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Efecto de distintas condiciones de cultivo sobre la toxicidad y esporulación de Bacillus thuringiensis var. Israelensis
Get PDFA partir de los resultados presentados en este trabajo de Tesis se pueden extraer conclusiones que contribuirán a alcanzar un conocimiento más acabado de la microbiología y de la tecnología de cultivo de Bacillus íhuringiensis var. is rae l ensis.
La necesidad de emplear medios complejos para cultivar Bacillus íhuringiensis var. israelensis queda demostrada mediante los experimentos realizados empleando medios sintéticos (Capítulo 2). El desarrollo del microorganismo en estos medios es lento, y no es posible reemplazar la fuente de nitrógeno compleja por vitaminas y aminoácidos. También se demostró que los medios deben ser suplementados con amonio, con lo que se obtiene un aumento significativo en la producción de proteína tóxica.
Los experimentos en tanques agitados (Capítulo 3) permitieron determinar los parámetros de crecimiento del microorganismo, algunos de los cuales mostraron buena concordancia con datos de la literatura para otras variedades de Bacillus íhuringiensis. Es posible emplear medios concentrados (siete veces la concentración del medio de referencia), observándose una cierta inhibición en el crecimiento. Medios de mayor concentración causan una mayor inhibición, con supresión de la esporulación y sin producción de toxina. Este efecto puede revertirse diluyendo los cultivos.
La aireación y la agitación afecta de modo sensible el crecimiento, la esporulación y la producción de toxina de Bacillus íhuringiensis var. israelensis (Capítulo 4). Se verifican variaciones importantes en los rendimientos cuando se estudian cultivos limitados y no limitados por oxígeno. La interrupción de la aireación provoca la supresión de la síntesis de toxina.
Los ensayos realizados en batch alimentado con distintas estrategias de alimentación (Capítulo 5) permiten ver que las condiciones iniciales del cultivo afectan la estabilidad del sistema de modo muy marcado. Asimismo, los cultivos alimentados con perfiles exponenciales muestran acumulación de glucosa, con lo que el control de la velocidad de crecimiento se imposibilita.
El consumo de nitrógeno en los cultivos lineales muestra diferencias respecto de los cultivos en batch. Los cultivos exponenciales indican que a mayor velocidad de alimentación, menor consumo de amonio.
La toxicidad alcanzada en los cultivos batch alimentado, cualquiera sea el perfil de alimentación, son un orden de magnitud menores que la alcanzada en cultivos batch. El perfil de polipéptidos componentes de los cristales con menor toxicidad presenta una banda de 20 kDa, que no se observa en los cristales obtenidos en cultivos batch.
Cuando se realiza el análisis estequiométrico de los cultivos (Capítulo 6) se observa que los cultivos batch y batch alimentado exponencial con velocidades de alimentación cercanas al µmax presentan acumulación de ácido acético. Los cultivos alimentados exponenciales a menores valores de µ no presentan acumulación de ácido. Esta podría deberse a la sobreoferta de fuente de carbono y energía que se observa en los cultivos realizados a altos valores de µ.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP).Doctor en Ciencias BioquímicasUniversidad Nacional de La PlataFacultad de Ciencias Exacta
Efecto de distintas condiciones de cultivo sobre la toxicidad y esporulación de Bacillus thuringiensis var. Israelensis
Get PDFA partir de los resultados presentados en este trabajo de Tesis se pueden extraer conclusiones que contribuirán a alcanzar un conocimiento más acabado de la microbiología y de la tecnología de cultivo de Bacillus íhuringiensis var. is rae l ensis.
La necesidad de emplear medios complejos para cultivar Bacillus íhuringiensis var. israelensis queda demostrada mediante los experimentos realizados empleando medios sintéticos (Capítulo 2). El desarrollo del microorganismo en estos medios es lento, y no es posible reemplazar la fuente de nitrógeno compleja por vitaminas y aminoácidos. También se demostró que los medios deben ser suplementados con amonio, con lo que se obtiene un aumento significativo en la producción de proteína tóxica.
Los experimentos en tanques agitados (Capítulo 3) permitieron determinar los parámetros de crecimiento del microorganismo, algunos de los cuales mostraron buena concordancia con datos de la literatura para otras variedades de Bacillus íhuringiensis. Es posible emplear medios concentrados (siete veces la concentración del medio de referencia), observándose una cierta inhibición en el crecimiento. Medios de mayor concentración causan una mayor inhibición, con supresión de la esporulación y sin producción de toxina. Este efecto puede revertirse diluyendo los cultivos.
La aireación y la agitación afecta de modo sensible el crecimiento, la esporulación y la producción de toxina de Bacillus íhuringiensis var. israelensis (Capítulo 4). Se verifican variaciones importantes en los rendimientos cuando se estudian cultivos limitados y no limitados por oxígeno. La interrupción de la aireación provoca la supresión de la síntesis de toxina.
Los ensayos realizados en batch alimentado con distintas estrategias de alimentación (Capítulo 5) permiten ver que las condiciones iniciales del cultivo afectan la estabilidad del sistema de modo muy marcado. Asimismo, los cultivos alimentados con perfiles exponenciales muestran acumulación de glucosa, con lo que el control de la velocidad de crecimiento se imposibilita.
El consumo de nitrógeno en los cultivos lineales muestra diferencias respecto de los cultivos en batch. Los cultivos exponenciales indican que a mayor velocidad de alimentación, menor consumo de amonio.
La toxicidad alcanzada en los cultivos batch alimentado, cualquiera sea el perfil de alimentación, son un orden de magnitud menores que la alcanzada en cultivos batch. El perfil de polipéptidos componentes de los cristales con menor toxicidad presenta una banda de 20 kDa, que no se observa en los cristales obtenidos en cultivos batch.
Cuando se realiza el análisis estequiométrico de los cultivos (Capítulo 6) se observa que los cultivos batch y batch alimentado exponencial con velocidades de alimentación cercanas al µmax presentan acumulación de ácido acético. Los cultivos alimentados exponenciales a menores valores de µ no presentan acumulación de ácido. Esta podría deberse a la sobreoferta de fuente de carbono y energía que se observa en los cultivos realizados a altos valores de µ.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP).Doctor en Ciencias BioquímicasUniversidad Nacional de La PlataFacultad de Ciencias Exacta
δ-endotoxin activity and spore production in batch and fed-batch cultures of <i>Bacillus thuringiensis</i>
Get PDFThe toxicity and the spore count of batch and fed batch cultures of Bacillus thuringiensis var. israelensis were studied. Spore counts reached in both batch and fed batch cultures were as high as those reported in the literature, but the levels of toxicity found in the latter were about one order of magnitude lower than those attained in batch cultures. Avoiding restricted cultures might be necessary to reach high titres of δ-endotoxin, which are essential if a good product is intended. Furthermore, spore count might not be a good parameter to predict insecticidal activity of Bacillus thuringiensis cultures.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
Analysis of glucose carbon fluxes in continuous cultures of Bacillus thuringiensis
Get PDFThe glucose carbon fluxes in continuous cultures of Bacillus thuringiensis grown in a complex medium have been studied as a function of the growth rate. The results are discussed in the light of a growth model. From reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and carbon balances it was determined that the fraction of glucose consumed for biomass synthesis decreased with the growth rate, while the glucose flux through the tricarboxylic acid (TCA) cycle diminished after a threshold value of D=0.34 h-1, where D=dilution rate. At the highest growth rate tested, glucose was used almost exclusively as the energy source, via fermentative pathways, which indicates that the yeast extract was used as the carbon source. The specific rate of oxygen consumption increased with growth even after the beginning of the accumulation of acids, indicating that the respiratory chain was not saturated. The results suggest that there is a mismatch between glycolysis and TCA cycle capacity, depending on the growth rate. Furthermore, values of (P/O) ratio and mATP are presented, where (P/O) is mole of ATP formed per gram atom oxygen consumed by the respiratory chains and mATP is the maintenance requirement for ATP.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
Bacillus thuringiensis growth and toxicity: basic and applied considerations
Get PDFDespite the known importance of the composition of culture media and culture conditions on Bacillus thuringiensis growth and toxicity, very few reviews are concerned with this subject. This article reviews some aspects of the microbiology of Bacillus thuringiensis, and how toxicity is affected by the composition of growth media and bioreactor operation.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
δ-endotoxin activity and spore production in batch and fed-batch cultures of <i>Bacillus thuringiensis</i>
No full textThe toxicity and the spore count of batch and fed batch cultures of Bacillus thuringiensis var. israelensis were studied. Spore counts reached in both batch and fed batch cultures were as high as those reported in the literature, but the levels of toxicity found in the latter were about one order of magnitude lower than those attained in batch cultures. Avoiding restricted cultures might be necessary to reach high titres of δ-endotoxin, which are essential if a good product is intended. Furthermore, spore count might not be a good parameter to predict insecticidal activity of Bacillus thuringiensis cultures.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
Bacillus thuringiensis growth and toxicity: basic and applied considerations
Get PDFDespite the known importance of the composition of culture media and culture conditions on Bacillus thuringiensis growth and toxicity, very few reviews are concerned with this subject. This article reviews some aspects of the microbiology of Bacillus thuringiensis, and how toxicity is affected by the composition of growth media and bioreactor operation.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
Analysis of glucose carbon fluxes in continuous cultures of Bacillus thuringiensis
Get PDFThe glucose carbon fluxes in continuous cultures of Bacillus thuringiensis grown in a complex medium have been studied as a function of the growth rate. The results are discussed in the light of a growth model. From reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and carbon balances it was determined that the fraction of glucose consumed for biomass synthesis decreased with the growth rate, while the glucose flux through the tricarboxylic acid (TCA) cycle diminished after a threshold value of D=0.34 h-1, where D=dilution rate. At the highest growth rate tested, glucose was used almost exclusively as the energy source, via fermentative pathways, which indicates that the yeast extract was used as the carbon source. The specific rate of oxygen consumption increased with growth even after the beginning of the accumulation of acids, indicating that the respiratory chain was not saturated. The results suggest that there is a mismatch between glycolysis and TCA cycle capacity, depending on the growth rate. Furthermore, values of (P/O) ratio and mATP are presented, where (P/O) is mole of ATP formed per gram atom oxygen consumed by the respiratory chains and mATP is the maintenance requirement for ATP.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
The Relationship between rhizosphere microbial community structure and function with wheat (Triticum aestivum) yield
Get PDFThe rhizosphere accommodates an enormous amount of soil microorganisms and, due to its proximity to plant roots, this particular soil microbiome is considered to be a significant contributor to plant growth and health. Microorganisms colonising the rhizosphere have been noted to provide a number of benefits, ranging from assisting plant nutrient uptake to increasing biocontrol against soil-borne pathogens. These properties are of great interest in the wake of current issues regarding food security and the ever-increasing demand for sustainable agriculture production/management practices. However, the true scope of the rhizosphere’s functionality towards plant fitness and yield is still poorly understood, a gap predominantly caused by limited knowledge of microbial interactions and investigations of natural and/or agricultural soil microbial consortiums. This study tests the hypothesis that there exist microbial properties within the rhizosphere that correlate with higher/lower wheat (Triticum aestivum) yield in crops cultivated in an agricultural field. The elucidation of the rhizosphere’s composition, diversity and dynamics was achieved by metagenetic and metatranscriptomic analyses (simultaneous measurement of DNA and mRNA content) of the microbiome within the rhizosphere of wheat. Wheat yield was represented as the total protein content, determined by the measurement of total nitrogen by the Kjeldahl method. A custom bioinformatics pipeline was devised to process the sequence data and machine learning implemented to identify taxonomic and functional features of the wheat rhizosphere that correlate with crop yields. Several taxonomic and functional features of the microbial communities were shown to be associated with yield values, although none appeared to have a large effect. Nevertheless, the study’s focus on a microbiome that is critical to plant development and expansion on its taxonomic and functional features is an important step towards exploring natural ecosystems for the benefit of human health and environmental protection. Outcomes of the work include a workflow designed to simultaneously assess the structure and function of the rhizosphere microbiome using high throughput technologies, a machine/statistical learning framework for identifying microbiome features associated with crop phenotypic traits, and the identification of several metabolic pathways/phyla that can be considered for future analysis
Bacillus thuringiensis growth, sporulation and δ-endotoxin production in oxygen limited and non-limited cultures
Get PDFThe production of crystals and spores of Bacillus thuringiensis var. israelensis was studied under different aeration conditions. The results with 4 l batch cultures showed that for O2 non-limited, cultures cell yield, toxin production and spore count were constant for all oxygen transfer rates (OTR). Under O2 limitation, δ-endotoxin concentrations and spore counts were lower than those obtained in non-limited cultures. In addition, δ-endotoxin yields diminished under O2 limitation, suggesting that the toxin synthesis mechanism could have been affected.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale
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