Evaluation of chemical pre-treatment for biodegradation of agricultural lignocellulosic wastes byAspergillus niger

Summary Chemical pre-treatment with NaOH, NaClO₂ or peracetic acid of wheat straw, bagasse, corn cobs and groundnut shells increased cellulose utilization, cellulase activity and protein content ofAspergillus niger AS-101 used as a test biodegradative microorganism.

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Resumen El pre-tratamiento químico con NaOH, NaClO2 o àcido peracético de paja de trigo, bagazo, mazorcas de maíz y cáscaras de cacahuete, incrementó la utilización de celulosa, la actividad celulásica y el contenido en proteínas deAspergillus niger AS-101.

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Résumé Le prétraitement chimique par NaOH, NaClO₂ ou par l'acide peracétique de la paille de froment, de la bagasse, des épis de maïs ou des coquilles d'arachide, augmente l'utilisation de la cellulose, l'activité de la cellulase et le contenu en protéines d'Aspergillus niger AS-101, utilisé comme souche test dans la biodégradation par les microorganismes.

     

Glucoamylase production byAspergillus awamori on rice flour medium and partial characterization of the enzyme

Summary Aspergillus awamori ATCC 22342 was selected from 12 strainsof Aspergillus spp.and Rhizopus spp. as the best producer of amylase. Optimal growth conditions for the enzyme production in shake flasks were provided by: a medium containing 60 g/1 rice flour, 0.075% (w/v) NaNO₂ and 0.075% (v/v) corn-steep liquor, a temperature of 30° C and initial pH value of 6.5. The enzyme was characterized as a glucoamylase with a molecular weight of 49,000. Maximum enzyme activity occurred at 45 C and pH 5.8. The enzyme was stable at 40° C and lost 70 and 90% of activity when heated for 30 min at 50 and 60°C, respectively. Thermal inactivation was slowed in the presence of starch. Michaelis-Menten constants for soluble starch and dextrin were estimated as 12.5 and 33.3 mg/ml, respectively. This enzyme may be used for the production of glucose-rich syrups from rice starch.

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Producción de glucoamilasa por Aspergillus awamori en harina de arroz y caracterización parcial del enzima

Resumen Aspergillus awamori ATCC 22342 se seleccionó entre 12 cepas deAspergillus spp. y deRhizopus spp. como el mejor productor de amilasa. La condiciones óptimas de crecimiento para la producción del enzima en frascos de agitación fueron las siguientes: un medio con la composicion siguiente: 60 g/1 de harina de arroz, 0.075% (m/v) NaNO₂ y 0.075% (v/v) de extracto de maíz (corn steep liquor); una temperatura de 30°C y un pH inicial de 6.5. El enzima fue caracterizado como una glucoamilasa de peso molecular 49,000. La máxima actividad enzimática se obtuvo a 45°C con un pH de 5.8. El enzima era estable a 40 C pero perdió un 70 y un 90% de su actividad cuando se calentó durante 30 min a 50 y 60° C respectivamente. La inactivación térmica fue más lenta en presencia de almidón. Las constantes de Michaelis-Menten para almidón soluble y para dextrina se estimaron como 12.5 y 33.3 mg/ml respectivamente. Este enzima puede utilizarse para la producción de jarabes ricos en glucosa a partir de almidón de arroz.

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Production de glucoamylase par Aspergillus awamori cultivé sur milieu à la farine de riz et caractérisation partielle de l'enzyme

Résumé Aspergillus awamori ATCC 22342 a été sélectionné parmi 12 souches d'Aspergillus spp. et deRhizopus spp. comme étant le meilleur producteur d'amylase. Les conditions optimales de croissance pour la production d'enzyme en fioles agitées sont: un milieu contenant 60 g/1 de farine de riz, 0.075% (w/v) de NaNO₂ et 0.075% (v/v) de liqueur de corn steep, une température de 30° C et un pH initial de 6.5. L'enzyme a été caractérisé comme étant une glucoamylase de poids moléculaire 49,000. L'activité maximum de l'enzyme se situe à 45°C et pH 5.8. L'enzyme est stable à 40°C et perd 70 et 90% de son activité par chauffage pendant 30 min à 50 et à 60°C, respectivement. L'inactivation thermique est ralentie en présence d'amidon. Les constantes de Michaelis-Menten pour l'amidon soluble et pour la dextrine ont été éstimées, respectivement, à 12.5 et 33.3 mg/ml. Cet enzyme peut être utilisé pour la production de sirops riches en glucose à partir d'amidon de riz.

     

Cultivation ofPleurotus florida mushroom on rice straw and biogas production from the spent straw

Rice straw, used as a substrate for three successive crops of the fruiting bodies ofPleurotus florida having 22% protein, had less cellulose but more nitrogen and ash than the original straw.In vitro digestibility using bacterial cellulase released 4.3-fold more reducing sugars per g cellulose from spent straw than from plain straw. There was 8-fold increase in biogas production from the spent straw compared with the original when used either in 31 (w/w) or 11 (w/w) combination with cattle dung.

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Résumé La paille de riz, utilisée comme substrat pour trois récoltes successives de corps fruités dePleurotus florida, à 22% de protéines, contenait moins de cellulose mais plus d'azote et de cendres que la paille originelle. La digestionin vitro par une cellulase bactérienne, relarguait 4.3 fois plus de sucres réducteurs par g de cellulose à partir de la paille résiduaire qu'à partir de la paille originelle. On observe un accroissement de 8 fois dans la production de biogas à partir de la paille résidualle par rapport à la paille originelle lorsque cellesci sont utilisées en combinaison avec la bouse de vache dans les proportions soit de 31 soit de 11 (p/p).

     

Purification and some properties of a thermostable protease ofThermoactinomyces thalpophilus

Summary A thermostable protease fromThermoactinomyces thalpophilus was purified to give a single protein band on disc PAGE with a molecular size of 55000 Da. Optimal proteolytic activity of the purified protease was at pH 6.0 and 70°C. The enzyme was maximally stable between pH 5.0 and 8.0 and retained 62% of its original activity at 70°C after 30 min. Temperature stability was not improved in the presence of Ca²⁺ (1mm). Enzyme activity was inhibited by AG⁺, Hg²⁺, Ba²⁺ and Co²⁺, partially inhibited byo-phenanthroline but not by diisopropylfluorophosphate (5mm).

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Resumen Se purificó una proteína termoestable deThermoactinomyces thalpophilus que dió una sola banda proteica al someterla a una electroforesis en columna de poliacrilamida (PAGE) y un tamaño molecular de 55.000 Da. La actividad proteolítica de la proteína purificada era óptima a pH 6.0 y 70°C. El enzima tenía máxima estabilidad entre pH 5.0 y 8.0 y retuvo un 62% de su actividad original despues de 30 min at 70°C. La estabilidad térmica no mejoró en presencia de Ca²⁺ (1mm). La actividad enzimática fue Inhibida por Ag⁺

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Résumé Une protéase thermostable deThermoactinomyces thalpophilus a été purifiée jusqu'à donner une bande protéique unique sur un disque PAGE avec un poids moléculaire de 55000 daltons. L'activé protéolytique optimum de la protéase purifiée se situe à pH 6.0 at à 70°C. L'enzyme présente son maximum de stabilité entre pH 5.0 et 8.0 et conserve 62% de son activité originelle après 30 min à 70°C. La stabilité à la température n'est pas améliorée en présence de Ca²⁺ 1mm. L'activité enzymatique est inhibée par Ag⁺, Hg²⁺, Ba²⁺ et Co²⁺. Elle est partiellement inhibée par l'o-phénanthroline mais elle n'est pas inhibée par le di-iso-propylfluorophosphate 5mm.

     

Rapid method for isolation and purification of protoplasts from epidermal tissue ofVicia faba L. leaves

Summary A method has been developed for isolating and purifying epidermal and guard cell protoplasts (ECPs and GCPs) from leaves ofVicia faba L. This method has three essential characteristics: 1) requires only small quantities of initial plant tissue; 2) is rapid, being based on a two-step enzymatic digestion and purification by discontinuous density gradient centrifugation using Percoll, and 3) gives a high viability of purified protoplasts. The procedure yielded about 6% ECPs and 10% GCPs on the basis of their occurrence on epidermal foliar tissue, the final suspension of protoplasts being 100% pure. Cell viability was assessed by the ability of each protoplast type to accumulate neutral red in their vacuoles. Values of 90% and 95% were obtained for ECPs and GCPs respectively. The complete lack of cell wall after enzymatic treatment was checked at the light microscope level by the absence of Calcofluor fluorescent staining of cellulosic material. Representative counts for purified ECPs and GCPs obtained at the interfaces of 20/30% and 40/80% Percoll gradients were 1.32×10⁵ and 3.7×10⁵ elements/ml, which represents a yield of 930 and 2,200 protoplasts/cm² of epidermal tissue respectively. The integrity of the plasma membrane and organelles after the isolation procedures was confirmed by transmission electron microscopy and by the ability of protoplasts to exclude Evans blue.

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Resumen Se ha desarrollado un método para el aislamiento y purifición de protoplastos de células epidérmicas y células guardianas (PCEs PCGs) de hojas deVicia faba L. Este método posee tres características esenciales: 1) solamente requiere pequeñas cantidades de tejido vegetal inicial; 2) rapidez, en base a una digestión enzimática de sólo dos etapas y centrifugación en gradiente discontinuo de Percoll, y 3) la elevada viabilidad de los protoplastos purificados. Este método permitió obtener ca. 6% de PCEs y 10% de PCGs sobre la base de su ocurrencia en el tejido epidérmico foliar, con una pureza del 100% para las suspensiones finales de protoplastos. Se determinó la viabilidad de cada tipo celular por su habilidad de acumular rojo neutro en sus vacuolas, obteniéndose valores de 90% y 95% para PCEs y PCGs respectivamente. Se determinó la ausencia total de pared celular después del tratamiento enzimático mediante microscopía de fluorescencia con Calcofluor, específico para sustancias celulósicas. El recuento de PCEs y PCGs purificados — obtenidos en las interfases 20/30% y 40/80% del gradiente de Percoll — fue de 1,32×10⁵ y 3,7×10⁵ elementos/ml, lo cual representó un rendimiento de 930 y 2200 protoplastosi cm² de tejido epidérmico respectivamente. La integridad de la membrana plasmática y de las organelas fue confirmada por microscopía electrónica de transmisión y por la habilidad de los protoplastos de excluir azul de Evans.

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Résumé Une méthode a été développée pour l'isolement et la purification de proto-plastes épidermiques (ECPs) et de cellules de garde (GCPs) de feuilles deVicia faba L. Cette méthode présente trois caractéristiques essentielles: 1) Elle ne requiert que de petites quantités du tissu végétal originel; 2) elle est rapide, car elle se base sur une digestion enzymatique en deux étapes et une purification dans un gradient discontinu de densité utilisant le Percoll, et 3) elle fournit une forte proportion de protoplastes prufiés bien vivants. La procédure fournit environ 6% d'ECPs et 10% de GCPs sur la base de leur présence dans le tissue foliaire épidermique et d'une suspension pure à 100% de protoplastes. La viabilité des cellules a été testée par la capacité de chaque type de protoplaste d'accumuler de rouge neutre dans ses vacuoles. On a obtenu des valeurs de 90% et de 95% respectivement pour les ECPs et les GCPs. L'absence totale de paroi cellulaire après le traitement enzymatique a été vérifiée au microscope optique par l'absence de fluorescence après coloration du matériel cellulosique par le calcofluor. Des comptages typiques pour les ECPs et les GCPs purifiés obtenus aux interfaces 20/30% et 40/80% des gradients de Percoll ont donné 1.32×10⁵ et 3.7×10⁵ éléments/ml, ce qui représente des rendements respectifs de 930 et de 2200 protoplastes par cm² de tissue épidermique. L'intégrité de la membrane plasmique et des organites après les procédures d'isolement a été confirmée par microscopie électronique à transmission et par la papacité de protoplastes d'exclure le bleu d'Evans.

     

Observations on the use ofSesbania rostrata as green manure in paddy fields

Summary Sesbania rostrata is a wild annual legume that grows in West Africa in waterlogged soils during the rainy season. This plant can bear N₂-fixing nodules on roots and stems at the same time. Stem nodules result from the infection of predetermined sites (dormant root primordia distributed on the stems) by a specific strain ofRhizobium. The mode of infection ofS. rostrata is unique among the legumes, as it involves both an intercellular invasion by rhizobia and the development of infection threads. Inoculation of the stems is achieved by spraying a liquid culture of the specificRhizobium on the shoots. Properly inoculatedS. rostrata can fix up to 200 kg N₂/ha in 50 days. A unique property ofS. rostrata is to nodulate and fix nitrogen even when the amount of combined nitrogen in the soil is high. Based on 1 m² microplot trials conducted in Senegal during the summer the use ofS. rostrata as green manure doubled rice yields. These results were later confirmed in trials conducted on 25 m² plots. In winter, when the day length is shorter,S. rostrata grows poorly but flowers readily.Sesbania rostrata trials should be conducted in two successive stages: (1) assessment ofS. rostrata behaviour in a given geographic region; (2) assessment of the effect ofS. rostrata green manure on rice yields.

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Observaciones sobre el uso de Sesbania rostrata como abono verde en arrozales

Resumen Sesbania rostrata es una planta leguminosa anual que crece espontaneamente en el Oeste de Africa en suelos inundados durante la temporada de lluvias. Esta planta puede formar nódulos fijadores de nitrógeno en raíces y tallos simultaneamente. Los nódulos en tallos resultan de la infección por una cepa específica deRhizobium de lugares predeterminados (primordios de raíces latentes, distribuidos en el tallo). El tipo de infección que ocurre enS. rostrata es único en leguminosas ya que aparte de una invasión intercelular deRhizobium conlleva el desarrollo de hebras de infección. La inoculación de los tallos se realiza pulverizando sobre estos una cultura líquida delRhizobium especifico mediante un spray.Sesbania rostrata adecuadamente inoculada puede fijar hasta 200 kg/ha de nitrógeno en cincuenta días. Una propiedad singular de esta planta es su capacidad para nodular y fijar nitrógeno aún cuando el nitrógeno combinado existente en el suelo sea elevado. En experiencias realizadas durante el verano en Senegal en pequeñas parcelas de un metro cuadrado el uso deS. rostrata como abono verde dobló la cosecha de arroz. Estos resultados se confirmarén más tarde en parcelas experimentales de 25 m². Durante el invierno cuando el dia se acorta nel crecimiento deS. rostrata se ve frenado y tiene lugar la floración. Los próximos ensayos conS. rostrata deberían de realizarse a dos nivels: (1) estudio del comportamiento deS. rostrata en una determinada área geográfica; (1) estudio del efecto de la utilización deS. rostrata como abono verde en arrozales.

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Observations sur l'utilisation de Sesbania rostrata comme engrais vert dans les rizières

Résumé Sesbania rostrata est une légumineuse annuelle poussant dans les sols inondés de l'Afrique de l'Ouest pendant la saison des pluies. Cette plante peut porter des nodules fixateurs d'azote à la fois sur les racines et sur les tiges. Les nodules de tige proviennent de l'infection de sites prédéterminés (primordia de racines répartis sur les tiges) par une souche spécifique deRhizobium. Le mode d'infection deS. rostrata est unique parmi les légumineuses; il comporte en effet deux étapes: invasion intercellulaire par lesRhizobiums et développement de cordons d'infection. On inocule les tiges en pulvérisant sur les parties aériennes une culture liquide duRhizobium spécifique. S'il est convenablement inoculé,S. rostrata peut fixer jusqu'à 200 kg N₂/ha en 50 jours. Une caractéristique remarquable deS. rostrata est de noduler et de fixer l'azote même en présence de doses élevées d'azote combiné dans le sol. Des expériences conduites pendant l'été sur des microparcelles de 1 m² au Sénégal ont montré que l'utilisation deS. rostrata comme engrais vert pourrait doubler les rendements du riz. Ces résultats ont été confirmés ultérieurement sur des parcelles de 25 m². En hivers, lorsque la durée du jour est plus courte,S. rostrata se développe mal et fleurit facilement. Les essais à conduire surS. rostrata doivent comporter deux étapes: (1) évaluation du comportement deS. rostrata dans une région géographique donnée; (2) évaluation de l'effet de l'emploi de l'engrais vertS. rostrata sur les rendements du riz.

     

Scientists' judgements of the prospects for biological nitrogen fixation research

Summary More than 100 scientists responded to a mail survey concerning prospects for 33 technological developments related to biological nigrogen fixation. Respondents anticipated that most of the hypothesized developments in the legume/Rhizobium and rice/Azolla areas would occur in the next 10 years, while generally developments in nitrogen-fixing cereals and other research would occur later. An additional 28 technological advances were suggested by respondents. Scientists responded that the increasing cost of chemical fertilizer was the major driving force, lack of trained extension workers the major constraint, and research funding the most important issue concerning the development and adoption of the technology.

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Resumen Más de 100 científicos han contestado a una encuesta por correo sobre las perspectivas de 33 avances tecnológicos relacionados con la fijación biológica de nitrógeno. Los encuestados anticiparon que la mayor parte de los hipotéticos avances en los temas: leguminosas/Rhizobium y arroz/Azolla ocurrirían en los próximos 10 años, mientras que descubrimientos en cereales fijadores de nitrógeno y otros temas afines ocurrirían más tarde. Los encuestados sugirieron además otros 28 posibles avances tecnológicos. Los científicos identificaron la carestía de los fertilizantes como el motivo más importante que impulsa la investigación en estas areas, señalaron la falta de extensionistas cualificados como el mayor problema y la financiación de la investigación como la cuestión más importante para el desarrollo e implementación de neuvas tecnologías.

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Résumé Plus de 100 scientifiques ont répondu à une enquête menée par courrier et concernant la perspective de 33 développements technologiques relatifs à la fixation biologique de l'azote. Ces scientifiques anticipent que la plupart des développements prévus par hypothèse dans domaines des interractions légumes-Rhizobium et riz/Azolla vont se réaliser dans les 10 prochaines années, tandis que d'une manière plus générale, les développements dans les céréales fixatrices d'azote et d'autres domaines de recherche, vont se réaliser plus tard. Ces scientifiques suggèrent en outre 28 développements technologiques supplémentaires. Ils ont fait savoir que le coût accru de fertilisants chimiques était la force motrice principale, que le manque d'ouvriers qualifiés d'entretien était la contrainte principale et que la subsidation de la recherche était l'objectif le plus important pour le développement et la popularisation de cette technologie.

     

Fixation d'azote par les cyanobacteries dans les rizières du Mali

Résumé La fixation de l'azote par les cyanobactéries a été étudiée pendant un cycle végétatif dans trois rizières pluviales soudano-sahéliennes ne recevant pas d'engrais azoté. Lorsque l'illumination solaire est forte, et en l'absence de couvert végétal, l'activité réductrice de l'acétylène (ARA) présente deux maximums, en fin de matinée et au milieu de l'après-midi. Dans le cas d'une intensité lumineuse moyenne ou faible et d'une couverture dense, on constate un maximum unique en fin de matinée ou début d'après-midi. Au cours du cycle cultural, l'ARA présente deux maximums, l'un au moment du tallage, l'autre à maturation du riz. En ce qui concerne les cyanobactéries fixatrices, le premier maximum correspond à la prédominance d'espècesd'Anabaena, et le second à la prédominance d'espèces deCylindrospermum. Dans une des rizières étudiées, aucune forme fixatrice de l'azote n'a été observée. Plusieurs espèces hétérocystées non-fixatrices ont été identifiées. Des expériences en vases de végétation ont confirmé l'inhibition de TARA des cyanobactéries par les fortes intensités lumineuses. LesOscillatoria se protègent contre la lumière par phototactisme négatif (enfouissement dans le sol) et par un processus de photocinèse agrégative.

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Nitrogen fixation by cyanobacteria in paddy fields of Mali

Summary Nitrogen fixation by cyanobacteria was studied during a cropping cycle in three rain paddy fields of Mali that had not received exogenous nitrogen. Under intense sunlight and in the absence of a crop canopy, the acetylene reducing activity (ARA) showed two maxima, at the end of morning and in mid-afternoon. With medium or low intensity of light and dense plant cover, a single maximum was observed at the end of the morning. In the course of the cropping cycle, ARA showed two maxima, at the tillering period and at crop ripening. In regard to the nitrogen-fixing cyanobacteria, the first ARA peak corresponded to the predominance ofAnabaena species and the second one to the predominance ofCylindrospermum species. No nitrogen-fixing forms were observed in one of the paddy fields studied. A number of heterocystic non-fixing species have been identified. Pot experiments confirmed the inhibition of ARA in cyanobacteria by high light intensity.Oscillatoria spp. are self-protected against light by negative phototactism and by a process of photokinetic agregation.

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Fijación de nitrógeno por cianobacterias en arrozales de Malí

Resumen Le fijación de nitrógeno por cianobacterias se estudió, durante un ciclo vegetativo completo, en tres arrozales de tipo pluvial, en Malí, a los que no se aportó ningún abono nitrogenado. Cuando la intensidad de la luz solar es fuerte y en ausencia de cubierta vegetal la actividad reductora de acetileno (ARA) presenta dos máximos: el primero al final de la mañana y el segundo a media tarde. Con una intensidad luminosa media o baja y una cubierta vegetal densa se observó un único máximo al final de la mañana o principio de la tarde. Durante el ciclo del cultivo la ARA presenta dos máximos: el primero relacionado con el momento de formación de la espiga y el segundo con la maduración del arroz. En cuanto concierne a las cianobacterias fijadoras, el primer máximo corresponde a una predominancia de especies deAnabaena y el segundo a una de especies deCylindrosporum. En uno de los arrozales estudiados no se ha observado ninguna forma fijadora de nitrógeno. Se han identificado especies no fijadoras de nitrógeno aunque formadoras de heterocistes. La inhibición de ARA por fuertes intensidades luminosas se ha confirmado mediante experiencias en maceta. LasOscillatoria spp. se autoprotegen de la luz mediante fototactismo negativo (se entierran en el suelo) y gracias a un proceso de fotocinesis agregativa.

     

Production and stabilization of cellulases fromTrichoderma reesei

Summary Production of exoglucanase and endoglucanase in batch culture ofT. reesei QM 9414 was growth-associated both in lactose and leached beet pulp media. Endoglucanase remained stable whilst the organism was in the stationary phase but exoglucanase activityy decreased sharply at the onset of the stationary phase. Addition of the protease inhibitor phenylmethylsulphonyl fluoride (PMSF) towards the end of growth produced complete protection toward protease inactivation, exoglucanase being stabilized even in prolonged stationary phase. The stability of exoglucanase in the presence or absence of mycelium, with and without PMSF addition, showed that endogenous cell-free and cell-associated proteases weree responsible for exoglucanase inactivation in the stationary phase. Inactivation of exoglucanase depended on the physiological stage of the cultures, the enzyme remaining stable as long as the culture was in an active growth phase.

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Resumen La producción de exoglucanase y endoglucanasa deT. reesei QM 9414 en cultivo por lotes en medios con lactosa y coseta agotada de remolacha como fuentes de carbono, fue asociada al crecimiento. La endoglucanasa permaneció estable en fase estacionaria, pero la actividad de exoglucanase disminuyó drásticamente al entrar el cultivo en dicha fase. La adición del inhibidor de proteasas PMSF hacia el final de la fase de crecimiento provocó la total inactivación de las proteasas producidas, lográndose estabilizar la exoglucanasa aún en prolongada fase estacionaria. Se analizó la estabilidad de exoglucanasa en presencia y ausencia de micelio, con y sin adición de PMSF; los resultados muestran que proteasas endogenas extracelulares y asociadas a la célula son responsables de la inestabilidad de la exoglucanasa en fase estacionaria. La inactivación de la exoglucanasa depende del estado fisiológico del cultivo, ya que la enzima permanece estable mientras el cultivo se encuentra en crecimiento.

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Résumé La production d'exoglucanase et d'endoglucanase dans les cultures deT. reesei QM 9414 en milieu non renouvelé est associée à la croissance tant du lactose que du jus d'extraction de la pulpe de betterave. L'endo-glucanase reste stable tant que le microorganisme est dans sa phase stationnaire de croissance tandis que l'activité exoglucanasique décroit rapidement dès le début de cette phase stationnaire. L'ajour du fluorure de phenylmethylsulfonate (PMSF), un inhibiteur protéolytique, vers la fin de la croissance a exercé une protection complète contre l'inactivation par la protéase: l'exoglucanase était protégée dans ces conditions même en phase stationnaire prolongée. La stabilité de l'exoglucanase en présence ou en absence de mycelium, avec ou sans ajout de PMSF démontre la responsabilité des exo-protéases endogènes solubles et de protéases associées aux cellules dans l'inactivation de l'exoglucanase dans la phase stationnaire. L'inactivation de l'exoglucanase dépend de l'état physiologique des cultures. En effet, l'enzyme reste stable aussi longtemps que la culture est en phase active de croissance.

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Based on a paper presented at the First Latin American Congress on Biotechnology, Tucumán, Argentina, October 4–8, 1987.     

Production of β-glucosidase byCladosporium resinae

Summary Cladosporium resinae QM 7998 produced high activities of extracellular and constitutive -glucosidase when grown on a variety of sugars or cellulose. Starch and ribose induced enzyme synthesis several fold.Cladosporium resinae could utilize agricultural waste residues for growth and -glucosidase production. The initial pH of the medium had a marked effect on enzyme prowduction and optimum pH was between 4.0 and 5.0 depending on the assay method. Mixed culturing ofC. resinae with yeasts, viz.Saccharomyces cerevisiae andCandida utilis, increased the -glucosidase production while that with other fungi decreased the enzyme yield. The- glucosidase preparation fromC. resinae significantly increased the saccharification of rice and wheat straw (untreated or delignified) withTrichoderma reesei QM 9414 cellulase preparation.

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Résumé Cladosporium resinae QM 7998 produit des concentrations élevées de -glucosidase tant extracellulaire que constitutive lorsqu'elle croît sur une variété de sucres ou sur la cellulose. On a trouvé que l'amidon et le ribose augmentent de plusieurs fois la quantité d'enzyme synthétisée.Cladosporium resinae peut utiliser des résidus agricoles pour sa croissance et pour la production de -glucosidase. Le pH initial du milieu exerce un effet marqué sur la production d'enzyme et le pH optimum est compris entre 4.0 et 5.0 selon les conditions de l'essai. La croissance mixte deCladosporium resinae avec diverses levures, notammentSaccharomyces cerevisiae etCandida utilis, augmente la production de -glucosidase tandis que celle avec d'autres moisissures diminue le rendement en enzyme. La -glucosidase deCladosporium resinae augmente de manière significative la saccharification des pailles de riz et de froment (non-traitées ou délignifiées) traités par la cellulase deTrichoderma reesei QM 9414.

     

Estudio micologico de un caso de Micetoma por Cephalosporium en Puerto Rico

Resumen Hemos descrito un Cephalosporium como agente etiológico en un caso de Pié de Madura puertorriqueño. Este hongo crece bien en los medios ordinarios de laboratorio produciendo colonias características y dando origen a un pigmento difusible cuyo color varía de acuerdo con los ingredientes dal agar. Al examen microscópico, los cultivos nos revelan un gran número de conidios alargados que se caracterizan por su gran tamaño, su pronunciado eneorvamiento y su tabicación interna, a más de lo cual se notan muchos clamidosporos de morfología variadísima y, finalmente, estructuras nodulares muy semejantes a las que se desarrollan en ciertas especies del género Trichophyton. La identificatión específica del parásito ha quedado pendiente hasta tanto pueda hacerse un estudio comparativo de otras tres especies cefalospóricas que parecen guardar estrecha analogía con la nuestra a juzgar por las descripciones que de aquellas se han hecho.Sea cual fuere su posición sistemática, la especie aquí descrita no había sido encontrada nunca antes en las lesiones del micetoma. La literatura médica solamente registra otro caso de esa enfermedad producido por Cephalosporium. Se trataba entonces de una infectión contraida en el Brasil que tuvo como agente etiológico en parásito, distinto del nuestro, el cual fué estudiado y clasificado por Leão y Lobo como especie nueva : el Cephalosporium recifei.     

Extracellular enzymes of some black aspergilli in Singapore

Summary Ten strains ofAspergillus niger and one strain ofA. awamori showed proteolytic activity and amylolytic and cellulolytic activities were observed in all the strains except inA. niger isolated from rice grains.Aspergillus awamori was shown to be the best producer of amylolytic enzymes but poorest for cellulases. All the strains were shown to be good producers of proteolytic enzymes while the strain from rubber wood seemed to be the best cellulase-producing strain. Both single conidium and hyphal tip inoculation techniques gave similar results. Differences in the levels of extracellular enzymes produced by similar strains were also observed using the two different techniques.

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Enzimas extracelulares de algunos aspergillus negros de Singapur

Resumen Se han aislado diez cepas deAspergillus niger y una deA. awamori que presentan buena actividad proteolítica. Todas las cepas, excepto una deA. niger, aislado de granos de arroz, mostraron, además actividades amilolíticas y celulolíticas. Los mejores productores de enzimas celulolíticas y amilolíticos parecen ser, respectivamente, la cepa deA. niger aislada de madera de caucho yA. awamori. Aspergillus awamori es, sin embargo, el peor productor de celulasas. Se han usado dos técnicas de inoculación, a partir de una solo conidio o bien a partir de un trozo de hifa, obteniéndose resultados comparables. Utilizando estas mismas técnicas se han observado variaciones en las cantidades de enzimas excretados por cepas semejantes.

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Enzymes exo-cellulaires de certains aspergilli noirs isolés à Singapour

Résumé Dix souches d'Aspergillusniger et une d'A.awamori ont été étudiées. Toutes ces souches ont une activité protéolytique et toutes, sauf une souche d'A.niger isolée à partir de grains de riz, ont des activités amylolytiques et cellulolytiques. Il a été constaté qu'Aawamori est le meilleur producteur d'enzymes amylolytiques, mais le moins bon producteur de cellulases. Toutes les sourches sont bonnes productrices d'enzymes protéolytiques, et celle provenant d'un arbre à caoutchouc est la meilleure productrice de cellulase. Les techniques d'inoculation avec une conidie unique ou avec une extrémité d'hyphe donnent des résultats similaires. Les différences de niveau des enzymes exo-cellulaires produits par des souches similaires ont également été observées avec ces deux techniques différentes.

     

Effect of organic compounds on the microbiological leaching of a complex sulphide ore material

Summary Microbiological leaching of metals from sulphide ore material was evaluated with a pure culture ofThiobacillus ferrooxidans and with three mixed cultures of acidophiles. Organic carbon amendment was found to be a prerequisite for the microbiological extraction of metals from this ore material, regardless of the culture tested. The concentration of the organic compounds necessary for the biological leaching was related to the pulp density of the ore material. Surfaceactive agents did not increase the recoveries of nickel, zinc, copper and cobalt but several complex organic materials had a positive effect on the bacterial leaching. The chemical leaching was not influenced by the test compounds.

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Resumen La extracción por disolución de metales de un mineral de azufre se evaluó utilizando un cultivo puro deThiobacillus ferrooxidans y tres cultivos mixtos acidófilos. Se observó que la adición de un corrector orgánico carbonadoera un prerrequisito para la extracción microbiológica de metales de este material, independientemente del cultivo utilizado. La concentración de compuestos orgánicos necesarios estaba relacionada con la densidad de la pasta del material. La recuperación de níquel, zinc, cobre y cobalto no se incrementó mediante la adición de agentes tensioactivos, aunque la incorporación de algunos productos orgánicos complejos tuvo un efecto positivo en esta extracción microbiológica. Ninguno de los compuestos ensayados influyó en la extacción por disolución química del material.

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Résumé La lixiviation microbiologique de métaux à partir de minerai de sulfure a été évaluée au moyen d'une culture pure deThiobacillus ferrooxidans et de 3 cultures mixtes d'acidophiles. Un ajout de carbone organique s'est révélé un préréquisite pour l'extraction microbiologique de métaux de ce minerai, quelle que soit la culture utilisée. La concentration en matière organique requise pour la lixiviation biologique dépend de la densité interne du minerai. Les agents tensio-actifs n'ont pas augmenté le recouvrement de nickel, de zinc, de cuivre ou de cobalt, mais plusieurs matériaux organiques complexes ont en un effet positif sur la lixiviation bactérienne. La Lixiviation chimique n'a pas été influencée par les composés testés.

     

Growth ofCandida utils on single- and multicomponent-sugar substrates and on waste banana pulp liquors for single-cell protein production

Summary Large quantities of cull bananas are available world-wide, and often in regions lacking indigenous sources of high-quality protein animal feedstuffs. One possible method of utilizing these wastes is to upgrade them to microbial protein by means of bioconversion of the fermentable sugars of the ripe or over-ripe pulp by the yeastCandida utilis, which is nutritionally well-accepted. Studies of ripeMusa sapientum var. Gros Michel bananas were conducted in order to obtain both the microbial and the engineering data necessary for the development of such an aerobic fermentation process. For banana pulp fermentation liquors in the concentration range 10 to 35% (w/v) fresh weight (FW) banana, the corresponding dry weight banana concentrations and the fraction of insoluble solids before and after sterilization (121°C, 30 min) have been measured and are reported. In addition to fermentation studies of banana liquor prepared from 10% (w/v) fresh whole banana, comparative kinetic studies of the batch growth and substrate assimilation pattern were performed on media containing as the sole soluble carbohydrate source either one of the major banana sugars (glucose, fructose, sucrose) or a mixture of the three. Wherever feasible, the maximum specific growth rate (_max) was evaluated by four different methods: dry weight biomass, optical density, crude protein content of broth insoluble solids and dissolved oxygen history. In addition to the comparative _max results, values of the biomass yield coefficient and the specific respiration rates for each case are presented and discussed. A preliminary process design of the fermentation section of a moderate-scale microbial protein production plant based on 20,000 kg FW banana/day feedstock is presented. The results of this study indicate that such a plant would yield about 2,900 kg/day of protein-enriched product containing 5 wt% moisture and 44 wt% (c. 1,400 kg/day) crude protein.

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Resumen La obtención de grandes cantidades de bananas en mal estado es relativamente sencilla en muchos lugares, a menudo en regiones que carecen de fuentes autóctonas de proteínas de calidad para piensos animales. Una forma de aprovechar estos desechos es incrementar su valor biológico obteniendo proteínas microbianas, nutricionalmente bien aceptadas, mediante bioconversion de los azucares fermentables de las bananas, maduras o pasadas, por la levaduraCandida utilis. Se han realizado estudios en bananas maduras (Musa sapientum var, Gros Michel) afin de obtener los datos precisos, tanto microbiológicos como técnicos, para el desarrollo de este proceso de fermentación aeróbica. Se han medido el peso seco de las bananas utilizadas y la fracción de sólidos insolubles antes y despúes de la esterilización, para los extractor fermetables preparados con un 10% hasta un 35% (p/v) de bananas pesas frescas (FW). Además de los estudios sobre la fermentación en extractos de banana (10% de banana fresca), se han llevado a cabo estudios cineticos comparativos sobre el crecimiento exponencial y sobre el patrón de asimilación de sustrato, en medios que contenían como único carbohidrato soluble uno de los principales azucares de la banana (glucosa, fructosa, saccarosa) o bien una mezcla de los tres. Siempre que fue posible se evaluó la tasa de crecimiento específico máximo (_max) utilizando cuatro métodos distintos: peso seco de la biomasa, densidad óptica, contenido de proteína cruda del residuo insoluble del caldo, y, evolución del oxigeno disuelto. Además de los resultados comparativos de _max, se presentan y se discuten el coeficiente de producción de biomasa y la tasa de respiración específica. Se describe un diseño preliminar de la sección fermentative de una planta de producción de proteínas microbianas para piensos, de tamaño medio, basada en 20 000 kg FW de bananas/día. Los resultados de este diseño indican que la producción de una planta de este tipo oscilaria alredeor de 2900 kg/día de producto enriquecido con proteinas que contendría un 5% de humedad y un 44% (equivale a 1400 kg/día) de proteina cruda.

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Résumé De grandes quantités de refus de bananes sont disponibles dans le monde, souvent dans des régions dépourvues de ressources protéiques indigènes pour l'alimentation animale. Une possibilité d'utilisation de ces déchets est leur enrichissement en protéines microbiennes par conversion des sucres fermentescibles de la pulpe mûre ou blette, grâce à la levureCandida utilis, lequelle est bien acceptée nutritionnellement. Des essais ont été effectués avec des bananes mûres,Musa sapientium var. Gros Michel, dans le but de disposer des informations microbiologiques et biotechnologiques nécessaires pour développer ce procédé de fermentation aérobie. On a utilisé des milieux de fermentation contenant 10 à 35% (poids/volume) de bananes fraîches et on a déterminé le poids sec de banane et les teneurs en matière solide insoluble avant et après stérilisation (121°C, 30 min). Simultanément avec les études sur la fermentation de milieux contenant 10% (p/v) de bananes fraiches, on a procédé comparativement à des études de croissance en batch et d'assimilation du substrat dans des milieux de fermentation contenant comme seule source soluble de carbone soit un des sucres majeurs de la banane (glucose, fructose, saccharose), soit un mélange des trois. Chaque fois que cela a été possible, on a mesuré le taux maximum de croissance (_max) par quatre méthodes différentes: poids sec de la biomasse, densité optique, teneur en protéine brute de la fraction insoluble, et mesure de l'oxygène dissous. Le rendement en biomasse et le taux spécifique de respiration ont été déterminés dans chaque cas particulieur. Un projet préliminaire d'usine pilote de dimension moyenne (20.000 kg de bananes/jour) est présenté. Les résultats de cette étude montrent qu'une telle usine pourrait fournir environ 2.900 kg par jour d'un produit enrichi en protéines, ayant une humidité de 5% et contenant 44% de protéine brute, soit environ 1.400 kg/jour de protéines.

     

Variations in amylase and protease activities amongRhizopus isolates

Summary Variations in amylase and protease activities among 16 local isolates ofRhizopus spp. were assessed.Rhizopus microsporus and theR. arrhizus isolates were consistently good producers of amylase. Good producers of protease wereR. microsporus and theR. oligosporus isolates. No amylase or protease activity was detected inR. stolonifer. The results also showed that

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Resumen Se evaluaron las variaciones en las actividades amilasa y proteasa de 16 aislados locales deRhizopus spp. Los aislados deR. microsporus y deR. arrhizus fueron buenos productores de amilasa en tanto que los aislados deR. microsporus y deR. oligosporus lo fueron de proteasa. No se detectó actividad amilasa ni proteasa enR. stolonifer. Los resultados mostraron además que la producción enzimática variaba entre las deferentes especies deRhizopus spp. aislados y tambien entre aislados de la misma especie. UnRhizopus spp. aislado de pan seco fue tan activo como varias cepas aisladas de tempeh.

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Résumé Les variations en activités amylolytique et protéolytique chez 16 souches isolées localement deRhizopus spp. ont été mesurées. Les souches deRhizopus microsporus et deR. arrhizus se sont avérées systématiquement bonnes productrices d'amylase. Les souches deR. microsporus et deR. oligosporus se sont avérées bonnes productrices de protéase. Ni amylase ni protéinase n'ont été détectées chezR. stolonifer. Les résultats ont également montré que la productivité enzymatique variait d'espèce chezRhizopus, et même parmi différentes souches de la même espèce. La souche deRhizopus isolée de pain bis était aussi active en production d'enzyme que certaines souches isolées de tempeh.

     

Application of immunoprecipitation techniques to the diagnosis of cutaneous and extracutaneous forms of sporotrichosis

Sporotrichosis is a mycosis which in our country has been described as only producing cutaneous and subcutaneous infections; in other countries it has been reported as causing pulmonary, bone, joint and meningeal infections.Possibly the systemic form also occurs in Venezuela since, along with the causative agent, all other factors considered as predisposing to systemic infection exist here.Through immunodiffusion (ID) and immunoelectrophoresis (IEP) and using a filamentous form metabolic antigen from Sporothrix schenckii, we were able to demonstrate precipitating antibodies against this fungus both in patients with cutaneous sporotrichosis, diagnosed by culture of the infecting agent, and in patients with pulmonary lesions. The IEP test showed the presence of an anodic arc which we have called the S arc, which could be one of the specific antigens of S. schenckii.

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Resumen En Venezuela, el diagnóstico de la esporotricosis solo se plantea ante lesiones cutáneas y subcutáneas, sin embargo, no deja de llamar la atención que siendo esta micosis la más frecuente en nuestro medio y existiendo concomitantemente en la población todos los factores predisponentes para que el S. schenckii invada órganos internos, estas localizaciones no han sido descritas.La incorporación del antígeno del S. schenckii para detectar anticuerpos circulantes en la ID en nuestros estudios serológicos de rutina, nos permitió observar la presencia de bandas de precipitación contra este antígeno en sueros de pacientes con lesiones pulmonares, igualmente fueron detectados anticuerpos en pacientes con esporotricosis cutáneas diagnosticadas por cultivo.El estudio de la estructura antigénica de este hongo, puso de manifiesto la presencia de un arco de localización anódica, que podría ser producido por uno de los antígenos específicos de este hongo; este arco que denominamos S fue visualizado en todos los casos positivos de esporotricosis cutáneas, al ser estudiados sus sueros en la IEF.Los estudios realizados en sueros de pacientes con lesiones pulmonares pusieron de manifiesto anticuerpos precipitantes en la ID e IEF, con las caractéristicas de evidenciar más de una línea de precipitación en la ID y un arco S más largo en la IEF, pudiendo ser esto originado por mayor producción de anticuerpos circulantes. Se plantea la necesidad de obtener el cultivo del S. schenckii de las posibles lesiones extracutáneas de esta micosis.

     

World culture collections ofRhizobium

Summary Reliable and efficientRhizobium germplasm banks are essential for the development of research and for practical application. The second edition of the World Catalogue ofRhizobium Collections lists 64 institutions in 38 countries holding some 3000 effective, tested strains. MIRCENs Culture Collections are playing an important role in this way and in the dissemination of valuable strains for legume inoculation. Constraints for development are: adequate facilities and equipment, trained personnel, co-ordination of effort. Recommendations are: preparation of an inventory on technical aspects, new directives for training and for next edition of the Catalogue, establishment of specialized germplasm banks.

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Resumen Los bancos de germoplasma deRhizobium son esenciales tanto para el desarrollo de la investigación como para el de las aplicaciones prácticas. La segunda edición del catálogo mundial de las colecciones deRhizobium cuenta con 64 instituciones repartidas en 38 países con un total de más de 3000 cepas de probada eficacia. Las colecciones de cultivos de los MIRCEN tienen un papel importante tanto en su valor intrínseco como en la distribución de cepas eficaces para la inoculación de leguminosas. Los principales problemas con los que se enfrenta su desarrollo son: facilidades adecuadas y equipamientos; personal cualificado y coordinación de esfuerzos. Las recomendaciones son: preparación de inventarios sobre aspectos técnicos; nuevas directrices para la formación de personal y para la edición de catálogos; establecimiento de bancos de germoplasma especializados.

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Résumé Des collections deRhizobium fiables et efficaces sont essentielles à la fois pour la recherche et pour les applications agricoles. La deuxième édition du catalogue mondial des collections deRhizobium comporte 64 institutions, situées dans 38 pays, et environ 3.000 souches testées. Les collections de cultures des MIRCEn jouent un rôle important sur le plan scientifique et en ce qui concerne la distribution de souches utilisées pour l'inoculation des légumineuses. Leur développement est soumis à des difficultés concernant les installations et l'équipement, le personnel qualifié, et la coordination des efforts. Il est recommandé de faire l'inventaire des aspects techniques et de formuler de nouvelles directives pour la formation technique, pour la prépartion d'une nouvelle édition du catalogue, et pour l'établissement d'une banque de gènes spécialisée.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16.8.1985. Session 2     

Paracoccidioides brasileensis: Cell wall structure and virulence

Paracoccidioides brasiliensis is the causative agent of paracoccidioidomycosis or South American blastomycosis. Many aspects of the disease and its agent are unknown. One of the most important factors regarding the infection and the host-parasite relationships seems to be the fungal cell wall whose biochemical aspects are reviewed here.Biochemical studies, done mainly by Kanetsuna et al., (21, 22), have demonstrated that the yeastlike (Y) and the mycelial (M) forms have chitin as a common polysaccharide, with -1, 3-glucan in the Y form and -1, 3-glucan in the M form. These polysaccharides are fibrillar and determine to some degree the fungal shape. Moreover, an amorphous galactomannan is found in the cell wall of the M form. This compound is responsible for the antigenic properties of the cell wall (1).Recent studies (30–33) suggest that the cell wall does not possess a stable chemical structure but a rather changing one, as a function of the environment in which the fungus is grown. At the same time, the cell wall composition seems to correlate with the degree of virulence of the particular strain. From these observations it may be deduced that the constituent polysaccharides ofP. brasiliensis cell wall, play an important role in the active protection of the fungus against the defensive mechanisms of the host.

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Resumen Paracoccidioides brasiliensis es un hongo dimórfico patógeno, causante de la paracoccidioidomicosis o blastomicosis sudamericana. Muchos aspectos de la enfermedad y su agente etiológico son desconocidos. Uno de los factures importantes en la infección y en las relaciones huésped-parásito, es la pared celular del hongo cuyos aspectos bioquímicos son recapitulados en este trabajo.Los estudios bioquímicos realizados por Kanetsuna y col. (21, 22) permiten concluir que las fases levaduriforme (L) y micelial (M) del hongo tienen quitina como polisacárido común, encontrándose además -1,3-glucán en la forma L y -1,3-glucán en la forma M. Estos polisacáridos son fibrilares y determinan en cierto grado la forma de la pared celular. Además, en la pared celular de la forma M fundamentalmente, se encuentra un galactomanán amorfo cuyas propiedades antigénicas han sido estudiadas (1).Estudios recientes (30–33) permiten concluir que la pared celular no parece tener una estructura química estable sino cambiante en función del ambiente en el cual se crece el hongo, estando esta estructura relacionada con el grado de virulencia de la cepa estudiada. De estos estudios se deduce que los polisacáridos constituyentes de la pared celular deP. brasiliensis juegan un papel importante en la protección activa del hongo contra los mécanismes de defensa del huésped.

     

Effect ofRhizobium inoculation and the application of phosphate on the growth,yield and nitrogen fixation of soybeans

Summary Application of phosphate at 60, 90 and 120 kg P ha^–1 to the Bragg variety of soybeans inoculated with a mixture of three strains ofRhizobium japonicum (TAL 102 + TAL 377 + TAL 379) and grown in silty loam soil in a pot experiments, significantly improved the number of nodules per plant and increased production of shoots and roots by 65, 36 and 17%, the yield of pods by 38, 12 and 3% and N₂-fixing capacity by 57, 29 and 20%, respectively. Rhizobium inoculation alone with the test strains caused a positive but poor nodulation of the crop and increased its dry-matter production of shoots and roots by 22%, pods yield by 7% and N₂-fixing capacity by 6%. Soybean plants from uninoculated treatments were without nodules indicating that indigenous rhizobia associated with this crop are absent in the test soil. Phosphate concentration in the total dry matter of mature crop exhibited an increasing tendency as a result of all the applied levels of phosphorus.

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Resumen La adición de fosfato (60, 90, y 120Kg P ha^–1) a plantas de soja de la variedad Bragg inoculadas con una mezcla de tres cepas deRhizobium japonicum (TAL 102 + TAL 377 + TAL 379) cultivada en contenedores en un suelo arcillo-limoso, mejoró significativamente el número de nódulos por planta, aumentó la producción de tallos y raíces en un 65, 36 y 17%, el rendimiento de la cosecha en un 38, 12 y 3%, y la capacidad fijadora de N₂ en un 57, 29 y 20% respectivamente. La sola inoculación con las cepas deRhizobium ya mencionadas produjo una nodulación positiva aunque pobre del cultivo, incremetando la producción de tallos y raíces en un 22%, el rendimiento de la cosecha en un 7% y la capacidad fijadora de nitrógeno en un 6%. Las plantas de soja de los tratamientos no inoculados no tenían nódulos lo que indica que no habían rizobios específicos para esta planta en el suelo ensayado. La concentración de fosfato en la materia seca de las plantas maduras mostraba una tendencia a incrementarse como resultado de la aplicación de los distintos niveles de fosfato.

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Résumé L'application du phosphate à raison de 60, 90 et 120 kg en phosphore par hectare à la variété Bragg de soja inoculée avec un mélange de 3 souches deRhizobium japonicum (TAL 102, TAL 377 et TAL 379) et cultivée sur un sol gras limoneux dans des expériences en jarre de croissance, a augmenté de manière significative le nombre de nodules par plant et a augmenté la production des pousses et racines respectivement de 65, 36 et 17%, le rendement des cosses respectivement de 38, 12 et 3% ainsi que la capacité de fixer l'azote, respectivement de 57, 29 et 20%. L'inoculation seule avec les souches testées de Rhizobium a causé une nodulation positive mais faible de la plante, et a augmenté la production en matière sèche des racines et pousses de 22%, le rendement en cosses de 7% et la capacité de fixer l'azote de 6%. Les plants de soja dans les expériences sans inoculation ne présentaient pas de nodules, indiquant par là que les rhizobia endogènes associés avec cette plante étaient absents dans le sol expérimental. La concentation en phosphate dans la matière sèche totale de la plante mûre a marqué une tendance à l'augmentation comme suite aux applications du phosphore à tous les niveaux.

     

Control of simuliid blackflies and mosquitoes withBacillus thuringiensis subsp.israelensis

Summary Bacillus thuringiensis subsp.israelensis produces a -endotoxin which is insecticidal against larvae of mosquitoes and blackflies. The toxin particles introduced into the water at concentrations of a few ng/ml kill rapidly after uptake by target larvae. Breakdown of the function of the gut epithelium is the primary cause for the lethal action of the toxin. The molecular mode of action is not yet understood in its details. However, it appears that the toxin is cytolytic and acts by disruption of membrane permeability systems. Field efficacy ofB. thuringiensis subsp.israelensis has been demonstrated in many countries. Most impressive results were obtained in West Africa where this microbial larvicide has been included in a large field programme to control blackflies, the vector of river blindness.

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Resumen La característica mas importante deBacillus thuringiensis es la producción de un metabolito con propiedades insecticidas durante el proceso de esporulación. Este se deposita normalmente en forma cristalina dentro del esporangio. Dichos cristales al ser ingeridos por larvas de insectos susceptibles se disuelven en el intestino y los polipéptidos liberados son activados mediante proteolisis. Las moléculas tóxicas resultantes matan a los insectos por destrucción del epitelio intestinal. Entre 30 subespecies, la denominadaisraelensis o BT H-14 es activa contra algunas familias de Diptera entre las cuales encontramos especies pertenecientes a los génerosCulex, Aedes, Anopheles ySimulium que son vectores de enfermedades tropicales infecciosas. La subespecieisraelensis, descubierta hace tan solo 10 años, ha sido ya utilizada por varias compañias como la base de potentes insecticidas para el control de los estadios larvales de dichos vectores. La toxina producida por la especieisraelensis esta incluida en una envuelta y tan solo una parte de la inclusión tiene extructura cristalina. La solubilización de la inclusión bajo condiciones reductoras produce una banda prominente en un rango de pesos moleculares entre 25000 y 30000 daltons. Se encuentran ademas bandas adicionales alrededor de 130000 y 65000 daltons. El modo de acción a nivel molecular no esta totalmente dilucidado. Sin embargo, parece ser que la toxina es citolítica y actua alterando los sistemas de permeabilidad de membrana. La eficacia en el campo deBacillus thuringiensis subsp.israelensis ha sido demostrada en muchos paises. Los resultados mas notables se han obtenido en la región oeste de Africa donde la cepa BT H-14 fue empleada en una gran operación de campo para controlar las larvas deSimulium damnosum, vectores de la cegera de rio. Como resultado se redujo la incidencia de la enfermedad. Se conocen distintos procedimientos para incrementar la eficacia de preparaciones comerciales. La modificación de las toxinas mediante ingeniería genética y la mejora de las formulaciones para conseguir una mayor persistencia son ejemplos de dos áreas prometedoras en la cuales se esta investigando en varios laboratorios.

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Résumé La principale caractéristique deBacillus thuringiensis est de produire, au cours de la sporulation, un métabolite insecticide. Celui-ci se dépose habituellement dans le sporange sous forme cristalline. Ces cristaux, lorsqu'ils sont ingérés par des insectes sensibles, se dissolvent dans l'intestin, et les polypeptides ainsi libérés sont activés par protéolyse. Les molécules toxiques qui en résultent tuent les insectes par destruction de l'épithélium intestinal. Parmi les 30 sous-espèces décrites, celle appeléeisraelensis ou BT H-14 est active à l'égard de quelques familles deDiptera parmi lesquelles on trouve des espèces appartenant aux GenresCulex, Aedes, Anopheles etSimulium, qui sont des vecteurs de maladies infectieuses tropicales. La sous-espèceisraelensis, découverte il ya seulement 10 ans, a déjà été utilisée par plusieurs firmes comme base de puissants insecticides pour la lutte contre les stades larvaires de ces vecteurs. La toxine produite par la sous-espèceisraelensis est contenue dans une enveloppe et une partie seulement de l'inclusion présente un arrangement cristallin. La solubilisation de l'inclusion en milieu réducteur donne une bande prédominante, correspondant à un poids moléculaire de 25 à 30.000 daltons. Des bandes accessoires sont situées autour de 130.000 et 65.000 daltons. Le mode d'action au niveau moléculaire n'est pas encore connu en détail. Cependant, il semble que la toxine soit cytolytique et agisse par destruction des systèmes de perméabilité membranaire. L'efficacité sur le terrain deB. thuringiensis subsp.israelensis a été démontrée dans de nombreux pays. Les résultats les plus impressionants ont été obtenus en Afrique Orientale, où BT H-14 a été employé dans une large opération sur le terrain de lutte contre les larves deSimulium damnosum, vectrices de la cécité des rivières. Il existe plusieurs possibilitiés pour accroître l'efficacité des préparations commerciales. La modification de la toxine par manipulation génétique et l'amélioration de la persistance des formules sont deux perspectives prometteuses, actuellement à l'étude dans plusieurs laboratoires.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16 August 1985. Session 8