Microbially-induced pyrite removal from galena using Bacillus subtilis

Cells and metabolic products of Bacillus subtilis were used in microbially-induced flocculation and flotation to separate pyrite from galena. Enhanced selective affinity of bacterial cells towards pyrite was observed when compared to galena through adsorption studies. Both extracellular (EP) and intracellular (IP) bacterial proteins were isolated from B. subtilis before and after interaction with the minerals and their profiles established through SDS-PAGE. Protein fractions exhibited significant surface affinity towards galena when compared to pyrite. Presence of galena during bacterial growth promoted increased generation of extracellular proteins, while that of pyrite resulted in enhanced production of exopolysaccharides. Galena surfaces were rendered hydrophobic after bacterial interaction.

Nitric oxide and KLF4 protein epigenetically modify class II transactivator to repress Major histocompatibility complex II expression during Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guerin infection

Pathogenic mycobacteria employ several immune evasion strategies such as inhibition of class II transactivator (CIITA) and MHC-II expression, to survive and persist in host macrophages. However, precise roles for specific signaling components executing down-regulation of CIITA/MHC-II have not been adequately addressed. Here, we demonstrate that Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin (BCG)-mediated TLR2 signaling-induced iNOS/NO expression is obligatory for the suppression of IFN-gamma-induced CIITA/MHC-II functions. Significantly, NOTCH/PKC/MAPK-triggered signaling cross-talk was found critical for iNOS/NO production. NO responsive recruitment of a bifunctional transcription factor, KLF4, to the promoter of CIITA during M. bovis BCG infection of macrophages was essential to orchestrate the epigenetic modifications mediated by histone methyltransferase EZH2 or miR-150 and thus calibrate CIITA/MHC-II expression. NO-dependent KLF4 regulated the processing and presentation of ovalbumin by infected macrophages to reactive T cells. Altogether, our study delineates a novel role for iNOS/NO/KLF4 in dictating the mycobacterial capacity to inhibit CIITA/MHC-II-mediated antigen presentation by infected macrophages and thereby elude immune surveillance.

Microbially induced selective flotation of sphalerite from galena using mineral-adapted strains of Bacillus megaterium

The selective flotation of sphalerite from a sphalerite-galena mineral mixture has been achieved using cells and extracellular secretions of Bacillus megaterium after adaptation to the chosen minerals. The extracellular secretions obtained after thermolysis of bacterial cells adapted to sphalerite yield the highest flotation recovery of sphalerite with a selectivity index value of 24.5, in comparison to the other cellular and extra-cellular bio-reagents studied. The protein profile for the unadapted and mineral-adapted cells has been found to differ distinctly, attesting to variation in the yield and nature of extra-cellular polymeric substances (EPS). The changes induced in the bacterial cell wall components after adaptation to sphalerite or galena with respect to the contents of phosphate, uronic acid and acetylated sugars of B. megaterium have been quantified. The role of the dissolved metal ions from the minerals as well as that of the constituents of extracellular secretions in modulating the surface charge of the bacterial cells as well as the minerals under study has been confirmed using various enzymatic treatments of the bacterial cells. It has been demonstrated that the induction of additional molecular weight protein fractions as well as the higher amount of extracellular proteins and phosphate secreted after adaptation to sphalerite vis-A-vis galena are contributory factors for the selective separation of sphalerite from galena. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Basic studies on the role of components of Bacillus megaterium as flotation biocollectors in sulphide mineral separation

Studies were carried out to assess the utility of the cellular and extracellular constituents of Bacillus megaterium for the flotation of sphalerite and galena minerals. Based on the flotation results on the individual minerals, it was observed that sphalerite was preferentially floated compared to galena. A maximum selectivity index (SI) value of 11.7 was achieved in the presence of the soluble fraction of the thermolysed cells, which was higher than that obtained with the intact cells (SI of 6.5) and the insoluble fraction of the thermolysed cells (SI of 9.6). The results of the various enzymatic treatment tests revealed that extracellular DNA played a vital role in the selective flotation of sphalerite. A noteworthy finding was that the single-stranded DNA (ssDNA) had a higher biocollector capacity vis-A -vis the double-stranded DNA (dsDNA), leading to better flotation efficiency. About 95 % recovery of sphalerite could be achieved from the mineral mixture by the combined addition of the ssDNA with the non-DNA components of the bacterial cells, resulting in a maximum SI of 19.1. Calcium and phosphate components of the nutrient media were found to be essential for better selectivity of separation of sphalerite. The mechanisms of microbe-mineral interaction are discussed.

Biomediated separation of kaolinite and hematite using Bacillus subtilis

Bacillus subtilis was used to demonstrate microbially induced selective flocculation to separate kaolinite and hematite. In neutral pH range of 7 - 8, 90 - 95% of hematite was selectively flocculated whereas 80 - 85% of kaolinite was dispersed using hematite - grown cells. Hematite-grown cells exhibited significant adsorption onto hematite than onto kaolinite, compared to unadapted cells. Kaolinite grown Bacillus subtilis secreted significant amounts of mineral specific proteins which conferred surface hydrophobicity whereas hematite-grown cells secreted more polysaccharides rendering hematite hydrophilic. Bacterial extracellular protein (EP) was isolated and the protein profiles of bacteria grown in the absence and presence of minerals were established.

Isolation and characterization of a bioflocculant from Bacillus megaterium for turbidity and arsenic removal

A biodegradable flocculant was produced during growth of Bacillus megaterium. The major component of the bioflocculant was found to be a polysaccharide composed of some proteins. Fourier transform infrared (FTIR) spectra analysis revealed the presence of carboxyl and hydroxyl groups in the bioflocculant, and thermal characterization by differential scanning calorimetly (DSC) showed the transition and crystalline melting point at 90-105 degrees C. The effects of bioflocculant dosage and pH on the flocculation of mineral suspensions were evaluated. The bioflocculant exhibited good flocculating capability on mineral suspensions and achieved flocculating efficiencies of 90 percent for k-aolinite and 85 percent for hematite suspensions at a dosage of only 5 mL/L. The maximum arsenite removal was found to be 90 percent at a bioflocculant dosage of 2 g/L, which is better than traditional chemicalflocculants. This study demonstrates that microbial bioflocculants have potential for application in environmental cleanup, such as in the flocculation of mineral fines and in the remediation of solutions that contain toxic heavy metals.

Efecto de formulaciones comerciales de bacillus thuringiensis sobre el desarrollo de la roya del cafeto causada por hemileia vastatrix Berk y Br

Con el fin de buscar alternativas no químicas para el manejo ecológico de la enfermedad roya de café causada por el hongo Hemileia vastatrix, Berk. & Br. Se evaluó el efecto de Bacillus thuringiensis como inhibidor del desarrollo el hongo H. vastatrix. El estudio se realizó en el invernadero del Centro Experimental del Café el Norte- UNICAFE, Matagalpa. Las plantas de café fueron asperjadas con dos productos comerciales a base de B. thuringiensis ( Dipel y Javelin) en 3 dosis: 5,10, y 20 g/lt de agua. Las aplicaciones de B. thurigiensis se realizaron 72 horas antes de la inoculación de la suspensión de uredosporas de H. vastatrix. Los registros de la incidencia y severidad de la roya se llevaron en tres pares de hojas en cada planta previamente marcadas. La lectura de datos se realizó cada dos días hasta los 15 días después de la inoculación (DDI) del patógeno, posteriormente las lecturas fueron distanciadas cada cinco días hasta los 60 DDI. Se evaluaron las siguientes variables: número de pústulas, severidad, periodo de incubación, periodo de latencia, porcentaje de protección e índice de esporulación. Las aplicaciones del B. thuringiensis disminuyeron significativamente el número de Pústulas de roya y el área foliar afectada en comparación con el testigo. El periodo de incubación y latencia fue mayor con las aplicaciones B. thuringiensis, el efecto dependió de los productos y las dosis aplicadas. Mayor dosis provocó el mayor grado de protección. En las plantas no tratadas un mayor número de lesiones lograron producir esporas, especialmente en las hojas más jóvenes, mientras que las aplicaciones de B. thuringiensis disminuyeron la cantidad de lesiones que logran esporularse. Las aplicaciones de B. thuringiensis disminuyeron el índice de infección por la reducción del inoculo inicial, provocando un retraso significativo en la enfermedad de la roya de café. Sin embargo, una vez iniciado la enfermedad no afectó el desarrollo de ésta

Evaluación del insecticida botánico NIM-20 (Azadirachtina) y dos insecticidas microbiales a base de bacillus thuringiensis en el manejo de la broca (Thecla basalides geyer) en el fruto de la piña (Ananas comosus (L) Merr)

El presente estudio se realizó en el año 1995-1996 en el período comprendido de Noviembre 95 a Abril 96 en el Municipio de Ticuantepe, Managua, con el objetivo de evaluar dos insecticidas biológicos y uno botánico para el control de la plaga Thecla basalides (perforador de la fruta), en elcultivo de la Piña, Este estudio de cuatro tratamientos (Nim 20, Dipel 8 L, Agree 50 WP y testigo), se estableció en un diseño de Bloques Completamente al Azar (B.C.A) con seis repeticiones "Los resultados demuestran que, las aplicaciones de insecticidas biológicos y Nim-20, son efectivos en el control del barrenador del fruto de Piña

Cría masiva y liberación de parasitoides de Plutella xylostella L, y su manejo a través de Bacillus thuringiensis en el cultivo de repollo (Brassica oleracea L.) en tres épocas de siembra

Esta investigación fue realizado en dos localidades, la cría masiva de tres parasitoides larvales (Diadegma insulare. Cotesio plutellae y Microplitis plutellae) de Plutella xylostella L. se realizó en la Universidad Nacional Agraria donde se evalúo la metodología de cría masiva de tres parasitoides y P. xylostella plaga de gran importancia en crucíferos, bajo condiciones de laboratorio y una etapa de campo fue realizado en el Departamento de Estelí. En el cultivo de repollo donde se evaluó el uso de Bacillus thuringiensis, para el manejo de P. xylostella. en combinación con liberaciones de parasitoides C. plutellae y M. plutellae, siendo estos introducidos desde Taiwan. Para la cría masiva de los parasitoides y P. xylostella. se sembró plantas de repollo en maceteras de arcilla dentro de un invernadero, las plantas fueron utilizados cuando tenían entre 10 y 12 hojas verdaderas, Luego se ubicaron adultos de P. xylostella en cámaras de oviposición, donde adultos ovipositan en láminas de aluminio impregnados de jugo de repollo, luego se colocaron aproximadamente entre 300-500 huevos en estas plantas, los que eclosionaron aproximadamente en dos o tres días después de inoculada la planta. Las larvas de P. xylostella fueron expuestos a los parasitoides cuando se encuentran en estado óptimo para ser parasitadas (instar 2 e instar 3). se introducen en una jaula con aproximadamente de 200 adultos parasitoides, en donde permanecieron 48 horas las larvas en estado óptimo, después se retiraron y puestos en otro jaulas hasta que se presenta el estado de pupa. El manejo de P. xylostella en épocas de primera. Postrera y riego. en el cultivo de repollo. fue realizado con el insecticida Microbiológico Dipel (a thuringiensis). el criterio de aplicación fue lo utilización de umbrales económicos en base a recuentos. En condiciones de laboratorio donde fue conducido lo cría masivo de los parasitoides. se alcanzaron porcentajes promedio de parasitismo de O. insulare. M. plutelloe y C plutelloe. de 62.55'X.. 927?fo y 88.()()% respectivamente. estos resultados muestran lo efectividad de la metodología utilizada para lo crío de los porositoides y su hospedero. la cría de estos parasitoides puede ser utilizado en un programa de Manejo Integrado de Plagas poro el control de P. xylostella. El ciclo de vida de P. xylostella en condiciones de laboratorio o temperatura promedio de 23.60 OC es de 19.75 días sin incluir lo duración de su vida adulto. El ciclo de vida promedio de los porosifoides. O. insulore. M. plutellae y C plutellae. fueron 31.35. 31.02 y 31.45. en días, o temperoh.xos promedio de 20-21. 21 -22 y 24-26 OC. Lo utiización de B. thuringiensis poro el control de P. xytostella. fue efectivo y no afecto lo actividad de los enemigos naturales y se registro 'X. parasitismo promedios por D. insulare de 38.24. 47.70% y 44.86con máximos de 64.70%. 64 y 72.33% para las épocas de Primera, Postrera y Riego respectivamente, no se registro el establecimiento de los parasitoides.

Manejo de la palomilla del repollo Plutella xylostella (L.) en el cultivo de repollo Brassica oleracea (L) a través del uso de insecticidas NIM 20, dipel (Bacillus thuringiensis) y Evisect (Thiociclam)

El repollo Brassica oleracea (L.), es la hortaliza de mayor consumo en estado fresco o procesado, seguido del tomate. Los problemas fitosanitarios en el cultivo de repollo han sido manejados tradicionalmente con el uso de insecticidas químicos, sin embargo esta alternativa ha provocado graves problemas al medio ambiente, al hombre, a la fauna benéfica existentes en los campos y por último resistencia de las plagas hacia los insecticidas químicos (Vareta 1987). Plutella xylostella (L.) es la plaga principal del cultivo de repollo, provocando su mayor daño en la parte comerciable (cabeza del repollo), causa pérdidas económicas al incrementar los costos de producción. El objetivo de este trabajo fue evaluar otras alternativas de manejo de la plaga Plutella xylostella (L.) utilizando, el insecticida botánico (Nim 20), biológico (Dipel), Nim 20 + Dipel y un tratamiento químico (Evisect). Los resultados de la investigación reflejaron que la incidencia de P. xylostella en el tratamiento biológico (Dipel) mostró niveles poblacionales superiores al resto de los tratamientos evaluados. Sin embargo el tratamiento Nim 20 + Dipel, mostró los niveles poblacionales inferiores al resto de los tratamientos. El mayor porcentaje promedio de parasitismo se registró en el tratamiento Nim 20 con un 35.85%, seguido por el tratamiento Nim 20 + Dipel con un porcentaje promedio de parasitismo de 31.52%. Según el análisis de varianza realizado a las poblaciones de los arácnidos en cada tratamiento no se encontró diferencias significativas. Por otra parte, el análisis de correlación realizado a las poblaciones de P. xylostella y a su parasitoide D. insulare se encontró que el tratamiento Evisect y el tratamiento Dipel resultaron más correlacionados, lo contrario sucedió en el tratamiento Nim 20 y el tratamiento Nim 20 + Dipel, los cuales resultaron menos correlacionados. Según el análisis económico de este estudio, el tratamiento Nim 20 resultó ser la alternativa más prometedor para el manejo de P. xylostella en el cultivo de repollo por mostrar bajo costo de producción y alto ingreso económico bajo las condiciones del productor.

Diagnóstico de la entomofauna presente en el cultivo de tomate (Lycopersicum esculentum) y manejo de mosca blanca (Bemisia tabaci) y gusano del fruto, a través de Nim ochenta (Azadirachta indica), Dipel (Bacillus thuringiensis) y Filitox en el municipio de Estelí en época de apante

Los problemas con mosca blanca en particular Bemicia Tabaci han alcanzado una magnitud mundial en los últimos años lo cual ha requerido una dedicación extraordinaria de esfuerzos de investigación básica y en métodos para su combate. Al inicio de la presente década la situación precaria del cultivo del tomate se debió básicamente al problema de mosca blanca B Tabaci al extremo que muchas zonas tomateras abandonaron el cultivo (CATIE, 1990). Existen pocos estudios rigurosos y sistemáticos sobre la incidencia e impacto de los enemigos naturales de B tabaci en Nicaragua, solamente en algunos cultivos se han encontrado los estados inmaduros de este insecto, y en cantidades muy bajas, lo cual dificulta realizar estudios de control biológico (CATIE, 1992). Con el objetivo de evaluar la presencia de enemigos naturales de la plaga del cultivo de tomate B tabaci se realizó este experimento en la época del apante Diciembre - Marzo, 1998 • 1999 en la Almaciguera, Estelí donde se evaluaron 3 tratamientos en una misma finca. Se mantuvieron las evaluaciones de enemigos naturales y de las plagas semanalmente así como las aplicaciones de los tratamientos Ni m, Nim+Dipel y Filitox, con un criterio de aplicación de O.1 ninfas o adultos por plantas, para lo cual fue necesario hacer recuentos en plantas tomándose cinco sitios fijos y en cada uno de los sitios se revisaron 1 O plantas haciendo un total de 50 plantas muestreadas, así como la colocación de trampas amarillas para la captura de los insectos los cuales fueron identificados por orden, familia y género. Al realizar el estudio de cuadros y gráficas de insectos la presencia de enemigos naturales (Eneyrtide, Avispas, Arañas, Cycloneada, Celenophoras, etc.) fue notoria en el cultivo siendo mayor su porcentaje en el tratamiento Nim y menor en el tratamiento Nim+Dipel, es importante mencionarlos ya que intervienen en el equilibrio del ecosistema dentro del cultivo (Plagas­ Tomate) Al realizar el análisis estadístico del ecosistema dentro de mosca blanca fue mayor en el tratamiento Nim+Dipel, encontrándose sus menores poblaciones en el tratamiento de mayor rentabilidad en Nim, el cual presente una tasa de retorno marginal de 155.42%, en cambio los tratamientos Nim+Dipel y Filitox no son recomendables para el control de B. tabaci

Evaluación de medios de cultivo para la producción de esporas y cristales de Bacillus thuringiensis var. kurstaki

Con el fin de conocer el crecimiento, rendimiento y toxicidad de bacillus thuringiensis var kurstaki 3ª3b producida en diferente medios de cultivo se llevaron a cabo fermentación en frasco Erlenmeyer el medio M-25, el medio base nacional y el medio base balanceado. Además se evaluaron este medio después de ser sometido a un proceso de hidrolisis. Aunque no son optimo, los medios probados en este estudio, se puede considerar adecuados para el crecimiento de bacillus thuringiensis. La hidrolisis aplicada al medio base nacional no produce crecimiento mayor de bacillus thuringiensis en comparación con el medio sin hidrolisis y induciendo a la bacteria la necesidad de un periodo más largo de adaptación durante el cual su crecimiento fue sostenidamente lento. La causa de este fenómeno es aun derminada. El balance nutricional realizado a la media base nacional resulta en un crecimiento inicial rápido de bacillus thuringiensis llegando al máximo punto de crecimiento entre 30 horas comparado con 72 horas en la base nacional. Sin embargo, la producción de esporas en este medio es inferior a la media base nacional bajo condiciones de fermentación utilizada. La cepa nativa de bacillus thuringiensis var kurstaki 3ª3b cultivada en las medias bases nacionales y balanceadas muestra toxicidad para las larvas de plutella xylostella en las concentraciones de 0.000001 a 0.01 mg/ml.

Obtención de cepas autóctonas de Bacillus spp. y su evaluación probiótica in vitro

El presente trabajo se enfocó en la obtención de la cepa de Bacillus spp., las muestras evaluadas fueron sangre, leche, concentrado, heces y ciego de pollo; estas se procesaron mediante técnicas convencionales de laboratorio para lograr adquirir una cepa pura de este bacilo, para esto se realizaron pruebas macroscópicas, microscópicas y bioquímicas que determinaron la identificación microbiológica del Bacillus subtilis. Las pruebas de proteólisis de caseína con la cual se determinó las cepas que poseían actividad proteolítica y enzimática y las pruebas de resistencia de pH y sales biliares que se utilizaron para determinar la actividad probiótica de la cepa in vitro. Al finalizar el análisis, se obtuvieron un total de tres cepas con la actividad probiótica requerida “X5-9 (2)C, X5-9 (2)CD, X2-10 (2)”, pero se eligió aquella que obtuvo los parámetros óptimos en la prueba de halo de hidrólisis de caseína siendo la cepa identificada con el código X5-9 (2)C la cual pertenecía a las muestras tomadas de los ciegos derechos de los pollos. Cabe destacar que este estudio constituye un proyecto innovador en el que se implementó tecnología existente en el país, con la finalidad de desarrollar la producción de cepas autóctonas para su empleo en sustitución de antibióticos promotores del crecimiento por un probiótico nacional elaborado a nivel industrial.

A Computational Module Assembled from Different Protease Family Motifs Identifies PI PLC from Bacillus cereus as a Putative Prolyl Peptidase with a Serine Protease Scaffold

Proteolytic enzymes have evolved several mechanisms to cleave peptide bonds. These distinct types have been systematically categorized in the MEROPS database. While a BLAST search on these proteases identifies homologous proteins, sequence alignment methods often fail to identify relationships arising from convergent evolution, exon shuffling, and modular reuse of catalytic units. We have previously established a computational method to detect functions in proteins based on the spatial and electrostatic properties of the catalytic residues (CLASP). CLASP identified a promiscuous serine protease scaffold in alkaline phosphatases (AP) and a scaffold recognizing a beta-lactam (imipenem) in a cold-active Vibrio AP. Subsequently, we defined a methodology to quantify promiscuous activities in a wide range of proteins. Here, we assemble a module which encapsulates the multifarious motifs used by protease families listed in the MEROPS database. Since APs and proteases are an integral component of outer membrane vesicles (OMV), we sought to query other OMV proteins, like phospholipase C (PLC), using this search module. Our analysis indicated that phosphoinositide-specific PLC from Bacillus cereus is a serine protease. This was validated by protease assays, mass spectrometry and by inhibition of the native phospholipase activity of PI-PLC by the well-known serine protease inhibitor AEBSF (IC50 = 0.018 mM). Edman degradation analysis linked the specificity of the protease activity to a proline in the amino terminal, suggesting that the PI-PLC is a prolyl peptidase. Thus, we propose a computational method of extending protein families based on the spatial and electrostatic congruence of active site residues.

Isolation and characteristics of a bacteriophage for bacillus stearothermophilus

A bacteriophage (TØ3) which infects the thermophilic bacterium Bacillus stearothermophilus ATCC 8005 was isolated and characterized. Infection of the bacterium by the bacteriophage was carried out at 60°C, the optimum growth temperature of the host. At 60°C the phage has a latent period of 18 minutes and a burst size of about 200. The phage is comparatively thermostable in broth. The half life of the phage is 400 minutes at 60°C, 120 minutes at 65°C, 40 minutes at 70°C and 12 minutes at 75°C. The activation energy for the heat inactivation of TØ3 is 56,000 cal. The buoyant density of TØ3 in a cesium chloride density gradient is 1.526.

Electron micrographs of TØ3 indicate that the phage has a regular hexagonal shaped head 57 mμ long. The morphology of the head is compatible with icosahedral symmetry. Each edge of the head is 29 mμ long, and there are 6 or 7 subunits along each edge. The tail of TØ3 is 125 mμ long and 10 mμ wide. There are about 30 cross striations that are spaced at 3.9 mμ intervals along the tail.

The DNA of phage TØ3 has a melting temperature of 88.5°C. Heat denatured TØ3 DNA can be extensively annealed in a high ionic strength environment. The buoyant density of TØ3 DNA in a cesium chloride density gradient is 1.695. TØ3 DNA contains: 42.7% guanine plus cytosine, as determined from the melting temperature; 43% guanine plus cytosine, as determined from the buoyant density; and 40.2% guanine plus cytosine, as determined by chromatographic separation and spectrophotometric estimation of the bases. The molecular weight of TØ3 DNA is 16.7 X 10⁶ as determined from the band width of the TØ3 DNA concentration distribution in a cesium chloride density gradient. Electron microscopy of TØ3 DNA revealed a single linear molecule that is 11.7 μ long. This corresponds to a molecular weight of 22.5 X 10⁶.

Heat denatured TØ3 DNA forms two bands in a cesium chloride density gradient, one at a density of 1.707 and the other at a density of 1.715. After the separated bands are mixed and annealed in the centrifuge cell, the renatured TØ3 DNA forms a single band at a density of 1.699. These results indicate that the two complementary strands of TØ3 DNA have different buoyant densities in cesium chloride, presumably because they have different base compositions.

The characteristics of TØ3 are compared with those of other phages. A hypothesis is presented for a relationship between the base composition of one strand of TØ3 DNA and the amino acid composition of the proteins of TØ3.