Diversity and abundance of denitrifiers during cow manure composting / Diversidad y abundancia de desnitrificadores durante el compostaje del estiércol de vaca

Diversity and abundance of the denitrifying genes nirK, nirS and nosZ were investigated in cow manure compost using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and real-time quantitative PCR (qPCR), respectively. These three genes were detected in all the stages of the composting process. Phylogenetic analysis showed that the nirK gene was closely related to Rhizobiales, Burkholderiales, the nirS gene was closely related to Pseudomonadales and Burkholderiales, and the nosZ gene was closely related to Rhodospirillales, Rhizobiales, Pseudomonadales, and Alteromonadales. qPCR results showed that the abundance of these three genes (nirK, nirS and nosZ) reached the peak value in the late thermophilic stage of composting and abundance of the nirK gene was higher than that of the nosZ gene and the nirS gene. Redundancy analysis (RDA) showed that the diversity of the nirK and nirS genes was significantly correlated with ammonium (p < 0.05), the diversity of the nosZ gene was significantly correlated with pH (p < 0.05) and the abundance of the nirK nirS and nosZ genes was significantly correlated with temperature (p< 0.05).

La diversidad y la abundancia de los genes desnitrificadores nirK, nirS, nosZ en el compost de estiércol de vaca se investigaron por medio de la reacción en cadena de la polimerasa seguida de electroforesis en gel con gradiente de desnaturalización (PCR-DGGE) y por PCR cuantitativa (qPCR) en tiempo real, respectivamente. Estos 3 genes fueron detectados durante todas las fases del compostaje. El análisis filogenético mostró estrecha relación del gen nirK con Rhizobiales y Burkholderiales, del gen nirS con Pseudomonadales y Burkholderiales y del gen nosZ con Rhodospirillales, Rhizobiales, Pseudomonadales y Alteromonadales. Los resultados de la qPCR mostraron que la abundancia de los genes nirK, nirSy nosZ alcanzó el valor máximo en la fase termofílica tardía del compostaje, y que la abundancia del gen nirK era más elevada que los de los genes nosZ y nirS. El análisis de redundancia (RDA) mostró que la diversidad de los genes nirK y nirS estaba significativamente correlacionada con la concentración de amonio (p<0,05), mientras que la del gen nosZ estaba significativamente correlacionada con el pH (p<0,05). También mostró que la abundancia de los genes nirK, nirS y nosZ estaba significativamente correlacionada con la temperatura (p<0,05).

PCR en tiempo real: una metodología útil para la detección y cuantificación de granulovirus / Real Time PCR: a useful methodology for detection and quantitation of granulovirus

El uso de baculovirus como agentes de control biológico de insectos plaga, se ha convertido en una estrategia efectiva que se ha implementado gradualmente en diferentes sistemas productivos a nivel mundial. Para el desarrollo de un bioplaguicida a base de baculovirus, es necesario contar con una metodología para determinar el título viral en el producto en proceso y terminado. Para tal fin, en este trabajo se diseñó y optimizó una técnica de cuantificación viral (Betabaculovirus) mediante PCR cuantitativo (q-PCR). Se utilizó una sonda TaqMan diseñada sobre el gen de granulina, altamente conservado. Para la técnica de q-PCR se determinó la especificidad, sensibilidad y reproducibilidad, encontrando que puede detectar y cuantificar aislamientos del género Betabaculovirus provenientes de cinco especies diferentes de insectos (granulovirus de Tecia solanivora, Phthorimaea operculella,Erinnyis ello, Tuta absoluta y Spodoptera frugiperda) incluso de diferente origen geográfico, pero no detecta aislamientos del género Alphabaculovirus (nucleopoliedrovirus de Spodoptera ornithogalli, Diatraea saccharalis o S. frugiperda). El límite mínimo de detección de la técnica fue de 6,4 x 10-4 ng de ADN, lo que equivale a 1,25 x 10(5) copias del gen. Así mismo, la variación intra e inter ensayos fue mínima, demostrando la reproducibilidad de la misma. La aplicabilidad de la técnica fue evaluada para la detección de granulovirus en muestras de larva, suelo, y para determinar la concentración viral en un bioplaguicida formulado como concentrado emulsionable. En conclusión, la técnica de q-PCR desarrollada fue reproducible, sensible y específica, con aplicabilidad en estudios de persistencia viral en campo, control de infecciones en crías de insectos y control de calidad de bioplaguicidas a base de betabaculovirus.

The use of baculovirus as a biocontrol agent is an effective strategy, which has been gradually implemented in different production systems worldwide. For the development of a biopesticide based on baculovirus, it is necessary to have a methodology to determine the viral concentration in the process and in the finished product. In this study, a technique for viral quantification by quantitative PCR (q-PCR) was designed and optimized; therefore we used a TaqMan probe designed on granulin gene which is highly conserved. The specificity, sensitivity and reproducibility of the technique were determined. The q-PCR was able to detect and quantify isolates from the genus Betabaculovirus from five different insects species (granulovirus from Tecia solanivora, Phthorimaea operculella, Erinnys ello, Tuta absoluta and Spodoptera frugiperda) even from different geographic origins, while other isolates of baculovirus as from the genus Alphabaculovirus (nucleopolyhedrovirus from Spodoptera ornithogalli, Diatraea saccharallis or S. frugiperda) were not detected. The minimum detection limit of the technique was 6.4 x 10-4 ng /µl of DNA, equivalent to 1.25 x 10³ gene copies. Additionally, intra- and inter-assays variation was minimal, demonstrating the reproducibility of technique. The applicability of the technique was evaluated for detecting granulovirus from samples of larva and soil, and to determine the virus concentration in the biopesticide formulated as emulsifiable concentrate. In conclusion, quantitative PCR was a technique reproducible, sensitive and specific to allow viral persistence studies in field, viral infection control in rearing and quality control of a biopesticide based on betabaculovirus.