Naslov (srp)

Fenotipska i genotipska analiza kapaciteta Bacillus spp. izolata za kolonizaciju, pospešivanje rasta biljaka i biokontrolu : doktorska disertacija

Autor

Rosić, Iva, 1997-

Doprinosi

Milijašević-Marčić, Svetlana, 1973-
Stanković, Slaviša, 1965-
Berić, Tanja, 1974-
Medić, Olja, 1991-
Nikolić, Ivan S., 1987-

Opis (eng)

Bacillus spp. strains are among the most extensively studied and widely applied agents for biocontrol, biofertilization, and plant growth stimulation. However, the biggest challenge in their practical application lies in the discrepancies between the effects observed in in vitro studies and those achieved in planta. The key issue is their inability to survive and adapt to the biotic and abiotic conditions of the niches where they are applied, as well as their limited ability to colonize plant tissues. Based on its strong in vitro biocontrol potential against the highly virulent phyllosphere pathogen of sugar beet, Pseudomonas syringae pv. aptata P21, a strain identified as Bacillus velezensis SS-38.4 (formerly known as Bacillus amyloliquefaciens), which is phylogenetically close to the well-known biocontrol strain B. velezensis FZB42, demonstrated superiority over other strains in the Bacillus spp. collection. To investigate the colonization ability and track the population dynamics of strain SS-38.4 in the phyllosphere, strain-specific SCAR38.4 primers were developed, and the ddPCR method was optimized for its quantification. Although originally isolated from soil, this strain exhibited the ability to survive and maintain a stable population in the sugar beet phyllosphere for seven days. Potential biocontrol mechanisms, analyzed through genome analysis, in vitro tests, and in planta experiments, suggested that competition for space and nutrients plays a dominant role, accompanied by the production of antimicrobial compounds, most likely lipopeptides. A comparison with the genome and activity of P21 revealed that the production of surfactins, biofilm formation, motility, and siderophore production contribute to the competitive advantage of strain SS-38.4, enabling a reduction in the P21 pathogen population. Although the P21 strain is highly stable in the phyllosphere when applied alone and its population outnumbers SS-38.4, the preventive or curative application of SS-38.4, led to a significant reduction in the P21 population and a decrease in leaf spot disease symptoms. This effect was particularly pronounced in the preventive treatment, where a continuous decline in P21 population was observed, ultimately resulting in its complete absence by the 14th day. During this period, the average affected leaf area was only 0.85%, compared to 13.45% in the P21 control. The results of this study confirmed that strain SS-38.4 has emerged as a promising candidate for further field testing and the potential development of biocontrol formulations.

Opis (srp)

Bacillus spp. sojevi ubrajaju se među najčešće istraživane i primenjivane agense za biokontrolu, biofertilizaciju i fitostimulaciju. Najveći izazov u njihovoj praktičnoj primeni jeste razlika između efikasnosti ostvarenoj u in vitro istraživanjima i onoj postignutoj in planta. Ključni problem leži u nemogućnosti preživljavanja i adaptacije na biotičke i abiotičke uslove u nišama u kojima su primenjeni, kao i u kolonizaciji biljnog tkiva. Na osnovu izražene in vitro sposobnosti biokontrole visoko virulentnog patogena filosfere šećerne repe, Pseudomonas syringae pv. aptata P21, soj identifikovan kao Bacillus velezensis SS-38.4 (prethodno Bacillus amyloliquefaciens), filogenetski blizak poznatom biokontrolnom soju B. velezensis FZB42, pokazao je superiornost u odnosu na ostale sojeve u Bacillus spp. kolekciji. Radi ispitivanja sposobnosti kolonizacije i praćenja dinamike populacije soja SS-38.4 u filosferi, razvijeni su soj-specifični SCAR38.4 prajmeri, uz optimizaciju kvantifikacije metodom kapljične digitalne lančane reakcije polimeraze (eng. droplet digital Polymerase Chain Reaction – ddPCR). Iako je izolovan iz zemljišta, ovaj soj je demonstrirao sposobnost preživljavanja i održavanja stabilne populacije u filosferi šećerne repe tokom perioda od sedam dana. Potencijalni biokontrolni mehanizmi, sagledani kroz analizu genoma, in vitro i in planta eksperimente, upućuju na dominantnu ulogu kompeticije za prostor i nutrijente, uz produkciju antimikrobnih jedinjenja, najverovatnije lipopeptida. Poređenjem sa genomom i aktivnošću P21, ustanovljeno je da surfaktini, formiranje biofilma, pokretljivost i produkcija siderofora doprinose kompetitivnoj prednosti soja SS-38.4, omogućavajući smanjenje populacije patogena P21. Iako je populacija soja P21 izrazito stabilna u filosferi kada je primenjen samostalno, i brojnija od populacije SS-38.4, primena biokontrolnog soja SS-38.4, bilo pre ili nakon inokulacije patogena, rezultirala je značajnim smanjenjem brojnosti fitopatogena i ublažavanjem simptoma lisne pegavosti šećerne repe. Ovaj efekat bio je naročito izražen u preventivnom tretmanu, gde je došlo do kontinuiranog pada brojnosti P21, i do potpunog izostanka rasta nakon 14 dana. U tom periodu, prosečna površina lista sa simptomima bolesti iznosila je svega 0,85%, u poređenju sa 13,45% u kontroli inokulisanoj P21. Rezultati ovog istraživanja potvrđuju da se soj SS-38.4 istakao kao perspektivni kandidat za dalja testiranja u polju i potencijalni razvoj formulacija za zaštitu biljaka baziranih na ovom soju.

Opis (srp)

Biologija - Biologija mikroorganizama / Biology- Biology of microorganisms Datum odbrane: 29.09.2025.

Jezik

srpski

Datum

2025

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Mikrobiologija. Bakteriologija

Bacillus, zaštita biljaka, kolonizacija filosfere, SCAR, ddPCR, komparativna genomika, Pseudomonas syringae pv. aptata

579.64:579.852.11(043.3)

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Mikrobiologija. Bakteriologija

Bacillus, plant protection, phyllosphere colonization, SCAR, ddPCR, comparative genomics, Pseudomonas syringae pv. aptata