Evaluation of the Larval Therapy in the Healing Process of Infected Wounds with Pseudomonas Aeruginosa in Rabbits

Introduction. During the last two decades the larval therapy has reemerged as a safe and reliable alternative for the healing of cutaneous ulcers that do not respond to the conventional treatments. Objective. To evaluate the use of the larvae of Lucilia sericata as a treatment for infected wounds with Pseudomonas aeruginosa in an animal model. Materials and methods. Twelve rabbits were randomly distributed in 3 groups: the first group was treated with larval therapy; the second was treated with antibiotics therapy and to the third no treatment was applied, therefore was established as a control group. To each animal a wound was artificially induced, and then a suspension of P. aeruginosa was inoculated into the lesion. Finally, every rabbit was evaluated until the infection development was recognized and treatment was set up for the first two groups according with the protocols mentioned above. Macroscopic evaluation of the wounds was based on the presence of edema, exudates, bad odor, inflammation around the wound and the presence of granulation tissue. The healing process was evaluated by monitoring histological changes in the dermal tissue. Results. Differences in the time required for wound healing were observed between the first group treated with larval therapy (10 days) and the second group treated with conventional antibiotics therapy (20 days). Conclusion. The L. sericata larva is and efficient tool as a therapy for infected wounds with P. aeruginosa.

Anàlisi polifàsica de soques de "Pseudomonas fluorescens" potencials agents de biocontrol de malalties de fruiters

Molts bacteris del grup fluorescent del gènere Pseudomonas són capaços de controlar malalties de les plantes causades per fongs i bacteris fitopatògens (ACBs) o mostren activitat com a bacteris promotors del creixement de les plantes (BPCPs). S'han descrit diversos metabòlits que intervenen de manera important en la seva activitat com a ACBs i BPCPs entre els quals en destaquen el 2,4-diacetilfloroglucinol (Phl), àcid fenazin-1-carboxílic (PCA), Pirrolnitrina (Prn), àcid cianhídric (HCN), àcid 3-indolacètic (IAA), sideròfors i quitinases. L'objectiu principal del nostre treball ha estat la comparació de les característiques d'un grup de Pseudomonas del grup fluorescent utilitzant una aproximació polifàsica amb la finalitat d'establir possibles relacions entre algunes de les característiques i la capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Atesa la importància en el biocontrol de la producció de metabòlits com Phl, PCA i Prn, l'objectiu preliminar ha estat la recerca i obtenció de soques productores d'aquests metabòlits. Per assolir aquest objectiu s'ha emprat una aproximació molecular basada en la detecció dels gens biosintètics implicats en la seva producció en lloc de la detecció directa dels metabòlits per evitar els efectes que poden tenir les condicions de cultiu en la inducció o repressió de la seva síntesi. S'han realitzat diferents protocols basats (i) en la cerca assistida de productors mitjançant l'ús de marcadors fenotípics i posterior confirmació per PCR i, (ii) en l'ús de la PCR per a la detecció dels gens directament dels extractes bacterians, d'enriquiments d'aquests extractes i la realització de la hibridació en colònies per al posterior aïllament. La cerca assistida de productors de Phl mitjançant marcadors fenotípics i posteriorment la utilització de tècniques moleculars (amplificació per PCR del gen phlD), ha estat el millor mètode en el tipus de mostres processades en el nostre treball, on la proporció de productors és relativament baixa. En total s'han aïllat a partir de diversos ambients 4 soques portadores dels gens de la síntesi de PCA, 15 de Phl i 1 de Prn. S'ha constituït una col·lecció de 72 soques de Pseudomonas del grup fluorescent que inclou 18 aïllats propis portadors dels gens biosintètics necessaris per la producció de Phl PCA i Prn; 6 soques de referència procedents de col·leccions de cultius tipus, 14 soques productores dels diferents antibiòtics cedides per altres investigadors i una selecció de 34 soques procedents d'un treball previ realitzat en el nostre grup de recerca. A la col·lecció s'hi troben soques candidates a ACB i BPCP de diverses malalties i plantes. Les 72 soques s'han caracteritzat fenotípica i genotípicament. La caracterització fenotípica s'ha portat a terme mitjançant la identificació a nivell d'espècie amb galeries API 20NE i proves bioquímiques específiques; la producció de metabòlits com PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, quitinases i sideròfors mitjançant l'ús de diferents tècniques; antagonisme in vitro en diversos medis enfront dos fongs (Stemphylium vesicarium i Penicillium expansum) i tres bacteris fitopatògens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae i Xanthomonas arboricola pv. juglandis); l'eficàcia de la inhibició de la infecció en bioassaigs in vivo sobre material vegetal enfront els fongs P. expansum en poma i S. vesicarium en fulles de perera i enfront el bacteri E. amylovora en fruits immadurs de perera i, finalment, en assaigs de promoció de creixement en dos portaempelts comercials de Prunus. Cal destacar que P. expansum causa la podridura blava en pomes i peres en postcollita, S. vesicarium la taca bruna de la perera i E. amylovora el foc bacterià de les rosàcies. El nombre de soques de Pseudomonas, sobre el total de les 72 estudiades, productores d'IAA (4) i quitinases (6) és baix, mentre que és elevat en el cas del HCN (32), que a més està associat a la producció de Phl. Els resultats obtinguts en l'antagonisme in vitro han mostrat en el cas dels bacteris que és dependent del patogen indicador i del medi de cultiu. La presència o absència de ferro no sembla ser un factor que potencií l'antagonisme. En el cas dels fongs no s'ha observat però, influència del medi de cultiu emprat. En el total de 72 soques s'ha observat un percentatge baix de soques que manifesten antagonisme en tots els medis assajats vers 3 o 4 dels patògens (7). Solament 2 d'aquestes 7 soques han mostrat ser també efectives en bioassaigs d'inhibició de les infeccions causades per 2 dels 3 patògens assajats. Algunes de les soques efectives en els bioassaigs no són antagonistes in vitro en cap dels medis assajats enfront el mateix patogen. En el cas de la promoció del creixement, s'han observat més soques promotores del creixement del portaempelts de prunera Marianna 2624 que no en l'híbrid de presseguer-ametller GF677 i les eficàcies assolides són també majors en el cas de Marianna 2624, detectant una elevada especificitat soca/portaempelts La caracterització genotípica s'ha realitzat mitjançant l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de restricció de DNA ribosomal (RFLP-rDNA) i l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica de DNA cromosòmic separats per electroforesi en camp polsant (MRFLP-PFGE). Ambdues anàlisis van mostrar una gran heterogeneïtat genètica entre les soques caracteritzades i no s'ha pogut relacionar les agrupacions obtingudes amb les característiques fenotípiques o capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Els patrons de macrorestricció genòmica (MRFLP-PFGE) del bacteri model P. fluorescens EPS288 són estables en el temps i independents de les condicions de cultiu assajades al laboratori o en mostres naturals, mostrant ser una tècnica eficaç en la identificació de reaïllats de mostres naturals inoculades prèviament amb el bacteri. Una selecció de soques que comparteixen el fet de produir floroglucinol s'han caracteritzat mitjançant RFLP i seqüenciació del gen phlD. S'ha establert una relació entre les agrupacions obtingudes en les anàlisis RFLP-rDNA, RFLP-phlD i les seqüències del gen. En l'anàlisi filogenètica de les seqüències del gen phlD s'ha observat un elevat grau de polimorfisme obtenint-se 3 agrupacions principals. Les agrupacions semblen relacionar-se amb els patrons de producció de metabòlits (Phl, HCN i Prn en una primera agrupació; Phl i HCN en la segona i solament Phl en la tercera), però aquestes no s'han pogut relacionar amb l'origen geogràfic de les soques o la seva activitat com a ACBs i/o BPCP. Amb les dades obtingudes de la caracterització fenotípica i genotípica s'ha realitzat una anàlisi multivariant (correspondències, correlacions d'Spearman i de freqüències amb variables categòriques). S'ha demostrat la importància de disposar d'una tècnica que permeti depurar una col·lecció de soques descartant les soques genèticament idèntiques, ja que influeixen en els resultats de les anàlisis. Pels tres patògens assajats com a indicadors i els dos portaempelts emprats, no s'ha observat cap correlació entre la inhibició de la infecció o la promoció del creixement amb les característiques fenotípiques i genotípiques de les soques que fos significatiu i consistent en les tres tècniques emprades.

Caracterització de metabòlits produïts per soques de "Pseudomonas fluorescens" efectives en el control biològic de fongs fitopatògens

El principal objectiu d'aquest treball ha estat estudiar la producció de metabòlits amb activitat antibiòtica per soques de l'espècie Pseudomonas fluorescens de la col·lecció EPS, i també avaluar la seva potencialitat com a agents de biocontrol. Es va disposar també de diverses soques de P. fluorescens, cedides per altres investigadors, que van utilitzar-se com a referència perquè algunes són actives en control biològic i produeixen metabòlits secundaris d'interès en el biocontrol de malalties de plantes. La present memòria s'estructura en cinc capítols, que són, introducció al control biològic, descripció de l'etapa de selecció de soques i cerca dels metabòlits produïts, estudi de la producció d'HCN per la soca EPS288, estudi de la producció de l'antibiòtic 2,4-diacetilfloroglucinol (DAPG), i finalment, el darrer capítol, on s'ha estudiat la producció de DAPG sobre material vegetal i la capacitat de colonitzar arrels per diverses soques d'interès. En l'etapa de prospecció, va demostrar-se que un 37% del total de les soques de la col·lecció EPS produïen HCN, totes de l'espècie P. fluorescens, i un 90% d'aquestes provenien de les arrels de plantes. Es va confirmar la producció dels metabòlits secundaris 2,4-diacetilfloroglucinol, àcid fenazina-1-carboxílic, i pirrolnitrina, per diverses soques de la col·lecció EPS seleccionades mitjançant tècniques moleculars. Així, de la col·lecció EPS, les soques EPS317 i EPS808 produeixen DAPG, la EPS263 àcid fenazina-1-carboxílic i pirrolnitrina i, EPS894, EPS895, EPS945 produeixen àcid fenazina-1-carboxílic. La producció d'HCN es va estudiar més exhaustivament en la soca EPS288, seleccionada per la seva activitat antifúngica i candidata a agent de biocontrol contra Stemphylium vesicarium, causant de la estemfiliosi de la perera, i contra Penicillium expansum, causant de la podridura blava en conservació de fruita a postcollita. Per aquest estudi, es va dissenyar i validar un sistema per recollir l'HCN a partir de cultius en medi líquid. S'ha demostrat que la temperatura d'incubació, la concentració cel·lular de sembra i la composició del medi de cultiu afectaven a la producció d'HCN. Els medis complexos i la glicina n'afavorien la síntesi i la font de carboni no afectava. La soca EPS288 va produir més HCN que P. fluorescens CHA0, soca de referència productora d'HCN i descrita com a activa en processos de biocontrol de fongs fitopatògens. En l'estudi de la producció de DAPG, les soques de la col·lecció EPS i de referència, es van comparar en diversos medis de cultiu estudiant l'efecte de la complexitat i consistència del medi, i l'addició de ferro o de glucosa. Va demostrar-se que la producció de DAPG depèn principalment de la soca i de les característiques del medi de cultiu. La glucosa estimula la producció, mentre que el ferro pràcticament no afecta, i en general, el medi sòlid i complex estimula la producció de DAPG. Tanmateix, aquests efectes varien en alguna de les soques assajades donant lloc a comportaments singulars. En el seguiment del creixement amb un sistema automàtic es va comprovar que la velocitat específica de creixement i la concentració cel·lular assolida al final del cultiu, estaven condicionades per la composició del medi de cultiu. En les proves d'antagonisme vers fitopatògens que foren seleccionats com a indicadors, va observar-se que tant l'antagonisme in vitro com la inhibició d'infeccions sobre material vegetal estaven parcialment relacionades amb la producció dels metabòlits secundaris estudiats. La promoció del creixement de portaempelts per aquestes soques depenia de la soca i de l'hoste, però no es pogué establir una relació causa-efecte amb el metabòlits produïts. També es va comprovar que algunes de les soques podien sobreviure en ferides de pomes i de peres, on produïren DAPG. Mutants resistents a rifampicina de diverses soques de la col·lecció EPS i de referència es van inocular en llavors de pomera i de tomatera que es van sembrar i incubar en condicions controlades. Es va fer el seguiment de la població bacteriana total i resistent a rifampicina present a les arrels durant 72 dies. Totes les soques van colonitzar les arrels de les plantes, mantenint una elevada població durant 37 dies, cap d'elles va estimular el creixement ni mostrar efectes fitotòxics, no afectant tampoc signicativament a la població bacteriana espontània de les arrels. La soca EPS808, una de les seleccionades pel treball, va aconseguir uns nivells de producció de DAPG, una velocitat de creixement i una supervivència relativa a les arrels similar a altres soques de referència descrites com a bons agents de biocontrol. En conseqüència, se la considera una candidata a agent de biocontrol que hauria de ser objecte de futurs estudis d'eficàcia.

Development of molecular monitoring methods and assessment of the environmental fate of the biological control agent of fire blight Pseudomonas fluorescens EPS62e

Pseudomonas fluorescens EPS62e es va seleccionar com a agent de biocontrol del foc bacterià per la seva eficàcia en el control de Erwinia amylovora. En aquest treball es van desenvolupar mètodes de traçabilitat que van permetre la seva detecció específica i quantificació. Mitjançant les tècniques RAPD i U-PCR es van obtenir fragments d'amplificació diferencial per EPS62e que es van seqüenciar i caracteritzar com marcadors SCAR per dissenyar una PCR en temps real. La PCR a temps real es va utilitzar simultàniament amb mètodes microbiològics per estudiar l'adaptabilitat epifítica de EPS62e en pomera i perera. L'ús combinat de mètodes microbiològics i moleculars va permetre la identificació de tres estats fisiològics de EPS62e: la colonització activa, l'entrada en un estat de viable però no cultivable, i la mort cel·lular. Aquest treball mostra que EPS62e està ben adaptada a la colonització de flors a camp, encoratjant la seva utilització dins d'una estratègia de control biològic contra el foc bacterià.

Influence of temperature on the motility of Pseudomonas oryzihabitans and control of Globodera rostochiensis

The motility and efficacy of Pseudomonas oryzihabitans as a biocontrol agent against the potato cyst nematode Globodera rostochiensis were studied with respect to temperature. The influence of soil moisture on bacterial movement was also tested. In a closed container trial, P. oryzihabitans significantly reduced invasion of second stage juveniles (J2) of G. rostochiensis in potato roots, its effect being more marked at 25 and 21 degreesC than at 17 degreesC. P. oryzihabitans motility in vitro was optimal at 26 degreesC and inhibited at temperatures below 18 degreesC. In soil, both temperature and matric potential affected bacterial movement. At 16 degreesC its movement and survival were suppressed, but they were unaffected at 25 degreesC. At both temperatures the biocontrol agent moved faster in the wetter (- 0.03 MPa) than in the drier soil (- 0.1 MPa). These results suggest that temperature is a key factor in determining the potential of P. or.yzihabitans as a biocontrol agent. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Influence of temperature on the motility of Pseudomonas oryzihabitans and control of Globodera rostochiensis

The motility and efficacy of Pseudomonas oryzihabitans as a biocontrol agent against the potato cyst nematode Globodera rostochiensis were studied with respect to temperature. The influence of soil moisture on bacterial movement was also tested. In a closed container trial, P. oryzihabitans significantly reduced invasion of second stage juveniles (J2) of G. rostochiensis in potato roots, its effect being more marked at 25 and 21 degreesC than at 17 degreesC. P. oryzihabitans motility in vitro was optimal at 26 degreesC and inhibited at temperatures below 18 degreesC. In soil, both temperature and matric potential affected bacterial movement. At 16 degreesC its movement and survival were suppressed, but they were unaffected at 25 degreesC. At both temperatures the biocontrol agent moved faster in the wetter (- 0.03 MPa) than in the drier soil (- 0.1 MPa). These results suggest that temperature is a key factor in determining the potential of P. or.yzihabitans as a biocontrol agent. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Involvement of phenazine-1-carboxylic acid, siderophores and hydrogen cyanide in suppression of Rhizoetonia solani and Pythium spp. damping-off by Pseudomonas oryzihabitans and Xenorhabdus nematophila

Entomopathogenic bacterial strains Pseudomonas (Flavimonas) oryzihabitans and Xenorhabdus nematophilus, both bacterial symbionts of the entomopathogenic nematodes Steinernema abbasi and S. carpocapsae have been recently used for suppression of soil-borne pathogens. Bacterial biocontrol agents (P. oryzihabitans and X nematophila) have been tested for production of secondary metabolites in vitro and their fungistatic effect,on mycelium and spore development of soil-borne pathogens. Isolates of Pythium spp. and Rhizoctonia solani, the causal agent of cotton damping-off, varied in sensitivity in vitro to the antibiotics phenazine-I-carboxylic acid (PCA), cyanide (HCN) and siderophores produced by bacterial strains shown previously to have potential for biological control of those pathogens. These findings affirm the role of the antibiotics PCA, HCN and siderophores in the biocontrol activity of these entomopathogenic strains and support earlier evidence that mechanisms of secondary metabolites are responsible for suppression of damping-off diseases. In the present studies colonies of R oryzihabitans showed production of PCA with presence of crystalline deposits after six days development and positive production where found as well in the siderophore's assay when X nematophila strain indicated HCN production in the in vitro assays. In vitro antifungal activity showed that bacteria densities of 101 to 10(6)cells/ml have antifungal activity in different media cultures. The results show further that isolates of Pythium spp. and R. solani insensitive to PCA, HCN and siderophores are present in the pathogen population and provide additional justification for the use of mixtures of entomopathogenic strains that employ different mechanisms of pathogen suppression to manage damping-off.

The control of root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) by Pseudomonas oryzihabitans and its immunological detection on tomato roots

Pseudomonas oryzihabitans, a bacterium associated with the entomopathogenic nematode Steinernema abbasi, was evaluated for its potential to colonise roots and thereby control a field population of root-knot nematodes. Immunological techniques were developed to detect root colonisation of P. oryzihabitans on tomato roots using a specific polyclonal antibody raised against vegetative bacterial cells. In vitro, bacterial cell filtrates were also shown significantly to inhibit juveniles hatching. In a glasshouse pot experiment, there were 22 and 82% fewer females in roots of plants treated with suspensions containing 10(3) and 10(6) cells ml(-1) of P oryzihabitans, respectively. In addition, there were significantly fewer egg masses produced; however, the numbers of eggs per egg mass did not differ significantly. The relationship between root colonisation and nematode control is discussed.

Genomic and genetic analyses of diversity and plant interactions of Pseudomonas fluorescens

Background: Pseudomonas fluorescens are common soil bacteria that can improve plant health through nutrient cycling, pathogen antagonism and induction of plant defenses. The genome sequences of strains SBW25 and Pf0-1 were determined and compared to each other and with P. fluorescens Pf-5. A functional genomic in vivo expression technology (IVET) screen provided insight into genes used by P. fluorescens in its natural environment and an improved understanding of the ecological significance of diversity within this species. Results: Comparisons of three P. fluorescens genomes (SBW25, Pf0-1, Pf-5) revealed considerable divergence: 61% of genes are shared, the majority located near the replication origin. Phylogenetic and average amino acid identity analyses showed a low overall relationship. A functional screen of SBW25 defined 125 plant-induced genes including a range of functions specific to the plant environment. Orthologues of 83 of these exist in Pf0-1 and Pf-5, with 73 shared by both strains. The P. fluorescens genomes carry numerous complex repetitive DNA sequences, some resembling Miniature Inverted-repeat Transposable Elements (MITEs). In SBW25, repeat density and distribution revealed 'repeat deserts' lacking repeats, covering approximately 40% of the genome. Conclusions: P. fluorescens genomes are highly diverse. Strain-specific regions around the replication terminus suggest genome compartmentalization. The genomic heterogeneity among the three strains is reminiscent of a species complex rather than a single species. That 42% of plant-inducible genes were not shared by all strains reinforces this conclusion and shows that ecological success requires specialized and core functions. The diversity also indicates the significant size of genetic information within the Pseudomonas pan genome.

Phylogenetic analysis of the pPT23A plasmid family of Pseudomonas syringae

The pPT23A plasmid family of Pseudomonas syringae contains members that contribute to the ecological and pathogenic fitness of their P. syringae hosts. In an effort to understand the evolution of these plasmids and their hosts, we undertook a comparative analysis of the phylogeny of plasmid genes and that of conserved chromosomal genes from P. syringae. In total, comparative sequence and phylogenetic analyses were done utilizing 47 pPT23A family plasmids (PFPs) from 16 pathovars belonging to six genomospecies. Our results showed that the plasmid replication gene (repA), the only gene currently known to be distributed among all the PFPs, had a phylogeny that was distinct from that of the P. syringae hosts of these plasmids and from those of other individual genes on PFPs. The phylogenies of two housekeeping chromosomal genes, those for DNA gyrase B subunit (gyrB) and primary sigma factor (rpoD), however, were strongly associated with genomospecies of P. syringae. Based on the results from this study, we conclude that the pPT23A plasmid family represents a dynamic genome that is mobile among P. syringae pathovars.

Thioquinolobactin, a pseudomonas siderophore with antifungal and anti-pythium activity

Under conditions of iron limitation Pseudomonas fluorescens ATCC 17400 produces two siderophores, pyoverdine, and a second siderophore quinolobactin, which itself results from the hydrolysis of the unstable molecule 8-hydroxy-4-methoxy-2-quinoline thiocarboxylic acid (thioquinolobactin). Pseudomonas fluorescens ATCC 17400 also displays a strong in vitro antagonism against the Oomycete Pythium, which is repressed by iron, suggesting the involvement of a siderophore(s). While a pyoverdine-negative mutant retains most of its antagonism, a thioquinolobactin-negative mutant only slowed-down Pythium growth, and a double pyoverdine-, thioquinolobactin-negative mutant, which does not produce any siderophore, totally lost its antagonism against Pythium. The siderophore thioquinolobactin could be purified and identified from spent medium and showed anti-Pythium activity, but it was quickly hydrolysed to quinolobactin, which we showed has no antimicrobial activity. Analysis of antagonism-affected transposon mutants revealed that genes involved in haem biosynthesis and sulfur assimilation are important for the production of thioquinolobactin and the expression of antagonism.