Evaluación de los mecanismos de biocontrol de la cepa bacteriana ser3 contra patógenos postcosecha: un enfoque genómico-funcional

Abstract

Postharvest pathogens cause significant economic losses in cereals, vegetables, and fruits as their quality can be compromised. To inhibit diseases caused by pathogens such as fungi, agrochemicals with various toxic effects on human health and the environment are used. Therefore, it is necessary to have safe and sustainable alternatives that reduce the incidence of potential pathogens. In this study, the bacterial strain SER3, isolated from the surface of strawberries, was taxonomically and functionally characterized as a new biological control agent against various postharvest fungal pathogens. The results showed that the SER strain in direct co-inoculation mainly inhibits the growth of several of these fungi through diffusible compounds. By sequencing its complete genome, it was found to have 100% identity with Rouxiella badensis DSM 10043T when comparing the 16S rRNA gene, as well as similarity percentages of 99.6% with the ANI (Average Nucleotide Identity) algorithm and 98.2% with the GGDC (Genome-to-Genome Distance Calculator) algorithm. Interestingly, the anti-SMASH program revealed that the strain possesses gene clusters to produce secondary metabolites such as siderophores, non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) enzyme, thiopeptides, aryl polyenes, type I polyketide synthase (T1PKS) and type III (T3PKS), homoserine lactones, among others. When comparing these gene clusters with those of bacteria phylogenetically close to the SER3 strain, we observed a similarity in the type of metabolites they can produce, as well as in the percentages of gene cluster similarity, highlighting those of the Rahnella genus, which has been reported as a biological control agent. Due to this similarity in gene clusters, it is suggested that the Rouxiella genus also has biological control activity.

Los patógenos postcosecha causan graves pérdidas económicas en cereales, verduras y frutas, ya que su calidad se puede ver mermada. Para inhibir las enfermedades causadas por patógenos, tales como hongos, se usan agroquímicos con diversos efectos tóxicos en la salud humana y en el ambiente. Por lo tanto, es necesario tener alternativas inocuas y sustentables que reduzcan la incidencia de potenciales patógenos. En el presente trabajo se caracterizó taxonómica y funcionalmente la cepa bacteriana SER3, aislada de la superficie de fresas, como un nuevo agente control biológico contra diversos hongos patógenos postcosecha. Los resultados mostraron que la cepa SER en co-inoculación directa inhibe el crecimiento de varios de estos hongos por compuestos difusibles, principalmente. Al secuenciar su genoma completo, se encontró que tiene identidad del 100% con Rouxiella badensis DSM 10043T cuando comparamos el gen ARNr 16S, así como porcentajes de similitud del 99.6% con el algoritmo ANI (Identidad Promedio de Nucleótidos) y 98.2% con el algoritmo GGDC (Calculadora Distancia Genoma-Genoma). De forma interesante, el programa anti-SMASH arrojó que la cepa posee grupos de genes para la producción de metabolitos secundarios como: sideróforos, enzima péptido no ribosomal sintetasa (NRPS), tiopéptidos, aril polienos, policétido sintetasa tipo I (T1PKS) y tipo III (T3PKS), homoserilactonas, entre otros. Al realizar la comparación de estos grupos de genes con los de las bacterias filogenéticamente cercanas a la cepa SER3, observamos que hay una similitud en el tipo de metabolitos que pueden producir, así como en los porcentajes de semejanza de los grupos de genes, resaltando los del género Rahnella, el cual ha sido reportado como agente de control biológico, debido a esta similitud en los grupos de genes, se sugiere que el género Rouxiella también tiene actividad de control biológico.