Evaluation of the production of antifungal metabolites against Colletotrichum gloeosporioides in Streptomyces 5.1 by random mutagenesis

Streptomyces 5.1 is a bacterium isolated from rice soils in the south of the Tolima department (Colombia). This microorganism is characterized by its antagonistic activity against rubber tree phytopathogens like Colletotrichum gloeosporioides, the causal agent of leaf anthracnose. The antifungal activity of this Streptomyces isolate has been associated with secondary metabolites production. However, the identity of those metabolites is unknown because its purification and identification have not been possible through classic chemical studies. Therefore, aiming to contribute in the study of the secondary metabolites produced by 5.1 from a molecular approach, this research seeks to identify -preliminarily- the genomic fingerprint changes associated with the production of antifungal secondary metabolites produced by Streptomyces 5.1 through the evaluation of a mutant library of 5.1 obtained by random mutagenesis using controlled ultraviolet light exposure. The antifungal activity of obtained mutants was evaluated using Colletotrichum gloeosporioides (C1) fungus as a biosensor, isolated by the Biotechnology Institute of Universidad Nacional de Colombia. In this way, the library of mutants of 5.1, initially formed by 300 isolations, was classified into two phenotypic groups of interest: enhanced mutants (1 isolate) and null mutants (11 isolates) of secondary metabolites. The genomic changes in both groups were analyzed by obtaining the genomic profile of the isolates using Repetitive Extragenic Palindromic (Rep-PCR). The obtained profiles evidenced the presence of one additional band in the enhanced mutant, and the absence of a specific band in the non-producing mutants, both in comparison with the original strain. These bands are proposed for a future sequencing study which will define their role in the production process of metabolites with antifungal activity in Streptomyces 5.1.

Análisis de las polihidroxialcanoato sintasas (PhaC1 y PhaC2) en una cepa de Pseudomonas fluorescens IBUN S1602, aislada en suelos colombianos / Analysis of polyhydroxyalkanoate synthases (PhaC1 and PhaC2) in a strain of Pseudomonas fluorescens IBUN S1602 isolated from Colombian soil

La cepa Pseudomonas fluorescens IBUN S1602 conforma el grupo de aislamientos provenientes de suelos colombianos de caña de azúcar, que acumula polihidrioxialcanoato (PHA), fue seleccionada como promisoria para escalamiento comercial por tener afinidad por sustratos alternativos y económicos como el glicerol, aceites usados, suero de leche, entre otros. Dada la importancia de la enzima sintasa en la síntesis de los PHAs, en el presente trabajo se realizó el análisis molecular de los genes phaC1 y phaC2 que codifican las enzimas sintasas tipo II (PhaC1 y PhaC2). Para la obtención de los amplímeros requeridos en la secuenciación, se utilizó la técnica de PCR bajo condiciones estandarizadas para iniciadores diseñados reportados en las bases de datos. Se identificaron dos fragmentos de 1680 pb y 1683 pb correspondientes a phaC1 y phaC2. El análisis comparativo de las secuencias proteicas resultantes de estos genes demuestra que la sintasa IBUN S1602 contiene la región α/β hidrolasa y 8 residuos de aminoácidos conservados, que son características de las sintasas examinadas a nivel mundial. Se analizó la estructura enzimática a nivel primario y se predijo la secundaria. Se concluyó que las sintasas de la cepa Pseudomonas fluorescens IBUN S1602 presentan alta homología con las sintasas tipo II que se reportan para Pseudomonas. Los resultados obtenidos contribuyen al entendimiento básico de la biosíntesis de PHA, la cual permitirá, en un futuro, el aumento de la calidad de PHA debida a la modulación del nivel de sintasa que se exprese en un organismo recombinante, con el fin de variar el peso molecular del biopolímero, propiedad esencial en el estudio de aplicaciones industriales.

The strain Pseudomonas fluorescens IBUN S1602 forms the group of isolates from colombian sugarcane soil´s, which accumulates polyhydroxyalkanoate biopolymer (PHA) and was selected as promising for commercial scale by having affinity for economic and alternative substrates such as glycerol, oils, whey, among others. Given the importance of the synthase enzyme in the synthesis of PHAs, was realized the molecular analysis of genes phaC1 and phaC2 which encode type II synthases (PhaC1 y PhaC2). To obtain the amplimers required in the sequencing, was used the PCR technique under standardized conditions for primers designed based on the updated review in databases. Were identified two fragments of 1680 bp and 1683 bp for phaC1 and phaC2. Comparative analysis of the resulting protein sequences of these genes shows that the IBUN S1602 synthases containing the region α/β hydrolase and 8 conserved amino acid residues that are characteristic of synthases examined worldwide. Enzyme structure was analyzed at the primary level and was predicted the secondary. It is concluded that synthase strain Pseudomonas fluorescens IBUN S1602 has high homology with type II synthases that are reported for Pseudomonas. The results contribute to basic understanding of the biosynthesis of PHA, and will allow in the future, increasing the quality of PHA due to modulation of the level of synthase is expressed in a recombinant organism, in order to vary the weight molecular biopolymer, an essential property in the study of industrial applications.

Aplicación de insumos biológicos: una oportunidad para la agricultura sostenible y amigable con el medioambiente: [editoriales] / Application of biological inputs: an opportunity for sustainable agriculture and environmentally friendly: [editorial]

Finalizó la 15ª Conferencia de las Partes sobre Cambio Climático (COP15) en Copenhague, Dinamarca, y el único punto en el que todos los países estuvieron de acuerdo fue en que sólo falta un aumento de 2° C en la temperatura de la Tierra para que se desencadene una catástrofe ambiental. Es urgente reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta un 80% para el año 2050. Para esta misión, la agricultura es determinante, ya que contribuye en un 15% a la emisión de gases debido a la preparación del suelo; el uso intensivo de fertilizantes y pesticidas sintéticos; la aplicación de fertilizantes nitrogenados, tanto sintéticos como orgánicos; el proceso digestivo de los rumiantes, el consumo de energía fósil y, en general, el uso de los suelos...

Producción y formulación de prototipos de un biofertilizante a partir de bacterias nativas asociadas al cultivo de arroz (Oryza sativa) / Producing and formulating a prototype biofertiliser from a native bacterial strain associated with rice (Oryza sativa)

Los biofertilizantes son productos con base en microorganismos que están involucrados en los procesos nutritivos de las plantas. Además de los microorganismos, es necesario mejorar las condiciones de formulación de los productos para mantener la viabilidad y estabilidad en almacenamiento y campo. El objetivo de este trabajo fue evaluar formulaciones, las cuales se realizaron mezclando el ingrediente activo (bacteria fijadora de nitrógeno) en diferentes relaciones con sustancias húmicas, Polietilenglicol, Carbopol® y quelatos. Los prototipos que mantuvieron la viabilidad durante un periodo de aproximadamente tres meses se evaluaron en cultivos de arroz. Los formulados se evaluaron teniendo en cuenta la dosis aplicada (1 y 2 L/ha); el resultado de uno de los prototipos (M= 8500 kg/ha) mostró un efecto benéfico sobre la producción superando a los testigos (7625 kg/ha). Los resultados de este trabajo, además de contribuir con el aumento de la estabilidad en almacenamiento de algunos prototipos, permitieron mostrar buenos resultados en campo (producción), ratificando la importancia que tienen estos microorganismos en los agroecosistemas