Interacțiuni cu agenți patogeni ai plantelor

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Microbii benefici ameliorează stresul climatic din plante Vizualizați toate cele 9 articole

Editat de
Ying Ma

Universitatea din Coimbra, Portugalia

Revizuite de
Collin M. Timm

Laboratorul de Fizică Aplicată, Universitatea Johns Hopkins, Statele Unite

Munusamy Madhaiyan

Laboratorul de științe ale vieții Temasek, Singapore

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

warfare

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Institutul de Biotehnologie a Mediului, Universitatea de Tehnologie din Graz, Graz, Austria
  • 2 Centrul austriac de biotehnologie industrială - GmbH, Graz, Austria

Introducere

În timp ce în ultimii ani diversitatea volatilelor microbiene a fost studiată intens, modalitățile prin care acestea contribuie la modul de acțiune al agenților de biocontrol și rolul lor exact în interacțiunile specifice microb-microb rămân în mare parte necunoscute. Pentru a aborda acest decalaj de cunoștințe, am studiat interacțiunea dintre plante patogene Verticillium longisporum EVL43 și potențialul agent biocontol Paenibacillus polymyxa Sb3-1 prin volatilele lor in vitro și in planta. Obiectivul principal al studiului a fost să înțeleagă modul de acțiune al agentului de biocontrol prevăzut P. polymyxa Sb3-1 împotriva agentului patogen al plantei V. longisporum prin volatilele sale. Am emis ipoteza că schimbul de substanțe volatile joacă un rol important în interacțiunea dintre aceste două microorganisme și este implicat în efectul antagonist al P. polymyxa Sb3-1 împotriva ofilirii Verticillium.

Materiale și metode

Tulpini bacteriene și condiții de creștere

Patogenul fungic utilizat a fost V. longisporum (C. Stark) Karapapa și colab. (1997) tulpinile ELV25 și EVL43 din colecția TU Graz, Environmental Biotechnology, descrise în Messner și colab. (1996). V. longisporum ELV25 a fost cultivat fie pe agar dextroză din cartofi (PDA), fie în cultură lichidă Czapek Dox (Sigma-Aldrich). P. polymyxa Sb3-1 (Köberl și colab., 2013), precum și mutantul său rezistent la rifampicilină P. polymyxa Sb3-1 rif R (acest studiu) au fost cultivate în mod obișnuit pe agar nutrient standard I (NA, SIFIN, Berlin, Germania) la 30 ° C. La nevoie, rifampicină a fost adăugată la concentrații de 100 μg ml -1. Pentru testele directe de cultură duală, s-au folosit agarul 2A al Reasoner (R2A) (Roth, Karlsruhe, Germania), agarul de drojdie de apă (WAY) și PDA.

Evaluarea promovării creșterii plantelor (PGP) și a efectelor biocontrolului P. polymyxa Sb3-1 În plantă

Analize metabolice volatile cu P. polymyxa Sb3-1 și V. longisporum ELV43

Antagonismul P. polymyxa Sb3-1 și V. longisporum ELV43 a fost testat cu „Two Clamp VOCs Assay” așa cum este descris în Cernava și colab. (2015a). Testul a fost efectuat în nouă replici. Au fost utilizate trei plăci cu câte trei godeuri pe replică. Semnificația diferențelor dintre zonele de inhibare a Verticiliu creșterea cu diferite tulpini bacteriene (Tabelul 2) a fost calculată utilizând teste ANOVA unidirecționale și Tukey HSD. Pentru ambele analize, P -1 și 90% metanol. Extractul fără celule a fost depozitat la -70 ° C. Extractele metabolite bacteriene și fungice au fost analizate cu un spectrometru de masă combinat HPLC-hibrid cvadrupol-orbitrap (Q Exactive; Thermo Scientific, Bremen, Germania). O coloană Luna 5u NH2 100A 250 × 4,6 (Phenomenex, Aschaffenburg, Germania) a fost utilizată pentru a separa diferiți metaboliți de extractele celulare așa cum este descris de Cernava și colab. (2015b). Identificarea compușilor solubili a fost efectuată cu XCalibur 2.2 și SIEVE 2.2 (Thermo Scientific, Bremen, Germania) și compararea manuală a spectrelor cu spectrele corespunzătoare din literatură, precum și din mzCloud (HighChem LLC, Bratislava, Slovacia).

Analize statistice

Efectele PGP și antifungice ale Sb3-1 au fost analizate statistic folosind versiunea 20.0 a programului IBM SPSS (IBM Corporation, Armonk, NY, SUA). Semnificația diferențelor în caracteristicile evaluate (rata de germinare, greutatea plantelor, diametrul Verticiliu mufe) între control vs. fiecare grup de tratament a fost calculat utilizând o pereche t-test cu probe independente. Decizia de a folosi Mann - Whitney non-parametric U-test ca alternativă la t-testul sa bazat pe o evaluare a distribuțiilor variabilelor (normal vs. non-normal).

Rezultate

Efecte PGP și antifungice ale P. polymyxa Sb3-1 Aplicat la semințele OSR

Tratamentele pentru semințe cu log10 5 și log10 7 CFU ml −1 de P. polymyxa Sb3-1 rif R a condus la rate de recuperare de log10 3 ± 0,1 și log10 4,6 ± 0,1 CFU semințe -1, respectiv (Figura 1A). Concentrația de Sb3-1 în rădăcinile răsadurilor vechi de 2 săptămâni a fost log10 4,9 ± 0,3 CFU g rădăcină -1, independent de concentrația inițială a inoculului. Nu am observat niciun efect PGP sau efect asupra ratei de germinare a tratamentului cu Sb3-1 pe răsadurile OSR vechi de 2 săptămâni (Figura 1A). Când răsadurile vechi de o săptămână au fost inoculate V. longisporum, am observat o îmbunătățire ușoară a rezistenței la boli și a greutății uscate, precum și o creștere semnificativă a lungimilor respective ale răsadurilor tratate cu P. polymyxa Sb3-1 recif R (Figura 1B). Creșterea observată a lungimii răsadurilor a fost de 36 și 40% pentru tratamentele cu log10 5 și respectiv log10 7 CFU ml -1, comparativ cu martorul netratat infestat cu V. longisporum.

Citat: Rybakova D, Rack-Wetzlinger U, Cernava T, Schaefer A, Schmuck M și Berg G (2017) Aerial Warfare: A Volatile Dialogue between the Plant Patogen Verticillium longisporum și antagonistul său Paenibacillus polymyxa. Față. Plant Sci. 8: 1294. doi: 10.3389/fpls.2017.01294

Primit: 04 mai 2017; Acceptat: 07 iulie 2017;
Publicat: 27 iulie 2017.

Ying Ma, Universitatea din Coimbra, Portugalia

Munusamy Madhaiyan, Laboratorul de științe ale vieții Temasek, Singapore
Collin M. Timm, Laboratorul de Fizică Aplicată, Universitatea Johns Hopkins, Statele Unite

† Acești autori au contribuit în mod egal la această lucrare.