Actividades ligninolíticas y producción de basidiomas de Ganoderma lucidum en cultivo sólido suplementado con manganeso / Ligninolytic activities and production of Ganoderma lucidum basidiomes in solid culture supplemented with manganese

RESUMEN Ganoderma lucidum es un basidiomiceto de pudrición blanca estudiado especialmente por sus atributos medicinales. No obstante, la información sobre la suplementación de los medios de cultivo con metales como Zn, Li, Mn, Cu es escasa aun conociendo que la presencia de metales en los sustratos mejora las características de los basidiomas obtenidos e incrementa su productividad. El objetivo fue evaluar las actividades enzimáticas lacasa (Lc) y manganeso peroxidasa (MnP), la fructificación y eficiencia biológica (EB) de G. lucidum en cultivos sólidos formulados con residuos agroindustriales (aserrín de roble, cascarilla de café, salvado de maíz) suplementados con dos niveles de sal de manganeso II (0,05 % y 0,1 % p/p) y una formulación sin adición de la sal de manganeso. Las actividades enzimáticas se determinaron durante 98 días del ciclo productivo, con toma de muestras semanales. El tratamiento uno (0,05 % p/p de MnSO4H2O) suministró la mayor EB del cultivo con 25,90 ± 2,12 % y los mayores títulos de actividades ligninolíticas en el tiempo con 0,7299 UE/g s.s. de MnP a los 35 días de fermentación y 4,1 760 UE/g s.s para la actividad de Lc a los 42 días de proceso con relación a los tratamientos dos y control. Asimismo, hubo una disminución del ciclo de cultivo del hongo para los tratamientos uno (83 días) y dos (95 días) en comparación con el tratamiento control (117 días). Los resultados de este trabajo son promisorios para cultivadores industriales de G. lucidum, ya que la suplementación de los sustratos con Mn incrementa la productividad de los cultivos.

ABSTRACT Ganoderma lucidum is a white rot basidiomycete specially studied for its medicinal attributes. However, the information on the supplementation of the substrate with metals such as Zn, Li, Mn, Cu and others is scarce. Even knowing that the presence of metals in the substrates improves the characteristics of the basidiomes produced and increases their productivity. The objective was to evaluate the enzymatic activities laccase (Lc) and manganese peroxidase (MnP). The fructification and biological efficiency (BE) of G. lucidum in solid culture formulated with agroindustrial residues, (oak sawdust, coffee husk, bran corn) supplemented with two levels of manganese II salt, (0.05 % and 0.1 % w/ w) and a formulation without addition of manganese II salt. Enzymatic activities were determined during 98 days of the production cycle, with weekly sampling. Treatment one (0.05 % w/w MnSO4.H2O) provided the highest BE of the culture with 25.90 ± 0.54% and the highest titers of ligninolytic activities, in the time with 0.7299 EU/g d.s for MnP at 35 days of fermentation and 4.1760 EU/g d.s for Lc activity at 42 days of process, in relation to treatments two and control. Likewise, there was a decrease in the fungus culture cycle for treatments one (83 days) and two (95 days) compared to the control treatment (117 days). The results of this work are promising for industrial growers of G. lucidum, since the supplementation of the substrates with Mn increase the productivity of the cultures.

Modification and Expression of Beta-1,4-Endoglucanase encoding sequences of fungal origin in Escherichia coli BL21 / Modificación y expresión de secuencias codificantes de Beta-1,4-Endoglucanasa de origen fúngico en Escherichia coli BL21

ABSTRACT Lignocellulose is the main and most abundant component of biomass. Annually, 200 million tons are generated in the world. Colombia has a high production of lignocellulosic residues that can be used in many industrial processes such as bioethanol produc-tion, promoting the bioeconomy. The objective of the present work was to express lignocellulolytic enzymes of eukaryotic origin in Escherichia coli BL21 (DE3). Initially, endoglucanase eukaryotic genes were selected and modified using bioinformatics methods for their production in E. coli BL21 (DE3) and saccharification of pure cellulose substrates. The gene selected for its modification and expression was egl B from the fungus Aspergillus nidulans. Subsequently the enzyme integrity was tested by 3D modeling and molecular docking, as well as the conformation of its active site and its affinity for substrates of interest. Finally, cloning of the modified gene in plasmid pET151 TOPO was made and transformed in the strain E. coli BL21 (DE3) where several lignocellulose degradation tests were carried out using semiquantitative methods for the enzyme activity in carboxymethylcellulose. The presence of the three genes of interest within the plasmid pET151 TOPO and within the transformed cells of E. coli TOP10 and E. coli BL21 (DE3) was verified by colony PCRs performed. The presence of this gen was corroborated by sequencing. Expression of the modified endoglucanase enzyme was achieved in E. coli BL21 (DE3) expression cells, in soluble and functional form, demonstrated by the hydrolysis of the CMC substrate.

RESUMEN La lignocelulosa es el componente principal y más abundante de la biomasa. Anualmente se generan 200 millones de toneladas en el mundo. Colombia tiene una alta producción de residuos lignocelulósicos que pueden ser utilizados en muchos procesos industriales como la producción de bioetanol, promoviendo la bioeconomía. El objetivo del presente trabajo fue expresar enzimas lignocelulolíticas de origen eucariota en Escherichia coli BL21 (DE3). Inicialmente, los genes eucariotas de endoglucanasa se seleccionaron y modificaron mediante métodos bioinformáticos para su producción en E. coli BL21 (DE3) y la sacarificación de sustratos de celulosa. El gen seleccionado para su modificación y expresión fue eglB del hongo Aspergillus nidulans. Posteriormente se evaluó la integridad de la enzima mediante modelado 3D y acoplamiento molecular, así como la conformación de su sitio activo y su afinidad por sustratos de interés. Finalmente, se realizó la clonación del gen modificado en el plásmido pET151 TOPO y se transformó en la cepa E. coli BL21 (DE3) donde se realizaron varios ensayos de degradación de lignocelulosa utilizando métodos semicuantita-tivos para la actividad enzimática en carboximetilcelulosa. La presencia del gen de interés dentro del plásmido pET151 TOPO y dentro de las células transformadas de E. coli TOP10 y E. coli BL21 (DE3) se verificó mediante PCR de colonia. La presencia de este gene se corroboró por secuenciación eglB. La expresión de la enzima endoglucanasa modificada se logró en células de E. coli BL21 (DE3), en forma soluble y funcional, demostrada por la hidrólisis del sustrato de CMC.

Antagonism of plant growth promoting rhizobacteria against the causal agent of the vascular wilting of tomato / Antagonismo de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal contra el agente causal de la marchitez vascular del tomate

ABSTRACT Use of biotechnological potential of native microorganisms as bio-inputs is having a great impact on agricultural systems. Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR), in addition to their beneficial effect on plant growth and on the availability of soil elements, also have an antagonistic effect against different pathogens. In this study, growth promotion mechanisms with emphasis on the antagonism of PGPR isolated from sugarcane and tomato crops were evaluated. Antagonism against Fusarium oxysporum f.sp lycopersici (Fol) was determined by dual tests, inhibition of germination and production of chitinases and endoglucanases. 52 isolates were evaluated and according to their results in dual tests 10 were selected for further analysis. Isolate GIBI127 showed the best percentage of Inhibition Germination (IG) of Fol (59.29%). Then, a selection index was calculated using results from gi, dual tests and growth promotion mechanisms to select five best isolates. Finally, these bacteria were evaluated for chitinases and endoglucanases production using Miller's method. As a result, strain GIBI419 (Burkholderia cepacia) showed a higher production of these enzymes. Selected isolates have antagonistic potential along with plant growth promotion characteristics, which can be used for the development of microbial inoculants which allow the establishment of agricultural systems for tomato cultivation that are sustainable, efficient, and environmentally friendly.

RESUMEN El uso del potencial biotecnológico de microorganismos nativos como bioinsumos está teniendo un gran impacto en los sistemas agrícolas. Las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR), además de su efecto benéfico en el crecimiento de las plantas y de facilitar la disponibilidad de elementos del suelo, también tienen un efecto antagónico frente a diferentes patógenos. En este estudio se evaluaron mecanismos de promoción del crecimiento con énfasis en el antagonismo de bacterias PGPR aisladas de cultivos de caña de azúcar y tomate. El antagonismo contra Fusarium oxysporum f.sp lycopersici (Fol) se determinó mediante pruebas duales, inhibición de la germinación y producción de quitinasas y endoglucanasas. Se evaluaron 52 aislamientos y según sus resultados en pruebas duales se seleccionaron 10 para su posterior análisis. El aislado GIBI127 mostró el mejor porcentaje de Inhibición de la Germinación (IG) de Fol (59,29%). Luego, se calculó un índice de selección utilizando los resultados de IG, pruebas duales y mecanismos de promoción del crecimiento para seleccionar los cinco mejores aislamientos. Finalmente, estas bacterias fueron evaluadas en la producción de quitinasas y endoglucanasas utilizando el método de Miller. Como resultado, se evidenció la cepa GIBI419 (Burkholderia cepacia) como la de mayor producción de estas enzimas. Los aislados seleccionados tienen un potencial antagónico junto con características de promoción del crecimiento de las plantas, que pueden usarse para el desarrollo de inoculantes microbianos que permitan el establecimiento de sistemas agrícolas para el cultivo de tomate que sean sostenibles, eficientes y amigables con el medio ambiente.