Antagonistic potential of forestry compost bacteria on Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary, causal agent of carrot white mould

Abstract

Composts are known to contain beneficial bacteria, which may be antagonistic to plant pathogens. This work evaluated whether carrot white mould, causal agent Sclerotinia sclerotiorum, can be reduced using antagonistic bacteria isolated from forestry compost. In vitro and in vivo experiments demonstrated that bacteria from the genera Pseudomonas and Bacillus can inhibit mycelial growth and reduce white mould. Bacillus subtilis strains F9–2 and F9–12 and Pseudomonas arsenicoxydans strain F9–7 showed the highest inhibitory properties. Three cyclic dipeptides (diketopiperazines) were characterized from the antifungal culture filtrates of P. arsenicoxydans F9–7. When assayed against S. sclerotiorum, the diketopiperazines showed the following inhibitory activity, in increasing order: cyclo-(l-Pro-l-Val), cyclo-(l-Pro-l-Phe) and cyclo-(l-Pro-l-Leu). The combination of these diketopiperazines indicated additive and, occasionally, synergistic antifungal effects. These results indicated a potential for some bacteria to inhibit the growth of S. sclerotiorum and reduce its associated disease on carrots postharvest.

Résumé

Les composts sont connus pour contenir des bactéries bénéfiques, qui peuvent être antagonistes des agents pathogènes des plantes. Ces travaux de recherche ont évalué si la croissance de Sclerotinia sclerotiorum, agent causal de la moisissure blanche de la carotte, peut être réduite à l’aide de bactéries antagonistes isolées à partir de compost forestier. Des expériences in vitro et in vivo ont démontré que les bactéries des genres Pseudomonas et Bacillus peuvent inhiber la croissance mycélienne et réduire la moisissure blanche. Les souches F9-2 et F9-12 de Bacillus subtilis et la souche F9-7 de Pseudomonas arsenicoxydans ont montré les propriétés inhibitrices les plus élevées. Trois dipeptides cycliques (dicétopipérazines) ont été caractérisés à partir des filtrats de culture antifongiques de P. arsenicoxydans F9-7. Testées contre S. sclerotiorum, les dicétopipérazines ont montré l’activité inhibitrice suivante, par ordre croissant : cyclo-(l-Pro-l-Val), cyclo-(l-Pro-l-Phe), et cyclo-(l-Pro-l-Leu). La combinaison de ces dicétopipérazines a indiqué des effets antifongiques additifs et, parfois, synergiques. Ces résultats indiquent que certaines bactéries peuvent inhiber la croissance de S. sclerotiorum et réduire la maladie qui lui est associée sur les carottes après la récolte.

Keywords:

• Bacillus
• carrot
• diketopiperazines
• Pseudomonas
• Sclerotinia sclerotiorum
• white mould

Mots-clés:

• Bacillus
• carotte
• dicétopipérazines
• Pseudomonas
• Sclerotinia sclerotiorum
• moisissure blanche

Acknowledgements

The authors thank Alex Aitken for technical assistance. This research was funded by the Natural Sciences and Engineering Council of Canada (NSERC) grant RGPIN-2020-06406 to Tyler J. Avis.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Supplementary material

Supplemental data for this article can be accessed online here: https://doi.org/10.1080/07060661.2024.2308148.

Additional information

Funding

This work was supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada [RGPIN-2020-06406].