Whole cells of Bacillus subtilis AF 1 proved more effective than cell-free and chitinase-based formulations in biological control of citrus fruit rot and groundnut rust

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Abstract:

In foliar and postharvest biocontrol systems, the use of active metabolites produced by antagonistic microorganisms is advantageous compared with the use of living microorganisms. Chitinases, a major group of hydrolytic enzymes produced by biocontrol agents, are involved in the lysis of cell walls of pathogenic fungi. In the present study, an attempt was made to test the partially purified -1,4-N-acetylglucosaminidase (NAGase) of a biocontrol strain Bacillus subtilis AF 1 for control of rust in groundnut (caused by Puccinia arachidis) and soft rot in lemons (caused by Aspergillus niger). Four proteins of molecular mass 67, 40, 37, and 32 kDa were isolated from the culture filtrates of AF 1 by affinity chromatography, of which the 67-kDa protein has detectable chitinolytic ability. This protein (NAGase) effectively inhibited the in vitro growth of A. niger in microtitre plates. In the presence of NAGase, germination of urediniospores of P. arachidis was reduced by 96% compared with the control. In a detached leaf bioassay, NAGase reduced the rust lesion frequency by >60%. NAGase significantly reduced the incidence of soft rot in harvested lemon fruits. However, fresh cells and (or) alginate formulation of AF 1 were more effective than NAGase in control of both of the test plant – pathogen systems.Key words: chitinase, peanut rust, lemon fruit rot, biocontrol.

Dans un contexte de lutte biologique foliaire et post-récolte contre des pathogènes végétaux, l'utilisation de métabolites actifs produits par des micro-organismes antagonistes est avantageuse comparativement celle de micro-organismes vivants. Les chitinases, un groupe majeur d'hydrolases produites par des agents utilisés en lutte biologique, sont impliquées dans la lyse de la paroi membranaire de champignons pathogènes. Dans cette étude, nous avons évalué le potentiel de la -1,4-N-acetylglucosaminidase (NAGase) partiellement purifiée de la souche AF1 de Bacillus subtilis comme agent de lutte contre la rouille de l'arachide (Puccinia arachidis) et d'une pourriture du citron causée par Aspergillus niger. Quatre protéines de 67, 40, 37 et 32 kDa respectivement ont été isolées à partir de filtrats de culture de AF1 par chromatographie d'affinité. Parmi celles-ci, la protéine de 67 kDa a démontré un potentiel chitinolytique détectable. Cette protéine (NAGase) a inhibé effectivement la croissance in vitro de A. niger ensemencé en plaques à microtitration. En présence de NAGase, la germination d'urediniospores de P. arachidis a été réduite de 96 % par rapport au contrôle. Dans un essai biologique sur feuilles détachées, la NAGase a réduit la fréquence des lésions causées par la rouille de plus de 60 %. La NAGase a aussi réduit significativement l'incidence de la pourriture sur les citrons récoltés. Cependant, dans notre système expérimental, les cellules fraîches et/ou la formulation d'alginate de AF 1 ont été plus efficaces que la NAGase dans la lutte contre ces deux pathogènes végétaux.Mots clés : chitinase, rouille de l'arachide, pourriture du citron, lutte biologique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2004

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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