Identification and characterization of Vietnamese coffee bacterial endophytes displaying in vitro antifungal and nematicidal activities

Resumo

As bactérias endofíticas foram isoladas de raízes e sementes de café no Vietnã e identificadas por sequenciamento do gene 16S rDNA como pertencentes aos filos Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria, com os gêneros dominantes sendo Nocardia, Bacillus e Burkholdera, respectivamente. Dos trinta gêneros recuperados de Coffea canephora e Coffea liberica, doze foram relatados pela primeira vez em associação endofítica com café, incluindo membros dos gêneros Brachybacterium, Caballeronia, Kitasatospora, Lechevalieria, Leifsonia, Luteibacter, Lysinibacillus, Mycolicibacterium, Nakamurella, Paracoccus, Sinomonas e Sphingobium. Um total de oitenta endófitos bacterianos foram caracterizados in vitro quanto a várias características de promoção de crescimento e biocontrole, incluindo: solubilização de fosfato, produção de compostos indólicos, sideróforos, HCN, esterase, lipase, gelatinase e quitinase. Um subconjunto de cinquenta bactérias selecionadas foi testado quanto ao seu potencial como agentes de biocontrole em confrontações in vitro com o fungo patogênico Fusarium oxysporum, bem como com os nematoides parasitas do café Radopholus duriophilus e Pratylenchus coffeae. Os três isolados mais eficientes contra F. oxysporum, pertencentes aos gêneros Bacillus, Burkholderia e Streptomyces, exibiram uma taxa de inibição de crescimento superior a 40%. Finalmente, cinco isolados do gênero Bacillus foram capazes de causar 100% de mortalidade em 24 horas em ambos os nematoides, R. duriophilus e P. coffeae.

Abstract

The endophytic bacteria were isolated from coffee roots and seeds in Vietnam and identified with 16S rDNA sequencing as belonging to the Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria phyla with the Nocardia, Bacillus and Burkholderia as dominant genera, respectively. Out of the thirty genera recovered from Coffea canephora and Coffea liberica, twelve were reported for the first time in endophytic association with coffee including members of the genera Brachybacterium, Caballeronia, Kitasatospora, Lechevalieria, Leifsonia, Luteibacter, Lysinibacillus, Mycolicibacterium, Nakamurella, Paracoccus, Sinomonas and Sphingobium. A total of eighty bacterial endophytes were characterized in vitro for several plant growth promoting and biocontrol traits including: the phosphate solubilization, the indolic compounds, siderophores, HCN, esterase, lipase, gelatinase and chitinase production. A subset of fifty selected bacteria were tested for their potential as biocontrol agents with in vitro confrontations with the fungal pathogen Fusarium oxysporum as well as the coffee parasitic nematodes Radopholus duriophilus and Pratylenchus coffeae. The three most efficient isolates on F. oxysporum belonging to the Bacillus, Burkholderia, and Streptomyces genera displayed a growth inhibition rate higher than 40%. Finally, five isolates from the Bacillus genus were able to lead to 100% of mortality in 24 h on both R. duriophilus and P. coffeae.