Colonization of bean plants by Bacillus amyloliquefaciens and its potential as a biological control agent

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Monteiro, Fernando Pereira
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/3040
Resumo: Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitopatologia, área de concentração em Fitopatologia, para a obtenção do título do Doutor.
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spelling Colonization of bean plants by Bacillus amyloliquefaciens and its potential as a biological control agentColonização das plantas de feijão por Bacillus amyloliquefaciens e seu potencial como agente de controle biológicoSurfactinaFengicinaIturinaLipopeptídeoVolátelSurfactinFengycinIturinLipopeptidesVolatileCNPQ_NÃO_INFORMADOTese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fitopatologia, área de concentração em Fitopatologia, para a obtenção do título do Doutor.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)FitopatologiaEntre os agentes de controle biológico, Bacillus amyloliquefaciens é destacado por seu sucesso em controlar doenças de plantas. As moléculas responsáveis por isso são conhecidas como lipopeptídeos, substâncias-chaves que dão algumas vantagens para as bactérias. Objetivou-se, neste estudo, compreender o comportamento bacteriano enquanto coloniza plantas de feijão sob duas temperaturas (28º e 20ºC) e a produção de lipopeptídios nos meios de cultura (Otimalizado, MB1, PDB e Luria) e nos exsudatos de raízes e seiva dos caules que foram testados como substratos. O pH ótimo foi também avaliado dentro de uma gama variando de 5 a 9, usando MB1. Entre todos esses substratos testados o único capaz de produzir todos os lipopeptídios (surfactina, fengycina e iturina), foi o PDB. Usando a seiva do caule e exsudato de raiz como substrato foi observada uma fonte de alimento que pode suportar o crescimento bacteriano. Surfactina e iturina também foi produzido após 48 horas. O melhor pH para a produção de lipopeptides foi 6. No que diz respeito à colonização, a bactéria foi encontrada em todos os órgãos da planta (folhas, caules e raízes ) a 28ºC, sendo discriminados de acordo com o comportamento endofítico e epífita, mas a 20°C não foi encontrada qualquer bactéria em folhas, em nenhum dos métodos de introdução da bactéria à planta empregados. Quando a bactéria foi aplicada sobre a superfície das folhas foi observado que a população epífitas foi extremamente reduzida após 24 horas. O controle biológico de Botrytis cinerea in vitro e em morangos também foi avaliada num segundo artigo. Uma experiência para atestar o antagonismo contra B. cinerea, foi realizado, utilizando três meios diferentes (PDA, otimizado e MB1 ) e também três diferentes temperaturas ( 15, 25 e 30ºC ). A produção de voláteis também foi avaliada em cinco meios (PCA, otimizados, Luria, MB1 e NAA), realizando-se a identificação dos principais compostos. O efeito dos metabólitos produzidos por B. amyloliquefaciens foi também realizado, para estudar como seria nocivo sobre os esporos. In vivo, os morangos foram tratados com metabólitos bacterianos, sendo infectados pelo fungo, sucessivamente. No antagonismo direto foi observado o controle micelial apenas para o substrato PDA. Para os compostos voláteis, o melhor substrato que controlou o crescimento do fungo foi o meio otimizado. Os principais compostos produzidos foram 2,3-butanodiol eacetoína. A germinação de esporos foi inversamente proporcional à concentração de metabolitos. Os tratamentos com os metabólitos foram capazes de proteger os morangos contra B. cinerea. Com base nos resultados,Bacillus amyloliquefaciens pode desempenhar um papel importante contra doenças de plantas.Among the biological control agents, Bacillus amyloliquefaciens is highlighted by its success in controlling plant disease. The molecules responsible for it are the lipopeptides, key substances that give some advantages to the bacteria. Surfactins are bioemulsifing molecules that act lowering surface tension and favor bacterial spread. Fengycins and iturins are the active substances against the pathogens. This study aimed to understand bacterial behavior while colonizing bean plants under two temperatures (28ºC and 20ºC) and its lipopeptides production in culture medium (Optimized, MB1, PDB and Luria) and exudates from roots and stems fluid as substrates. The optimum pH was also evaluated within a range from 5 to 9 using MB1 as substrate. The temperature and substrate type influenced the amount of lipopeptide produced, affecting it both qualitatively and quantitatively. Among all the substrates tested, the only one capable of producing all the lipopeptide (surfactin, fengycin and iturin) was PDB. By using the stem fluid and root exudate as a food source, it was found that it can support the growth. Surfactin and iturin were also produced after 48 hours. The best pH for lipopeptide production was 6. Concerning colonization, the bacteria were found in all plant organs (leaves, stems and roots) at 28ºC, being discriminated according to endophytic and epiphytic behavior, but at 20°C no bacteria were found on leaves. When the bacterium was applied on the surface of the leaves, it was observed that the epiphytic population was extremely reduced after 24 hours. The biocontrol of Botrytis cinerea in vitro and over strawberries was also evaluated. An experience to attest antagonism against B. cinerea was performed using three different media (PDA, Optimized and MB1) and also three different temperatures (15, 25 and 30ºC). The volatile production was also evaluated in five different media (PCA, Optimized, Luria, MB1 and NAA), with the identification of the major compounds. The effect of the metabolites produced by B. amyloliquefaciens was also performed to see how harmful it would be on the spore. In vivo the strawberries were treated with bacterial metabolites, being infected by the fungus, successively. Regarding direct antagonism, only the PDA substrate showed control. For the volatile compounds, the best substrate to control fungus growth was optimized. The major compounds produced were 2,3-butanediol and acetoin. The spore germination was proportionally inverse to the metabolite concentration. Treatments with the metabolites were capable of protecting the strawberries against the B. cinerea. Based on the results Bacillus amyloliquefaciens can play an important role against plant diseases.UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRASDFP - Programa de Pós-graduaçãoUFLABRASILMedeiros, Flávio Henrique Vasconcelos deOngena, MarcSouza, Paulo Estevão dePedroso, Márcio PozzobonAbreu, Mário Sobral deMonteiro, Fernando Pereira2014-08-20T21:14:32Z2014-02-202014-08-20T21:14:32Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMONTEIRO, F. P. Colonization of bean plants by Bacillus amyloliquefaciens and its potential as a biological control agent. 2014. 102 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitopatologia) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2014.http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/3040info:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLA2023-05-11T18:25:07Zoai:localhost:1/3040Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufla.br/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2023-05-11T18:25:07Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)false
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