Endophytic and rhizospheric bacterial communities isolated from the medicinal plants Echinacea purpurea and Echinacea angustifolia

In this work we analyzed the composition and structure of cultivable bacterial communities isolated from the stem/leaf and root compartments of two medicinal plants, Echinacea purpurea (L.) Moench and Echinacea angustifolia (DC.) Hell, grown in the same soil, as well as the bacterial community from their rhizospheric soils. Molecular PCR-based techniques were applied to cultivable bacteria isolated from the three compartments of the two plants. The results showed that the two plants and their respective compartments were characterized by different communities, indicating a low degree of strain sharing and a strong selective pressure within plant tissues. Pseudomonas was the most highly represented genus, together with Actinobacteria and Bacillus spp. The presence of distinct bacterial communities in different plant species and among compartments of the same plant species could account for the differences in the medicinal properties of the two plants. [Int Microbiol 2014; 17(3):165-174]Keywords: Echinacea purpurea · Echinacea angustifolia · rhizosphere · medicinal plants · endophyte

Antibacterial Properties of Bacterial Endophytes Isolated from the Medicinal Plant Origanum heracleoticum L

Background: Bacterial endophytic communities associated with medicinal plants synthesize a plethora of bioactive compounds with biological activities. Their easy isolation and growth procedures make bacterial endophytes an untapped source of novel drugs, which might help to face the problem of antimicrobial resistance. This study investigates the antagonistic potential of endophytic bacteria isolated from different compartments of the medicinal plant O. heracleoticum against human opportunistic pathogens. Methods: A panel of endophytes was employed in cross-streaking tests against multidrug-resistant human pathogens, followed by high-resolution chemical profiling using headspace-gas chromatography/mass spectrometry. Results: Endophytic bacteria exhibited the ability to antagonize the growth of opportunistic pathogens belonging to the Burkholderia cepacia complex (Bcc). The different inhibition patterns observed were related to their taxonomic attribution at the genus level; most active strains belong to the Gram-positive genera Bacillus, Arthrobacter, and Pseudarthrobacter. Bcc strains of clinical origin were more sensitive than environmental strains. Cross-streaking tests against other 36 human multidrug-resistant pathogens revealed the highest antimicrobial activity towards the Coagulase-negative staphylococci and Klebsiella pneumoniae strains. Interestingly, strains of human origin were the most inhibited, in both groups. Concerning the production of volatile organic compounds (VOCs), the strain Arthrobacter sp. OHL24 was the best producer of such compounds, while two Priestia strains were good ketones producers and so could be considered for further biotechnological applications. Conclusions: Overall, this study highlights the diverse antagonistic activities of O. heracleoticum-associated endophytes against both Bcc and multidrug-resistant (MDR) human pathogens. These findings hold important implications for investigating bacterial endophytes of medicinal plants as new sources of antimicrobial compounds

Assessing Essential Oil Composition of Various Lamiaceae Accessions in View of Most Suitable Uses

Assessing the intra-specific variation in essential oil (EO) composition is the best premise for most suitable uses. In this frame, eight varieties of lavender (Lavandula officinalis), six genotypes of rosemary (Rosmarinus officinalis), and three genotypes of thyme (Thymus capitatus and T. cedrinus), grown at the same station in Northern Italy, were subjected to EO extraction (distillation) and analysis (gas chromatography/mass spectrometry). A wide range of EO yield was observed in lavender (from 0.42% to 1.07%), rosemary (from 0.10% to 0.89%), and thyme (from 0.03% to 0.11%). In lavender, several of the tested cultivars passed the AFNOR thresholds for either limonene, 1,8-cineole, camphor, linalool and linalyl acetate. However, this variation may be considered a resource more than a limitation, as a wider spectrum of potential uses can be addressed. In rosemary, main components also showing a relevant variation were \u3b1-pinene, 1,8-cineole and camphor, resulting in EO\u2019s with different potential uses (from anti-bacterial to human health). Lastly, in thyme differences in thymol vs. geraniol and geranyl acetate between genotypes were remarkable, once more indicating potentially different uses. In the three herbs, EO constituents were also grouped in compound classes and expressed in terms of yields (i.e., EO yield 7 compound class content). This quantitative assessment of EO characteristics allows producers to choose the most suitable accession to grow, in order to enhance the amount of recoverable compounds. Lastly, a principal component analysis of EO constituents was proved able to reduce EO complexity, while retaining the fundamental information concerning genotype similarity/divergence

INFLUENZA DEL VIRUS DEL MOSAICO DELL\u2019ERBA MEDICA SULLA QUANTIT\uc0 E QUALIT\uc0 DELL\u2019OLIO ESSENZIALE DI LAVANDA E LAVANDINO PRESENTI NEL GIARDINO DELLE ERBE DI CASOLA VALSENIO (RAVENNA)

In Italia, vengono coltivati la lavanda (Lavandula vera DC.) ed il lavandino (Lavandula hybrida Rev.: L. angustifolia Miller X L. latifolia Med.) in Piemonte (pi\uf9 di 80 ha), Liguria (20 ha) ed Emilia (11 ha), ma piccole superfici sono presenti anche nelle Marche ed in Abruzzo, con una resa complessiva che, nel 1999, \ue8 stata di 37 t di prodotto secco e di 400 kg di olio essenziale. L\u2019olio di lavanda e quello di lavandino contengono i medesimi componenti, sebbene in rapporto diverso. Dal punto di vista patologico, lavanda e lavandino sono soggette ad infezioni di origine fungina, a cui si aggiungono quelle dovute al virus del mosaico del cetriolo (Cucumber mosaic virus: CMV), segnalato in Francia nel 1974 ed a quello del mosaico dell\u2019erba medica (Alfalfa mosaic virus: AMV), individuato ripetutamente sia in Francia che in Italia a partire dal 1970. Durante i numerosi sopralluoghi sono state contrassegnate in lotti di: L. alardii, lavandino (\u201cAbrialis\u201d, \u201cGrosso\u201d, \u201cMaime\u201d, \u201cRinaldi Ceroni\u201d, \u201cSuper A\u201d, \u201cSuper Z\u201d) e di L. vera \u201cSelezione\u201d piante sintomatiche (maculatura giallo oro sulle foglie; nanismo) ed asintomatiche. Per stabilire la presenza o meno di AMV sono state applicate le tecniche PAS-ELISA e/o RT-PCR. Si \ue8 quindi proceduto alla distillazione in corrente di vapore degli oli essenziali dai lotti \u201cS\u201d (sano) ed \u201cI\u201d (infetto). I 16 oli essenziali ottenuti sono stati analizzati mediante applicazione del sistema GC-MS al fine di valutare differenze quantitative e qualitative- Dall\u2019indagine epidemiologica eseguita risulta un\u2019elevata diffusione di AMV negli impianti di lavanda e lavandino; l\u2019esame visivo non consente di distinguere le piante infette sulla base sintomatologica dato che, nel corso delle indagini, questo virus \ue8 stato spesso individuato anche in piante apparentemente sane (latenza). L\u2019infezione virale determina sensibili diminuzioni della resa estrattiva dell\u2019olio, con decrementi che raggiungono il 50%. Gli oli \u201cS\u201d ed \u201cI\u201d risultano inoltre molto diversi come composizione. Lo studio comparato degli oli essenziali ha permesso di evidenziare un pattern definito. In tutti e gli otto casi, difatti, si \ue8 riscontrata negli oli \u201cI\u201d una diminuzione dei terpeni ossigenati (tra i quali il linalolo) ed un netto aumento degli esteri (tra i quali il linalil acetato)

Attivita’ antibatterica di oli essenziali di Origanum heracleoticum e Satureja montana verso Enterococcus faecium, Escherichia coli e Staphylococcus aureus

Gli studi degli ultimi venti anni sugli oli essenziali hanno evidenziato la loro capacità di inibire la crescita di numerosi tipi di microrganismi, inclusi batteri e funghi. Gli oli essenziali vengono pertanto utilizzati in diversi settori, fra cui quello medico-farmaceutico e quello alimentare. Le loro molteplici proprietà antitossiniche, antiparassitiche ed antimicrobiche possono essere usate a supporto o in sostituzione delle terapie antibiotiche, ritenute responsabili dell’induzione di geni di resistenza nei microrganismi. Inoltre costituiscono una promettente strategia alternativa per il controllo di agenti patogeni nell’industria alimentare. Con il presente lavoro è stata valutata l’attività antimicrobica degli oli essenziali (o.e.) di Origanum heracleoticum L. e Satureja montana L., appartenenti alla famiglia delle Lamiaceae, verso i batteri patogeni Enterococcus faecium, Escherichia coli e Staphylococcus aureus.E’ stata evidenziata per entrambi gli o.e. un‘elevata attività antibatterica nei confronti dei tre patogeni saggiati. I valori di MIC sono risultati per Origanum heracleoticum 0.25% verso i tre microrganismi, mentre per Satureja montana 0.25% verso E. faecium e 0.5% verso E.coli e S.aureus. I due o.e. testati inibiscono la crescita di E. faecium ed E. coli rispetto al controllo di circa il 30% anche alle concentrazioni più basse

INFEZIONE DA FITOPLASMI IN GRINDELIA ROBUSTA: VALUTAZIONE DELL\u2019OLIO ESSENZIALE

Gi\ue0 da alcuni anni, su varie specie officinali presenti nel Giardino delle Erbe \u201cAugusto Rinaldi Ceroni\u201d di Casola Valsenio (Ravenna), sono state osservate pericolose infezioni causate da fitoplasmi. Nel biennio 2007-2008, in un impianto di grindelia (Grindelia robusta Nutt.) dello stesso Giardino, \ue8 stata osservata una sintomatologia tipicamente riferibile alla presenza di questi microrganismi patogeni. Considerando che in letteratura non risultano segnalazioni di fitoplasmosi in questa specie, si \ue8 deciso di verificarne la presenza e l\u2019identit\ue0 mediante l\u2019applicazione di tecniche molecolari. Considerando che i fitoplasmi possono indurre modificazione importanti della concentrazione dei principi attivi di alcune specie officinali (i.e., iperico), sono state effettuate analisi comparative di GC-MS mettendo a confronto gli oli essenziali ottenuti da piante di grindelia sane ed infette. I primi sintomi riferibili alla presenza di fitoplasmi sono stati osservati alla fine di maggio del 2007; essi consistevano in fillodia (trasformazione di organi fiorali in foglie o germogli) e virescenza (presenza del pigmento clorofilliano in tessuti fiorali che dovrebbero essere normalmente pigmentati). Nel mese di giugno, al momento della fioritura, le piante hanno mostrato i sintomi pi\uf9 macroscopici riguardanti quasi esclusivamente il fiore: sviluppo anomalo di germogli da organi fiorali, presenza di ammassi di fiori piccoli, malformati ma normalmente pigmentati e circondati da altri virescenti; in altri casi, un unico peduncolo terminava con una sorta di infiorescenza costituita da minuscoli fiori gialli. Non sono stati osservati sintomi di nanismo e/o giallume sull\u2019apparato fogliare. Nel 2008, nel medesimo impianto, la formazione dei boccioli \ue8 avvenuta con circa un mese di anticipo, anche se i primi sintomi riferibili alla presenza di fitoplasmi sono stati osservati, come l\u2019anno precedente, solo verso la met\ue0 di giugno. L\u2019incidenza della malattia \ue8 risultata del 50% nel biennio di osservazioni. INFEZIONE DA FITOPLASMI IN GRINDELIA ROBUSTA: VALUTAZIONE DELL\u2019OLIO ESSENZIALE Bellardi Maria Grazia1, Benni Alessandro1, Chiesa Chiara1, Contaldo Nicoletta1, Bertaccini Assunta1, Biffi Sauro2, Epifano Francesco3, Genovese Salvatore3 1 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali - Patologia vegetale, Alma Mater Studiorum, Universit\ue0 di Bologna, Viale G.Fanin 42, 40127 Bologna, Italia Corresponding author: [email protected] 2 Giardino delle Erbe \u201cAugusto Rinaldi Ceroni\u201d, 48018 Casola Valsenio (Ravenna), Italia 3 Dipartimento di Scienze del Farmaco, Universit\ue0 \u201cG. D\u2019Annunzio\u201d di Chieti-Pescara, Via Dei Vestini 31, 66013 Chieti Scalo (Chieti), Italia Introduzione Gi\ue0 da alcuni anni, su varie specie officinali presenti nel Giardino delle Erbe \u201cAugusto Rinaldi Ceroni\u201d di Casola Valsenio (Ravenna), sono state osservate pericolose infezioni causate da fitoplasmi (Bellardi et al., 1999). In particolare, casi di giallume, virescenza e nanismo hanno riguardato Digitalis lutea L., D. lanata Ehrh., Vinca rosea L. ed Hypericum perforatum L. (Bellardi et al., 2007). Nel biennio 2007-2008, in un impianto di grindelia (Grindelia robusta Nutt.) dello stesso Giardino, \ue8 stata osservata una sintomatologia tipicamente riferibile alla presenza di questi microrganismi patogeni. Considerando che in letteratura non risultano segnalazioni di fitoplasmosi in questa specie, si \ue8 deciso di verificarne la presenza e l\u2019identit\ue0 mediante l\u2019applicazione di tecniche molecolari. La grindelia (Figura 1) \ue8 una pianta erbacea perenne medicinale: le si riconoscono propriet\ue0 antiasmatiche, anticatarrali, espettoranti, sedative della tosse e della pertosse, emollienti, diuretiche, antispasmodiche, sedative delle vie urinarie e tonicardiache. E\u2019 assai viscida al tatto per la presenza di una sostanza resinosa ed appiccicosa contenente gran parte delle sostanze terapeuticamente attive, fra cui numerosi acidi (i.e., acido grindelico), una saponi..

Is the plant-associated microbiota of Thymus spp. adapted to plant essential oil?

We examined whether the microbiota of two related aromatic thyme species, . Thymus vulgaris and . Thymus citriodorus, differs in relation to the composition of the respective essential oil (EO). A total of 576 bacterial isolates were obtained from three districts (leaves, roots and rhizospheric soil). They were taxonomically characterized and inspected for tolerance to the EO from the two thyme species.A district-related taxonomic pattern was found. In particular, high taxonomic diversity among the isolates from leaves was detected. Moreover, data obtained revealed a differential pattern of resistance of the isolates to EOs extracted from . T. vulgaris and . T. citriodorus, which was interpreted in terms of differing chemical composition of the EO of their respective host plants.In conclusion, we suggest that bacterial colonization of leaves in . Thymus spp. is influenced by the EO present in leaf glandular tissue as one of the selective forces shaping endophytic community composition