Biological control approaches of Meloidogyne spp. in vegetable crops : from application of selected antagonists to suppressive soils

Aplicat embargament des de la data de defensa fins al 31 de desembre de 2021Root-knot nematodes (RKN), Meloidogyne spp., are the most economically important genus of plant parasitic nematodes that cause considerable damage and yield losses of horticultural crops worldwide. RKN management strategies tend to reduce chemical nematicides by encouraging alternative control methods like the use of plants bearing resistance genes (R-genes) and/or by microbe-inducing plant resistance, and the antagonistic potential of soils. In the thesis, two biological control approaches of Meloidogyne spp. were evaluated: 1) the application of selected nematode antagonists, the fungus Pochonia chlamydosporia and the bacteria Bacillus firmus I-1582 (Bf I-1582), to know its ability to induce plant resistance, and 2) the level of soil suppressiveness of vegetable production sites conducted under organic or integrated standards. Regarding the ability of P. chlamydosporia and Bf I-1582 to induce plant resistance, the results of this thesis provide evidence that two out of five P. chlamydosporia isolates (M10.43.21 and M10.55.6) and Bf I-1582 are able to induce systemic resistance against M. incognita in the susceptible tomato (Solanum lycopersicum) cv. Durinta but not in the cucumber (Cucumis sativus) cv. Dasher II in split-root experiments. In addition, the cardinal temperatures for the Bf I-1582 growth and biofilm formation were determined in order to improve its use in field conditions. Moreover, Bf I-1582 was transformed with GFP to study its effect on nematode eggs and on tomato and cucumber root colonization. In tomato, the number of egg masses and the number of eggs per plant were reduced by M10.43.21 and M10.55.6 P. chlamydosporia isolates and by Bf I-1582. P. chlamydosporia isolates colonized both tomato and cucumber roots, being the M10.43.21 and the M10.55.6 isolates the best root colonizers in tomato and cucumber, respectively. In the case of Bf I-1582, the bacteria colonized endophytically roots of both plants, but highest values were recorded in tomato. The dynamic regulation of genes related to jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA) was determined by RT-qPCR at three different times after nematode inoculation (dani). Bf I-1582 primed tomato plants by both SA and JA at all the times in tomato, but only SA at 7 dani in cucumber. Regarding P. chlamydosporia, isolate M10.43.21, induced the expression of the SA pathway in tomato at 0, 7 and 42 dani. The JA pathway was also up regulated at 7 dani. These results show the similar model of dynamic regulation of these plant hormone pathways related to plant defense mechanisms against the nematode. Also, Bf I-1582 grew and formed biofilm between 15 and 45 ºC, being 35 ºC the optimal temperature. Bf I-1582GFP was adhered to the egg shell and inside the eggs. Also, Bf I-1582GFP colonized root hairs and epidermal cells and some bacteria were found inside the tomato root. In cucumber, few bacteria were observed on epidermal cells and the bacteria were no found inside the root. In relation to the level of soil suppressiveness of vegetable production it was carried out a study in four organic and two integrated vegetables production standards sites located in north-eastern Spain. The fluctuation both of Meloidogyne population density and fungal egg parasitism were determined during the rotation sequences in two years (2015-2016). Five out of six of these sites were suppressive soils to Meloidogyne spp. The percentage of fungal egg parasitism ranged from 11.2 to 55 % and P. chlamydosporia was the only fungal species isolated from the eggs. In parallel, two tomato pots experiments were carried out using sterilized and non-sterilized soils from each site and inoculated with second-stage juveniles (J2) to achieve a rate of 1 J2 cm-3 of soil. In both, in five of them the number of nematode eggs per plant was reduced in all nonsterilized soils compared to the sterilizes ones. Also, P. chlamydosporia was the only fungal species isolated from parasitized nematode eggs.Meloidogyne spp. (RKN) es el género de nematodos fitopatógenos que causan las mayores pérdidas económicas y que más afectan al rendimiento de cultivos hortícolas a nivel mundial. Las estrategias de manejo de RKN tienden a sustituir la utilización de nematicidas químicos por medidas de control alternativas como son el uso de plantas con genes de resistencia (genes R) y/o mediante la utilización de microorganismos inductores de resistencia, y el potencial antagónico del suelo. En esta tesis, se han evaluado dos enfoques de control biológico: 1) la aplicación de microorganismos antagónicos, el hongo Pochonia chlamydosporia (Pc) y la bacteria Bacillus firmus I-1582 (Bf I-1582) para evaluar su capacidad de inducir mecanismos de resistencia, y 2) el nivel de supresividad del suelo de diferentes lugares bajo estándares de producción orgánica e integrada. Con respecto a la capacidad de Pc y Bf I-1582 para inducir resistencia, los resultados de esta tesis muestran que dos (M10.43.21 y M10.55.6) de los cinco aislados de Pc utilizados y la bacteria Bf I-1582 inducen resistencia sistémica frente a M. incognita en el tomate susceptible (Solanum lycopersicum) cv. Durinta pero no en el pepino (Cucumis sativus) cv. Dasher II usando el modelo split-root. En el caso de Bf I-1582, se determinaron las temperaturas cardinales para el crecimiento y la formación de biofilms de Bf I-1582 con el fin de mejorar su utilización en condiciones de campo y se transformó con la GFP para estudiar su efecto sobre los huevos de RKN y sobre la colonización radicular. Los aislados M10.43.21 y M10.55.6 de Pc y Bf I-1582 redujeron el número de masas de huevos y el número de huevos por planta en tomate. Todos los aislados de Pc colonizaron raíces de tomate y pepino, siendo los aislados M10.43.21 y M10.55.6 los mejores colonizadores en tomate y pepino, respectivamente. En el caso de Bf I-1582, la bacteria colonizó endofíticamente las raíces de ambas plantas, pero los valores más altos se registraron en tomate. La expresión de los genes relacionados con el ácido jasmónico (JA) y el ácido salicílico (SA) se determinó a tres tiempos tras la inoculación de nematodos (dani). En plantas de tomate inoculadas con Bf I-1582 la expresión de los genes relacionados con SA y JA aumentaron en los tres puntos, pero en pepino solo se observó un incremento de expresión en el gen relacionado con la ruta de SA a los 7 dani. Con respecto a Pc, el aislado M10.43.21, indujo la expresión de la vía SA en tomate a los 0, 7 y 42 dani. La vía JA también aumentó su expresión a los 7 dani. Además, Bf I-1582 creció y formó biofilms entre 15 y 45 ºC, siendo 35 ºC la temperatura óptima. Bf I-1582GFP se adhirió a la cubierta y al interior de los huevo de M. incognita. Además, Bf I-1582GFP en tomate colonizó los pelos radiculares, así como las células epidérmicas y se encontraron algunas bacterias en el interior radicular. En el pepino, se observó un menor número de bacterias en las células epidérmicas y no se encontraron bacterias en el interior radicular. En relación con el nivel de supresión del suelo, se realizó un estudio en cuatro lugares de producción hortícola orgánica y dos de producción integrada en el noreste de España. Durante la secuencias de rotación en 2015-2016 se determinó la fluctuación tanto de la densidad de población de Meloidogyne en suelo como del parasitismo de huevos de nematodos. Cinco de estos sitios resultaron ser supresivos a Meloidogyne spp. Paralelamente, se llevaron a cabo dos experimentos en macetas con suelo esterilizado y no esterilizado de cada sitio donde las plantas de tomate se inocularon con juveniles (J2) para lograr una tasa de 1 J2 cm-3 de suelo. En cinco de ellos, el número de huevos de nematodos por planta se redujo en todos los suelos no esterilizados en comparación con los esterilizados. Respecto al parasitismo, Pc fue la única especie aislada de los huevos de Meloidogyne spp. pEls nematodes formadors de gal·les, Meloidogyne spp., és el gènere més important nematodes fitoparàsits que causen danys considerables i generen pèrdues econòmiques en cultius hortícoles arreu del món. Les estratègies actuals de gestió de Meloidogyne solen reduir l’ús dels nematicides químics fomentant mètodes de control alternatius com l’ús de plantes amb gens de resistència (gens R) i/o l’ús de la resistència vegetal induïda per microorganismes, i el potencial antagonista dels sòls. En la present tesis, dos aproximacions al control biològic de Meloidogyne spp. van ser estudiades: 1) l’aplicació d’antagonistes dels nematodes: el fong Pochonia chlamydosporia i el bacteri Bacillus firmus aïllat I-1582 i es a avaluar la seva capacitat per induir resistència vegetal, i 2) el nivell de supressivitat de sòls de producció vegetal orgànica o integrada. Respecte a la capacitat de P. chlamydosporia i B. firmus I-1582 (Bf I-1582) a induir resistència vegetal, els resultats d’aquesta tesis van donar evidències que dos de cinc aïllats de P. chlamydosporia (M10.43.21 i M10.55.6) i Bf I-1582 induien resistència sistèmica enfront M. incognita en tomàquet susceptible (Solanum lycopersicum) cv. Durinta però no en cogombre (Cucumis sativus) cv. Dasher II en experiments “split-root”. A més, les temperatures cardinals de creixement i de formació de biofilm de Bf I-1582 van ser determinades per tal de millorar el seu ús en condicions de camp. A més, el bacteri va ser transformat amb GFP per estudiar el seu efecte sobre els ous del nematode i la seva colonització sobre les arrels de tomàquet i cogombre per microscopia de rastreig làser confocal. En tomàquet, tant el nombre de masses d'ou com el nombre d'ous per planta es va veure reduït quan s’aplicaven tant els aïllats fúngics com el bacteri. Els aïllats de P. chlamydosporia colonitzaven les arrels de tomàquet i cogombre, però diferien en el nivell de colonització. L’aïllat M10.43.21 va ser el millor colonitzador de les arrels de tomàquet mentre que l’aïllat M10.55.6 ho va ser per cogombre. En el cas de Bf I-1582, el bacteri va ser capaç de colonitzar endofíticament les arrels de les dues plantes, però es va trobar un 61% més de densitat d’ADN de bacteri en arrels de tomàquet. La regulació dinàmica dels gens relacionats amb l’àcid jasmònic (JA) i l’àcid salicílic (SA) a tres temps diferents van ser avaluats: 7 dies després de la inoculació de l’antagonista i just després de la inoculació del nematode (0 dani), 7 dies desprès de la inoculació del nematode (7 dani) i 40 dies desprès de la inoculació del nematode (40 dani). Les dues vies SA (gen PR-1) i JA (gen Lox D) van ser sobre-expressades plantes de tomàquet a 0 dani, reduint el nombre de masses d’ou al final de l’experiment “split-root” quan es va inocular amb Bf I-1582. No obstant, no hi va haver diferencies en l’expressió dels gens relacionats SA (PR 1) i JA (Lox D) en cogombre inoculat amb el bacteri com tampoc en el nombre de masses d’ou produïdes en les arrels de cogombre. A 7 dani, el gen relacionat amb el JA (Lox D) estava sobre-expressat en tomàquet i podria afectar el desenvolupament del nematode i la seva reproducció. En cogombre, la via del SA (Pal I) estava sobre-expressada tant en les plantes inoculades amb M. incognita com en les co-inoculades amb el bacteri i el nematode. A 40 dani, quan va començar l’eclosió dels ous i es van produir noves infeccions a l’arrel, les plantes de tomàquet co-inoculades amb els nematode 2 i Bf I-1582 tenia reprimit el gen relacionat amb el JA (Lox D), mentre que el gen relacionat amb la via del SA (PR 1) estava sobre-expressat en plantes co-inoculades i també amb només Bf I-1582, però va ser reprimit en plantes inoculades només amb el nematode. En cogombre, les dues vies, JA i SA, van ser reprimides en plantes inoculades amb M. incognita però només la JA en plantes co-inoculades. Respecte l’aïllat de P. chlamydosporia M10.43.21, va induir l’expressió de la via del SA en arrels de tomàquet a 0, 7 i 42 dani. La via del JA va ser també sobre-expressada a 7 dani. Per tant, alguns aïllats de P. chlamydosporia i l’aïllat Bf I-1582 poden induir resistència sistèmica envers al nematode, encara que depèn de l’espècie vegetal. Aquests resultats han demostrat el model similar de regulació dinàmica d’aquestes vies d’hormones vegetals relacionades amb mecanismes de defensa de les plantes contra el nematode. El bacteri Bf I-1582 va créixer en el rang de temperatures des de 15 ºC a 45 ºC, sent 35 ºC la temperatura òptima de creixement tant en medi sòlid com en líquid, però no a 10 ºC i 50 ºC. Igualment, es va observar la formació de biofilm entre 15 ºC i 45 ºC però tampoc a 10 ºC ni a 50 ºC, sent més gruixut i uniforme a 35 ºC. La degradació de la closca del nematode i la colonització dels ous per Bf I-1582 GFP va mostrar que a 3 dies desprès de la seva inoculació (dai) el bacteri estava envoltant i degradant l'ou del nematode; a 5 dai, colònies de bacteri es van adherir a la closca de l’ou i es van trobar alguns bacteris dins de l’ou; a 10 dai, el bacteri era completament adherit a la closca de l’ou i dins de l’ou. A més, Bf I-1582GFP va colonitzar les pèls radiculars i cèl·lules epidèrmiques a 5 dai; es van observar colònies de bacteris en pèls radiculars de tomàquet i alguns bacteris dins de l’arrel a 10 dai. En cogombre, es van observar pocs bacteris a les cèl·lules epidèrmiques a 5 dai i no es va trobar el bacteri dins de l’arrel a 10 dai. En relació al nivell de supressivitat del sòl, es va realitzar un estudi a sis parcel·les de producció d’hortalisses localitzades al nord-est d’Espanya. Quatre realitzaven producció orgànica (M10. 16, M10.41, M10.55, i M10.56) i dues (M10.43 i M10.45) producció integrada. La fluctuació de la densitat de població de Meloidogyne i el parasitisme d’ous per part de fongs van ser determinats durant la seqüència de rotació de cultius durant dos anys (2015-2016). Cinc dels sols estudiats eren sòls supressius a Meloidogyne spp. El percentatge de parasitisme d’ous va variar de 11.2 a 55 % i P. chlamydosporia va ser l'única espècie fúngica aïllada dels ous. En paral·lel, dos experiments es van dur a terme utilitzant sòl de cada parcel·la. Una part de cada sòl es va esterilitzar i es va barrejar amb sorra estèril, i una altre part no es va esterilitzar i es va barrejar també amb sorra estèril amb una relació 1:1 i es va col·locar en testos de 3-l. El cultivar susceptible de tomàquet Durinta es va trasplantar en cada test i es va inocular amb juvenils de segon estadi (J2) amb un nivell de 1 J2 cm-3 de sòl. En els dos experiments en testos, els nombre d’ous per planta es va reduir (P<0.05) en tots els sòls no esterilitzats comparats amb els estèrils, excepte en el M10.45. També, P. chlamydosporia va la única espècie fúngica aïllada d’ous parasitats de nematodes. P. chlamydosporia és el fong més freqüent i més prevalent amb una alta plasticitat capaç d’adaptar-se a les pràctiques agronòmiques en un sistema de producció vegetal molt pertorbat.Postprint (published version

Causes and Predictors of Hospital-Death among Elderly Patients in Western Iran; a Hospital-Based Cross-Sectional Study

Introduction: Identifying the death reasons amongst elderly, may help prioritizing the research projects and interventions.&nbsp;Objective: This study purpose was to determine the death pattern and causes, and also its likely associated factors, in a mega hospital in western Iran.&nbsp;Method: This retrospective cross-sectional study, conducted on elderly died from April 2011 to March 2016, in Imam Reza hospital in Kermanshah, Iran. The data were collected about the demographic characteristics, medical information, and the main death causes. The causes-of-death was classified adopting the International Classification of Diseases, Tenth Revision (ICD–10). The relationships between outcome and predicting variables were assessed by using Chi-square and Tukey's test in SPSS.&nbsp;Results: Totally, 2415 died elderly were registered during the study period. The participants mean age at the time of their death was 75.35±9.15 years old. The diseases of circulatory system (dominancy of stroke), infectious diseases (leading by septicaemia and septic shock, respectively), and respiratory system diseases were the most common death causes, respectively. Age was the most important associated factor for the all-cause mortality related to the cardiovascular diseases (p=0.001).&nbsp;Conclusion: The majority of deaths were the premature, which requires paying more attention. Although, cardiovascular diseases were the leading death causes and that is predictable, but the fatality of infectious diseases is still causing concerns

Evaluation of Growth, Yield and Vitamin C Content of Okra with Application of Putrescine and Humic Acid Under Deficit Irrigation Stress

In order to study the effects of putrescine (Put) and humic acid (HA) on growth, yield and pod quality of okra (Abelmoschus esculentus L. 'Kano') under deficit irrigation stress, the field experiment was conducted in split plot based on randomized complete block design with three replications. Three different irrigation regimes (33, 66 and 100% ETc) and foliar application of Put (0, 0.5, 1 and 2 mM) and HA (0, 150 and 300 mg.l-1) were conducted. The results showed that deficit irrigation significantly decreased growth, yield and vitamin C content. Significant (P>0.05) increase in growth and yield was observed with the application of both HA and Put. The highest plant growth was obtained whit application of HA 300 mg.l-1 and Put 1mM under irrigation 100% ETc. Also, the maximum yield was observed whit foliar application of HA 300 mg.l-1 and Put 1mM under irrigation 100% ETc. Application of Put and HA at irrigation 100% ETc and HA 150 and 300 mg.l-1 and Put 1mM under deficit irrigation 66% ETC had highest effects on vitamin C content. According to the results, application of HA 300 mg.l-1 and Put 1mM can be proposed to improve growth and yield of okra

Application of nanocellulose composites in the environmental engineering: A review

n/

Subject Index of the Diseases Found in the Zend-Avesta

The collection of Zend fragments is the bible of ancient Iran, which is known as the Zend-Avesta that contains some points about diseases. The aim of this documentary study is the extraction and assortment of diseases of the Zend-Avesta. To this end, each disease Avesta presented was defined as unambiguously and as briefly as possible. Finally, the findings were set and classified in the following tables. The results showed that over 70 diseases were found in the Zend-Avesta, which can be categorized into 13 groups in numerical order. The diseases found in the Zand-Avesta are as follows: unknown diseases (17), bodily defects/ infirmities (12), integumentary system (9), musculoskeletal system (7), lymphatic system (5), gynecology (5), nervous system (5), poisoning (3), related subjects (3), reproductive system (3), digestive system (2), urinary system (1), and dental disorders (1). Overall, considering the diseases collected can help us better understand the medical aspects of the sacred books

Pochonia chlamydosporia is the most prevalent fungal species responsible for Meloidogyne suppression in sustainable vegetable production systems

The fluctuations in Meloidogyne densities and fungal egg parasitism were determined from February 2015 to July 2016 in four vegetable production sites conducted under organic production and two sides conducted under integrated standards. At each site, the soil nematode densities at transplanting and at the end of the crops, the galling index, the number of eggs in roots, and the percentage of fungal egg parasitism were determined, and the fungal species were identified. In addition, two pot experiments were conducted with soil taken from each site in February 2015 and 2016 to assess the fungal egg parasitism comparing non-sterile and sterile soil from each site. In field conditions, the nematode population densities in the soil decreased along the crop rotations. The maximum number of eggs per plant was recorded in the spring–summer crops. Egg parasitism ranged from 11.2 to 55% in the organic sites and from 0.8 to 16.5% in the integrated production sites. Pochonia chlamydosporia was the only fungal species isolated in five of the six sites.Postprint (published version

Chitosan Increases Tomato Root Colonization by Pochonia chlamydosporia and Their Combination Reduces Root-Knot Nematode Damage

The use of biological control agents could be a non-chemical alternative for management of Meloidogyne spp. [root-knot nematodes (RKN)], the most damaging plant-parasitic nematodes for horticultural crops worldwide. Pochonia chlamydosporia is a fungal parasite of RKN eggs that can colonize endophytically roots of several cultivated plant species, but in field applications the fungus shows a low persistence and efficiency in RKN management. The combined use of P. chlamydosporia with an enhancer could help its ability to develop in soil and colonize roots, thereby increasing its efficiency against nematodes. Previous work has shown that chitosan enhances P. chlamydosporia sporulation and production of extracellular enzymes, as well as nematode egg parasitism in laboratory bioassays. This work shows that chitosan at low concentrations (up to 0.1 mg ml-1) do not affect the viability and germination of P. chlamydosporia chlamydospores and improves mycelial growth respect to treatments without chitosan. Tomato plants irrigated with chitosan (same dose limit) increased root weight and length after 30 days. Chitosan irrigation increased dry shoot and fresh root weight of tomato plants inoculated with Meloidogyne javanica, root length when they were inoculated with P. chlamydosporia, and dry shoot weight of plants inoculated with both P. chlamydosporia and M. javanica. Chitosan irrigation significantly enhanced root colonization by P. chlamydosporia, but neither nematode infection per plant nor fungal egg parasitism was affected. Tomato plants cultivated in a mid-suppressive (29.3 ± 4.7% RKN egg infection) non-sterilized clay loam soil and irrigated with chitosan had enhanced shoot growth, reduced RKN multiplication, and disease severity. Chitosan irrigation in a highly suppressive (73.7 ± 2.6% RKN egg infection) sterilized-sandy loam soil reduced RKN multiplication in tomato. However, chitosan did not affect disease severity or plant growth irrespective of soil sterilization. Chitosan, at an adequate dose, can be a potential tool for sustainable management of RKN.This research was funded by two grants from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (AGL 2013-49040-C2-1-R and AGL2015-66833-R,) and by a Ph.D. fellowship from the University of Alicante to NE (UAFPU2011). Part of this work was filed for a patent (P201431399) by LL-L, FL-M, and NE as inventors

Ranking the Information Technology dimensions using Sustainable Development Criteria

The purpose of this research was to rank Information Technology (IT) dimensions using sustainable development criteria. The present research belongs to the category of applied research in terms of objective and descriptive survey in terms of data collection. To this end, the six dimensions of IT have been ranked according to three areas of sustainable development. Ratings were done using Gray Relational Analysis (GRA) through the GRAY RELATION software. It is worth noting that the statistical population included all managers of executive organizations in the northwest provinces of Iran. The result of using the GRA methodology to rank the IT components through sustainable development dimensions has ranked the six dimensions in terms of scores obtained as follows service quality, information quality, system satisfaction, perceived benefits, system quality, and IT usage.El propósito de esta investigación fue clasificar las dimensiones de la Tecnología de la Información (TI) utilizando criterios de desarrollo sostenible. La presente investigación pertenece a la categoría de investigación aplicada en términos de encuesta objetiva y descriptiva en términos de recolección de datos. Con este fin, las seis dimensiones de TI se han clasificado de acuerdo con tres áreas de desarrollo sostenible. Las clasificaciones se realizaron utilizando el Análisis relacional de Gray (GRA) a través del software GRAY RELATION. Vale la pena señalar que la población estadística incluyó a todos los gerentes de organizaciones ejecutivas en las provincias del noroeste de Irán. El resultado de utilizar la metodología GRA para clasificar los componentes de TI a través de dimensiones de desarrollo sostenible ha clasificado las seis dimensiones en términos de puntajes obtenidos de la siguiente manera: calidad del servicio, calidad de la información, satisfacción del sistema, beneficios percibidos, calidad del sistema y uso de TI

Post-Wildfire Soil and Aquifer Contamination: A Review

The need to understand the effects of wildfire and post-fire contamination of soil and groundwater has grown as a result of the expansion of the extent and severity of wildfires around the world. In addition to their direct hazards, wildfires can also contribute to human and environmental health concerns due to secondary contamination, e.g., wildfire suppression such as aqueous film-forming foams (AFFF) can release per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) into the soil, which are very mobile, toxic, and persistent. Both direct seepage through the topsoil and biotransformation of fluorotelomers (FTs) determine the fate of PFAS in soils and aquifers. Research has indicated that phase partitioning behavior, such as sorption to soils and sediments, controls the fate and transport of chemicals in the environment According to various studies, the main soil or sediment characteristics that control PFAS’ sorption behavior include organic carbon (OC), pH, index cations, and ionic strength. However, neither OC, pH, nor clay-content alone could explain the sorption behavior of PFAS. More research is needed to help to understand the role of co-contaminants on the sorption behavior of PFAS, the role of surface charge on the sorption of PFAS, and on a wider range of PFAS chain compounds in the future. This paper aims to review the fate and transport of PFAS and identify the areas of research need