Characterization and mechanism of action of the biological control agent Pantoea agglomerans EPS125

Abstract

La soca EPS125 ha mostrat ser un efectiu agent de control biològic de diferents patògens fúngics de postcollita en diferents fruits. Degut a la seva elevada eficàcia, es va plantejar desenvolupar aquesta soca comercialment i per aquest motiu en el present treball es plantejà complementar la informació necessària pel seu registre. D'acord amb els resultats obtinguts mitjançant proves fenotípiques i genotípiques, la soca EPS125 queda inclosa dins l'espècie Pantoea agglomerans (Enterobacter agglomerans-Erwinia herbicola). En relació a la utilització de fonts de carboni, en el perfil i contingut d'àcids grassos cel·lulars i en el polimorfisme en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica (MRFLP), la soca EPS125 mostrà trets característics que la diferencien d'altres soques. Els dos marcadors moleculars (125.2 i 125.3) específics per la soca EPS125 dissenyats en el present treball mostraren ser semiespecífics per la seva detecció mitjançant la tècnica PCR i Real Time PCR. Quedant pendent l'anàlisi d'especificitat de l'ús combinat dels dos marcadors moleculars en una reacció PCR multiplex. P. agglomerans EPS125 ha mostrat ser molt efectiva en el control de Penicillium expansum en poma amb una dosi efectiva mitjana de 2.7x105 a 7x105 ufc/ml, i una ratio de 25-101 cèl·lules de la soca EPS125 per inactivar una espora del patogen segons el model de saturació hiperbòlica. Segons les aproximacions fenotípiques i estudis genotípics realitzats, sembla que els mecanismes de biocontrol utilitzats per la soca EPS125 contra P. expansum en poma estan directament relacionats amb la capacitat de formació de biofilm per aquesta soca.

Strain EPS125 has shown effectiveness against a wide range of fungal pathogens in a large variety of fruit. However, to develop this strain as commercial biopesticide an extensive characterization is essential. For this reason, the objective of this PhD thesis was to complete the necessary information for its future registration. According to morphological and biochemical tests, strain EPS125 pertain to Pantoea agglomerans (Enterobacter agglomerans-Erwinia herbicola) species. This strain showed typical traits different from other bacteria in relation to the ability to use several carbon sources, the fatty acid profiles and the macrorestriction fragment length polymorphism (MRFLP) pattern. The two DNA molecular markers of P. agglomerans EPS125 (125.2 and 125.3) obtained in the present work were semispecific in the detection of strain EPS125 by means of PCR and Real Time PCR. However, the combined use of the two primer sets in a multiplex PCR reaction would be specific. P. agglomerans EPS125 was highly effective against P. expansum in apple fruit having a median effective dose from 2.7x105 to 7x105 cfu/ml and a ratio of 101 and 25 EPS125 cells to inactivate one pathogen spore according to the hyperbolic saturation model. Biocontrol mechanisms used by P. agglomerans EPS125 against P. expansum in apple fruit may be related with the ability of biofilm formation by this strain as show phenotypic approaches and genotypic studies.