Antimicrobial activity of Epsilon-Poly-L-lysine against phytopathogenic bacteria

Phytobacteria constitute an important group of plant pathogens, not only because of their high incidence in crops of economic value, but also because they are easily disseminated and are the cause of diseases that are difficult to control. Therefore, there is an urgent need to develop new control agents. Antimicrobial peptides (AMPs) are part of host defense in several organisms, and are considered potential therapeutic agents able to combat various pathogens due to their anti-viral, antifungal and antibacterial properties. An example of AMPs is the ɛ-Poly-L-lysine (ɛ-PL), a homopolypeptide formed by lysine residues, which demonstrated antimicrobial activity against several microorganisms, and presents some advantages such as water solubility, biodegradability, and non-toxicity, being a candidate for the control of phytopathogens. The aim of this study was to evaluate the antimicrobial activity of the ɛ-PL peptide against the phytobacteria Xanthomonas citri, Xanthomonas euvesicatoria, Ralstonia solanacearum and Agrobacterium tumefaciens. Spotting assays were conducted to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) of the peptide and from the MIC values, mortality curve assays evaluated the bactericidal efficiency of the peptide over time by counting viable cells. Fluorescence spectroscopy and fluorescence microscopy quantified and visually demonstrated the fluorescence emitted by viable or non-viable bacteria. In order to see structural changes caused in the treated cells, scanning electron microscopy was performed. MICs were 80 μg ml-1 for X.citri, 400 μg ml-1 for A. tumefaciens, and 600 μg ml-1 for R. solanacearum and X. euvesicatoria, and the bactericidal effect of ɛ-PL was confirmed by mortality curve assays. Tomato plants inoculated with X.euvesicatoria were sprayed with ɛ-PL solution, and the reduction in disease severity was confirmed. ɛ-PL represents a promising alternative for the in vivo control of bacterial diseases.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDissertação (Mestrado)As fitobactérias constituem um importante grupo de patógenos de plantas, não somente pela alta incidência em culturas de valor econômico, mas também pela facilidade que se disseminam e pelas dificuldades encontradas para controlar as enfermidades causadas, sendo urgente a necessidade de desenvolver novos agentes de controle. Os Peptídeos Antimicrobianos (AMPs) participam da defesa inata de inúmeros organismos e são considerados potenciais agentes terapêuticos no combate a diversos patógenos, em virtude de suas propriedades antivirais, antifúngicas e antibacterianas. Um exemplo de AMPs é a ɛ-Poli-L-lisina (ɛ-PL), um homopolipeptídeo formado por resíduos de lisina, que demonstrou atividade antimicrobiana contra diversos micro-organismos, e apresenta diversas vantagens, tais como a solubilidade em água, biodegradabilidade, e não-toxicidade, podendo ser um candidato para o controle de fitopatógenos. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antimicrobiana do peptídeo ɛ-PL contra as fitobactérias Xanthomonas citri, Xanthomonas euvesicatoria, Ralstonia solanacearum e Agrobacterium tumefaciens. Foram conduzidos ensaios de spotting para determinar a concentração inibitória mínima (CIM) do peptídeo, e a partir dos valores de CIM, ensaios de curva de mortalidade avaliaram a eficiência do peptídeo em função do tempo através da contagem de células viáveis ou inviáveis. Espectroscopia de fluorescência e microscopia de fluorescência quantificaram e demonstraram visualmente a fluorescência emitida pelas bactérias viáveis inviáveis. Para avaliar a caracterização estrutural das células após tratamento com o peptídeo foi realizada microscopia eletrônica de varredura. As CIMs foram de 80 μg ml-1 para X. citri, 400 μg ml-1 para A. tumefaciens, e 600 μg ml-1 para R. solanacearum e X. euvesicatoria,e a atividade bactericida da ɛ-PL foi confirmada através dos ensaios de curva de mortalidade. Plantas de tomate inoculadas com X. euvesicatoria foram pulverizadas com solução de ɛ-PL, e a redução na severidade da doença foi confirmada. A ɛ-PL representa uma alternativa promissora para o controle in vivo de doenças bacterianas