Endophytic Bacillus subtilis P10 from Prunus cerasifera as a biocontrol agent against tomato Verticillium wilt / Bacillus subtilis P10 endofítico de Prunus cerasifera como agente de biocontrole contra murcha de Verticillium de tomate

Endophytic bacteria serve key roles in the maintenance of plant health and growth. Few studies to date, however, have explored the antagonistic and plant growth-promoting (PGP) properties of Prunus cerasifera endophytes. To that end, we isolated endophytic bacteria from P. cerasifera tissue samples and used a dual culture plate assay to screen these microbes for antagonistic activity against Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum, and F. moniliforme. Of the 36 strains of isolated bacteria, four (strains P1, P10, P16, and P20) exhibited antagonistic effects against all five model pathogens, and the P10 strain exhibited the strongest antagonistic to five pathogens. This P10 strain was then characterized in-depth via phenotypic assessments, physiological analyses, and 16s rDNA sequencing, revealing it to be a strain of Bacillus subtilis. Application of a P10 cell suspension (1×108 CFU/mL) significantly enhanced the seed germination and seedling growth of tomato in a greenhouse setting. This P10 strain further significantly suppressed tomato Verticillium wilt with much lower disease incidence and disease index scores being observed following P10 treatment relative to untreated plants in pot-based experiments. Tomato plants that had been treated with strain P10 also enhanced defense-related enzymes, peroxidase, superoxide dismutase, and catalase activity upon V. dahliae challenge relative to plants that had not been treated with this endophytic bacterium. The results revealed that the P10 bacterial strain has potential value as a biocontrol agent for use in the prevention of tomato Verticillium wilt.(AU)

As bactérias endofíticas desempenham papel fundamental na manutenção da saúde e do crescimento das plantas. Poucos estudos até o momento, no entanto, exploraram as propriedades antagônicas e promotoras de crescimento de plantas (PGP) de endófitos de Prunus cerasifera. Para esse fim, isolamos bactérias endofíticas de amostras de tecido de P. cerasifera e usamos um ensaio de placa de cultura dupla para rastrear esses micróbios quanto à atividade antagonista contra Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum e F. moniliforme. Das 36 cepas de bactérias isoladas, quatro (cepas P1, P10, P16 e P20) exibiram efeitos antagônicos contra todos os cinco patógenos modelo, e a cepa P10 exibiu o antagonista mais forte para cinco patógenos. Essa cepa P10 foi então caracterizada em profundidade por meio de avaliações fenotípicas, análises fisiológicas e sequenciamento de rDNA 16s, revelando ser uma cepa de Bacillus subtilis. A aplicação de uma suspensão de células P10 (1 × 108 UFC / mL) aumentou significativamente a germinação das sementes e o crescimento das mudas de tomate em casa de vegetação. Essa cepa P10 suprimiu ainda mais a murcha de Verticillium do tomate com incidência de doença muito menor e pontuações de índice de doença sendo observadas após o tratamento com P10 em relação a plantas não tratadas em experimentos baseados em vasos. As plantas de tomate que foram tratadas com a cepa P10 também aumentaram as enzimas relacionadas à defesa, peroxidase, superóxido dismutase e atividade da catalase após o desafio de V. dahliae em relação às plantas que não foram tratadas com essa bactéria endofítica. Os resultados revelaram que a cepa bacteriana P10 tem valor potencial como agente de biocontrole para uso na prevenção da murcha de Verticillium em tomate.(AU)

Endophytic Bacillus subtilis P10 from Prunus cerasifera as a biocontrol agent against tomato Verticillium wilt / Bacillus subtilis P10 endofítico de Prunus cerasifera como agente de biocontrole contra murcha de Verticillium de tomate

Endophytic bacteria serve key roles in the maintenance of plant health and growth. Few studies to date, however, have explored the antagonistic and plant growth-promoting (PGP) properties of Prunus cerasifera endophytes. To that end, we isolated endophytic bacteria from P. cerasifera tissue samples and used a dual culture plate assay to screen these microbes for antagonistic activity against Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum, and F. moniliforme. Of the 36 strains of isolated bacteria, four (strains P1, P10, P16, and P20) exhibited antagonistic effects against all five model pathogens, and the P10 strain exhibited the strongest antagonistic to five pathogens. This P10 strain was then characterized in-depth via phenotypic assessments, physiological analyses, and 16s rDNA sequencing, revealing it to be a strain of Bacillus subtilis. Application of a P10 cell suspension (1×108 CFU/mL) significantly enhanced the seed germination and seedling growth of tomato in a greenhouse setting. This P10 strain further significantly suppressed tomato Verticillium wilt with much lower disease incidence and disease index scores being observed following P10 treatment relative to untreated plants in pot-based experiments. Tomato plants that had been treated with strain P10 also enhanced defense-related enzymes, peroxidase, superoxide dismutase, and catalase activity upon V. dahliae challenge relative to plants that had not been treated with this endophytic bacterium. The results revealed that the P10 bacterial strain has potential value as a biocontrol agent for use in the prevention of tomato Verticillium wilt.

As bactérias endofíticas desempenham papel fundamental na manutenção da saúde e do crescimento das plantas. Poucos estudos até o momento, no entanto, exploraram as propriedades antagônicas e promotoras de crescimento de plantas (PGP) de endófitos de Prunus cerasifera. Para esse fim, isolamos bactérias endofíticas de amostras de tecido de P. cerasifera e usamos um ensaio de placa de cultura dupla para rastrear esses micróbios quanto à atividade antagonista contra Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum e F. moniliforme. Das 36 cepas de bactérias isoladas, quatro (cepas P1, P10, P16 e P20) exibiram efeitos antagônicos contra todos os cinco patógenos modelo, e a cepa P10 exibiu o antagonista mais forte para cinco patógenos. Essa cepa P10 foi então caracterizada em profundidade por meio de avaliações fenotípicas, análises fisiológicas e sequenciamento de rDNA 16s, revelando ser uma cepa de Bacillus subtilis. A aplicação de uma suspensão de células P10 (1 × 108 UFC / mL) aumentou significativamente a germinação das sementes e o crescimento das mudas de tomate em casa de vegetação. Essa cepa P10 suprimiu ainda mais a murcha de Verticillium do tomate com incidência de doença muito menor e pontuações de índice de doença sendo observadas após o tratamento com P10 em relação a plantas não tratadas em experimentos baseados em vasos. As plantas de tomate que foram tratadas com a cepa P10 também aumentaram as enzimas relacionadas à defesa, peroxidase, superóxido dismutase e atividade da catalase após o desafio de V. dahliae em relação às plantas que não foram tratadas com essa bactéria endofítica. Os resultados revelaram que a cepa bacteriana P10 tem valor potencial como agente de biocontrole para uso na prevenção da murcha de Verticillium em tomate.

Endophytic Bacillus subtilis P10 from Prunus cerasifera as a biocontrol agent against tomato Verticillium wilt

Abstract Endophytic bacteria serve key roles in the maintenance of plant health and growth. Few studies to date, however, have explored the antagonistic and plant growth-promoting (PGP) properties of Prunus cerasifera endophytes. To that end, we isolated endophytic bacteria from P. cerasifera tissue samples and used a dual culture plate assay to screen these microbes for antagonistic activity against Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum, and F. moniliforme. Of the 36 strains of isolated bacteria, four (strains P1, P10, P16, and P20) exhibited antagonistic effects against all five model pathogens, and the P10 strain exhibited the strongest antagonistic to five pathogens. This P10 strain was then characterized in-depth via phenotypic assessments, physiological analyses, and 16s rDNA sequencing, revealing it to be a strain of Bacillus subtilis. Application of a P10 cell suspension (1×108 CFU/mL) significantly enhanced the seed germination and seedling growth of tomato in a greenhouse setting. This P10 strain further significantly suppressed tomato Verticillium wilt with much lower disease incidence and disease index scores being observed following P10 treatment relative to untreated plants in pot-based experiments. Tomato plants that had been treated with strain P10 also enhanced defense-related enzymes, peroxidase, superoxide dismutase, and catalase activity upon V. dahliae challenge relative to plants that had not been treated with this endophytic bacterium. The results revealed that the P10 bacterial strain has potential value as a biocontrol agent for use in the prevention of tomato Verticillium wilt.

Resumo As bactérias endofíticas desempenham papel fundamental na manutenção da saúde e do crescimento das plantas. Poucos estudos até o momento, no entanto, exploraram as propriedades antagônicas e promotoras de crescimento de plantas (PGP) de endófitos de Prunus cerasifera. Para esse fim, isolamos bactérias endofíticas de amostras de tecido de P. cerasifera e usamos um ensaio de placa de cultura dupla para rastrear esses micróbios quanto à atividade antagonista contra Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum e F. moniliforme. Das 36 cepas de bactérias isoladas, quatro (cepas P1, P10, P16 e P20) exibiram efeitos antagônicos contra todos os cinco patógenos modelo, e a cepa P10 exibiu o antagonista mais forte para cinco patógenos. Essa cepa P10 foi então caracterizada em profundidade por meio de avaliações fenotípicas, análises fisiológicas e sequenciamento de rDNA 16s, revelando ser uma cepa de Bacillus subtilis. A aplicação de uma suspensão de células P10 (1 × 108 UFC / mL) aumentou significativamente a germinação das sementes e o crescimento das mudas de tomate em casa de vegetação. Essa cepa P10 suprimiu ainda mais a murcha de Verticillium do tomate com incidência de doença muito menor e pontuações de índice de doença sendo observadas após o tratamento com P10 em relação a plantas não tratadas em experimentos baseados em vasos. As plantas de tomate que foram tratadas com a cepa P10 também aumentaram as enzimas relacionadas à defesa, peroxidase, superóxido dismutase e atividade da catalase após o desafio de V. dahliae em relação às plantas que não foram tratadas com essa bactéria endofítica. Os resultados revelaram que a cepa bacteriana P10 tem valor potencial como agente de biocontrole para uso na prevenção da murcha de Verticillium em tomate.

Endophytic Bacillus subtilis P10 from Prunus cerasifera as a biocontrol agent against tomato Verticillium wilt / Bacillus subtilis P10 endofítico de Prunus cerasifera como agente de biocontrole contra murcha de Verticillium de tomate

Abstract Endophytic bacteria serve key roles in the maintenance of plant health and growth. Few studies to date, however, have explored the antagonistic and plant growth-promoting (PGP) properties of Prunus cerasifera endophytes. To that end, we isolated endophytic bacteria from P. cerasifera tissue samples and used a dual culture plate assay to screen these microbes for antagonistic activity against Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum, and F. moniliforme. Of the 36 strains of isolated bacteria, four (strains P1, P10, P16, and P20) exhibited antagonistic effects against all five model pathogens, and the P10 strain exhibited the strongest antagonistic to five pathogens. This P10 strain was then characterized in-depth via phenotypic assessments, physiological analyses, and 16s rDNA sequencing, revealing it to be a strain of Bacillus subtilis. Application of a P10 cell suspension (1×108 CFU/mL) significantly enhanced the seed germination and seedling growth of tomato in a greenhouse setting. This P10 strain further significantly suppressed tomato Verticillium wilt with much lower disease incidence and disease index scores being observed following P10 treatment relative to untreated plants in pot-based experiments. Tomato plants that had been treated with strain P10 also enhanced defense-related enzymes, peroxidase, superoxide dismutase, and catalase activity upon V. dahliae challenge relative to plants that had not been treated with this endophytic bacterium. The results revealed that the P10 bacterial strain has potential value as a biocontrol agent for use in the prevention of tomato Verticillium wilt.

Resumo As bactérias endofíticas desempenham papel fundamental na manutenção da saúde e do crescimento das plantas. Poucos estudos até o momento, no entanto, exploraram as propriedades antagônicas e promotoras de crescimento de plantas (PGP) de endófitos de Prunus cerasifera. Para esse fim, isolamos bactérias endofíticas de amostras de tecido de P. cerasifera e usamos um ensaio de placa de cultura dupla para rastrear esses micróbios quanto à atividade antagonista contra Verticillium dahliae, Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, F. graminearum e F. moniliforme. Das 36 cepas de bactérias isoladas, quatro (cepas P1, P10, P16 e P20) exibiram efeitos antagônicos contra todos os cinco patógenos modelo, e a cepa P10 exibiu o antagonista mais forte para cinco patógenos. Essa cepa P10 foi então caracterizada em profundidade por meio de avaliações fenotípicas, análises fisiológicas e sequenciamento de rDNA 16s, revelando ser uma cepa de Bacillus subtilis. A aplicação de uma suspensão de células P10 (1 × 108 UFC / mL) aumentou significativamente a germinação das sementes e o crescimento das mudas de tomate em casa de vegetação. Essa cepa P10 suprimiu ainda mais a murcha de Verticillium do tomate com incidência de doença muito menor e pontuações de índice de doença sendo observadas após o tratamento com P10 em relação a plantas não tratadas em experimentos baseados em vasos. As plantas de tomate que foram tratadas com a cepa P10 também aumentaram as enzimas relacionadas à defesa, peroxidase, superóxido dismutase e atividade da catalase após o desafio de V. dahliae em relação às plantas que não foram tratadas com essa bactéria endofítica. Os resultados revelaram que a cepa bacteriana P10 tem valor potencial como agente de biocontrole para uso na prevenção da murcha de Verticillium em tomate.

Metagenomic study of the communities of bacterial endophytes in the desert plant Senna Italica and their role in abiotic stress resistance in the plant / Estudo metagenômico das comunidades de endófitos bacterianos na planta do deserto Senna Italica e seu papel na resistência ao estresse abiótico na planta

Plant leaves and roots are home to diverse communities of bacteria, which play a significant role in plant health and growth. Although one of the most unfriendly environments for plant growth is deserts, desert plants can influence their surrounding microbial population and choose favorable bacteria that encourage their growth under these severe circumstances. Senna italica is known for its excellent medicinal values as a traditional medical plant, but little is known about its associated endophytic bacterial community under extreme conditions. In the present study, metagenomic sequencing of 16S rRNA was used to report the diversity of endophytic bacterial communities associated with the leaves and roots of the desert medicinal plant Senna italica that was collected from the Asfan region in northeast Jeddah, Saudi Arabia. Analyses of the 16S rRNA sequences at the taxonomic phylum level revealed that bacterial communities in the roots and leaves samples belonged to five phyla, including Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, and unclassified phyla. Results indicated that the most common phyla were Cyanobacteria/Chloroplast and Actinobacteria. Analysis of the 16S rRNA sequences at the taxonomic phylum level revealed that bacterial communities in the roots and leaves samples belonged to twelve genera at the taxonomic genus level. The most abundant ones were highlighted for further analysis, including Okibacterium and Streptomyces found in Actinobacteria, which were the dominant genus in roots samples. However, Streptophyta found in Cyanobacteria/Chloroplast was the dominant genus in leaf samples. Metagenomic analysis of medicinal plants leads to identifying novel organisms or genes that may have a role in abiotic stress resistance in the plant. The study of endophytic microbiome taxonomic, phylogenetic, and functional diversity will better know innovative candidates that may be selected as biological agents to enhance agricultural and industrial processes, especially for crop desert agricultural improvement.

As folhas e raízes das plantas abrigam diversas comunidades de bactérias, que desempenham um papel significativo na saúde e no crescimento das plantas. Embora um dos ambientes mais hostis para o crescimento de plantas sejam os desertos, as plantas do deserto podem influenciar a população microbiana circundante e escolher bactérias favoráveis ​​que encorajem seu crescimento sob essas circunstâncias severas. Senna italica é conhecida por seus excelentes valores medicinais como planta medicinal tradicional, mas pouco se sabe sobre sua comunidade bacteriana endofítica associada em condições extremas. No presente estudo, o sequenciamento metagenômico de 16S rRNA foi usado para relatar a diversidade de comunidades bacterianas endofíticas associadas às folhas e raízes da planta medicinal do deserto Senna italica que foi coletada na região de Asfan no nordeste de Jeddah, Arábia Saudita. Análises das sequências de rRNA 16S no nível taxonômico do filo revelaram que as comunidades bacterianas nas amostras de raízes e folhas pertenciam a cinco filos, incluindo Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e filos não classificados. Os resultados indicaram que os filos mais comuns foram Cyanobacteria/Cloroplast e Actinobacteria. A análise das sequências de rRNA 16S no nível taxonômico do filo revelou que as comunidades bacterianas nas amostras de raízes e folhas pertenciam a doze gêneros no nível taxonômico de gênero. Os mais abundantes foram destacados para análise posterior, incluindo Okibacterium e Streptomyces encontrados em Actinobacteria, que foram os gêneros dominantes nas amostras de raízes. No entanto, Streptophyta encontrado em Cyanobacteria/Chloroplast foi o gênero dominante nas amostras de folhas. A análise metagenômica de plantas medicinais leva à identificação de novos organismos ou genes que podem ter um papel na resistência ao estresse abiótico na planta. O estudo da diversidade taxonômica, filogenética e funcional do microbioma endofítico conhecerá melhor os candidatos inovadores que podem ser selecionados como agentes biológicos para melhorar os processos agrícolas e industriais, especialmente para o melhoramento agrícola do deserto.

Characterization of Pseudomonas bacteria of Piper tuberculatum regarding the production of potentially bio-stimulating compounds for plant growth / Caracterização de bactérias Pseudomonas de Piper tuberculatum quanto à produção de compostos potencialmente bioestimulantes para o crescimento de plantas

Despite advances in the identification and characterization of endophytic bacteria in various plant species worldwide, little is known about such microorganisms in plants from the Amazon region. Previous studies reported that Piper tuberculatum endophytic Pseudomonas (isolates Pt12 and Pt13, identified as Pseudomonas putida and Pseudomonas sp., respectively) were able to inhibit the in vitro growth of Fusarium solani f. sp. piperis, which causes root rot in black pepper (Piper nigrum), and that Pt13 promoted the growth of P. nigrum. Therefore, the aim here was to characterize these bacteria regarding their ability to produce plant growth-promoting substances [siderophores, indol acetic acid (IAA) and soluble phosphate]. Chrome azurol S assays were performed for the detection of siderophores. For qualitative and quantitative assays of IAA production and phosphate solubilization, Salkowski´s reagent and NBRIP medium with molybdenum blue reagent, respectively, were used. Results revealed that Pt12 and Pt13 were able to synthesize IAA, mainly under a high concentration of L-tryptophan, indicating that they are IAA-producing bacteria, probably through a tryptophan-dependent biosynthesis pathway. The presence of P. nigrum extract positively influenced the IAA production by Pt12 and Pt13, with highest values of 125 and 90 µg mL-1, respectively. In addition, Pt12 was positive for the production of siderophores and produced 56.56 µg mL-1 of soluble phosphate. In contrast, Pt13 showed no ability to produce siderophores or to solubilize phosphate. Besides their potential in controlling plant diseases, Pt12 and Pt13 have potential as biofertilizers, favoring sustainable agriculture.(AU)

Apesar dos avanços na identificação e caracterização de bactérias endofíticas em espécies vegetais em todo o mundo, pouco se sabe sobre esses microrganismos em plantas da região amazônica. Estudos anteriores mostraram que Pseudomonas de Piper tuberculatum (isolados Pt12 e Pt13, identificados como Pseudomonas putida e Pseudomonas sp., respectivamente) são capazes de inibir Fusarium solani f. sp. piperis, que causa a podridão das raízes da pimenteira-do-reino (Piper nigrum), e que Pt13 promoveu o crescimento de P. nigrum. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar essas bactérias quanto à capacidade de produzir substâncias potencialmente bioestimulantes para o crescimento vegetal [sideróforos, ácido indol acético (AIA) e fosfato solúvel]. Ensaios de Cromo Azurol S foram realizados para detecção de sideróforos. Para os ensaios qualitativos e quantitativos de produção de AIA e solubilização de fosfato, foram utilizados o reagente de Salkowski e o meio NBRIP com azul de molibdênio, respectivamente. Os resultados revelaram que Pt12 e Pt13 sintetizaram AIA, principalmente sob alta concentração de L-triptofano, indicando que provavelmente utilizam uma via de biossíntese dependente deste aminoácido. A presença do extrato de P. nigrum influenciou positivamente a produção de AIA por Pt12 e Pt13, com valores máximos de 125 e 90 µg mL-1, respectivamente. Além disso, Pt12 foi positiva para produção de sideróforos e produziu 56.56 µg.mL-1 de fosfato solúvel. Em contraste, Pt13 não produziu sideróforos, nem solubilizou fosfato. Além do potencial de controle de doenças de plantas, Pt12 e Pt13 têm potencial como biofertilizantes, favorecendo a agricultura sustentável.(AU)

Adaptation of plants to high-calcium content kart regions: possible involvement of symbiotic microorganisms and underlying mechanisms / Adaptação de plantas a regiões de kart com alto teor de cálcio: possível envolvimento de microrganismos simbióticos e mecanismos subjacentes

Rhizosphere microorganisms and endophytes can help their hosts absorb nutrients and regulate the levels of plant hormones. Moreover, they can modulate the expressions of host genes, assist hosts in eliminating reactive oxygen species (ROS) and secreting volatile organic compounds. Therefore, rhizosphere microorganisms and endophytes are considered as determinant factors driving processes involved in the growth of host plants. However, the physiological and ecological functions, as well as the molecular mechanism underlying the behavior of rhizosphere microorganisms and endophytes in their role in the adaptive capacity of host plants in the karstic high-calcium environment have not been systematically studied. This review summarizes the physiological and molecular mechanisms of rhizosphere microorganisms and endophytes which help host plants to adapt to various kinds of adverse environments. The adaptive capacities of plants growing in adverse environments, partly, or totally, depends on microorganisms co-existing with the host plants.(AU)

Os microorganismos e endófitos da rizosfera podem ajudar seus hospedeiros a absorver nutrientes e regular os níveis de hormônios vegetais. Além disso, eles podem modular as expressões dos genes hospedeiros, auxiliar os hospedeiros na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e secretar compostos orgânicos voláteis. Portanto, microorganismos e endófitos da rizosfera são considerados determinantes dos processos envolvidos no crescimento de plantas hospedeiras. No entanto, as funções fisiológicas e ecológicas, bem como o mecanismo molecular subjacente ao comportamento dos microrganismos e endofíticos da rizosfera no seu papel na capacidade adaptativa das plantas hospedeiras no ambiente cárstico de alto teor de cálcio, não foram sistematicamente estudados. Esta revisão resume os mecanismos fisiológicos e moleculares de microrganismos e endófitos da rizosfera que ajudam as plantas hospedeiras a se adaptarem a vários tipos de ambientes adversos. As capacidades adaptativas das plantas que crescem em ambientes adversos, em parte ou totalmente, dependem de microrganismos coexistentes com as plantas hospedeiras.(AU)

Adaptation of plants to high-calcium content kart regions: possible involvement of symbiotic microorganisms and underlying mechanisms

Abstract Rhizosphere microorganisms and endophytes can help their hosts absorb nutrients and regulate the levels of plant hormones. Moreover, they can modulate the expressions of host genes, assist hosts in eliminating reactive oxygen species (ROS) and secreting volatile organic compounds. Therefore, rhizosphere microorganisms and endophytes are considered as determinant factors driving processes involved in the growth of host plants. However, the physiological and ecological functions, as well as the molecular mechanism underlying the behavior of rhizosphere microorganisms and endophytes in their role in the adaptive capacity of host plants in the karstic high-calcium environment have not been systematically studied. This review summarizes the physiological and molecular mechanisms of rhizosphere microorganisms and endophytes which help host plants to adapt to various kinds of adverse environments. The adaptive capacities of plants growing in adverse environments, partly, or totally, depends on microorganisms co-existing with the host plants.

Resumo Os microorganismos e endófitos da rizosfera podem ajudar seus hospedeiros a absorver nutrientes e regular os níveis de hormônios vegetais. Além disso, eles podem modular as expressões dos genes hospedeiros, auxiliar os hospedeiros na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e secretar compostos orgânicos voláteis. Portanto, microorganismos e endófitos da rizosfera são considerados determinantes dos processos envolvidos no crescimento de plantas hospedeiras. No entanto, as funções fisiológicas e ecológicas, bem como o mecanismo molecular subjacente ao comportamento dos microrganismos e endofíticos da rizosfera no seu papel na capacidade adaptativa das plantas hospedeiras no ambiente cárstico de alto teor de cálcio, não foram sistematicamente estudados. Esta revisão resume os mecanismos fisiológicos e moleculares de microrganismos e endófitos da rizosfera que ajudam as plantas hospedeiras a se adaptarem a vários tipos de ambientes adversos. As capacidades adaptativas das plantas que crescem em ambientes adversos, em parte ou totalmente, dependem de microrganismos coexistentes com as plantas hospedeiras.

Adaptation of plants to high-calcium content kart regions: possible involvement of symbiotic microorganisms and underlying mechanisms

Abstract Rhizosphere microorganisms and endophytes can help their hosts absorb nutrients and regulate the levels of plant hormones. Moreover, they can modulate the expressions of host genes, assist hosts in eliminating reactive oxygen species (ROS) and secreting volatile organic compounds. Therefore, rhizosphere microorganisms and endophytes are considered as determinant factors driving processes involved in the growth of host plants. However, the physiological and ecological functions, as well as the molecular mechanism underlying the behavior of rhizosphere microorganisms and endophytes in their role in the adaptive capacity of host plants in the karstic high-calcium environment have not been systematically studied. This review summarizes the physiological and molecular mechanisms of rhizosphere microorganisms and endophytes which help host plants to adapt to various kinds of adverse environments. The adaptive capacities of plants growing in adverse environments, partly, or totally, depends on microorganisms co-existing with the host plants.

Resumo Os microorganismos e endófitos da rizosfera podem ajudar seus hospedeiros a absorver nutrientes e regular os níveis de hormônios vegetais. Além disso, eles podem modular as expressões dos genes hospedeiros, auxiliar os hospedeiros na eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS) e secretar compostos orgânicos voláteis. Portanto, microorganismos e endófitos da rizosfera são considerados determinantes dos processos envolvidos no crescimento de plantas hospedeiras. No entanto, as funções fisiológicas e ecológicas, bem como o mecanismo molecular subjacente ao comportamento dos microrganismos e endofíticos da rizosfera no seu papel na capacidade adaptativa das plantas hospedeiras no ambiente cárstico de alto teor de cálcio, não foram sistematicamente estudados. Esta revisão resume os mecanismos fisiológicos e moleculares de microrganismos e endófitos da rizosfera que ajudam as plantas hospedeiras a se adaptarem a vários tipos de ambientes adversos. As capacidades adaptativas das plantas que crescem em ambientes adversos, em parte ou totalmente, dependem de microrganismos coexistentes com as plantas hospedeiras.

Antibiotic therapy in Pineapple (Ananas comosus) microplants / Antibioticoterapia em microplantas de abacaxizeiro (Ananas comosus)

This research aimed to evaluate the antibiotic therapy effects in the growing of micropropagated pineapple plants as well as in the community of the endophytic bacterial of the species. It was performed molecular analyzes and verified the presence of endophytes within microplants even after 30 days of culture on MS medium supplemented with different antibiotics and analyzed the development growth of shoots and roots of microplants. After the period of 30 days of cultivation, even being checked the presence of endophytic bacteria, it was verified that the microplants showed reduction of the growing of shoots and roots, thereby demonstrating the influence of in vitro endophytic microorganisms in the development of microplants, and the importance of maintaining it in equilibrium with endophytes/ microplants.(AU)

Com o intuito de avaliar os efeitos da antibioticoterapia no crescimento de plantas micropropagadas de abacaxizeiros, bem como na comunidade bacteriana endofítica da espécie, realizaram-se análises moleculares. Verificou-se a presença de endófitos no interior das microplantas, mesmo após 30 dias de cultivo em meio de cultura MS, suplementado com diferentes antibióticos, e analisou-se o crescimento da parte aérea e radicular das microplantas. Decorrido o período de 30 dias de cultivo, constatou-se ainda a presença de bactérias endofíticas, no entanto, as microplantas apresentaram acentuada redução no crescimento da parte aérea e radicular, evidenciando assim a influência da microbiota endofítica no crescimento das microplantas in vitro e a importância da manutenção do equilíbrio endofítos/microplanta.(AU)

Antibioticoterapia em microplantas de abacaxizeiro (Ananas comosus)

ABSTRACT: This research aimed to evaluate the antibiotic therapy effects in the growing of micropropagated pineapple plants as well as in the community of the endophytic bacterial of the species. It was performed molecular analyzes and verified the presence of endophytes within microplants even after 30 days of culture on MS medium supplemented with different antibiotics and analyzed the development growth of shoots and roots of microplants. After the period of 30 days of cultivation, even being checked the presence of endophytic bacteria, it was verified that the microplants showed reduction of the growing of shoots and roots, thereby demonstrating the influence of in vitro endophytic microorganisms in the development of microplants, and the importance of maintaining it in equilibrium with endophytes/ microplants.

RESUMO: Com o intuito de avaliar os efeitos da antibioticoterapia no crescimento de plantas micropropagadas de abacaxizeiros, bem como na comunidade bacteriana endofítica da espécie, realizaram-se análises moleculares. Verificou-se a presença de endófitos no interior das microplantas, mesmo após 30 dias de cultivo em meio de cultura MS, suplementado com diferentes antibióticos, e analisou-se o crescimento da parte aérea e radicular das microplantas. Decorrido o período de 30 dias de cultivo, constatou-se ainda a presença de bactérias endofíticas, no entanto, as microplantas apresentaram acentuada redução no crescimento da parte aérea e radicular, evidenciando assim a influência da microbiota endofítica no crescimento das microplantas in vitro e a importância da manutenção do equilíbrio endofítos/microplanta.

Antibioticoterapia em microplantas de abacaxizeiro (Ananas comosus)

ABSTRACT: This research aimed to evaluate the antibiotic therapy effects in the growing of micropropagated pineapple plants as well as in the community of the endophytic bacterial of the species. It was performed molecular analyzes and verified the presence of endophytes within microplants even after 30 days of culture on MS medium supplemented with different antibiotics and analyzed the development growth of shoots and roots of microplants. After the period of 30 days of cultivation, even being checked the presence of endophytic bacteria, it was verified that the microplants showed reduction of the growing of shoots and roots, thereby demonstrating the influence of in vitro endophytic microorganisms in the development of microplants, and the importance of maintaining it in equilibrium with endophytes/ microplants.

RESUMO: Com o intuito de avaliar os efeitos da antibioticoterapia no crescimento de plantas micropropagadas de abacaxizeiros, bem como na comunidade bacteriana endofítica da espécie, realizaram-se análises moleculares. Verificou-se a presença de endófitos no interior das microplantas, mesmo após 30 dias de cultivo em meio de cultura MS, suplementado com diferentes antibióticos, e analisou-se o crescimento da parte aérea e radicular das microplantas. Decorrido o período de 30 dias de cultivo, constatou-se ainda a presença de bactérias endofíticas, no entanto, as microplantas apresentaram acentuada redução no crescimento da parte aérea e radicular, evidenciando assim a influência da microbiota endofítica no crescimento das microplantas in vitro e a importância da manutenção do equilíbrio endofítos/microplanta.

Ambient pH-regulated enzime secretion in endophytic and pathogenic isolates of the fungal genus Colletotrichum

In fungi a genetic system ensures that enzymes are secreted mainly at ambient pH values corresponding to their optima of activity. Although a great deal of information has been obtained concerning this environmental response, there is a lack of studies involving phytopathogenic, endophytic and entomopathogenic fungi as well as different aspects of fungus-host interactions. This study compares in a plate-clearing assays, the effect of ambient pH in the secretion of amylase, cellulase, lipase, pectinase and protease by endophytic, phytopathogenic, and entomopathogenic isolates belonging to several species of Colletotrichum. All enzymes were secreted in a pH-dependent manner by all isolates. Endophytes and pathogens showed distinct patterns of protease secretion, with optima at alkaline and acid growth conditions, respectively. In liquid medium, a Pi-repressible acid phosphatase of an endophytic isolate responded to ambient pH, having a 14-fold increase in secreted specific activity at acid pH, as compared to alkaline pH. Furthermore, part of a Colletotrichum pacC homologue gene, coding for a transcriptional factor responsible for pH-regulated gene expression, was cloned. Ambient pH seems to be a general factor controlling enzyme secretion in fungus-host interactions through a conserved genetic circuit.

Em fungos, um sistema de regulação gênica garante que enzimas sejam secretadas predominantemente em valores de pH do ambiente próximos aos pH ótimos de atividade correspondentes. Embora muita informação tenha sido acumulada sobre essa resposta adaptativa, não existem estudos envolvendo fungos fitopatogênicos, endofíticos e entomopatogênicos, bem como sobre outros aspectos relacionados às interações fungo-hospedeiro. No presente trabalho foi comparado, em meio sólido, o efeito do pH do ambiente na secreção das enzimas amilase, celulase, lipase, pectinase e protease por isolados endofíticos, fitopatogênico e entomopatogênicos pertencentes a diferentes espécies de Colletotrichum. Para todas as enzimas e em todos os isolados, observou-se um padrão de secreção dependente dos valores do pH do ambiente. Isolados endofíticos e patogênicos apresentaram padrões distintos de secreção de protease, com ótimos em pH de crescimento alcalino e ácido, respectivamente. Em meio líquido, uma fosfatase ácida Pi-repressível, secretada por um isolado endofítico, respondeu ao pH do ambiente, apresentando um aumento de 14 vezes na sua atividade específica durante o crescimento do fungo em meio ácido, quando comparado a meio alcalino. Além disso, foi clonada parte do gene pacC de Colletotrichum, o qual codifica um fator de transcrição responsável pela regulação dependente do pH do ambiente. É plausível a hipótese de que o pH ambiente é um fator de amplo espectro controlando a secreção enzimática durante as interações fungo-hospedeiro por meio de um circuito genético conservado.

Ambient pH-regulated enzime secretion in endophytic and pathogenic isolates of the fungal genus Colletotrichum

In fungi a genetic system ensures that enzymes are secreted mainly at ambient pH values corresponding to their optima of activity. Although a great deal of information has been obtained concerning this environmental response, there is a lack of studies involving phytopathogenic, endophytic and entomopathogenic fungi as well as different aspects of fungus-host interactions. This study compares in a plate-clearing assays, the effect of ambient pH in the secretion of amylase, cellulase, lipase, pectinase and protease by endophytic, phytopathogenic, and entomopathogenic isolates belonging to several species of Colletotrichum. All enzymes were secreted in a pH-dependent manner by all isolates. Endophytes and pathogens showed distinct patterns of protease secretion, with optima at alkaline and acid growth conditions, respectively. In liquid medium, a Pi-repressible acid phosphatase of an endophytic isolate responded to ambient pH, having a 14-fold increase in secreted specific activity at acid pH, as compared to alkaline pH. Furthermore, part of a Colletotrichum pacC homologue gene, coding for a transcriptional factor responsible for pH-regulated gene expression, was cloned. Ambient pH seems to be a general factor controlling enzyme secretion in fungus-host interactions through a conserved genetic circuit.

Em fungos, um sistema de regulação gênica garante que enzimas sejam secretadas predominantemente em valores de pH do ambiente próximos aos pH ótimos de atividade correspondentes. Embora muita informação tenha sido acumulada sobre essa resposta adaptativa, não existem estudos envolvendo fungos fitopatogênicos, endofíticos e entomopatogênicos, bem como sobre outros aspectos relacionados às interações fungo-hospedeiro. No presente trabalho foi comparado, em meio sólido, o efeito do pH do ambiente na secreção das enzimas amilase, celulase, lipase, pectinase e protease por isolados endofíticos, fitopatogênico e entomopatogênicos pertencentes a diferentes espécies de Colletotrichum. Para todas as enzimas e em todos os isolados, observou-se um padrão de secreção dependente dos valores do pH do ambiente. Isolados endofíticos e patogênicos apresentaram padrões distintos de secreção de protease, com ótimos em pH de crescimento alcalino e ácido, respectivamente. Em meio líquido, uma fosfatase ácida Pi-repressível, secretada por um isolado endofítico, respondeu ao pH do ambiente, apresentando um aumento de 14 vezes na sua atividade específica durante o crescimento do fungo em meio ácido, quando comparado a meio alcalino. Além disso, foi clonada parte do gene pacC de Colletotrichum, o qual codifica um fator de transcrição responsável pela regulação dependente do pH do ambiente. É plausível a hipótese de que o pH ambiente é um fator de amplo espectro controlando a secreção enzimática durante as interações fungo-hospedeiro por meio de um circuito genético conservado.

Diversity of culturable endophytic fungi vary through time in Manihot esculenta Crantz / A diversidade de fungos endofíticos cultiváveis ​​varia ao longo do tempo em Manihot esculenta Crantz

Abstract Endophytic fungi are a ubiquituos group that colonize all plant species on earth. Studies comparing the location of endophytic fungi within the leaves and the sampling time in Manihot esculenta Crantz (cassava) are limited. In this study, mature leaves of M. esculenta from Panama were collected in order to compare the cultivable diversity of endophytic fungi and to determine their distribution within the leaves. A total of one hundred sixty endophytes belonging to 97 species representing 13 genera and 8 morphospecies determined as mycelia sterilia that containing 63 isolates were isolated. Cladosporium, Nigrospora, Periconia, and mycelia sterilia 1 and 3 were the most predominant isolated endophytes. We detected that endophytes varied across the sampling time, but not amongst locations within leaves. The endophytes composition across sampling and the location of endophytes within leaf was similar, except for Periconia and mycelia sterilia 3 and 7. The data generated in this study contribute to the knowledge on the biodiversity of endophytic fungi in Panama, and establish the bases for future research focused on understanding the function of endophytes in M. esculenta crops.

Resumo Os fungos endofíticos são um grupo ubiquituo que colonizam todas as espécies de plantas na terra. Os estudos que comparam a localização dos fungos endofíticos dentro das folhas de Manihot esculenta Crantz (mandioca) e o tempo de amostragem são muito escassos. Neste estudo, folhas maduras de M. esculenta foram coletadas do Panamá com a finalidade de comparar a diversidade cultivável de endófitos e determinar sua distribuição dentro das folhas. Um total de 170 endófitos foram isolados de 97 espécies que representam 13 gêneros e 8 morfoespécies determinadas como micélios esterilizados contendo 63 isolados. Os fungos Cladosporium, Nigrospora, Periconia e mycelia sterilia 1 e 3 foram os isolados mais predominantes. Também detectamos que os endófitos variaram ao longo do tempo de amostragem, mas não entre os locais dentro das folhas. A composição de endófitos na amostragem e localização de endófitos dentro da folha foi semelhante, exceto para Periconia e mycelia sterilia 3 e 7. Os dados gerados neste estudo contribuem para o conhecimento da biodiversidade de fungos endofíticos no Panamá e estabelecem as bases para pesquisas sobre o entendimento da função de endófitos em culturas de M. esculenta.

Diversity of culturable endophytic fungi vary through time in Manihot esculenta Crantz

Abstract Endophytic fungi are a ubiquituos group that colonize all plant species on earth. Studies comparing the location of endophytic fungi within the leaves and the sampling time in Manihot esculenta Crantz (cassava) are limited. In this study, mature leaves of M. esculenta from Panama were collected in order to compare the cultivable diversity of endophytic fungi and to determine their distribution within the leaves. A total of one hundred sixty endophytes belonging to 97 species representing 13 genera and 8 morphospecies determined as mycelia sterilia that containing 63 isolates were isolated. Cladosporium, Nigrospora, Periconia, and mycelia sterilia 1 and 3 were the most predominant isolated endophytes. We detected that endophytes varied across the sampling time, but not amongst locations within leaves. The endophytes composition across sampling and the location of endophytes within leaf was similar, except for Periconia and mycelia sterilia 3 and 7. The data generated in this study contribute to the knowledge on the biodiversity of endophytic fungi in Panama, and establish the bases for future research focused on understanding the function of endophytes in M. esculenta crops.

Resumo Os fungos endofíticos são um grupo ubiquituo que colonizam todas as espécies de plantas na terra. Os estudos que comparam a localização dos fungos endofíticos dentro das folhas de Manihot esculenta Crantz (mandioca) e o tempo de amostragem são muito escassos. Neste estudo, folhas maduras de M. esculenta foram coletadas do Panamá com a finalidade de comparar a diversidade cultivável de endófitos e determinar sua distribuição dentro das folhas. Um total de 170 endófitos foram isolados de 97 espécies que representam 13 gêneros e 8 morfoespécies determinadas como micélios esterilizados contendo 63 isolados. Os fungos Cladosporium, Nigrospora, Periconia e mycelia sterilia 1 e 3 foram os isolados mais predominantes. Também detectamos que os endófitos variaram ao longo do tempo de amostragem, mas não entre os locais dentro das folhas. A composição de endófitos na amostragem e localização de endófitos dentro da folha foi semelhante, exceto para Periconia e mycelia sterilia 3 e 7. Os dados gerados neste estudo contribuem para o conhecimento da biodiversidade de fungos endofíticos no Panamá e estabelecem as bases para pesquisas sobre o entendimento da função de endófitos em culturas de M. esculenta.

Endophytic fungi: an overview on biotechnological and agronomic potential / Fungos endofíticos: uma visão geral sobre o potencial biotecnológico e agronômico

Endophytic fungi colonize the inter- and/or intracellular regions of healthy plant tissues and have a close symbiotic relationship with their hosts. These microorganisms produce antibiotics, enzymes, and other bioactive compounds that enable them to survive in competitive habitats with other microorganisms. In addition, secondary metabolites confer protection to their host plant against other bacterial and fungal pathogens and/or can promote plant growth. Endophytic fungi are viewed as a promising source of bioactive natural products, which can be optimized through changes in growing conditions. The exploration of novel bioactive molecules produced by these microorganisms has been attracting attention from researchers. The chemical and functional diversity of natural products from endophytic fungi exhibits a broad spectrum of applications in medicine, agriculture, industry and the environment. Fungal endophytes can also enhance the photoprotective effects and photochemical efficiency in the host plants. Modern omic approaches have facilitated research investigating symbiotic plant-endophytic fungi interactions. Therefore, research on endophytic fungi can help discovery novel biomolecules for various biotechnological applications and develop a sustainable agriculture.

Fungos endofíticos colonizam as regiões inter e/ou intracelulares de tecidos vegetais saudáveis e possuem uma relação de simbiose com seus hospedeiros. Esses microrganismos produzem antibióticos, enzimas e outros compostos bioativos que os permitem sobreviver em habitats competitivos com outros microrganismos. Além disso, os metabólitos secundários conferem proteção à planta hospedeira contra outros patógenos bacterianos e fúngicos e/ou podem promover o crescimento vegetal. Os fungos endofíticos são considerados uma fonte promissora de produtos naturais bioativos, que podem ser otimizados por meio de mudanças nas condições de cultivo. A exploração de novas moléculas bioativas produzidas por esses microrganismos tem chamado a atenção dos pesquisadores. A diversidade química e funcional dos produtos naturais de fungos endofíticos exibe um amplo espectro de aplicações na medicina, agricultura, indústria e meio ambiente. Os fungos endofíticos também podem aumentar os efeitos fotoprotetores e a eficiência fotoquímica nas plantas hospedeiras. As abordagens ômicas modernas têm facilitado as pesquisas sobre as interações simbióticas entre plantas e fungos endofíticos. Portanto, a pesquisa sobre fungos endofíticos pode ajudar na descoberta de novas biomoléculas para diversas aplicações biotecnológicas e a desenvolver uma agricultura sustentável.