Published November 18, 2020 | Version v1
Publication Open

The Potential of Novel Bacterial Isolates from Natural Soil for the Control of Brown Rot Disease (Monilinia fructigena) on Apple Fruits

Creators

  • 1. École Nationale d'Agriculture de Meknès
  • 2. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
  • 3. Institut National de la Recherche Agronomique
  • 4. Université de Reims Champagne-Ardenne

Description

Monilinia fructigena is one of the most important fungal pathogens causing brown rot on apple and is heavily affecting fruit production. The main objective of this study was to screen for potential bacterial isolates with higher antagonistic activity against M. fructigena. Our study focused on the identification of potential bacterial isolates capable of reducing both the mycelial growth of M. fructigena and the disease severity using in vitro and in planta trials, respectively. To achieve this goal, thirteen bacteria, isolated from natural soil, were evaluated for their abilities to produce lytic enzymes (amylase, cellulase and protease), hydrocyanic acid (HCN) and lipopeptides (bacillomycin, fengycin, iturin and surfactin). Further, results from the dual culture method, volatile and bacterial free-cell filtrate bioassays indicated that tested isolates showed a fungicidal activity against the mycelial growth of M. fructigena. Thus, out of the 13 isolates tested, 12 exhibited significant mycelial inhibition (more than 70%) against M. fructigena, while remaining the last isolate displayed only a partial inhibition (up to 43%). Further, 12 of the bacteria isolates displayed an amylase production, 10 showed cellulase production, 11 revealed protease production, while only 2 displayed HCN production. In addition, most bacterial isolates were found to have genes encoding for different lipopeptides: bacillomycin (10), fengycin (3), iturin (11) and surfactin (1). Interestingly, two bacterial isolates, Bacillus amyloliquefaciens B10W10 and Pseudomonas sp. B11W11 were found to be the most effective and displayed the lowest disease severity in planta trial. These two bacteria reduced the brown rot incidence compared to the synthetic fungicide in a semi-commercial large-scale trial. Therefore, our findings suggest that these two later bacterial isolates provide apple protection against M. fructigena via direct and indirect mechanisms. These isolates may be used, therefore, as potential biological control agents (BCAs) in preventive treatment to control brown rot disease on apple fruits.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

Monilinia fructigena هي واحدة من أهم مسببات الأمراض الفطرية التي تسبب العفن البني على التفاح وتؤثر بشكل كبير على إنتاج الفاكهة. كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو فحص العزلات البكتيرية المحتملة مع نشاط مضاد أعلى ضد M. fructigena. ركزت دراستنا على تحديد العزلات البكتيرية المحتملة القادرة على الحد من نمو الفطريات من M. fructigena وشدة المرض باستخدام التجارب في المختبر وفي الأخمص، على التوالي. ولتحقيق هذا الهدف، تم تقييم ثلاثة عشر بكتيريا، معزولة عن التربة الطبيعية، لقدراتها على إنتاج الإنزيمات المحللة (الأميليز والسليولاز والبروتياز) وحمض الهيدروسيانيك (HCN) والببتيدات الدهنية (باسيلوميسين، فنجيسين، إيتورين وسورفاكتين). علاوة على ذلك، أشارت نتائج طريقة المزرعة المزدوجة، والمقايسات الحيوية لفلترات الخلايا الحرة المتطايرة والبكتيرية إلى أن العزلات التي تم اختبارها أظهرت نشاطًا مبيدًا للفطريات ضد النمو الفطري لـ M. fructigena. وهكذا، من بين 13 عزلًا تم اختبارها، أظهر 12 تثبيطًا فطريًا كبيرًا (أكثر من 70 ٪) ضد M. fructigena، بينما أظهر العزل الأخير تثبيطًا جزئيًا فقط (حتى 43 ٪). علاوة على ذلك، أظهرت 12 من البكتيريا المعزولة إنتاج الأميليز، وأظهرت 10 إنتاج السليلوز، وكشفت 11 عن إنتاج البروتياز، بينما عرضت 2 فقط إنتاج HCN. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن معظم العزلات البكتيرية تحتوي على جينات مشفرة للببتيدات الدهنية المختلفة: باسيلوميسين (10)، فنجيسين (3)، إيتورين (11) وسورفاكتين (1). ومن المثير للاهتمام، أن اثنين من العزلات البكتيرية، Bacillus amyloliquefaciens B10W10 و Pseudomonas sp. تم العثور على B11W11 لتكون الأكثر فعالية وعرضت أدنى شدة المرض في تجربة الأخمص. قللت هاتان البكتيريا من حدوث العفن البني مقارنة بمبيدات الفطريات الاصطناعية في تجربة واسعة النطاق شبه تجارية. لذلك، تشير نتائجنا إلى أن هذين العزلين البكتيريين اللاحقين يوفران حماية من التفاح ضد M. fructigena عبر آليات مباشرة وغير مباشرة. لذلك، يمكن استخدام هذه العزلات كعوامل مكافحة بيولوجية محتملة (BCAs) في العلاج الوقائي للسيطرة على مرض العفن البني على ثمار التفاح.

Translated Description (French)

Monilinia fructigena est l'un des plus importants agents pathogènes fongiques responsables de la pourriture brune de la pomme et affecte fortement la production de fruits. L'objectif principal de cette étude était de rechercher des isolats bactériens potentiels ayant une activité antagoniste plus élevée contre M. fructigena. Notre étude s'est concentrée sur l'identification d'isolats bactériens potentiels capables de réduire à la fois la croissance mycélienne de M. fructigena et la gravité de la maladie en utilisant des essais in vitro et in planta, respectivement. Pour atteindre cet objectif, treize bactéries, isolées du sol naturel, ont été évaluées pour leurs capacités à produire des enzymes lytiques (amylase, cellulase et protéase), de l'acide cyanhydrique (HCN) et des lipopeptides (bacillomycine, fengycine, iturine et surfactine). En outre, les résultats de la méthode de double culture, des bioessais de filtrat de cellules libres volatiles et bactériennes ont indiqué que les isolats testés ont montré une activité fongicide contre la croissance mycélienne de M. fructigena. Ainsi, sur les 13 isolats testés, 12 présentaient une inhibition mycélienne significative (plus de 70%) contre M. fructigena, tout en restant le dernier isolat ne présentant qu'une inhibition partielle (jusqu'à 43%). De plus, 12 des isolats de bactéries présentaient une production d'amylase, 10 une production de cellulase, 11 une production de protéase, tandis que seulement 2 présentaient une production d'HCN. De plus, la plupart des isolats bactériens présentaient des gènes codant pour différents lipopeptides : bacillomycine (10), fengycine (3), iturine (11) et surfactine (1). Fait intéressant, deux isolats bactériens, Bacillus amyloliquefaciens B10W10 et Pseudomonas sp. B11W11 s'est avéré être le plus efficace et présentait la plus faible gravité de la maladie dans l'essai planta. Ces deux bactéries ont réduit l'incidence de la pourriture brune par rapport au fongicide synthétique dans un essai semi-commercial à grande échelle. Par conséquent, nos résultats suggèrent que ces deux isolats bactériens ultérieurs offrent une protection contre M. fructigena par des mécanismes directs et indirects. Ces isolats peuvent donc être utilisés comme agents de lutte biologique potentiels (ACB) dans le traitement préventif de la maladie de la pourriture brune sur les fruits de la pomme.

Translated Description (Spanish)

Monilinia fructigena es uno de los patógenos fúngicos más importantes que causan la podredumbre marrón en la manzana y está afectando en gran medida la producción de fruta. El objetivo principal de este estudio fue detectar posibles aislamientos bacterianos con mayor actividad antagonista contra M. fructigena. Nuestro estudio se centró en la identificación de posibles aislados bacterianos capaces de reducir tanto el crecimiento micelial de M. fructigena como la gravedad de la enfermedad utilizando ensayos in vitro e in planta, respectivamente. Para lograr este objetivo, se evaluaron trece bacterias, aisladas del suelo natural, por su capacidad para producir enzimas líticas (amilasa, celulasa y proteasa), ácido cianhídrico (HCN) y lipopéptidos (bacilomicina, fengicina, iturina y surfactina). Además, los resultados del método de cultivo dual, los bioensayos de filtrado de células libres volátiles y bacterianas indicaron que los aislados probados mostraron una actividad fungicida contra el crecimiento micelial de M. fructigena. Por lo tanto, de los 13 aislados analizados, 12 mostraron una inhibición micelial significativa (más del 70%) contra M. fructigena, mientras que el último aislado mostró solo una inhibición parcial (hasta el 43%). Además, 12 de los aislados de bacterias mostraron una producción de amilasa, 10 mostraron producción de celulasa, 11 revelaron producción de proteasa, mientras que solo 2 mostraron producción de HCN. Además, se encontró que la mayoría de los aislados bacterianos tienen genes que codifican diferentes lipopéptidos: bacilomicina (10), fengicina (3), iturina (11) y surfactina (1). Curiosamente, dos aislados bacterianos, Bacillus amyloliquefaciens B10W10 y Pseudomonas sp. Se encontró que B11W11 era el más efectivo y mostraba la menor gravedad de la enfermedad en el ensayo planta. Estas dos bacterias redujeron la incidencia de pudrición marrón en comparación con el fungicida sintético en un ensayo semicomercial a gran escala. Por lo tanto, nuestros hallazgos sugieren que estos dos aislamientos bacterianos posteriores proporcionan protección a la manzana contra M. fructigena a través de mecanismos directos e indirectos. Estos aislados se pueden utilizar, por lo tanto, como posibles agentes de control biológico (BCA) en el tratamiento preventivo para controlar la enfermedad de la podredumbre marrón en las frutas de manzana.

Files

pdf.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ae50b44f41fc6990361c9c4667f1777c
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إمكانية عزل البكتيريا الجديدة من التربة الطبيعية للسيطرة على مرض العفن البني (Monilinia fructigena) على ثمار التفاح
Translated title (French)
Le potentiel de nouveaux isolats bactériens du sol naturel pour le contrôle de la maladie de la pourriture brune (Monilinia fructigena) sur les fruits de la pomme
Translated title (Spanish)
El potencial de los nuevos aislados bacterianos del suelo natural para el control de la podredumbre parda (Monilinia fructigena) en las frutas de manzana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3102859250
DOI
10.3390/agronomy10111814

Is supplement to
https://openalex.org/W4225596233 (Other)
https://openalex.org/W3193113489 (Other)
https://openalex.org/W3156328044 (Other)
https://openalex.org/W3147673631 (Other)
https://openalex.org/W2904539538 (Other)
https://openalex.org/W2527159082 (Other)
https://openalex.org/W2487225500 (Other)
https://openalex.org/W2398075316 (Other)
https://openalex.org/W2359898711 (Other)
https://openalex.org/W2296281523 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1496335948
  • https://openalex.org/W1514178548
  • https://openalex.org/W1547239668
  • https://openalex.org/W1569088652
  • https://openalex.org/W1577813425
  • https://openalex.org/W1841739457
  • https://openalex.org/W1973960844
  • https://openalex.org/W1976423901
  • https://openalex.org/W1984393545
  • https://openalex.org/W1988308073
  • https://openalex.org/W1996671147
  • https://openalex.org/W1997183333
  • https://openalex.org/W1998125930
  • https://openalex.org/W2002711961
  • https://openalex.org/W2023034012
  • https://openalex.org/W2032482835
  • https://openalex.org/W2049490971
  • https://openalex.org/W2051786708
  • https://openalex.org/W2072736418
  • https://openalex.org/W2080323078
  • https://openalex.org/W2081719664
  • https://openalex.org/W2083974071
  • https://openalex.org/W2085575688
  • https://openalex.org/W2092490024
  • https://openalex.org/W2094383006
  • https://openalex.org/W2097124701
  • https://openalex.org/W2102588406
  • https://openalex.org/W2105810780
  • https://openalex.org/W2120343095
  • https://openalex.org/W2129184643
  • https://openalex.org/W2135333204
  • https://openalex.org/W2141532636
  • https://openalex.org/W2144493199
  • https://openalex.org/W2151421561
  • https://openalex.org/W2153043828
  • https://openalex.org/W2169743702
  • https://openalex.org/W2176826144
  • https://openalex.org/W2178324140
  • https://openalex.org/W2280540407
  • https://openalex.org/W2318186957
  • https://openalex.org/W2345656238
  • https://openalex.org/W2474918897
  • https://openalex.org/W2550430466
  • https://openalex.org/W2567022161
  • https://openalex.org/W2580849109
  • https://openalex.org/W2755107934
  • https://openalex.org/W2767373190
  • https://openalex.org/W2792159793
  • https://openalex.org/W2802360496
  • https://openalex.org/W2889282169
  • https://openalex.org/W2902387930
  • https://openalex.org/W2923195903
  • https://openalex.org/W2993224831
  • https://openalex.org/W3044428390
  • https://openalex.org/W4243026629
  • https://openalex.org/W44259544
  • https://openalex.org/W54027095