Biocontrol potential of enzymes produced by Chitinophaga pinensis as fungal growth inhibitors.
2021 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Studie av möjlig 'biocontrol' med Chitinophaga pinensis enzymer som tillväxthämmare av fungi (Swedish)
Abstract [sv]
Växtsjukdomar utgör ett enorm hot mot global tryggad livsmedelsförsörjning. Idag utnyttjas stora kvantiteter av kemiska bekämpningsmedel för att minska spridningen av växtpatogener men det är inte ett hållbart alternativ. ”Biocontrol” är ett alternativ till kemiska bekämpningsmedel som i stället utnyttjar mekanismer från biologiska system. I den här studien studerades enzymer från jordartsbakterien Chitinophaga pinensis som en potentiell mekanism bakom hämmandet av spridning för de tre arterna av växtpatogenklassen oomyceter: Aphanomyces euteiches, Aphanomyces cochlioides och Phytophthora capsici. Det uppnåddes genom att undersöka huruvida enzymatisk aktivitet från C. pinensis enzymerna kitinas, β1,6 glukanas samt β1,3glukanas kunde påverka stabiliteten av cellväggen hos oomyceter så pass att tillväxthastigheten berörs. Utöver dessa enzymer, undersöktes också de kommersiellt införskaffade enzymerna cellulas, β1,3glukanas samt lichenas för ytterligare information om strukturen på cellväggen. Hämmande av tillväxten orsakades av aktivitet av β1,3glukanas, vilket etablerade β1,3glukan som en viktig struktur i cellväggen hos dessa arter av oomyceter. Även lichenin och cellulosa identifierades som möjliga strukturer för vidare forskning i området, även om dessa ej var en del av mechanismen bakom hämmandet av spridningen sedd hos C. pinensis. Aktiviteten hos β1,6glukanas och kitinas hade ingen direkt påverkan på tillväxthastigheten vilket visade på att den kitinfokuserade forskning som gjorts kring hämmande av växtpatogena fungi ej är effektivt mot oomyceter. Resultat från den här studien kan därför hjälpa till att lägga grund för ett utvidgande av forskningen så att den täcker mekanismer effektiva mot bägge typerna av växtpatogener.
Abstract [en]
Plant diseases are a large threat against worldwide food security, and while pesticides are used heavily today to decrease the spread of plant pathogens, it is not a sustainable solution. Biocontrol is an alternative to pesticides, utilizing biological systems by different mechanisms instead of chemicals. In this thesis, enzymes from the soil bacteria Chitinophaga pinensis was studied for their biocontrol potential as a mechanism of growth inhibition against three species of the plant pathogen oomycete: Aphanomyces euteiches, Aphanomyces cochlioides and Phytophthora capsici. To achieve this, activity by C. pinensis chitinase, β1,6glucanase and β1,3glucanase were proposed as possible disruptors of oomycete cell wall to cause growth inhibition. In addition, commercially purchased cellulase, β1,3glucanase and lichenase were used to provide additional information about the cell wall structures. Inhibition was discovered by β1,3glucanase activity, establishing β1,3glucans as important structural components of the cell wall for these species of oomycete. In addition, lichenin and cellulose were also found to be possible targets for future research although not the mechanism behind the growth inhibition by C. pinensis. Activity by β1,6glucanase and chitinase were found to not cause disruption of the growth pattern, suggesting that the chitin focused research against phytopathogenic fungi is a less viable option for oomycetes. The results of this thesis could provide a basis for expanding that research area to contain other enzymatic mechanisms for inhibition of both phytopathogenic organisms.
Place, publisher, year, edition, pages
2021.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2021:242
Keywords [en]
Biocontrol, Oomycete, Growth inhibition, Cell wall degradation, Chitinophaga pinensis, chitinase
National Category
Microbiology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-304678OAI: oai:DiVA.org:kth-304678DiVA, id: diva2:1610055
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2021-11-102021-11-102022-06-25