Growth, sporulation and production of bioactive compounds by Bacillus subtilis R14

ABSTRACT

The physiology of B. subtilis R14 was investigated in minimal medium under excess-oxygen and oxygen-limited conditions. Growth and efficient sporulation could be achieved in excess-oxygen culture on medium with readily metabolizable carbon and nitrogen sources, which allowed high growth rate and high biomass yield. A short transition phase between the exponential growth and sporulation could be attained by formulating a medium with a well-balanced C/N ratio. Under oxygen-limitation, but in the presence of essential nutrients (i.e. excess-nutrient cultivation), B. subtilis R14 produced bioactive compounds, which showed activity against several phytopathogenic bacteria. Under anaerobic condition, the organism did not grow neither through fermentation nor anaerobic respiration. However, addition of pyruvate to the medium allowed its growth through fermentation and anaerobic respiration. The knowledge acquired in this work could be relevant both for the design of a production process as well as for the formulation of an effective commercial biocontrol product.

RESUMO

A fisiologia de B. subtilis R14 foi investigada em meio mínimo em condições de excesso e limitação de oxigênio. Crescimento e esporulação eficientes foram obtidas em culturas com excesso de oxigênio em meio contendo fontes de carbono e nitrogênio de fácil assimilação, que permitiram alta taxa de crescimento e alto rendimento em biomassa. Uma fase de transição curta, entre o crescimento exponencial e a esporulação, pode ser obtida pela formulação de um meio com razão C/N balanceada. Sob limitação de oxigênio, mas em presença de nutrientes essenciais, B. subtilis R14 produziu compostos bioativos. Os compostos apresentaram atividade contra várias bactérias fitopatogênicas. Sob condição de anaerobiose, o microrganismo não cresceu, nem através de fermentação nem de respiração anaeróbica. A adição de piruvato ao meio permitiu o crescimento, tanto através de fermentação como de respiração anaeróbica. O conhecimento adquirido neste trabalho é relevante tanto para o projeto do processo de produção quanto para a formulação de um produto comercial eficiente para biocontrole.