani, Pythium aphanidermatum, and Nectria hematococca induced localized pigment production upon contact with the roots. Challenge by R. solani crude elicitor increased shikonin derivative production 30-fold. We have studied the regulation of this suite of related, differentially produced, differentially active compounds to understand their role(s) in plant defense at the cellular level in the rhizosphere.

Salicaceae Endophytes: Growth Promotion Potential in Rice (Oryza sativa L.) and Maize (Zea mays L.) and Bio-Control of Plant Pathogen

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Quitosana na indução de resistência ao tombamento de plântulas de espécies olerícolas e no controle de fitopatógenos in vitro

Induction of resistance is defined as the activation of a state of resistance against diseases which is induced systemically in plants by the use of biotic or abiotic agents without any modification of the plant genome, occurring non-specific way, by activating genes coding for various plant defense responses. Chitosan is a polymer derived from the deacetylation of chitin, which is found in large quantities in crustacean shell, and studied with the potential to control plant pathogens, both by its direct fungistatic action, as the ability to induce protection of plants, indicating the presence of molecules of elicitoras characteristics. Three experiments with objective of evaluating the potential of chitosan in the seedling resistance induction were developed, beet (Beta vulgaris) seeds, cucumber (Cucumis sativus) seeds and tomato (Solanum lycopersicum) seeds, and the control of Fusarium sp., Rhizoctonia solani K¨uhn e Pythium sp. in vitro conditions. The experimental design was completely randomized, with four replications. Beet seeds, tomato and cucumber were submerged in chitosan solution for 20 minutes, in concentrations of 0.25, 0.5, 1 and 2% in the control and distilled water. Seeds were sown in trays containing Plantmax Florestalr substrate sterilized and inoculated with Fusarium sp., Rhizoctonia solani K¨unh and Pythium sp., respectively for the three cultures. The experiment was conducted for 14 days in growth chamber with controlled temperature (25 C 2 C), light (12 hour photoperiod) and humidity (70% 10%). The evaluations were seed emergency, seedling damping-off, seedling length, fresh weight and activity of the enzymes phenylalanine amˆonia-liase (PAL), chitinase and b-1,3-glucanase. It was also rated the mycelial growth of Fusarium sp., Pythium sp. and R. solani on P.D.A. (Potato-Dextrose and Agar) culture medium containing chitosan at the same concentrations evaluated in seeds. For beet growing, seed treatment with chitosan presented higher emergence and the length of the seedlings, and reduced the percentage of tipping. Treatment with chitosan activated the systemic acquired resistance with expression of chitinase and b-1,3-glucanase enzymes. For the tomato crop in chitosan concentration of 0.25% favored the emergency of seedlings, reduced the incidence of tipping and activated the PAL enzymes, chitinase and b-1,3-glucanase. In cucumber on the concentration of up 0.5% favored seedlings emergence and reduces the incidence of tipping. Chitosan activated the PAL enzymes and b-1,3-glucanase. Chitosan also presented fungistatic action on the initial growth of Pythium sp. and R. solani in vitro conditions, however, such action did not prevail until the end of the experiment. To Fusarium sp. the concentration of chitosan resulted in the reduction of mycelial growth in vitro.

Efeito de lodo de esgoto sobre patógenos habitantes do solo e severidade de oídio da soja.

O lodo de esgoto, atendendo as exigências ambientais, apresenta potencial para disposição em solos agrícolas. Sua incorporação altera as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo, pois é rico em macro e micronutrientes e matéria orgânica. Estas alterações podem proporcionar benefícios como aumento da disponibilidade de nutrientes às culturas, indução de supressividade a fitopatógenos habitantes do solo e de resistência às doenças da par te aérea. Por outro lado, pode influenciar negat ivamente o equilíbrio biológico e químico no solo, devido à presença de contaminantes. O objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos da incorporação de lodo de esgoto ao solo sobre a severidade de oídio (Erysiphe diffusa) e na supressividade a Rhizoctonia solani e a Macrophomina phaseolina da soja (Glycine max) . Para tanto, foram ut i l izados solos que receberam quat ro aplicações (1999 a 2001) sucessivas de lodos de esgoto originários das Estações de Tratamento de Esgoto de Barueri e de Franca, SP, nas concent rações de 0, 1, 2, 4 e 8 vezes (0N a 8N) a dose de N recomendada para a cultura do milho. Os estudos com oídio foram real izados em casa de vegetação com inoculação natural em dois cultivos sucessivos de soja. Também foi estudado o efeito de substrato produzido com 0%, 2,5%, 5% 10%, 15% e 20% de lodo de Franca sobre a emergência de plântulas e sobre a severidade de oídio da soja em três e dois ciclos, respectivamente. Nos estudos com R. solani e M. phaseol ina, os solos foram ar t i ficialmente infestados com os patógenos e posteriormente cultivados com soja por dois ciclos, sendo avaliado o tombamento e a severidade das doenças. A aplicação de lodo de esgoto no solo aumentou a atividade eliciadora de fitoalexinas em soja e a sever idade do oídio foi inversamente proporcional às concentrações do lodo, tanto no estudo com o solo de campo, como com o subst rato obt ido com o lodo de Franca. A emergência das plântulas de soja, nos três cultivos, foi inversamente proporcional à concent ração do lodo de Franca, sendo totalmente inibida na concent ração de 20%. Nos estudos com R. solani não foram observados efeitos da apl icação do lodo da ETE de Franca sobre o tombamento e a sever idade. No pr imei ro cul t ivo a resposta ao tombamento foi quadrática para o lodo Barueri , sendo que ocorreu aumento nas concentrações de 1N e 2N, e redução na concentração 4N. No segundo cultivo ocorreu aumento nos índices de tombamento de plantas em relação ao primeiro, com resposta quadrática para o lodo Barueri, mas com ponto de inflexão mínimo na concentração de 1N, sendo que para a concentração 8N o tombamento foi semelhante à testemunha. A severidade da doença no colo das plantas manteve a mesma resposta quadrática para o lodo de Barueri nos dois cultivos, com ponto de máximo na dose 4N. Para M. phaseolina a incidência da doença foi inversamente proporcional à concent ração do lodo de Franca. Dessa forma, os resultados não permitem conclusão sobre a indução de supressividade à R. solani e M. phaseolina.

Diversidade de bactérias de solo sob vegetação natural e cultivo de hortaliças.

Os microrganismos do solo são componentes essenciais na manutenção do equilíbrio físico-químico e biológico do mesmo e exercem importante função que inclui a degradação de resíduos de plantas e animais e a liberação de nutrientes na cadeia alimentar. Este trabalho teve como objetivo comparar a microbiota de um solo com cobertura de mata (SMS) e outro cultivado com hortaliças (SHC), supressivos ou não a Rhizoctonia solani. Foram feitas extrações do DNA total dos solos e a partir dos mesmos, amplificação por PCR dos genes 16S rDNA, clonagem dos fragmentos e seqüenciamento dos genes do RNA ribossomal. A análise dos resultados demonstrou que essa metodologia foi eficiente para avaliação de bactérias. No solo supressivo de mata os filos mais encontrados pertencem aos das Acidobactérias, Verrucomicrobia e Actinobactérias e no solo conducente cultivado com hortaliças a maioria pertence aos filos das Proteobactérias, Firmicutes e Bacteroidetes.

The exploration of potato-associated bacteria in the Central Andean Highlands and their application in integrated crop management systems

Potato is the most important food crop after wheat and rice. A changing climate, coupled with a heightened consumer awareness of how food is produced and legislative changes governing the usage of agrochemicals, means that alternative more integrated and sustainable approaches are needed for crop management practices. Bioprospecting in the Central Andean Highlands resulted in the isolation and in vitro screening of 600 bacterial isolates. The best performing isolates, under in vitro conditions, were field trialled in their home countries. Six of the isolates, Pseudomonas sp. R41805 (Bolivia), Pseudomonas palleroniana R43631 (Peru), Bacillus sp. R47065, R47131, Paenibacillus sp. B3a R49541, and Bacillus simplex M3-4 R49538 (Ecuador), showed significant increase in the yield of potato. Using – omic technologies (i.e. volatilomic, transcriptomic, proteomic and metabolomic), the influence of microbial isolates on plant defence responses was determined. Volatile organic compounds of bacterial isolates were identified using GC/MS. RT-qPCR analysis revealed the significant expression of Ethylene Response Factor 3 (ERF3) and the results of this study suggest that the dual inoculation of potato with Pseudomonas sp. R41805 and Rhizophagus irregularis MUCL 41833 may play a part in the activation of plant defence system via ERF3. The proteomic analysis by 2-DE study has shown that priming by Pseudomonas sp. R41805 can induce the expression of proteins related to photosynthesis and protein folding in in vitro potato plantlets. The metabolomics study has shown that the total glycoalkaloid (TGA) content of greenhouse-grown potato tubers following inoculation with Pseudomonas sp. R41805 did not exceed the acceptable safety limit (200 mg kg-1 FW). As a result of this study, a number of bacteria have been identified with commercial potential that may offer sustainable alternatives in both Andean and European agricultural settings.

Seleção de bactérias endofíticas com ação antagônica a fitopatógenos.

Muitos métodos rápidos e eficientes de seleção de agentes de biocontrole de fitopatógenos tem sido utilizados, visando reduzir tempo e custo dispendido em testes de campo. Neste trabalho realizou-se uma seleção de isolados endofíticos com potencial de uso no biocontrole de fitopatógenos em testes de antagonismo in vitro. De um total de 95 isolados de bactérias endofíticas do milho, seis foram selecionados quanto à inibição a Pythium aphanidermatum. A essa seleção, foram incluídos um isolado de Bacillus subtilis 0G, Bacillus lentimorbus e Streptomyces sp., para verificação de antagonismo a Rhizoctonia solani, Fusarium moniliforme, Sclerotium rolfsii e Exserohilum turcicum. Verificou-se que os endofíticos B. subtilis 0G, B. lentimorbus e Streptomyces sp., apresentaram ação antagônica superior aos demais, com taxas de inibição entre 32,0% e 53,8%. Dentre os endofíticos do milho, Bacillus agaradhaerens foi o que mais se destacou, com taxas de inibição variando entre 43,7% e 52,3% e indicando uma inespecificidade de ação. Este estudo, embora preliminar, permite vislumbrar a utilização desses endofíticos na supressão de doenças em diferentes sistemas patógeno-hospedeiro em testes subseqüentes, sob condições de casa-de-vegetação e a campo.

Potencial de uso da erva medicinal Cybopogon citratus no controle de fitopatógenos do feijoeiro e plantas daninhas em áreas irrigadas.

Para avaliar a erva medicinal Cymbopogon citratus (capim-limao) no controle de fitopatogenos e de plantas daninhas em feijoeiro, foram instalados experimentos utilizando diferentes subprodutos da planta. O oleo essencial de C. citratus a 10% obtido de folhas inibiu totalmente o crescimento micelial de Fusarium solani f. sp phaseoli, Sclerotinia sclerotiorum e Rhizoctonia solani, ao passo que Sclerotium rolfsii apresentou-se menos sensivel, apesar da substancia reduzir significativamente o diametro medio das colonias do fungo. Tambem o oleo de C. citratus a 10% promoveu inibicao total da germinacao de sementes de Digitaria horizontalis (capim-colchao), Sorghum halepense (capim-massambara), Bidens pilosa (picao-preto), Euphorbia heterophylla (amendoim-bravo, leiteiro) e Raphanus raphanistrum (nabica). O oleo inibiu parcialmente a germinacao de Echinochloa crusgalli (capim-arroz) e nao afetou a germinacao de Portulaca oleracea (beldroega). Em casa de vegetacao, o oleo de folhas a 10% afetou a emergencia do feijoeiro, enquanto o po (folha seca moida) incrementou a emergencia para 97% contra 75% e 88% em solos infestados com R. solani e F. solani, respectivamente. Em condicoes de campo, observou-se reducao da incidencia de F. solani e R. solani nas parcelas tratadas com suspensao aquosa de oleo de C. citratus a 1% e 5% no sulco de plantio e em tratamento de sementes a 0,5%. A analise da producao nao evidenciou diferencas significativas entre os tratamentos. Para verificar o efeito da combinacao do uso de C. citratus e da reducao de doses dos herbicidas, foram ultilizados os herbicidas pos-emergentes fomesafen e fenoxaprop-etil nas doses usadas pelo produtor (0,619 l ia/ha de cada produto) e a 80% destas doses. As especies de plantas daninhas predominantes foram: P. oleracea, Eleusine indica (capim-pe-de-galinha) e Amaranthus deflexus (caruru).

Detecção de Xanthomonas campestris pv. phaseoli e fungos em sementes de feijão produzidas no Estado de São Paulo.

Foi pesquisada a presença de Xanthomonas campestris pv. phaseoli e de fungos em sementes certificadas de feijão produzidas pela Secretaria da Agricultura do Estado de São Paulo nas safras da seca e inverno de 1991 e 1993. A bactéria foi detectada através do método de inoculação em planta indicadora de feijoeiro da cultivar CNF 0010. A incidência de fungos foi determinada pelo método do papel de filtro. Quanto a bactéria, foram examinadas amostras de 188 lotes em 1991 e 124 em 1993. Para os fungos foram analisadas amostras de 147 lotes no ano de 1991. Em 1991, a bacteria foi detectada somente nas amostras de Aracatuba (16,7%), Paraguacu Paulista (18,2%) e Sao Jose do Rio Preto (4%) com incidental mínima de (0,5%). No ano de 1993, X. camperstris pv. phaseoli foi encontrada nas amostras de Araçatuba (6,3%), Bauru (20%), Fernandópolis (12,7%), Lucelia (33,3%), Marilia (12,5%), Paraguacu Paulista (50,0%), Presidente Prudente (46,7%), Ribeirao Preto (16,7%), Santo Anastacio (66,7%), Sao José do Rio Preto (40,0%). Em 1991, a bactéria foi detectada em apenas 5,3% das amostras analisadas, ocorrendo em 1993 um aumento da incidência do patogeno, que foi detectado em 30,6% das amostras, provavelmente devido as condicoes climaticas favoraveis ao crestamento bacteriano. Foram encontrados os fungos Colletotrichum lindemuthianum, Rhizoctonia solani, Macrophomina phaseolina, Phaeoisariopsis griseola e Alternaria spp.. As regiões de Aguaí, Aracatuba, Avaré e Lucélia apresentaram maior incidência destes fungos. Entre as 147 amostras analisadas, R. solani foi detectada em Araçatuba em 28,6% das amostras, Bauru (50,0%), Fernadópolis (8,7%), Lucélia (27,0%) e Marília (7,5%) e C. lindemuthianum em Araçatuba (3,3%), Avaré (25,0%) e Lucélia(5,5%). Os demais fungos foram detectados em baixas incidências podendo-se concluir que com relação a presença de fungos, os lotes analisados apresentaram boa qualidade sanitária. Os resultados mostraram que houve alta contaminação das sementes por X. campestris pv. phaseoli em 1993, o que ocorreu aumento do inoculo nas sementes de 1991 para 1993, destacando-se os municípios P. Paulista, S. José da Rio Preto, Santo Anastácio e Presidente Prudente como os que apresentam maior infecção das sementes.

Utilização do método de hidrolise de diacetato de fluoresceina (FDA) como indicador de atividade microbiana no solo e supressividade a fitopatógenos.

A supressividade de solos e influenciada pela atividade microbiana, porém sua avaliação muitas vezes apresenta problemas. O método de hidrolise de FDA avalia a atividade celular nas amostras de solo, visto que a hidrolise e realizada por diversas enzimas. Amostras de 5g de solo são colocadas em frascos de Erlenmeyer (250 ml), juntamente com 20 ml de tampão fosfato de potássio (60 mM; pH 7,6). A reação de hidrolise de FDA e iniciada adicionando-se 0,2ml de solução estoque de FDA(2mg FDA/ml acetona). As amostras são incubadas por 20 min. em agitador (200 rpm) a 25o C. A reação é interrompida através da adição de 20 ml de acetona por frasco. A seguir procede-se a filtragem (Whatman n.1), coletando-se o filtrado em tubos de cultivo acondicionados em recipiente com gelo. Em espectrofotometro, determina-se a absorbancia (490nm) do filtrado. A concentração de FDA hidrolisado e obtida através de uma curva padrão feita conforme a metodologia descrita, porem adicionando-se conhecidas quantidades de FDA hidrolisado (60 min. em agua fervendo) as amostras. Altas correlações foram obtidas entre a taxa de hidrólise de FDA, de solos submetidos a diferentes cultivos (mata, pastagem, cana-de-açúcar e culturas anuais), e a supressividade a Rhizoctonia solani.