The groundwater bacterium Pseudomonas fluorescens (CCUG 32456) isolated at a depth of 70 m in the Äspö Hard Rock Laboratory secretes a pyoverdin-mixture with four main components (two pyoverdins and two ferribactins). The dominant influence of the pyoverdins of this mixture could be demonstrated by an absorption spectroscopy study. The comparison of the stability constants of U(VI), Cm(III), and Np(V) species with ligands simulating the functional groups of the pyoverdins results in the following order of complex strength: pyoverdins (PYO) > trihydroxamate (DFO) > catecholates (NAP, 6­HQ) > simple hydroxamates (SHA, BHA). The pyoverdin chromophore functionality shows a large affinity to bind actinides. As a result, pyoverdins are also able to complex and to mobilize elements other than Fe(III) at a considerably high efficiency. It is known that EDTA may form the strongest actinide complexes among the various organic components in nuclear wastes. The stability constants of 1:1 species formed between Cm(III) and U(VI) and pyoverdins are by a factor of 1.05 and 1.3, respectively, larger compared to the corresponding EDTA stability constants. The Np(V)-PYO stability constant is even by a factor of 1.83 greater than the EDTA stability constant. The identified Np(V)-PYO species belong to the strongest Np(V) species with organic material reported so far. All identified species influence the actinide speciation within the biologically relevant pH range. The metal binding properties of microbes are mainly determined by functional groups of their cell wall (LPS: Gram-negative bacteria and PG: Gram-positive bacteria). On the basis of the determined stability constants raw estimates are possible, if actinides prefer to interact with the microbial cell wall components or with the secreted pyoverdin bioligands. By taking pH 5 as an example, U(VI)-PYO interactions are slightly stronger than those observed with LPS and PG. For Cm(III) we found a much stronger affinity to aqueous pyoverdin species than to functional groups of the cell wall compartments. A similar behavior was observed for Np(V). This shows the importance of indirect interaction processes between actinides and bioligands secreted by resident microbes.

Currently there is no control of bacterial wilt disease, Erwinia tracheiphila, in susceptible cucurbit crops, once infection of the plant occurs. Conventional and organic production systems rely on insecticide applications to kill the vectors, striped and spotted cucumber beetles, Acalymma vittatum and Diabrotica undecimpunctata, respectively, prior to transmission of the pathogen which indirectly controls the disease to some extent. Physical barriers such as row covers are used to exclude the vectors from plants prior to flowering; however, pollination requirements expose plants to potential infection. Experimental field plots were developed to test various enhanced organic production systems in an effort to increase productivity of the "Athena" variety cantaloupe melon crop, Cucumis melo, which is highly susceptible to bacterial wilt infection. The rotations included enhanced duration row cover applications as well as season long covering of the crop and application of bumble bee hives for pollination. The most successful enhanced production method included the removal of row covers and application of organic pesticides during flowering and recovering the crop until the end of the season. In this scenario, reduction in the cost of pesticide application and reduced risk due to less exposure to infection are the key enhancements to the system. During pollination, the melon plants are at risk of infection from bacterial wilt because organic production methods cannot include systemic insecticides. Only shorter residual contact insecticides are available, thus exposing the melon plants to vectors after the contact insecticide becomes ineffective. Application of an off-label biocontrol bacterium, Pseudomonas fluorescens A506, found in the organically certified product BlightBan®A506, was found to significantly increase control of Erwinia tracheiphila infection in plants, thereby allowing for increased productivity. Additionally, development of a Real-Time Polymerase Chain Reaction, RT-PCR, primer set and probe improve the detection of Erwinia tracheiphila in melon plants. This new primer set was tested against numerous related and associated pathogens to document the specificity of this particular screening test.

El principal objectiu d'aquest treball ha estat estudiar la producció de metabòlits amb activitat antibiòtica per soques de l'espècie Pseudomonas fluorescens de la col·lecció EPS, i també avaluar la seva potencialitat com a agents de biocontrol. Es va disposar també de diverses soques de P. fluorescens, cedides per altres investigadors, que van utilitzar-se com a referència perquè algunes són actives en control biològic i produeixen metabòlits secundaris d'interès en el biocontrol de malalties de plantes.La present memòria s'estructura en cinc capítols, que són, introducció al control biològic, descripció de l'etapa de selecció de soques i cerca dels metabòlits produïts, estudi de la producció d'HCN per la soca EPS288, estudi de la producció de l'antibiòtic 2,4-diacetilfloroglucinol (DAPG), i finalment, el darrer capítol, on s'ha estudiat la producció de DAPG sobre material vegetal i la capacitat de colonitzar arrels per diverses soques d'interès.En l'etapa de prospecció, va demostrar-se que un 37% del total de les soques de la col·lecció EPS produïen HCN, totes de l'espècie P. fluorescens, i un 90% d'aquestes provenien de les arrels de plantes. Es va confirmar la producció dels metabòlits secundaris 2,4-diacetilfloroglucinol, àcid fenazina-1-carboxílic, i pirrolnitrina, per diverses soques de la col·lecció EPS seleccionades mitjançant tècniques moleculars. Així, de la col·lecció EPS, les soques EPS317 i EPS808 produeixen DAPG, la EPS263 àcid fenazina-1-carboxílic i pirrolnitrina i, EPS894, EPS895, EPS945 produeixen àcid fenazina-1-carboxílic. La producció d'HCN es va estudiar més exhaustivament en la soca EPS288, seleccionada per la seva activitat antifúngica i candidata a agent de biocontrol contra Stemphylium vesicarium, causant de la estemfiliosi de la perera, i contra Penicillium expansum, causant de la podridura blava en conservació de fruita a postcollita. Per aquest estudi, es va dissenyar i validar un sistema per recollir l'HCN a partir de cultius en medi líquid. S'ha demostrat que la temperatura d'incubació, la concentració cel·lular de sembra i la composició del medi de cultiu afectaven a la producció d'HCN. Els medis complexos i la glicina n'afavorien la síntesi i la font de carboni no afectava. La soca EPS288 va produir més HCN que P. fluorescens CHA0, soca de referència productora d'HCN i descrita com a activa en processos de biocontrol de fongs fitopatògens. En l'estudi de la producció de DAPG, les soques de la col·lecció EPS i de referència, es van comparar en diversos medis de cultiu estudiant l'efecte de la complexitat i consistència del medi, i l'addició de ferro o de glucosa. Va demostrar-se que la producció de DAPG depèn principalment de la soca i de les característiques del medi de cultiu. La glucosa estimula la producció, mentre que el ferro pràcticament no afecta, i en general, el medi sòlid i complex estimula la producció de DAPG. Tanmateix, aquests efectes varien en alguna de les soques assajades donant lloc a comportaments singulars. En el seguiment del creixement amb un sistema automàtic es va comprovar que la velocitat específica de creixement i la concentració cel·lular assolida al final del cultiu, estaven condicionades per la composició del medi de cultiu. En les proves d'antagonisme vers fitopatògens que foren seleccionats com a indicadors, va observar-se que tant l'antagonisme in vitro com la inhibició d'infeccions sobre material vegetal estaven parcialment relacionades amb la producció dels metabòlits secundaris estudiats. La promoció del creixement de portaempelts per aquestes soques depenia de la soca i de l'hoste, però no es pogué establir una relació causa-efecte amb el metabòlits produïts. També es va comprovar que algunes de les soques podien sobreviure en ferides de pomes i de peres, on produïren DAPG.Mutants resistents a rifampicina de diverses soques de la col·lecció EPS i de referència es van inocular en llavors de pomera i de tomatera que es van sembrar i incubar en condicions controlades. Es va fer el seguiment de la població bacteriana total i resistent a rifampicina present a les arrels durant 72 dies. Totes les soques van colonitzar les arrels de les plantes, mantenint una elevada població durant 37 dies, cap d'elles va estimular el creixement ni mostrar efectes fitotòxics, no afectant tampoc signicativament a la població bacteriana espontània de les arrels. La soca EPS808, una de les seleccionades pel treball, va aconseguir uns nivells de producció de DAPG, una velocitat de creixement i una supervivència relativa a les arrels similar a altres soques de referència descrites com a bons agents de biocontrol. En conseqüència, se la considera una candidata a agent de biocontrol que hauria de ser objecte de futurs estudis d'eficàcia. / El principal objetivo de este trabajo ha sido estudiar la producción de metabolitos con actividad antibiótica por cepas de la especie Pseudomonas fluorescens de la colección EPS, y también evaluar su potencialidad como agentes de biocontrol. Se dispuso de varias cepas de P. fluorescens, cedidas por otros investigadores, que se utilizaron como referencia ya que algunas de estas son activas en el control biológico, y producen metabolitos secundarios de interés para el biocontrol de enfermedades de plantas.La presente memoria se estructura en cinco capítulos, revisión bibliográfica del control biológico, descripción de la etapa de selección de cepas y de los metabolitos producidos, estudio de la producción de HCN por la cepa EPS288, estudio de la producción de 2,4-diacetilfloroglucinol(DAPG), y finalmente, el último capítulo, donde se ha estudiado la producción de DAPG sobre material vegetal y la capacidad de colonizar las raíces de diversas plantas. En la etapa de prospección se demostró que el 37% del total de las cepas de la colección EPS producían HCN, todas ellas de la especie P. fluorescens, de las cuales el 90% había sido aislada de las raíces de plantas. Se confirmó la producción de los metabolitos secundarios 2,4-diacetilfloroglucinol, ácido fenazina-1-carboxílico y pirrolnitrina, por diversas cepas de la colección EPS seleccionadas mediante técnicas moleculares. De la colección EPS las cepas EPS317 y EPS808 producen DAPG, la EPS263 ácido fenazina-1-carboxílico y pirrolnitrina y las cepas EPS894, EPS895 y EPS945 producen ácido fenazina-1-carboxílico. La producción de HCN se estudió en detalle por la cepa EPS288, esta había sido seleccionada por su actividad antifúngica y es candidata a agente de biocontrol contra Stemphylium vesicarium, causante de la estemfiliosis del peral, y contra Penicillium expansum, causante de la enfermedad del moho azul en la conservación de la fruta en poscosecha. Para este estudio se diseñó y se validó un sistema para la recogida del HCN que se desprende de cultivos en medio líquido. La temperatura de incubación, la concentración en la siembra y la composición del medio de cultivo afectaban a la producción de HCN. Los medios de cultivo complejos y la glicina estimulaban su síntesis, mientras que la fuente de carbono no afectaba. La cepa EPS288 produjo más HCN que la P. fluorescens CHA0, cepa de referencia productora de HCN y descrita como activa en procesos de control biológico de hongos fitopatógenos.En el estudio de la producción de DAPG, las cepas de la colección EPS y de referencia, se compararon en diferentes medios de cultivo estudiando el efecto de la complejidad y la consistencia del medio de cultivo, y de la adición de hierro o de glucosa. Se demostró que la producción de DAPG depende principalmente de la cepa y de la composición del medio de cultivo. La glucosa estimula la producción, mientras que el hierro casi no tiene efecto. Sin embargo, estos efectos varían en alguna de las cepas ensayadas dando lugar a comportamientos singulares.El seguimiento del crecimiento mediante un sistema automático permitió verificar que la velocidad específica de crecimiento y la concentración celular en la fase estacionaria estaban condicionadas por la composición del medio de cultivo. En las pruebas de antagonismo frente a hongos fitopatógenos seleccionados como indicadores, se observó que el antagonismo in vitro y la inhibición de infecciones sobre material vegetal correlacionaban parcialmente con la producción de los metabolitos secundarios estudiados. La promoción del crecimiento de portainjertos con esas cepas era función del huésped y de la cepa. Se comprobó que algunas de las cepas sobrevivían en heridas de manzanas y de peras dónde sintetizaban DAPG. Mutantes resistentes a rifampicina de diversas cepas de la colección EPS y de referencia se inocularon en semillas de manzano y de tomate las cuales se sembraron e incubaron en ambiente controlado. La población bacteriana en las raíces de las plantas se monitorizó durante un periodo de 72 días. Todas las cepas colonizaron las raíces de las plantas manteniendo una elevada población durante, al menos, 37 días. Ninguna de la cepas estimuló el crecimiento ni mostró fitotoxicidad, y no afectaron significativamente a la población bacteriana espontánea de las raíces.La cepa EPS808, una de las seleccionadas para el presente trabajo, demostró una producción de DAPG, velocidad específica de crecimiento y una supervivencia relativa en las raíces, similares a otras cepas de referencia descritas como buenos agentes de biocontrol. Por lo tanto, se considera a esta cepa como una candidata a agente de biocontrol, que tendría que ser objeto de futuros estudios de eficacia. / The main objective of this work is to study the production of biologically active secondary metabolites produced by Pseudomonas fluorescens strains from EPS collection. Moreover, their potential as biocontrol agents was also evaluated. We used P. fluorescens strains, provided by foreign scientists, that were utilised as a reference because these strains are active as biocontrol agents and produce secondary metabolites involved in biological control. The present work is divided into five chapters which deal with an introduction to biological control, the selection of strains, the detection and identification of metabolites produced by these bacteria, the study of HCN production by EPS288 strain, the study of 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) production, and finally, the DAPG production based on fruits and plants, and root colonisation by selected strains.It was shown that 37% of isolates in EPS collection produced cyanide, all were P. fluorescens, and 90% of them were isolated at roots of different plants. The secondary metabolites 2,4-diacetilphloroglucinol (DAPG), phenazine-1-carboxilic acid (PCA) and pyrrolnitrin were identified and its production by some EPS collection strains, selected with molecular techniques, was demonstrated. The strains EPS317 and EPS808 produce DAPG, EPS263 produces phenazine-1-carboxilic acid and pyrrolnitrin, and the strains EPS894, EPS895, EPS945 produce phenazine-1-carboxilic acid.The production of cyanide acid by P. fluorescens EPS288 was studied more exhaustively. This strain was selected as a biocontrol agent due to its antifungal activity against Stemphylium vesicarium, that causes brown spot on pear, and Penicillium expansum, that causes the blue mould of fruits during postharvest. A device to collect cyanide produced by bacteria from broth cultures was set up and validated. The incubation temperature, the initial cell density and the composition of growth media clearly affected HCN production by EPS288 strain. Complex media and glycine stimulated HCN production, however, it was not affected by carbon source in defined growth media. The EPS288 strain produced more cyanide in Castric growth media than P. fluorescens CHA0, a reference strain employed in biological control of fungal pathogens. The reference strains and those from EPS collection which produced DAPG were compared considering the factors complexity and consistence of growth media. The effect of iron and glucose addition were also evaluated. The strain and growth media characteristics were the predominant factors in the DAPG production. Glucose increased DAPG production, while iron addition had no considerable effect, and as general rule, solid and complex media stimulated DAPG production. However these effects are variable depending on the strain. The monitoring of bacterial growth and DAPG production with an automated absorbance reader showed that the growth rate and cellular yield were affected by growth media.In antagonism tests against selected fungal pathogens, the in vitro inhibition and inhibition of infections over organic material were, in part, correlated with secondary metabolite production. The rootstock growth promotion caused by some of these strains was dependent on the strain and the host, but a cause-effect relationship with antibiotics produced could not be clearly established. Some strains were able to colonise and produce DAPG in wounds on apples and pears. Rifampicine resistant spontaneous mutants of the reference and of EPS collection strains were isolated and inoculated on apple and tomato seeds, which were sown and grown under a controlled conditions. The evolution of inoculated strains and the whole bacterial population at the roots were monitored during 72 days. All selected strains efficiently colonised plant roots at high levels for at least 37 days, and nor phytotoxic either plant growth promotion was observed by any strain. Moreover, they did not significantly affected the spontaneous bacterial population at roots.The EPS808 strain exhibited a 2,4-diacetilphloroglucinol production level, a specific growth rate and a relative root population as high as the reference strains that are referenced to be good biocontrol agents. Thus we conclude that this strain can be considered as a candidate for biological control agent, but further efficacy studies are required.

Molts bacteris del grup fluorescent del gènere Pseudomonas són capaços de controlar malalties de les plantes causades per fongs i bacteris fitopatògens (ACBs) o mostren activitat com a bacteris promotors del creixement de les plantes (BPCPs). S'han descrit diversos metabòlits que intervenen de manera important en la seva activitat com a ACBs i BPCPs entre els quals en destaquen el 2,4-diacetilfloroglucinol (Phl), àcid fenazin-1-carboxílic (PCA), Pirrolnitrina (Prn), àcid cianhídric (HCN), àcid 3-indolacètic (IAA), sideròfors i quitinases.L'objectiu principal del nostre treball ha estat la comparació de les característiques d'un grup de Pseudomonas del grup fluorescent utilitzant una aproximació polifàsica amb la finalitat d'establir possibles relacions entre algunes de les característiques i la capacitat d'actuar com a ACB o BPCP.Atesa la importància en el biocontrol de la producció de metabòlits com Phl, PCA i Prn, l'objectiu preliminar ha estat la recerca i obtenció de soques productores d'aquests metabòlits. Per assolir aquest objectiu s'ha emprat una aproximació molecular basada en la detecció dels gens biosintètics implicats en la seva producció en lloc de la detecció directa dels metabòlits per evitar els efectes que poden tenir les condicions de cultiu en la inducció o repressió de la seva síntesi. S'han realitzat diferents protocols basats (i) en la cerca assistida de productors mitjançant l'ús de marcadors fenotípics i posterior confirmació per PCR i, (ii) en l'ús de la PCR per a la detecció dels gens directament dels extractes bacterians, d'enriquiments d'aquests extractes i la realització de la hibridació en colònies per al posterior aïllament. La cerca assistida de productors de Phl mitjançant marcadors fenotípics i posteriorment la utilització de tècniques moleculars (amplificació per PCR del gen phlD), ha estat el millor mètode en el tipus de mostres processades en el nostre treball, on la proporció de productors és relativament baixa. En total s'han aïllat a partir de diversos ambients 4 soques portadores dels gens de la síntesi de PCA, 15 de Phl i 1 de Prn.S'ha constituït una col·lecció de 72 soques de Pseudomonas del grup fluorescent que inclou 18 aïllats propis portadors dels gens biosintètics necessaris per la producció de Phl PCA i Prn; 6 soques de referència procedents de col·leccions de cultius tipus, 14 soques productores dels diferents antibiòtics cedides per altres investigadors i una selecció de 34 soques procedents d'un treball previ realitzat en el nostre grup de recerca. A la col·lecció s'hi troben soques candidates a ACB i BPCP de diverses malalties i plantes.Les 72 soques s'han caracteritzat fenotípica i genotípicament. La caracterització fenotípica s'ha portat a terme mitjançant la identificació a nivell d'espècie amb galeries API 20NE i proves bioquímiques específiques; la producció de metabòlits com PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, quitinases i sideròfors mitjançant l'ús de diferents tècniques; antagonisme in vitro en diversos medis enfront dos fongs (Stemphylium vesicarium i Penicillium expansum) i tres bacteris fitopatògens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae i Xanthomonas arboricola pv. juglandis); l'eficàcia de la inhibició de la infecció en bioassaigs in vivo sobre material vegetal enfront els fongs P. expansum en poma i S. vesicarium en fulles de perera i enfront el bacteri E. amylovora en fruits immadurs de perera i, finalment, en assaigs de promoció de creixement en dos portaempelts comercials de Prunus. Cal destacar que P. expansum causa la podridura blava en pomes i peres en postcollita, S. vesicarium la taca bruna de la perera i E. amylovora el foc bacterià de les rosàcies.El nombre de soques de Pseudomonas, sobre el total de les 72 estudiades, productores d'IAA (4) i quitinases (6) és baix, mentre que és elevat en el cas del HCN (32), que a més està associat a la producció de Phl. Els resultats obtinguts en l'antagonisme in vitro han mostrat en el cas dels bacteris que és dependent del patogen indicador i del medi de cultiu. La presència o absència de ferro no sembla ser un factor que potencií l'antagonisme. En el cas dels fongs no s'ha observat però, influència del medi de cultiu emprat. En el total de 72 soques s'ha observat un percentatge baix de soques que manifesten antagonisme en tots els medis assajats vers 3 o 4 dels patògens (7). Solament 2 d'aquestes 7 soques han mostrat ser també efectives en bioassaigs d'inhibició de les infeccions causades per 2 dels 3 patògens assajats. Algunes de les soques efectives en els bioassaigs no són antagonistes in vitro en cap dels medis assajats enfront el mateix patogen. En el cas de la promoció del creixement, s'han observat més soques promotores del creixement del portaempelts de prunera Marianna 2624 que no en l'híbrid de presseguer-ametller GF677 i les eficàcies assolides són també majors en el cas de Marianna 2624, detectant una elevada especificitat soca/portaempeltsLa caracterització genotípica s'ha realitzat mitjançant l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de restricció de DNA ribosomal (RFLP-rDNA) i l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica de DNA cromosòmic separats per electroforesi en camp polsant (MRFLP-PFGE). Ambdues anàlisis van mostrar una gran heterogeneïtat genètica entre les soques caracteritzades i no s'ha pogut relacionar les agrupacions obtingudes amb les característiques fenotípiques o capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Els patrons de macrorestricció genòmica (MRFLP-PFGE) del bacteri model P. fluorescens EPS288 són estables en el temps i independents de les condicions de cultiu assajades al laboratori o en mostres naturals, mostrant ser una tècnica eficaç en la identificació de reaïllats de mostres naturals inoculades prèviament amb el bacteri.Una selecció de soques que comparteixen el fet de produir floroglucinol s'han caracteritzat mitjançant RFLP i seqüenciació del gen phlD. S'ha establert una relació entre les agrupacions obtingudes en les anàlisis RFLP-rDNA, RFLP-phlD i les seqüències del gen. En l'anàlisi filogenètica de les seqüències del gen phlD s'ha observat un elevat grau de polimorfisme obtenint-se 3 agrupacions principals. Les agrupacions semblen relacionar-se amb els patrons de producció de metabòlits (Phl, HCN i Prn en una primera agrupació; Phl i HCN en la segona i solament Phl en la tercera), però aquestes no s'han pogut relacionar amb l'origen geogràfic de les soques o la seva activitat com a ACBs i/o BPCP.Amb les dades obtingudes de la caracterització fenotípica i genotípica s'ha realitzat una anàlisi multivariant (correspondències, correlacions d'Spearman i de freqüències amb variables categòriques). S'ha demostrat la importància de disposar d'una tècnica que permeti depurar una col·lecció de soques descartant les soques genèticament idèntiques, ja que influeixen en els resultats de les anàlisis. Pels tres patògens assajats com a indicadors i els dos portaempelts emprats, no s'ha observat cap correlació entre la inhibició de la infecció o la promoció del creixement amb les característiques fenotípiques i genotípiques de les soques que fos significatiu i consistent en les tres tècniques emprades. / Many bacteria pertaining to the fluorescent Pseudomonas group are able to control plant diseases caused by bacterial and fungal plant pathogens (BCAs). Also, some of them exhibit activity as plant growth promoting bacteria (PGPBs). Several metabolites like 2,4-diacetylphloroglucinol (PHL), phenazin-1-carboxilic acid (PCA), pyrrolnitrin (Prn), hydrogen cyanide (HCN), indol-3-acetic acid, siderophores and chitinases has been described accounting for their ability of being BCAs or PBPBs.The aim of the present work was to compare the phenotypic and genotypic characteristics of a selected group of fluorescent Pseudomonas by means of a polyphasic approach in order to establish relationships with the ability of being BCA and PGPB.Due to the importance of production of metabolites like Phl, PCA and Prn in biocontrol, the preliminary objective of this work was to search and isolate of metabolite producing strains. To achieve this objective a molecular approach was used based on the detection of biosynthetic genes, which are implicated in the metabolite production, instead of direct detection of the metabolites. The procedure was performed to avoid the effect of culture conditions on induction or repression of metabolite synthesis. Two procedures were used (i) assisted search of metabolite producing strains by means of phenotypic markers and subsequent confirmation by PCR analysis, (2) direct use of PCR for gene detection in direct extracts or enrichments from samples and subsequent colony-hybridization for assistance in strain isolation. The best method for isolation of Phl producers in the type of samples processed in the present work, where the frequency of Phl producers is very low, was the assisted search by means of phenotypic markers followed of a confirmation by PCR amplification of phlD gene. Four strains harboring the PCA genes, 15 strains with Phl genes, and one with Prn genes were isolated.A collection of 72 strains of Pseudomonas pertaining to the fluorescent group was made including 18 isolates derived from the present work which harbor the biosynthetic genes for PhL, PCA and Prn production; 6 strains from reference collections; 14 strains producing several antibiotics which were supplied by other colleagues; and a selection of 34 strains from a previous work performed by our research group. Within the collection there are many strains with promising potential as BCAs and PGPBs of several diseases and plant hosts.The collection was characterized phenotypically and genotypically. The phenotypic characterization included identification at the species level with the aid of API20NE kit and several specific biochemical tests; the production of metabolites such as PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, chitinases and siderophores; in vitro antagonism in several culture media against two fungi (Stemphylium vesicarium and Penicillium expansum) and three bacterial pathogens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae and Xanthomonas arboricola pv. juglandis); efficacy in biossays of inhibition of infection of plant material by P. expansum on apple fruit tissue and S. vesicarium on pear leaves, E. amylovora on immature pear fruit, and of growth promotion in two commercial Prunus rootstocks. P. expansum causes blue mold rot of apple and pear in postharvest, S. vesicarium cause brown spot of pear and E. amylovora is the causal agent of fire blight of rosaceous plants.The number of strains, over a total of 72 studied, producing IAA and chitinases was very low (4 producing IAA and 6 producing chitinases), whereas a high number of HCN producing strains (32) was detected which was associated to Phl production. In vitro antagonism against bacteria was highly dependent on indicator pathogen and growth medium, but the presence or absence of iron did not seem to affect. However, in the case of antagonism against fungi, no influence of the medium composition was observed. Among the collection a low frequency of strains exhibiting antagonism against 3 or 4 pathogens a total of 7 strains was observed in all tested media. Only two out of the seven strains were effective in infection inhibition bioassays caused by two of the three pathogens tested. Some of the effective strains in the in vivo assays were not antagonist for the indicator pathogen in any of the media tested. In the case of plant growth promoting strains, the growth in rootstock Marianna 2624 was more stimulated than in GF677, and there was a strain-host specificity. Genotypic characterization of strains was performed by means of restriction fragment length polymorphism analysis of the ribosomal DNA (RFLP-rDNA) and macrorestriction fragment length polymorphism analysis of chromosomal DNA separated by pulsed field gel electrophoresis (MRFLP-PFGE). Both techniques showed a high level of genotypic diversity within the collection of strains, and no relationships were observed between clusters and phenotypic characteristics or ability to be BCA or PGPB. Patterns of MRFLP-PFGE for the model bacterium P. fluorescens EPS288 were found stable within time and independent of cultivation conditions in the laboratory or under natural conditions. Therefore the method is highly suitable for identification of strains reisolated from natural samples previously inoculated with the bacterium.A further selection of strains which produce phloroglucinol were characterized by RFLP analysis and phlD sequencing. The groups observed were consistent among the RFLP-rDNA, RFLP-phlD and gene sequence data. Phylogenetic analysis obtained using phlD sequences showed a high level of polymorphism revealing three main clusters. These clusters appear to be related with metabolite production: a first cluster producing Phl, HCN and Prn, a second producing Phl and HCN, and a third producing only Phl. However, this groups were related neither to the geographic origin of strains nor to the activity as BCA or PGPB.A multivariate analysis (correspondence, pairwise Spearman rank correlation, and frequency analysis)was performed using data of phenotypic and genotypic characterization of strains. The results emphasize the importance of discarding from the database those strains being genetically identical because skew the final results. The three types of analysis did not revealed a significant and consistent relationship between the activity of infection inhibition or growth promotion of the strains and their characteristics.

Experimental microbial populations provide powerful models for testing the most challenging problems in evolutionary biology. In the midst of the genome sequencing revolution microbial evolutionary genetics has flourished; promising high-resolution explanations for the underlying causes of evolutionary phenomena. This thesis describes four investigations into the adaptation of Pseudomonas fluorescesns SBW25 to a spatially structured environment. The first builds upon a large body of experimental work characterising the genetic and phenotypic causes of the ability of divergent Wrinkley Spreader (WS) types to colonise the air-liquid interface in spatially structured microcosms. The mws and aws genetic loci are described, which together with the previously described wsp locus, account for the location of the causal mutation for all known WS genotypes. It was found that if these loci were deleted from the P. fluorescens genome, it could still evolve the WS phenotype via a previously undiscovered locus (sws). This study provides the first explicit evidence that genetic biases can influence the outcome of evolution. The second study used a novel method to sample WS genotypes without the biasing effects of natural selection; the distribution of the fitness effects of these genotypes was measured and analysed from a unique perspective. The distribution of fitness effects of new mutations is found to best fit the normal distribution, facilitating the extension of the mutational landscape model of adaptation to include all possible adaptive walks. The third study investigates the underlying causes of genetic biases on evolution; many WS genotypes are obtained at different time points during colonisation of the air-liquid interface (including WS obtained without selection) and the causal mutations of many of these mutants determined. Together these results allowed the elucidation of the relative effects of natural selection, genetic architecture and mutation rate on evolutionary outcomes. The final study considers the WS mat as the product of cooperative interactions, and uses a group selection experiment to investigate the potential of WS mats to evolve group level adaptations. A novel strategy is developed to overcome cheating types, considered the main barrier to the evolution of group level complexity. Furthermore, WS groups evolved specialised cell types, the first example of a de novo evolution of a division of labour, a hallmark of complexity.

Diss. (sammanfattning) Alnarp : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 5 uppsatser.

Ultrafiltration (UF) processes are often used as pretreatment before more retentive/costly processes, such as nanofiltration and reverse osmosis. This study shows the results of low-biofouling nanocomposite membranes, loaded with casein-coated silver nanoparticles (casein-Ag-NPs). Membranes were cast and imbedded with Ag-NPs using two approaches, physical blending of Ag-NPs in the dope solution (PAg-NP/CA membranes) and chemical attachment of Ag-NPs to cast membranes (CAg-NP/CA membranes), to determine their biofouling control properties. The functionalization of Ag-NPs onto the CA membranes was achieved via attachment with functionalized thiol groups with the use of glycidyl methacrylate (GMA) and cysteamine chemistries. The immobilization chemistry successfully prevented leaching of silver nanoparticles during cross-flow studies. Pseudomonas fluorescens Migula in brackish water was used for short-term dead-end filtration, where CA and CAg-NP/CA membranes displayed lower flux declines as compared to PAg-NP/CA membranes. In subsequent long-term biofouling studies, also with Pseudomonas fluorescens Migula in brackish water with addition of sodium acetate, chemically-attached Ag-NPs led to a significant reduction in the accumulation of bacterial cells, likely due to the more dispersed nanoparticles across the surface. Therefore, a method was developed to chemically immobilize Ag-NPs to membranes without losing Ag-NP’s antimicrobial properties.

La presente investigación se realizó con el fin de evaluar el uso de biocontroladores en la prevención de patógenos causantes de camping off y en el desarrollo de plantines de tomate, aplicados en un sustrato obtenido de material orgánico bioprocesado.

4 ABSTRACT (English) This thesis is based on three published research papers studying bacterial REP (repetitive extragenic palindrome) elements. REP elements are one of the best-characterized groups of bacterial DNA repeats, distributed mostly in gammaproteobacteria, including enterobacteria. They are present in noncoding parts of host genomes, usually occurring in hundreds of copies. REPs are typically aggregated in higher order repeats. In the Gram-negative model Escherichia coli, interactions of several proteins important for cell's physiology with REPs were described, indicating significant role for these elements for host cells. The first work (Nunvar et al. 2010) presents the discovery of a protein class, related to IS200/IS605 transposases. These proteins, termed RAYTs (REP-associated tyrosine transposases), contain characteristic motifs in their amino acid sequences, which are absent in canonical IS200/IS605 transposases. Another attribute of RAYTs is the arrangement of their encoding genes. These are single copy genes, always flanked at both termini by at least two REPs in inverted orientation. Based on the similarity between the REP-rayt-REP unit and insertion sequences of the IS200/IS605 family, between RAYTs and tyrosine transposases and between REPs and subterminal sequences of the IS200/IS605...

No description available.