Cultivation of a biocontrol agent on a certain medium often results in reduced biocontrol efficacy and alters physiological state. In our previous study, Burkholderia gladioli strain B543 with long-term subculture on tryptic soy agar resulted in significantly reduced biocontrol ability against cucumber damping-off caused by P. ultimum. Therefore, we investigated the influence of laboratory culturing media on biocontrol activity and physiological state of Burkholderia gladioli strain B543 by using long-term repeated culture on a certain medium. When isolate B543 were successionally cultured on King's B agar (KBA), tryptic soy agar, nutrient agar (NA), or soil extract agar more than 20 times, the isolate cultured on KBA or NA showed a significantly enhanced biocontrol efficacy and higher population density in the rhizosphere of cucumber compared to that of the others. However, the isolates cultured on KBA more than 20 times showed the lowest production of protease, siderophore, or antifungal substance(s), measured by skim milk agar, Chrome-Azurol-S agar, and potato dextrose agar amended with 10% of the culture filtrate, respectively. Our results suggest that adaptation to proper culturing medium can alter biocontrol ability and physiological state, and we must consider laboratory media in optimizing the use of biocontrol agents.
Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum has become a serious problem world-wide and relies heavily on chemical fungicides. We selected Pseudomonas sp. NJ134 to develop an effective biocontrol strategy. This strain shows strong antagonistic activity against F. oxysporum. Biochemical analyses of ethyl-acetate extracts of NJ134 culture filtrates showed that 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) was the major compound inhibiting in vitro growth of F. oxysporum. DAPG production was greatly enhanced in the NJ134 strain by adding mannitol to the growth media, and in vitro antagonistic activity against F. oxysporum increased. Bioformulations developed from growth of NJ134 in sterile bean media with mannitol as the carbon source under plastic bags resulted in effective biocontrol efficacy against Fusarium wilt. The efficacy of the bioformulated product depended on the carbon source and dose. Mannitol amendment in the bean-based formulation showed strong effective biocontrol against tomato Fusarium wilt through increased DAPG levels and a higher cell density compared to that in a glucose-amended formulation. These results suggest that this bioformulated product could be a new effective biocontrol system to control Fusarium wilt in the field.
Nam, Hyo-Song;Yang, Hyun-Ju;Oh, Byung Jun;Anderson, Anne J.;Kim, Young Cheol
The Plant Pathology Journal
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제32권3호
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pp.273-280
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2016
Most biocontrol agents for plant diseases have been isolated from sources such as soils and plants. As an alternative source, we examined the feces of tertiary larvae of the herbivorous rhino beetle, Allomyrina dichotoma for presence of biocontrol-active microbes. The initial screen was performed to detect antifungal activity against two common fungal plant pathogens. The strain with strongest antifungal activity was identified as Bacillus amyloliquefaciens KB3. The inhibitory activity of this strain correlated with lipopeptide productions, including iturin A and surfactin. Production of these surfactants in the KB3 isolate varied with the culture phase and growth medium used. In planta biocontrol activities of cell-free culture filtrates of KB3 were similar to those of the commercial biocontrol agent, B. subtilis QST-713. These results support the presence of microbes with the potential to inhibit fungal growth, such as plant pathogens, in diverse ecological niches.
Because bacterial isolates from only a few genera have been developed commercially as biopesticides, discovery and characterization of novel bacterial strains will be a key to market expansion. Our previous screen using plant bioassays identified 24 novel biocontrol isolates representing 12 different genera. In this study, we characterized the 3 isolates showing the best biocontrol activities. The isolates were Pantoea dispersa WCU35, Proteus myxofaciens WCU244, and Exiguobacterium acetylicum WCU292 based on 16S rRNA sequence analysis. The isolates showed differential production of extracellular enzymes, antimicrobial activity against various fungal or bacterial plant pathogens, and induced systemic resistance activity against tomato gray mold disease caused by Botrytis cinerea. E. acetylicum WCU292 lacked strong in vitro antimicrobial activity against plant pathogens, but induced systemic resistance against tomato gray mold disease. These results confirm that the trait of biological control is found in a wide variety of bacterial genera.
Tae-An Kang;GyuDae Lee;Kihwan Kim;Dongyup Hahn;Jae-Ho Shin;Won-Chan Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제34권2호
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pp.296-305
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2024
Peach tree gummosis is a botanical anomaly distinguished by the secretion of dark-brown gum from the shoots of peach trees, and Botryosphaeria dothidea has been identified as one of the fungal species responsible for its occurrence. In South Korea, approximately 80% of gummosis cases are linked to infections caused by B. dothidea. In this study, we isolated microbes from the soil surrounding peach trees exhibiting antifungal activity against B. dothidea. Subsequently, we identified several bacterial strains as potential candidates for a biocontrol agent. Among them, Bacillus velezensis KTA01 displayed the most robust antifungal activity and was therefore selected for further analysis. To investigate the antifungal mechanism of B. velezensis KTA01, we performed tests to assess cell wall degradation and siderophore production. Additionally, we conducted reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) analysis based on whole-genome sequencing to confirm the presence of genes responsible for the biosynthesis of lipopeptide compounds, a well-known characteristic of Bacillus spp., and to compare gene expression levels. Moreover, we extracted lipopeptide compounds using methanol and subjected them to both antifungal activity testing and high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis. The experimental findings presented in this study unequivocally demonstrate the promising potential of B. velezensis KTA01 as a biocontrol agent against B. dothidea KACC45481, the pathogen responsible for causing peach tree gummosis.
Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol) and Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc), are the causal agent of Fusarium wilt disease of tomato and banana, respectively, and cause significant yield losses worldwide. A cost-effective measure, such as biological control agents, was used as an alternative method to control these pathogens. Therefore, in this study, six isolates of the Streptomyces-like colony were isolated from soils and their antagonistic activity against phytopathogenic fungi and plant growth-promoting (PGP) activity were assessed. The results showed that these isolates could inhibit the mycelial growth of Fol and Foc. Among them, isolate STRM304 showed the highest percentage of mycelial growth reduction and broad-spectrum antagonistic activity against all tested fungi. In the pot experiment study, the culture filtrate of isolates STRM103 and STRM104 significantly decreased disease severity and symptoms in Fol inoculated plants. Similarly, the culture filtrate of the STRM304 isolate significantly reduced the severity of the disease and symptoms of the disease in Foc inoculated plants. The PGP activity test presents PGP activities, such as indole acetic acid production, phosphate solubilization, starch hydrolysis, lignin hydrolysis, and cellulase activity. Interestingly, the application of the culture filtrate from all isolates increased the percentage of tomato seed germination and stimulated the growth of tomato plants and banana seedlings, increasing the elongation of the shoot and the root and shoot and root weight compared to the control treatment. Therefore, the isolate STRM103 and STRM104, and STRM304 could be used as biocontrol and PGP agents for tomato and banana, respectively, in sustainable agriculture.
We examined the efficacy of a bacterium for biocontrol of the root-knot nematode (RKN) Meloidogyne hapla in carrot (Daucus carota subsp. sativus) and tomato (Solanum lycopersicum). Among 542 bacterial isolates from various soils and plants, the highest nematode mortality was observed for treatments with isolate C1-7, which was identified as Bacillus cereus based on cultural and morphological characteristics, the Biolog program, and 16S rRNA sequencing analyses. The population density and the nematicidal activity of B. cereus C1-7 remained high until the end of culture in brain heart infusion broth, suggesting that it may have sustainable biocontrol potential. In pot experiments, the biocontrol efficacy of B. cereus C1-7 was high, showing complete inhibition of root gall or egg mass formation by RKN in carrot and tomato plants, and subsequently reducing RKN damage and suppressing nematode population growth, respectively. Light microscopy of RKN-infected carrot root tissues treated with C1-7 showed reduced formation of gall cells and fully developed giant cells, while extensive gall cells and fully mature giant cells with prominent cell wall ingrowths formed in the untreated control plants infected with RKNs. These histopathological characteristics may be the result of residual or systemic biocontrol activity of the bacterium, which may coincide with the biocontrol efficacies of nematodes in pots. These results suggest that B. cereus C1-7 can be used as a biocontrol agent for M. hapla.
Antifungal activity of three Myxococcus spp., KYC 1126, 1136, and 2001, was tested in vitro against three phytopathogenic fungi (Botrytis cinerea, Colletotrichum acutatum, and Pyricularia grisea). Spore germination and mycelial growth of the three pathogenic fungi were completely inhibited by bioactive substances from a myxobacterium KYC 1126. In addition, the activity of KYC 1126 was fungicidal, but liquid culture filtrate of KYC 1126 did not affect protoplast reversion in C. acutatum. A bioassay of KYC 1126 filtrate against anthracnose in hot pepper was conducted in the greenhouse and field at 2009 and 2010. The incidence of anthracnose in control seedlings was 74%, but was reduced to 29% after KYC 1126 treatment. The control value with KYC 1126 was 60% while that with the fungicide dithianon was 42%. In the greenhouse, disease incidence with KYC 1126 was consistentely 10-35% lower than with fungicide as a positive control. The control value with KYC 1126 was 13.4% and 41.0%, whereas that with the fungicide was 52.3% and 63% in 2009 and 2010, respectively. Although anti-anthracnose activity of KYC 1126 was not maintained for long time in the field, the bacteriolytic myxobacterium KYC 1126 could be a prospective biocontrol agent.
고추포장의 토양에서 분리한 Bacillus sp. NAAS-1 Colletotrichum acutatum에 대한 생물학적 방제 활성을 검정 하였다 이 분리균주를 일종의 작물보호제인 카밴다짐 가스가마이신 수화제와 비교하여 검정한 결과, 기준사용량 농도(50 ${\mu}L/mL$)와 비슷한 항진균 활성을 나타냈다. 또한 생물 검정 결과, 공시 작물보호제의 기준사용량 농도(50 ${\mu}L/mL$)에서 보다 고추 탄저병균의 발병억제효과가 높게 나타나내었다.
A promising biocontrol agent, A2l-4, against Phytophthora blight of pepper was selected from 351 bacterial isolates collected from rhizosphere soils and roots of onion (Allium fistulosum L.). The isolate A21-4 was identified as Serratia plymuthica based on its 16S rRNA sequence and key characteristics as compared with that of an authentic culture of S. plymuthica (ATCC No. 6109D01). The isolate readily colonized on roots of various crops including pepper when inoculated on seed and not. Strain A2l-4 showed narrow spectrum of antibiotic activity, as revealed in its strong inhibitory activity to the genera Pythium and Phytophthora, but not to Fuasrium and Rhizoctonia. In pot experiments, none of the pepper seedlings treated with A2l-4 were infected by Phytophthora capsici, while 86% of the control plants were killed by the pathogen.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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