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 / 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)

Assessment of a probiotic containing bacillus subtilis on the performance and gut health of laying japanese quails (Coturnix Coturnix Japonica)

The present study was carried out to determine the effects of the inclusion of a spore-forming probiotic (Bacillus subtilis) in laying Japanese quail diets as an alternative to growth-promoting antibiotics to help produce healthy eggs and meat. This experiment was conducted as a completely randomized design with three treatments (control, 0.05% bacitracin methylene disalicylate (BMD), or 0.1% Bacillus subtilis) of five replicates of 11 quails each. Feed intake and egg production were recorded daily on cage basis. Body weight was determined at the beginning and end of the trial (36 and 42 weeks). At the end of the experiment (42 weeks), antibodies against Newcastle disease and avian influenza, egg components, Haugh units, eggshell quality and breaking strength, blood parameters, cecal microbial population, villus length, and crypt depth were measured. The dietary inclusion of Bacillus subtilis and BMD significantly (p0.05) increased egg production and egg weight; however, eggshell thickness and breaking strength, Haugh units, and eggshell percentages were not affected. The dietary addition of both products significantly (p0.05) decreased plasma cholesterol levels and increased LDL levels, as well as antibody levels against Newcastle disease and avian influenza (p0.01). In birds fed Bacillus subtilis and BMD, crypt depth was reduced, but villus height and villus to crypt ratio were significantly increased (p0.001) compared with those fed the basal diet. Cecal coliforms, E. coli, and Salmonella counts were reduced (p0.01) in quails fed the diets containing Bacillus subtilis and BMD compared those quails fed the non-supplemented diet. The results of this study demonstrated that in absence of AGPs, the inclusion of a spore-forming probiotic partially improves the performance of laying quails.

Assessment of a probiotic containing bacillus subtilis on the performance and gut health of laying japanese quails (Coturnix Coturnix Japonica)

The present study was carried out to determine the effects of the inclusion of a spore-forming probiotic (Bacillus subtilis) in laying Japanese quail diets as an alternative to growth-promoting antibiotics to help produce healthy eggs and meat. This experiment was conducted as a completely randomized design with three treatments (control, 0.05% bacitracin methylene disalicylate (BMD), or 0.1% Bacillus subtilis) of five replicates of 11 quails each. Feed intake and egg production were recorded daily on cage basis. Body weight was determined at the beginning and end of the trial (36 and 42 weeks). At the end of the experiment (42 weeks), antibodies against Newcastle disease and avian influenza, egg components, Haugh units, eggshell quality and breaking strength, blood parameters, cecal microbial population, villus length, and crypt depth were measured. The dietary inclusion of Bacillus subtilis and BMD significantly (p0.05) increased egg production and egg weight; however, eggshell thickness and breaking strength, Haugh units, and eggshell percentages were not affected. The dietary addition of both products significantly (p0.05) decreased plasma cholesterol levels and increased LDL levels, as well as antibody levels against Newcastle disease and avian influenza (p0.01). In birds fed Bacillus subtilis and BMD, crypt depth was reduced, but villus height and villus to crypt ratio were significantly increased (p0.001) compared with those fed the basal diet. Cecal coliforms, E. coli, and Salmonella counts were reduced (p0.01) in quails fed the diets containing Bacillus subtilis and BMD compared those quails fed the non-supplemented diet. The results of this study demonstrated that in absence of AGPs, the inclusion of a spore-forming probiotic partially improves the performance of laying quails. (AU)

Prebióticos e probióticos dietéticos, desempenho e higidez de juvenis de pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) / Dietary prebiotics and probiotics, performance and health of pacu juvenile (Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887)

O aumento populacional e a elevação no consumo de alimentos tem aumentado a necessidade de intensificação da aquicultura objetivando maiores produtividades para atendimento à elevação na demanda. Consequentemente, aumentam as chances de ocorrência de surtos epizoóticos dentro dos sistemas de produção, devido ao maior estresse imposto aos animais densidade elevada, manejo constante, transporte, baixa qualidade da água, etc. Alterações no estado fisiológico dos animais fazem com que seu sistema imunológico não consiga combater agentes inócuos em situações normais, mas que se tornam patogênicos nos casos de imunodepressão, levando a grandes perdas econômicas, seja com mão de obra, mortandade, medicamentos, etc. Assim, este estudo avaliou o efeito da administração individual ou conjunta de -glucano e Bacillus subtilis na dieta de juvenis de pacu, Piaractus mesopotamicus. Em um primeiro ensaio, quantidades crescentes de -glucano (60; 120; 180; 240 e 300 mg kg-1 de ração) e de B. subtilis (109 UFC g-1 de B. subtilis; 0,025%, 0,050%, 0,075%, 0,100%, 0,125%) foram adicionados a uma dieta basal extrudada (32% de proteína bruta PB; 3200 kcal kg-1 de energia digestível ED) e administrados a juvenis de pacu (8,91 ± 0,30 g) até a saciedade aparente por 75 dias, em um delineamento inteiramente aleatorizado. Ao final do período experimental, os animais foram anestesiados, pesados, submetidos à coleta de sangue e tecidos, para determinação do ganho de peso, conversão alimentar, taxa de crescimento específico, proteínas totais, albumina e globulina séricas, índice albumina:globulina (A:G), atividade da lisozima sérica, explosão respiratória de leucócitos e morfometria intestinais. Em um segundo ensaio conduzido nas mesmas condições ambientais, juvenis de pacu (2,0 ± 0,1 g; 15 peixes/aquário) foram alimentados por 59 dias com rações suplementadas pelos aditivos em questão, mais um grupo controle: -glucano de levedura 240 mg kg-1 de ração; B. subtilis comercial (109 UFC B. subtilis g-1) 0,100% de inclusão; tratamento simbiótico 240 mg de -glucano kg-1 + 0,100% de B. subtilis. Ao final do período experimental os peixes foram amostrados para determinação dos mesmos parâmetros anteriormente descritos. A inclusão dos níveis de -glucano e de Bacillus subtilis na dieta não influenciou o desempenho (P>0,05) de juvenis de pacu, mas peixes alimentados com a dieta contendo o B. subtilis consumiram mais ração (P0,05), nem nos valores de explosão respiratória, atividade de lisozima, proteínas totais séricas e globulinas séricas. Quando os dois imunoestimulantes foram adicionados às dietas em combinação, também não foi observado efeito sobre os parâmetros de desempenho, explosão respiratória e atividade de lisozima, mas as proteinas totais séricas e as globulinas séricas foram positivamente influenciadas pelos tratamentos (P<0,05). As alturas de microvilosidades da porção cranial do intestino dos pacus alimentados com o tratamento simbiótico (-glucano + B. subtilis) foram maiores se comparadas ao grupo controle (P<0,05). Apesar de algumas respostas terem indicado efeito positivo sobre alguns parâmetros imunológicos e morfologia intestinal de pacus alimentados por uma combinação de -glucano + B. subtilis, não houve clara evidência que a administração simbiótica é superior à administração individual de cada imunoestimulante

Stimulation of immune response by dietary supplements has already been proven effective in aquaculture. This work evaluates effects of dietary supplementation with the prebiotic -glucan, the probiotic Bacillus subtilis and their synbiotic combination on growth performance, immune responses, and intestinal morphology of pacu Piaractus mesopotamicus. In a first trial, a basal diet (32% crude protein; 3200 kcal kg-1) was supplemented with either -glucan (60; 120; 180; 240 e 300 mg kg-1) and B. subtilis (109 UFC g-1 of B. subtilis; 0.025%, 0.050%, 0.075%, 0.100%, 0.125%) levels and fed to groups of juvenile pacu (eight fish; 8.91 ± 0.3 g) stocked in 33 glass aquariums (70 L) for 75 days, setting up a totally randomized design trial (n=3). Fish were then weighed and had their blood drawn for determination of leucocytes respiratory burst activity, serum lysozyme activity and serum immunoglobulin concentration; intestinal tissue was sampled from two fish from each unit for micromorphology analysis. The inclusion of -glucan and Bacillus subtilis in the diet did not affect growth (P>0.05) of pacu juvenile, but fish fed diet containing levels of B. subtilis showed higher feed consumption (P0.05). In a second trial, a basal diet (34% crude protein; 3400 kcal kg-1) was supplemented with either -glucan (240 mg kg-1), B. subtilis (0.1 %) and -glucan + B. subtilis mix and fed to groups of juvenile pacu (15 fish; 2.0 ± 0.1 g) stocked in 16 glass aquariums (70 L) for 59 days, setting up a totally randomized design trial (n=4). Fish fed diets supplemented with -glucan + B. subtilis mix presented better growth rate, but it was not significantly different from other feeding groups. Serum total proteins and serum globulins (serum total proteins serum albumin) were affected by dietary supplements (P 0.05). Dietary -glucan + B. subtilis synbiotic mix affected the intestinal ultrastructure of pacu, improved responses of immune system but did not significantly affect growth rate

Prebióticos e probióticos dietéticos, desempenho e higidez de juvenis de pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) / Dietary prebiotics and probiotics, performance and health of pacu juvenile (Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887)

O aumento populacional e a elevação no consumo de alimentos tem aumentado a necessidade de intensificação da aquicultura objetivando maiores produtividades para atendimento à elevação na demanda. Consequentemente, aumentam as chances de ocorrência de surtos epizoóticos dentro dos sistemas de produção, devido ao maior estresse imposto aos animais densidade elevada, manejo constante, transporte, baixa qualidade da água, etc. Alterações no estado fisiológico dos animais fazem com que seu sistema imunológico não consiga combater agentes inócuos em situações normais, mas que se tornam patogênicos nos casos de imunodepressão, levando a grandes perdas econômicas, seja com mão de obra, mortandade, medicamentos, etc. Assim, este estudo avaliou o efeito da administração individual ou conjunta de -glucano e Bacillus subtilis na dieta de juvenis de pacu, Piaractus mesopotamicus. Em um primeiro ensaio, quantidades crescentes de -glucano (60; 120; 180; 240 e 300 mg kg-1 de ração) e de B. subtilis (109 UFC g-1 de B. subtilis; 0,025%, 0,050%, 0,075%, 0,100%, 0,125%) foram adicionados a uma dieta basal extrudada (32% de proteína bruta PB; 3200 kcal kg-1 de energia digestível ED) e administrados a juvenis de pacu (8,91 ± 0,30 g) até a saciedade aparente por 75 dias, em um delineamento inteiramente aleatorizado. Ao final do período experimental, os animais foram anestesiados, pesados, submetidos à coleta de sangue e tecidos, para determinação do ganho de peso, conversão alimentar, taxa de crescimento específico, proteínas totais, albumina e globulina séricas, índice albumina:globulina (A:G), atividade da lisozima sérica, explosão respiratória de leucócitos e morfometria intestinais. Em um segundo ensaio conduzido nas mesmas condições ambientais, juvenis de pacu (2,0 ± 0,1 g; 15 peixes/aquário) foram alimentados por 59 dias com rações suplementadas pelos aditivos em questão, mais um grupo controle: -glucano de levedura 240 mg kg-1 de ração; B. subtilis comercial (109 UFC B. subtilis g-1) 0,100% de inclusão; tratamento simbiótico 240 mg de -glucano kg-1 + 0,100% de B. subtilis. Ao final do período experimental os peixes foram amostrados para determinação dos mesmos parâmetros anteriormente descritos. A inclusão dos níveis de -glucano e de Bacillus subtilis na dieta não influenciou o desempenho (P>0,05) de juvenis de pacu, mas peixes alimentados com a dieta contendo o B. subtilis consumiram mais ração (P<0,05). Não houve alterações nos parâmetros de morfologia intestinal (P>0,05), nem nos valores de explosão respiratória, atividade de lisozima, proteínas totais séricas e globulinas séricas. Quando os dois imunoestimulantes foram adicionados às dietas em combinação, também não foi observado efeito sobre os parâmetros de desempenho, explosão respiratória e atividade de lisozima, mas as proteinas totais séricas e as globulinas séricas foram positivamente influenciadas pelos tratamentos (P<0,05). As alturas de microvilosidades da porção cranial do intestino dos pacus alimentados com o tratamento simbiótico (-glucano + B. subtilis) foram maiores se comparadas ao grupo controle (P<0,05). Apesar de algumas respostas terem indicado efeito positivo sobre alguns parâmetros imunológicos e morfologia intestinal de pacus alimentados por uma combinação de -glucano + B. subtilis, não houve clara evidência que a administração simbiótica é superior à administração individual de cada imunoestimulante (AU)

Stimulation of immune response by dietary supplements has already been proven effective in aquaculture. This work evaluates effects of dietary supplementation with the prebiotic -glucan, the probiotic Bacillus subtilis and their synbiotic combination on growth performance, immune responses, and intestinal morphology of pacu Piaractus mesopotamicus. In a first trial, a basal diet (32% crude protein; 3200 kcal kg-1) was supplemented with either -glucan (60; 120; 180; 240 e 300 mg kg-1) and B. subtilis (109 UFC g-1 of B. subtilis; 0.025%, 0.050%, 0.075%, 0.100%, 0.125%) levels and fed to groups of juvenile pacu (eight fish; 8.91 ± 0.3 g) stocked in 33 glass aquariums (70 L) for 75 days, setting up a totally randomized design trial (n=3). Fish were then weighed and had their blood drawn for determination of leucocytes respiratory burst activity, serum lysozyme activity and serum immunoglobulin concentration; intestinal tissue was sampled from two fish from each unit for micromorphology analysis. The inclusion of -glucan and Bacillus subtilis in the diet did not affect growth (P>0.05) of pacu juvenile, but fish fed diet containing levels of B. subtilis showed higher feed consumption (P<0.05). Intestinal morphology, respiratory burst activity, lysozyme activity, total serum proteins and total globulins were not affected in either inclusion of -glucan and Bacillus subtilis (P>0.05). In a second trial, a basal diet (34% crude protein; 3400 kcal kg-1) was supplemented with either -glucan (240 mg kg-1), B. subtilis (0.1 %) and -glucan + B. subtilis mix and fed to groups of juvenile pacu (15 fish; 2.0 ± 0.1 g) stocked in 16 glass aquariums (70 L) for 59 days, setting up a totally randomized design trial (n=4). Fish fed diets supplemented with -glucan + B. subtilis mix presented better growth rate, but it was not significantly different from other feeding groups. Serum total proteins and serum globulins (serum total proteins serum albumin) were affected by dietary supplements (P < 0.05); fish receiving the synbiotic treatment had higher serum globulin contents, but respiratory burst and lysozyme activity were not significantly affected. Dietary synbiotic mix altered the micromorphology of anterior intestine (P < 0.05), but the same effect was not observed in the mid and posterior intestines (P > 0.05). Dietary -glucan + B. subtilis synbiotic mix affected the intestinal ultrastructure of pacu, improved responses of immune system but did not significantly affect growth rate (AU)