Criblage du potentiel de biocontrôle dedifférents isolats microbiens
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Date
2023
Authors
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Publisher
Université De Larbi Ben M’hidi Oum EL Bouaghi
Abstract
Dans cette étude, 68 souches fongiques et 30 souches actinomycétales ont été isolés à partir de trois sols agricoles dans le but d’évaluer leur activité de biocontrôle in vitro et in planta contre trois souches d’Alternaria sp. isolées à partir des fruits de tomates infectées. En utilisant le test de confrontation directe, 9 isolats fongiques et un isolat actinomycétale ont présenté des taux d’inhibition de la croissance mycélienne des souche d’Alternaria variant entre 53,33% et 92%. La caractérisation micro-macroscopique des souches actives a permet leur attribution aux genres Aspergillus, Penicillium et Streptomyces. L’analyse des potentiels enzymatiques montrent que les souches antagonistes possèdent un arsenal enzymatique lié au biocontrôle incluant les enzymes amylase, protéase, cellulase, lipase, estérase, pectinase, laccase et chitinase. Les filtrats de culture de fermentation des trois souches fongiques les plus performantes ont montré des taux d’inhibition de la croissance d’Alternaria variant entre 3,70% et 87,76% pour différentes concentration 10%, 20% et 40%. Dans le test in planta sur les tomates, ces filtrats ont présenté des taux d’inhibition de la taille de l’infection variant entre de 55,56 % et 100%. Les structures 3D des enzymes clés impliquées dans la virulence d’Alternaria cystathionine béta lyase, homoserine O-acétyltransférase, glutathione réductase, pecate lyase, scytalone dehydratase, thioredoxin peroxidase, thioredoxin réductase, 3HNR et 4HNR ont été modélisées et leur qualité a été validées. 113 métabolites secondaires actinomycétales et 100 fongiques ont fait l’objet d’une analyse de leur activité inhibitrice contre les enzymes modélisées par docking moléculaire. Les résultats ont permis la sélection d’un nombre important de molécules avec une éventuelle activité antifongique. Une analyse pharmacocinétique des caractéristiques Drug Likeness et ADMET des métabolites prometteurs a permis de comprendre leur comportement au sein du cops humain ainsi que leur profil toxicologique. Une analyse de simulations dynamiques a été utilisée pour l’enzyme 3HNR avec les meilleurs ligands actinomycétales en 50 ns pour confirmer la stabilité des complexes enzymes-ligand en analysant leurs RMSD, RMSF, Rg, SASA et le nombre de liaisons d’hydrogène. Les résultats ont confirmé la stabilité de ces métabolites lors de leurs interactions avec le site actif de l’enzyme 3HNR. Sur la base des résultats trouvés, les souches fongiques et actinomycétales isolées et caractérisées dans cette étude ainsi que les métabolites secondaires de ces deux groupes taxonomiques peuvent être exploitées comme des agents de biocontrôle efficaces contre le phytopathogène Alternaria.
In this study, 68 fungal strains and 30 actinomycetal strains were isolated from three agricultural soils in order to evaluate their in vitro and in planta biocontrol activity against three strains of Alternaria sp. isolated from the fruits of infected tomatoes. Using the direct confrontation test, 9 fungal isolates and one actinomycetale isolate showed inhibition rates of mycelial growth of Alternaria strains varying between 53.33% and 92%. The micro-macroscopic characterization of the active strains allowed their attribution to the genera Aspergillus, Penicillium and Streptomyces. The analysis of the enzymatic potentials show that the antagonist strains possess an enzymatic arsenal linked to biocontrol including the enzymes amylase, protease, cellulase, lipase, esterase, pectinase, laccase and chitinase. The fermentation culture filtrates of the three best performing fungal strains showed Alternaria growth inhibition rates varying between 3.70% and 87.76% for different concentrations 10%, 20% and 40%. In the in planta test on tomatoes, these filtrates showed infection size inhibition rates varying between 55.56% and 100%. The 3D structures of the key enzymes involved in the virulence of Alternaria cystathionine beta lyase, homoserine O-acetyltransferase, glutathione reductase, pecate lyase, scytalone dehydratase, thioredoxin peroxidase, thioredoxin reductase, 3HNR and 4HNR have been modeled and their quality has been validated. 113 actinomycetal and 100 fungal secondary metabolites were analyzed for their inhibitory activity against enzymes modeled by molecular docking. The results allowed the selection of a large number of molecules with possible antifungal activity. A pharmacokinetic analysis of the Drug Likeness and ADMET characteristics of the promising metabolites made it possible to understand their behavior within the human body as well as their toxicological profile. Dynamic simulation analysis was used for the 3HNR enzyme with the best actinomycetal ligands in 50 ns to confirm the stability of the enzyme-ligand complexes by analyzing their RMSD, RMSF, Rg, SASA and number of hydrogen bonds. The results confirmed the stability of these metabolites during their interactions with the active site of the 3HNR enzyme. Based on the results found, the fungal and actinomycetal strains isolated and characterized in this study as well as the secondary metabolites of these two taxonomic groups can be exploited as effective biocontrol agents against the phytopathogen Alternaria.
Description
Keywords
Champignon, Actinomycète, Biocontrôle, Alternariose