You, Young-Hyun;Park, Jong Myong;Seo, Yeong Gyo;Lee, Woong;Kang, Myung-Suk;Kim, Jong-Guk
Mycobiology
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v.45
no.3
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pp.150-159
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2017
This study analyzed the distribution of endophytic fungi in 3 coastal environments with different climatic, geographical, and geological characteristics: the volcanic islands of Dokdo, the East Sea, and the West Sea of Korea. The isolated fungal endophytes were characterized and analyzed with respect to the characteristics of their host environments. For this purpose, we selected common native coastal halophyte communities from three regions. Molecular identification of the fungal endophytes showed clear differences among the sampling sites and halophyte host species. Isolates were also characterized by growth at specific salinities or pH gradients, with reference to previous geographical, geological, and climate studies. Unlike the East Sea or West Sea isolates, some Dokdo Islands isolates showed endurable traits with growth in high salinity, and many showed growth under extremely alkaline conditions. A smaller proportion of West Sea coast isolates tolerate compared to the East Sea or Dokdo Islands isolates. These results suggest that these unique fungal biota developed through a close interaction between the host halophyte and their environment, even within the same halophyte species. Therefore, this study proposes the application of specific fungal resources for restoring sand dunes and salt-damaged agricultural lands and industrialization of halophytic plants.
Ascomycota is the largest phylum of the Fungi, including approximately 6,600 genera. They are often isolated from soils, indoor air, and freshwater environments, but also from plants as pathogens or endophytes. In this study, four species of Ascomycota (two of Cladosporium and one of each Daldinia and Nigrospora) were collected from the leaves of four woody plants (Camellia japonica, Ginkgo biloba, Quercus sp., Vitis vinifera). Their cultural characteristics were investigated on five different media (PDA, V8A, CMA, MEA, CZA) at 3 days after incubation at $25^{\circ}C$ in darkness. BLASTn search and phylogenetic analysis were performed using the internal transcribed spacer (ITS) rDNA sequences, in addition to tef1 gene sequences for Cladosporium species. Based on the cultural, morphological, and phylogenetic data, the isolates were identified as Cladosporium anthropophilum, Cladosporium pseudocladosporioides, Daldinia eschscholtzii, and Nigrospora chinensis. Previously, some members of Cladosporium and Nigrospora have been recorded as endophytes inhabiting the leaves and stems of various plants, whereas Daldinia eschscholtzii is a wood-inhabiting endophyte or wood-decaying fungus. To our knowledge, this is the first report of these four ascomycetes in Korea.
Cotton plants were sampled and ranked according to their resistance to Verticillium wilt. In total, 642 endophytic fungi isolates representing 27 genera were recovered from Gossypium hirsutum root, stem, and leaf tissues, but were not uniformly distributed. More endophytic fungi appeared in the leaf (391) compared with the root (140) and stem (111) sections. However, no significant difference in the abundance of isolated endophytes was found among resistant cotton varieties. Alternaria exhibited the highest colonization frequency (7.9%), followed by Acremonium (6.6%) and Penicillium (4.8%). Unlike tolerant varieties, resistant and susceptible ones had similar endophytic fungal population compositions. In three Verticillium-wilt-resistant cotton varieties, fungal endophytes from the genus Alternaria were most frequently isolated, followed by Gibberella and Penicillium. The maximum concentration of dominant endophytic fungi was observed in leaf tissues (0.1797). The evenness of stem tissue endophytic communities (0.702) was comparatively more uniform than the other two tissues. Eighty endophytic fungi selected from 27 genera were evaluated for their inhibition activity against highly virulent Verticillium dahliae isolate Vd080 in vitro. Thirty-nine isolates exhibited fungistasis against the pathogen at varying degrees. Seven species, having high growth inhibition rates (${\geq}75%$), exhibited strong antifungal activity against V. dahliae. The antifungal activity of both volatile and nonvolatile metabolites was also investigated. The nonvolatile substances produced by CEF-818 (Penicillium simplicissimum), CEF-325 (Fusarium solani), CEF-714 (Leptosphaeria sp.), and CEF-642 (Talaromyces flavus) completely inhibited V. dahliae growth. These findings deepen our understanding of cotton-endophyte interactions and provide a platform for screening G. hirsutum endophytes with biocontrol potential.
Five halophytic plant species, Suaeda maritima, Limonium tetragonum, Suaeda australis, Phragmites australis, and Suaeda glauca Bunge, which are native to the Muan salt marsh of South Korea, were examined for fungal endophytes by sequencing the internal transcribed spacer (ITS) region containing ITS1, 5.8S rRNA, and ITS2. In total, 160 endophytic fungal strains were isolated and identified from the roots of the 5 plant species. Taxonomically, all 160 strains belonged to the phyla Ascomycota, Basidiomycota, and Zygomycota. The most dominant genus was Fusarium, followed by the genera Penicillium and Alternaria. Subsequently, using 5 statistical methods, the diversity indices of the endophytes were determined at genus level. Among these halophytic plants, P. australis was found to host the greatest diversity of endophytic fungi. Culture filtrates of endophytic fungi were treated to Waito-C rice seedlings for plant growth-promoting effects. The fungal strain Su-3-4-3 isolated from S. glauca Bunge provide the maximum plant length (20.1 cm) in comparison with wild-type Gibberella fujikuroi (19.6 cm). Consequently, chromatographic analysis of the culture filtrate of Su-3-4-3 showed the presence of physiologically active gibberellins, $GA_1$ (0.465 ng/mL), $GA_3$ (1.808 ng/mL) along with other physiologically inactive $GA_9$ (0.054 ng/mL) and $GA_{24}$ (0.044 ng/mL). The fungal isolate Su-3-4-3 was identified as Talaromyces pinophilus.
Endophytes play an important role in the growth and development of the host. However, the study of endophytes is mostly focused on plants, and reports on bacteria associated with fungi are relatively rare. We studied the bacteria associated with fruiting bodies of Tricholoma matsutake picked from seven main T. matsutake-producing areas in Sichuan, China, by barcoded pyrosequencing. About 8,272 reads were obtained per sample, representing 40 phyla, 103 classes, and 495 genera of bacteria and archaea, and 361-797 operational taxonomic units were observed at a 97% similarity level. The bacterial community was always both more abundant and more diverse than the archaeal community. UniFrac analysis showed there were some difference of bacterial communities among the samples sites. Three bacterial phyla, Proteobacteria, Bacteroidetes, and Firmicutes, were dominant in all samples. Correlation analysis showed there was a significant correlation between some soil properties and bacterial community associated with T. matsutake. This study demonstrated that the bacteria associated with T. matsutake fruiting bodies were diversified. Among these bacteria, we may find some strains that can promote the growth of T. matsutake.
Lv, Meng-Meng;Tan, Ming-Hui;Lu, Li-Wen;Zhang, Rong-Hua;Guo, Zhi-Yong;Liu, Cheng-Xiong;Yang, Jin;Zou, Kun;Proksch, Peter
Natural Product Sciences
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v.24
no.3
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pp.159-163
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2018
Two new polyketides, chinoketides A and B (1 - 2) with a known compound xylarphthalide A (3), were isolated from the solid medium of the endophytes from the leaves of the relic plant Distylium chinense with the "black-box" co-culture method, and the structures of two new compounds were elucidated by NMR, MS and CD spectra. And the absolute configurations of chinoketides A (1) and B (2) were determined as 2R,3R,8S and 5R,6S by calculating their ECD spectra to compare with the experimental CD spectra. Finally, the antimicrobial activities were evaluated to Erwinia carotovora sub sp. Carotovora (Jones) Bersey et al, and the results showed that compounds 1 - 3 displayed the antimicrobial activities with MIC value at 20.5, 30.4 and $10.2{\mu}g/mL$.
The bloody watermelon exhibiting dark red and fermentation off-flavor results in a great economic loss. As an effort to clarify the cause of the bloody watermelon, relationship between the fermentational off-flavor and the presence of endophytic bacteria was studied. The number of endophytes was 2.2-37.0 ${\times}10^3$ cfu/g fw (fresh weight) in normal watermelons, compared to 1.26-1.75 ${\times}10^6$ cfu/g fw in bloody ones. Seventeen bacteria among 56 isolates from bloody watermelons could induce bloody watermelons. The bacteria responsible for bloody watermelons were mainly Gram negative: aerobic Pseudomonas spp and some anaerobic bacteria. The results in this study strongly suggested that the bloody watermelons were produced by abnormal fermentation and growth of endophytic Gram negative bacteria.
As a step towards discovering novel pathogenesis-related proteins, we performed a genome scale computational identification and characterization of secreted and transmembrane (TM) proteins, which are mainly responsible for bacteria-host interactions and interactions with other bacteria, in the genomes of six representative Burkholderia species. The species comprised plant pathogens (B. glumae BGR1, B. gladioli BSR3), human pathogens (B. pseudomallei K96243, B. cepacia LO6), and plant-growth promoting endophytes (Burkholderia sp. KJ006, B. phytofirmans PsJN). The proportions of putative classically secreted proteins (CSPs) and TM proteins among the species were relatively high, up to approximately 20%. Lower proportions of putative type 3 non-classically secreted proteins (T3NCSPs) (~10%) and unclassified non-classically secreted proteins (NCSPs) (~5%) were observed. The numbers of TM proteins among the three clusters (plant pathogens, human pathogens, and endophytes) were different, while the distribution of these proteins according to the number of TM domains was conserved in which TM proteins possessing 1, 2, 4, or 12 TM domains were the dominant groups in all species. In addition, we observed conservation in the protein size distribution of the secreted protein groups among the species. There were species-specific differences in the functional characteristics of these proteins in the various groups of CSPs, T3NCSPs, and unclassified NCSPs. Furthermore, we assigned the complete sets of the conserved and unique NCSP candidates of the collected Burkholderia species using sequence similarity searching. This study could provide new insights into the relationship among plant-pathogenic, humanpathogenic, and endophytic bacteria.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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v.31
no.2
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pp.107-114
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2015
Endophytes provide multifarious benefits such as promotion of plant growth and yield, suppression of phyto-pathogens, phosphate solubilising and fixation nitrogen. A study has been carried out to explore growth promotion and antifungal activities of endophytes of mulberry (Morus spp.). Endophytic bacteria were isolated from mulberry plants and studied their cultural, morphological characters, growth promotion as well as their antifungal activity against Rhizoctonia bataticola and Fusarium oxysporum , two mulberry root rot associated pathogens. Except two isolates, all bacteria were colourless and the colony size of eight isolates was small. The margin of five isolates was irregular and the consistency of three isolates was creamy, six isolates was slimy and one was mucoid. Texture of seven isolates was convex and others were flat. Eight isolates were gram positive and the rest Gram negative, five were cocci and others were bacilli (rod shaped). Four isolates were motile and all were catalase positive and only three isolates were oxidase positive. Spore staining was positive only for two isolates. The growth promotion study showed that there was significant difference in root length and seedling length. The antagonistic effect of the bacterial isolates was tested against R. bataticola showed significant (p <0.05) influence of the bacteria, days after inoculation and their interaction on the inhibition of fungal growth. The isolate En-7 completely inhibited the fungus followed by En-5 (66.67%). The bacterial isolates significantly (p <0.05) inhibited growth of F. oxysporum in PDA. The mean inhibition was higher (70.45%) in case of En-7 followed by En-8 (68.65%) and En-10 (66.44%). The study reveals that some endophytic bacteria associated with mulberry have growth promotion and antifungal activity and could be explored for promotion of mulberry growth and managing root rot disease.
Endophytic fungi have received much attention as plant growth promoters as well as biological control agents against many plant pathogens. In this study, 30 endophytic fungal species, isolated from various plants in China, were evaluated using in vitro dual culture assay against Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, causing wilt in cucumber. The results of the present study clearly showed that all the 30 endophytic fungal isolates were highly capable of inhibiting the mycelial colony growth of Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum with inhibition % over 66% as compared to control treatments. Among all of them, 5 isolates were highly effective such as, Penicillium sp., Guignardia mangiferae, Hypocrea sp., Neurospora sp., Eupenicillium javanicum, and Lasiodiplodia theobromae, respectively. The Penicillium sp. and Hypocrea sp. were highly effective as compared to other isolates. From in vitro results 10 best isolates were selected for greenhouse studies. The results of the greenhouse studies showed that among all of them 3 endophytic fungal isolates successfully suppressed wilt severity when co-inoculation with pathogen Fusarium. oxysporum f. sp. cucumerinum. The endophytic fungi also enhanced plant growth parameters of the host plants, the antagonistic fungal isolates increased over all plant height, aerial fresh, and dry weight as compared to control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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