Protease enzymes from Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas aeruginosa as potential bioagents against Pratylenchus loosi

Abstract

Root lesion nematode of tea (Pratylenchus loosi) is one of the most dangerous and destructive pests in all areas of the world where tea grows. Rhizobacteria with nematicidal properties were screened using the soils of root lesion nematode-infected tea fields located in Guilan province, Iran. Effective bacteria were identified based on molecular and biochemical methods. Protease enzyme production was investigated on skim milk agar (1%) medium. The effects of temperature and pH on the amount of protease production by bacteria were investigated. Three protease inhibitors, namely PMSF, EDTA and 1,10-phenanthroline, were investigated. In total, 150 bacterial strains were isolated from tea rhizosphere using the spread-plating technique and nutrient agar medium, of which four bacterial isolates of Pseudomonas spp. had nematicidal properties in the range of 84.98% to 95.24%. Two of the bacterial isolates, RH25 (Pseudomonas aeruginosa) and RH37 (Pseudomonas fluorescens), had the largest clear zone of proteolysis on skim milk agar and were subjected to various biochemical tests. The influences of time (1 to 120 h), temperature (22 to 37°C) and pH (7.0 to 8.5) were investigated in the production of protease. The highest enzyme production was obtained from growing RH37 and RH25 on mineral medium when incubated at temperatures of 26°C and 30°C for 72 and 96 h and at initial pH values of 7.2 and 7.6, respectively. Proteases obtained from RH37 (P. fluorescens) belonged to the metalloprotease and serine protease families and the one produced by RH25 (P. aeruginosa) was a metalloprotease. According to the results of this research, the most effective control mechanism of these bacteria against nematodes is the production of bacterial protease. This mechanism can be exploited to control nematodes.

Résumé

Le nématode des lésions racinaires du thé (Pratylenchus loosi) est l’un des ravageurs les plus dangereux et les plus destructeurs dans toutes les régions du monde où l’on cultive le thé. Des rhizobactéries aux propriétés nématicides ont été sélectionnées dans les sols des champs de thé infectés par le nématode des lésions racinaires dans la province de Guilan, en Iran. Les bactéries efficaces ont été identifiées sur la base de méthodes moléculaires et biochimiques. La production d’enzymes protéases a été étudiée sur un milieu gélosé au lait écrémé (1%). Les effets de la température et du pH sur la production de protéase par les bactéries ont été étudiés. Trois inhibiteurs de protéase, à savoir le PMSF, l’EDTA et la 1,10-phénanthroline, ont été étudiés. Au total, 150 souches bactériennes ont été isolées de la rhizosphère du thé à l’aide de la technique de l’étalement et du milieu gélosé nutritif, dont quatre isolats bactériens de Pseudomonas spp. ayant des propriétés nématicides comprises entre 84,98 % et 95,24 %. Deux des isolats bactériens, RH25 (Pseudomonas aeruginosa) et RH37 (Pseudomonas fluorescens), présentaient la plus grande zone claire de protéolyse sur la gélose au lait écrémé et ont été soumis à divers tests biochimiques. Les influences du temps (1 à 120 h), de la température (22 à 37°C) et du pH (7,0 à 8,5) ont été étudiées dans la production de protéase. La production d’enzymes la plus élevée a été obtenue à partir des cultures RH37 et RH25 sur milieu minéral lorsqu’elles ont été incubées à des températures de 26°C et 30°C pendant 72 et 96 h et à des pH initiaux de 7.2 et 7.6, respectivement. Les protéases obtenues à partir de RH37 (P. fluorescens) appartenaient aux familles des métalloprotéases et des sérine-protéases et celle produite par RH25 (P. aeruginosa) était une métalloprotéase. Selon les résultats de cette recherche, le mécanisme de contrôle le plus efficace de ces bactéries contre les nématodes est la production de protéases bactériennes. Ce mécanisme peut être exploité pour lutter contre les nématodes.

Keywords:

• Bacteria
• Camellia sinensis
• enzymes
• nematicidal property
• root lesion nematode

Mots-clés:

• Bactéries
• Camellia sinensis
• enzymes
• nématode des lésions racinaires
• propriété nématicide

Acknowledgments

This experiment has been funded by projects from the Islamic Azad University, Rasht Branch, Iran.

Disclosure statement

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

Ethical approval

This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.

Authors’ contributions

MRSM and HR designed the research; MRSM analysed the data; MRSM and HR contributed materials and preliminary imaging method development; MRSM and HR wrote the article; AH edited the manuscript. All authors reviewed the manuscript.