Flavobacterium as a microbial tool to protect plants from phytopathogenic fungi

Abstract

As the world progresses towards a more sustainable agriculture, research for more ecological and sustainable alternatives for chemical fertilizers/pesticides are considered a valuable strategy. In this work, an attempt at elucidating antifungal capacity in Flavobacterium (49 strains) was made. The bacterial strains were grown in vitro with three different phytopathogenic fungi (Fusarium oxysporum, Macrophomina phaseolina and Botrytis cinerea). Biochemical responses after interaction in vitro were analysed from both organisms (bacterium and fungus). Flavobacterium strains evidenced antifungal properties against the three analysed fungi. However, F. oxysporum and B. cinerea were observed to be the most affected. Tests evidenced the influence of Flavobacterium strains mainly by contact inhibition in F. oxysporum , a mixed influence of volatile and contact inhibition in M.phaseolina and mainly volatile inhibition in B. cinerea. Flavobacterium strain J5 was observed to have antifungal properties against all phytopathogenic fungi used in this study. Overall biochemical responses of fungi to the presence of selected bacterial strains, evidenced oxidative damage and triggered antioxidant responses. However, some bacterial strains were demonstrated to be also negatively affected by the presence of fungi. Considering the results, the strains of the Flavobacterium genus used showed antifungal potential, but were also affected by the fungi, inducing the bacterial antioxidant response which, when not effective, led to oxidative damage.

À medida que o mundo progride ao encontro de uma agricultura mais sustentável, a pesquisa de novas alternativas, mais ecológicas e sustentáveis, para a utilização de fertilizantes e pesticidas químicos são considerados uma estratégia valiosa. Neste trabalho, uma tentativa de elucidar a capacidade antifúngica de 49 estirpes bacterianas do género Flavobacterium foram feitas. As estirpes foram crescidas in vitro com três fungos fitopatogénicos (Fusarium oxysporum, Macrophomina phaseolina, Botrytis cinerea). Respostas bioquímicas foram analisadas após a interação in vitro de ambos os organismos (bactéria e fungo). As estirpes de Flavobacterium evidenciaram propriedades antifúngicas contra os três fungos analisados, no entanto, F. oxysporum e B. cinerea foram observados como sendo os mais afetados pelas estirpes. Testes evidenciaram a influência das estirpes de Flavobacterium, maioritariamente de inibição de contacto em F. oxysporum, uma influência mista de inibição volátil e de contacto em M. phaseolina e uma influência principalmente de inibição volátil em B. cinerea. A estirpe do género Flavobacterium, J5, foi observada como tendo propriedades antifúngicas para todas as espécies de fungos fitopatogénicos utilizados neste estudo. Em geral, as respostas bioquímicas dos fungos à presença das estirpes selecionadas, evidenciaram danos celulares e respostas antioxidantes. No entanto, algumas estirpes demonstraram ser negativamente afetadas pela presença dos fungos. Considerando os resultados, as estirpes utilizadas do género de Flavobacterium demonstraram potencial antifúngico, mas também foram afetadas pelos fungos, induzindo a resposta antioxidante que quando não foi eficaz conduziu ao dano oxidativo.