A simple inhibition coefficient for quantifying potency of biocontrol agents against plant-pathogenic fungi

Microbial interactions depend on a range of biotic and environmental variables, and are both dynamic and unpredictable. For some purposes, and under defined conditions, it is nevertheless imperative to evaluate the inhibitory efficacy of microbes, such as those with potential as biocontrol agents. We selected six, phylogenetically diverse microbes to determine their ability to inhibit the ascomycete Fusarium
coeruleum, a soil-dwelling pathogen of potato tubers that causes the storage disease dry rot. Interaction assays, where colony development was quantified (for both fungal pathogen and potential control agents), were therefore carried out on solid media. The key parameters that contributed to, and were indicative of, inhibitory efficacy were identified as: fungal growth-rates (i) prior to contact with the biocontrol
agent and (ii) if/once contact with the biocontrol agent was established (i.e. in the zone of mixed
culture), and (iii) the ultimate distance traveled by the fungal mycelium. It was clear that there was no correlation between zones of fungal inhibition and the overall reduction in the extent of fungal colony development. An inhibition coefficient was devised which incorporated the potential contributions of distal inhibition of fungal growth-rate; prevention of mycelium development in the vicinity of the biocontrol
agent; and ability to inhibit plant-pathogen growth-rate in the zone of mixed culture (in a ratio of 2:2:1). The values derived were 84.2 for Bacillus subtilis (QST 713), 74.0 for Bacillus sp. (JC12GB42), 30.7 for Pichia anomala (J121), 19.3 for Pantoea agglomerans (JC12GB34), 13.9 for Pantoea sp. (S09:T:12), and
21.9 (indicating a promotion of fungal growth) for bacterial strain (JC12GB54). This inhibition coefficient, with a theoretical maximum of 100, was consistent with the extent of F. coeruleum-colony development (i.e. area, in cm2) and assays of these biocontrol agents carried out previously against Fusarium
spp., and other fungi. These findings are discussed in relation to the dynamics and inherent complexity of natural ecosystems, and the need to adapt models for use under specific sets of conditions.

A nitrile-metabolising enzyme and a process for producing an acid using same

The present invention relates to an isolated nucleotide sequence and corresponding polypeptide derived from the nitrile-metabolising Pantoea strain deposited under NCIMB 41854. Said isolated polypeptide acts as a nitrilase and the invention extends to a process for producing a carboxylic acid using said isolated polypeptide to metabolise nitriles such as 3-hydroxyglutaronitrile, 3-hydroxybutyronitrile and 3- hydroxy-phenylpropionitrile to form corresponding carboxylic acids.

Isolamento e produção de agentes de controlo biológico das principais doenças de pós-colheita, em citrinos e pomóideas

Potenciais agentes de biocontrolo foram isolados a partir da microbiota epifítica de folhas e frutos, de citrinos e pomóideas, de diferentes pomares, durante diferentes campanhas e de distintas condições de armazenamento. A atividade antagonista de 1465 microrganismos isolados foi testada em ensaios in vivo em pomóideas face a Penicillium expansum (104 esporos/ml) e em citrinos face a P. digitatum (105 esporos/ml) em frutos feridos e inoculados artificialmente. Aproximadamente 7,6% dos isolados reduziu a severidade (diâmetro da podridão) e a incidência (% podres) em mais de 25%, menos de 3% reduziu ambos os parâmetros em mais de 50%, mas apenas 4 microrganismos preencheram os critérios de seleção, redução da incidência e severidade em mais de 75%. Dos 4 e pelos resultados obtidos em ensaios de seleção secundária e de determinação da concentração mínima eficaz, destacaram-se e selecionaram-se 2 microrganismos, uma bactéria isolada de laranjas „Valencia late‟ e identificada como pertencente ao grupo das Enterobactérias, Pantoea agglomerans PCB-1 e uma levedura isolada a partir da superfície de maças 'Bravo de Esmolfe' identificada como Metschnikowia andauensis PBC-2, com o objetivo de usar dois modelos distintos de agentes de biocontrol, uma bactéria e uma levedura. P. agglomerans é um agente de biocontrolo já conhecido. A estirpe PBC-1 isolada neste trabalho mostrou ter elevada eficácia face aos principais agentes patogénicos na póscolheita de citrinos e pomóideas. M. andauensis é uma levedura recentemente descoberta e a estirpe PBC-2 diz respeito à primeira referência desta espécie como agente de biocontrolo, a qual foi recentemente objeto de concessão de Patente de Invenção Nacional nº 105210, como uma nova estirpe desta espécie para uso como agente de biocontrolo das doenças de póscolheita de frutos. A concentração mínima eficaz dos antagonistas revelou estar dentro dos limites para o seu desenvolvimento comercial. M. andauensis PBC-2 quando aplicada à concentração de 5×106 ufc/ml, permitiu uma redução da incidência e da severidade de 62 e 70%, respetivamente, e quando aplicada a 1×107 ufc/ml, uma redução de 90% de incidência e de 95% de severidade. P. agglomerans PBC-1 aplicada a 1 × 108 ufc/ml em maçãs e em citrinos no controlo de P. expansum e P. digitatum, respetivamente, propiciaram uma redução significativa de cerca de 86% de cada um dos agentes patogénicos. O espectro de ação de M. andauensis PBC-2 foi avaliado, verificando-se o controlo efetivo face a Rhizopus stolonifer, P. expansum e Botritys cinerea, em pera 'Rocha' e em diferentes cultivares de maçã e contra P. digitatum e Penicillium italicum em clementinas e laranjas de diferentes cultivares. Durante 4 épocas, a eficácia de M. andauensis PBC-2, foi avaliada e comparada com o fungicida sintético mais usado comercialmente, Imazalil, em ensaios semicomerciais. Os resultados assemelharam-se aos obtidos com o fungicida, a redução da incidência do bolor azul foi de 90% em maças armazenadas durante 3 meses a 1±0.5 ºC, seguido de 7 dias à temperatura ambiente, para simular o tempo de prateleira. Em ensaios do estudo da dinâmica populacional, verificou-se que o agente de biocontrolo M. andauensis PBC-2 tem uma excelente capacidade colonizadora e que consegue crescer e sobreviver nas feridas, mas também na superfície dos frutos, armazenados à temperatura ambiente e em condições de frio. Pelo contrário, M. andauensis PBC- não apresentou capacidade de sobrevivência no suco gástrico simulado, começando a população a diminuir imediatamente após exposição e passadas 48 h não restava população viável. Diferentes meios de cultura usualmente descritos na produção de leveduras foram testados na produção de M. andauensis PBC-2. Aquele que apresentou a maior população viável ao fim de 40 h de incubação foi o meio YPD, entretanto escolhido para estudos posteriores. O pH mais favorável ao crescimento foi de 6,5, não se observando diferenças significativas entre os crescimentos a 25 e 30 ºC. Estudou-se ainda o efeito da concentração das duas fontes de azoto do meio YPD e elegeu-se a combinação de 10 g/l de extrato de levedura e 20 g/l de peptona. Nos estudos de produção de biomassa dos dois potenciais agentes de biocontrolo, analisou-se o efeito da sacarose, frutose e glucose, como fontes de carbono e otimizou-se a concentração destes açúcares no crescimento em Erlenmeyer. Após 20 h de incubação a população viável de P. agglomerans PBC-1 atingiu 3.9×109, 1.5×109, 3.9×109 ufc/ml, respetivamente. No caso de M. andauensis PBC-2, foi obtida a população de 1.2×108, 5.3×108 e 1,3×108 ufc/ml, com glucose, sacarose e frutose, após 40 h. Os resultados permitem concluir que os dois agentes têm capacidade de metabolizar os açúcares testados, contudo e atendendo à produtividade de biomassa, rendimento, disponibilidade e custo, optou-se por usar a sacarose como fonte de carbono nos restantes ensaios, nomeadamente na transição de Erlenmeyer para reator biológico. Na produção de P. agglomerans PBC-1 escolheu-se o meio SAC (5 g/l sacarose e 5 g/l extrato de levedura). O meio YPS (12.5g/l sacarose, 10 g/l extrato de levedura, 20 g/l peptona) foi usado no aumento de escala de M. andauensis PBC-2. A otimização da produção em reator biológico de P. agglomerans PCB-1 foi realizada submetendo o microrganismo a diferentes condições hidrodinâmicas, testando-se arejamentos, dois tipos de turbina (hélice; rusthon) e dispersores (poroso, em L). Foram igualmente estudados, o efeito da concentração inicial do inoculo e a adição programada da fonte de carbono. Embora tenham sido testadas diferentes variações, o perfil dos diferentes parâmetros analisados foi idêntico, a população máxima viável foi de 3-5×109 ufc/ml. A diferença mais notória foi observada na fermentação com concentração inicial de 107 cfu/ml, que permitiu encurtar em cinco horas a fase lag, o que pode significar uma redução de tempo de fermentação, e consequentemente uma redução de custos. Visando a produção de biomassa a baixo custo, fator importante na implementação de um sistema de controlo biológico, estudou-se a possibilidade de utilizar subprodutos e resíduos da indústria alimentar no crescimento dos agentes de biocontrolo. Subprodutos da indústria de alfarroba e subprodutos e resíduos da indústria de sumos de citrinos foram utilizados na produção de P. agglomerans PBC-1 e de M. andauensis PBC-2, respetivamente. Desta forma, para além de uma redução dos custos de produção, pretendeu-se a valorização de um subproduto (no caso de alfarroba e do bagaço de citrinos) e mitigar os efeitos nefastos de um resíduo (licor), com elevada carga poluente, que gera graves problemas ambientais e que pode ditar o encerramento desta unidade industrial, com efeitos devastadores para a economia local. Realizaram-se extrações de subprodutos da indústria de alfarroba, a diferentes razões sólido/líquido, tempos e temperaturas, de forma a maximizar a extração de açúcares. A potencialidade de utilizar o extrato de açúcares obtido, na produção de P. agglomerans PBC-1 foi avaliada, em ensaios de crescimento em Erlenmeyer, com consequente transição para reator mecanicamente agitado. Os perfis de crescimento da cultura crescida com subprodutos da indústria de alfarroba assemelharam-se aos observados com sacarose como fonte de carbono. A biomassa viável produzida com subprodutos da indústria de alfarroba, foi de 4- 7×109 ufc/ml, o que permite concluir que é uma alternativa viável à produção deste microrganismo. A produção de M. andauensis PBC-2 com subprodutos da indústria de sumos de citrinos, foi estudada em Erlenmeyer tendo como objetivo conhecer os perfis de crescimento do microrganismo, bem como, estudar a melhor combinação desta fonte de carbono e sua concentração. O bagaço de citrinos e um resíduo líquido, que se denominou de licor, foram testados com resultados comparáveis à produção obtida com meio usado como standard, (YPS), sem comprometer a atividade antagonista do agente de biocontrolo. Posteriormente, foi realizada a produção em reator mecanicamente agitado, escolhendo-se para tal o meio YL (10 g/l extrato de levedura e licor à concentração de açúcares de 12.5 g/l). Os parâmetros de crescimento da cultura foram semelhantes aos obtidos com a fonte de carbono comercial. Após aproximadamente 40 h de incubação, a população viável de M. andauensis PCB-2 atingiu 3.1×108 ufc/ml. A produtividade de biomassa e rendimento foi de 0.435 g/l.h e 1.502 g/g, respetivamente, comparável a produtividade de biomassa (0.432 g/l.h) e rendimento (1.4416 g/g) observado no meio YPS. Os resultados obtidos, são uma base sólida para o aumento de escala a um nível laboratorial e semi-industrial, permitiram concluir que é exequível produzir M. andauensis a baixo custo e representam uma possível alternativa para um resíduo. Em estudos dos possíveis modos de ação, de M. andauensis PBC-2, conclui-se que, este agente de biocontrolo, não tem como modos de ação a produção de antibióticos ou de voláteis, uma vez que, não se verificou inibição do crescimento dos agentes patogénicos. A competição por ferro e a produção de enzimas líticas por M. andauensis PBC-2 foi estudada em meios com diferentes concentrações de ferro e em um meio de cultura, com paredes celulares de fungos, como única fonte de carbono. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que a produção e secreção de enzimas líticas não é o principal ou o mais importante modo de ação do agente de controlo biológico PBC-2, uma vez que a produção de quitinase observada ao 5 e 7º dia de incubação foi muito baixa, e não foi observada a produção de β-1,3- glucanases e proteases.

Bacteriophages of Erwinia amylovora and their potential use in biological control

Forty-four bacteriophage isolates of Erwinia amy/ovora, the causal agent of fire blight, were collected from sites in and around the Niagara Region of Southern Ontario in the summer of 1998. Phages were isolated only from sites where fire blight was present. Thirty-seven of these phages were isolated from the soil surrounding infected trees, with the remainder isolated from aerial plant tissue samples. A mixture of six E. amy/ovora bacterial host strains was used to enrich field samples in order to avoid the selection bias of a single-host system. Molecular characterization of the phages with a combination of peR and restriction endonuclease digestions showed that six distinct phage types were isolated. Ten phage isolates related to the previously characterized E. amy/ovora phage PEa1 were isolated, with some divergence of molecular markers between phages isolated from different sites. The host ranges of the phages revealed that certain types were unable to efficiently lyse some E. amy/ovora strains, and that some types were able to lyse the epiphytic bacterium Pantoea agg/omerans. Biological control of E. amy/ovora by the bacteriophages was assessed in a bioassay using discs of immature pear fruit. Twenty-three phage isolates were able to significantly suppress the incidence of bacterial exudate on the pear disc surface. Quantification of the bacterial population remaining on the disc surface indicated that population reductions of up to 97% were obtainable by phage treatment, but that elimination of bacteria from the surface was not possible with this model system.

Erwinia amylovora bacteriophage resistance

It has been proposed that phages can be used commercially as a biopesticide for the control of fire blight caused by the phytopathogen Erwinia amylovora. The aim of these studies was to investigate two common bacterial resistance mechanisms, lysogeny and exopolysaccharide production and their influence on phage pathogenesis. A multiplex real-time PCR protocol was designed to monitor and quantify Podoviridae and Myoviridae phages. This protocol is compatible with known E. amylovora and Pantoea agglomerans rtPCR primers/probes which allowed simultaneous study of both phage and bacterial targets. Using in vitro positive phage selection, bacteriophage insensitive derivatives were isolated within sensitive populations of E. amylovora. Prophage screening with real-time PCR and mitomycin C induction determined that the insensitive derivatives harboured the temperate Podoviridae phage ΦEaTlOO. Lysogenic conversion resulted in resistance to secondary homologous phage infections. Prophage screening of environmental samples of E. amylovora and P. agglomerans collected from various locations in Canada, United States and Europe did not demonstrate lysogeny. Therefore, lysogeny is rare or absent while these bacterial species reside on the plant. Recombineering was used to construct exopolysaccharide deficient E. amylovora mutants. The EPS amylovoran mutants became resistant to Podoviridae and certain Siphoviridae phages. Increasing amylovoran production increased phage population growth, presumably by increasing the total number of bacterial cell surface receptors which promoted increased phage infections. In contrast, amylovoran did not playa role in Myoviridae infections, nor did production of the EPS levan for any phage pathogenesis.

Characterization and efficacy of bacterial strains for biological control of soil-borne diseases caused by Phytophthora cactorum and Meloidogyne javanica on Rosaceous plants

S'avaluaren 58 soques de Pseudomonas fluorescens i Pantoea agglomerans per la seva eficàcia en el biocontrol de la malaltia causada per l'oomicet Phytophthora cactorum en maduixera i pel nematode formador de gal·les Meloidogyne javanica en el portaempelt GF-677. Es desenvolupà un mètode ex vivo d'inoculació de fulla amb l'objectiu de seleccionar soques bacterianes com a agents de control biològic de P. cactorum en maduixera. Tres soques de P. fluorescens es seleccionaren com a soques eficaces en el biocontrol del patogen en fulles i en la reducció de la malaltia en plantes de maduixera. La combinació de soques semblà millorar la consistència del biocontrol en comparació amb les soques aplicades individualment. Tres soques de P. fluorescens es seleccionaren per la seva eficàcia en la reducció de la infecció de M. javanica en portaempelts GF-677. La combinació d'aquestes soques no incrementà l'eficàcia del biocontrol, però semblà reduir la seva variabilitat.

Fire blight (Erwinia amylovora) of rosaceous plants. Pathogen virulence and selection and characterization of biological control agents

El fuego bacteriano, causado por Erwinia amylovora, es una enfermedad muy importante a nivel comercial y económico porque afecta a plantas de la familia de las rosáceas y es especialmente agresiva en manzano (Pyrus malus) y peral (Pyrus communis), así como en plantas ornamentales (Crataegus, Cotoneaster o Pyracantha). Esta enfermedad está distribuida por todo el mundo en zonas climáticas templadas de Amércia del Norte, Nueva Zelanda, Japón, Israel, Turquí y Europa. En España, el fuego bacteriano fue detectado por primera vez en 1995 en el norte del País (Euskadi) y más tarde en nuevos focos aparecidos en otras áreas. La enfermedad puede ser controlada comercialmente mediante la aplicación de pesticidas quimicos (derivados de cobre, antibioticos). Sin embargo, muchos de los productos químicos presentan baja actividad o causan fitotoxicidad, y la estreptomicina, el producto más eficaz, esta prohibido en muchos países, incluyendo España. Por tanto, en ausencia de apropiados agentes químicos, el control biológico se contempla como una buena alternativa. En el presente trabajo, un agente de control biológico, Pseudomonas fluorescens EPS62e, ha sido seleccionada de entre 600 aislados de las especies P. fluorescens y Pantoea agglomerans obtenidos de flores, frutos y hojas de plantas de la familia de las rosáceas durante una prospección llevada a cabo en varias áreas geográficas de España. La cepa ha sido seleccionada por su capacidad de suprimir la infecciones producidas por E. amylovora frutos inmaduros, flores y brotes de peral en condiciones de ambiente controlado, presentando unos niveles de control similares a los obtenidos mediante el control químico usando derivados de cobre o antibióticos. La cepa además ha mostrado la capacidad de colonizar y sobrevivir en flores y heridas producidas en frutos inmaduros en condiciones de ambiento controlado pero también en flores en condiciones de campo. La exclusión de E. amylovora medinate la colonización de la superficie, el consumo de nutrientes, y la interacción entre las células del patógeno y del agente de biocontrol es la principal causa de la inhibición del fuego bacteriano por la cepa EPS62e. Estas características constituyen aspectos interesantes para un desarrollo efectivo de la cepa EPS62e como un agente de biocontrol del fuego bacteriano en condiciones comerciales.

Identificação e avaliação de rizobactérias isoladas de raízes de milho

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

Avaliação, identificação e atividade enzimática de bactérias psicotróficas presentes no leite cru refrigerado

Extended storage of refrigerated milk can lead to reduced quality of raw and processed milk, which is a consequence of the growth and metabolic activities of psychrotrophic bacteria, able to grow under 7oC or lower temperatures. Although most of these microorganisms are destroyed by heat treatment, some have the potential to produce termoresistant proteolytic and lipolytic enzymes that can survive even UHT processing and reduce the processed products quality. Recently, the IN 51 determineds that milk should be refrigerated and stored at the farm what increased the importance of this group of microorganisms. In this work, psychrotrophic bacteria were isolated from 20 communitarian bulk tanks and 23 individual bulk tanks from dairy farms located at Zona da Mata region of Minas Gerais State and from southeastern Rio de Janeiro. Selected milk dilutions were plated on standard agar and after incubation for 10 days at 7oC, five colonies were isolated, firstly using nutrient agar and after using McConkey agar for 24 hours at 21oC. The isolates were identified by morphology, Gram stain method, catalase production, fermentative/oxidative metabolism and by API 20E, API 20NE, API Staph, API Coryne or API 50 CH (BioMerieux). In order to ensure reproductibility, API was repeated for 50% of the isolates. Species identification was considered when APILAB indexes reached 75% or higher. 309 strains were isolated, 250 Gram negative and 59 Gram positive. 250 Gram negative isolates were identified as: Acinetobacter spp. (39), Aeromonas spp. (07), A. Hydrophila (16), A. sobria (1), A. caviae (1), Alcaligenes feacalis (1), Burkholderia cepacia (12), Chryseomonas luteola (3), Enterobacter sp. (1), Ewingella americana(6), Hafnia alvei (7), Klebsiella sp. (1), Klebsiella oxytoca (10), Yersinia spp. (2), Methylobacterium mesophilicum (1), Moraxella spp. (4), Pantoea spp. (16), Pasteurella sp. (1), Pseudomonas spp. (10), P. fluorescens (94), P. putida (3), Serratia spp. (3), Sphigomonas paucomobilis (1). Five isolates kept unidentified. Pseudomonas was the predominant bacteria found (43%) and P. fluorescens the predominant species (37.6%), in accordance with previous reports. Qualitative analysis of proteolytic and lipolytic activity was based on halo formation using caseinate agar and tributirina agar during 72 hours at 21oC and during 10 days at 4°C, 10oC and 7°C. Among 250 Gram negative bacteria found, 104 were identified as Pseudomonas spp. and 60,57% of this group showed proteolytic and lipolytic acitivities over all four studied temperatures. 20% of Acinetobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Burkholderia, Chryseomonas, Methylobacterium, Moraxella presented only lipolytic activity. Some isolates presented enzymatic activity in one or more studied temperatures. Among Gram positive bacteria, 30.51% were proteolytic and lipolytic at 10oC, 8.47% were proteolytic at 7oC, 10oC, and 21oC, 8.47% were proteolytic at all studied temperatures (4oC, 7oC, 10oC and 21oC) and 3.38% were proteolytic only at 21oC. At 4oC, only one isolate showed proteolytic activity and six isolates were lipolytic. In relation to Gram negative microorganisms, 4% were proteolytic and lipolytic at 7oC, 10oC and 21oC, 10% were proteolytic at 10oC and 4.4% were lipolytic at 4oC, 7oC, 10oC and 21oC, while 6.4% of all isolates were proteolytic and lipolytic at 10oC and 21oC as well as lipolytic at 4oC and 7oC. These findings are in accordance with previous researches that pointed out Pseudomonas as the predominant psycrotrophic flora in stored refrigerated raw milk

Culture-dependent and culture-independent characterization of microorganisms associated with Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) (L.) and dynamics of bacterial colonization in the midgut

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Pulmonary, microbiological and hematological changes in Crotalus durissus terrificus (Serpentes, Viperidae) parasitized by nematodes of the genus Rhabdias (Nematoda, Rhabdiasidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Padrão de sensibilidade de cepas de Enterobacter spp isoladas na região de Presidente Prudente - SP

Enterobacter spp. are considered important causing agents of infection, specially in hospitalized individuals. The natural resistance of these microorganisms and the great facility to develop resistance to new antimicrobial agents make this genus an important object of study. In this work, 176 strains isolated from various clinical samples were used from hospitalized patients (University Hospital Domingos Leonardo Cerávolo) and from clinic patients (Clinical Laboratory from Unoeste), both situated in Presidente Prudente - SP. E. cloacae (78.9%), E. aerogenes (7.9%) and E. (pantoea) agglomerans (3.9%) were the ones more frequently isolated. Eleven antimicrobial agents were tested by the disk diffusion method and around 90% of the strains presented resistance to the cephalotin, ampicillin and cefaclor. Strains of E. (pantoea) agglomerans presented wide profile of sensibility However one strain of E. cloacae presented resistance to all the antimicrobial agents. The antimicrobial agents with greater inhibitory activity were imipenem and cefepime, for this reason these antimicrobial agents could be the treatment of choice in emergencial therapeutic. This emergencial therapy can be applied with relative security, whereas the data obtained in this study show homogeneity in the profile of sensibility to these antimicrobial agents, independent of the infection site and from the isolated species. The ESBL enzyme could not be detected in no one of the strains by the double diffusion test.

Implicações do parasitismo por nematódeos do gênero Rhabdias(Nematoda, Rhabdiasidae) em Crotalus durissus terrificus (Serpentes, Viperidae): alterações pulmonares, microbiológicas e hematológicas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Isolamento e caracterização de bactérias promotoras de crescimento em milho (Zea mays)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Condições do humor aquoso, quanto à contaminação, na facoemulsificação com implante de lente intraocular em cães

Pós-graduação em Cirurgia Veterinária - FCAV