Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Auf der Suche nach topischen landwirtschaftlichen Biofungiziden: Eigenschaften des rekombinanten antimikrobiellen Peptids Trxaq-AMP aus Amaranthus quitensis

Diego Alem, Paola Díaz-Dellavalle, Carolina Leoni, Salvatore G De-Simone, Agustin Correa, Pablo Oppezzo und Marco Dalla Rizza

Synthetische Pestizide wirken sich positiv auf die Lebensmittelproduktion aus. Es bestehen jedoch Bedenken aufgrund der Entstehung von Resistenzen sowie negativer Nebenwirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Zur Bekämpfung von Phytopathogenen werden neue Wirkstoffe und Kontrollstrategien benötigt. Antimikrobielle Peptide (AMPs) sind evolutionär konservierte Bestandteile der angeborenen Immunantwort in fast allen Organismen, die eine interessante Quelle potenzieller Moleküle zur Verwendung als Pestizide darstellen. Das natürlich vorkommende antimikrobielle Peptid Aq-AMP (Amaranthus quitensis-Antimicrobial Peptide), das aus Amaranthus quitensis gewonnen wird, ist reich an Cystein und wirkt gegen mehrere Phytopathogene. In der vorliegenden Arbeit berichten wir über die Expression von funktionell aktivem Aq-AMP, das mit Thioredoxin fusioniert ist (TrxAq-AMP), in Escherichia coli. Die antimykotische Wirkung von gereinigtem TrxAq-AMP in vitro wurde gegen Alternaria solani und Fusarium oxysporum f. sp. bestätigt. lycopersici, Pencillium digitatum und P. italicum sowie die In-vivo-Kontrolle von P. digitatum in Orangen. Wir haben die Stabilität von TrxAq-AMP in einem pH-Bereich (von 3 bis 11) und bei Temperaturen von 0°C bis 100°C nachgewiesen. Darüber hinaus behielt es seine Aktivität nach der Verdauung mit verschiedenen Proteasen bei und zeigte keine hämolytische Aktivität, was auf ein sehr stabiles und sicheres Molekül hindeutet. Zur topischen Anwendung präsentieren wir ein AMP ohne hämolytische/phytotoxische Aktivität, das wirksam und in einem weiten Temperatur- und pH-Bereich stabil ist sowie resistent gegenüber Proteaseaktivität. Außerdem ist dieses Molekül auf natürliche Weise im Samen gespeichert, lässt sich leicht extrahieren und kann potenziell durch molekulare Landwirtschaft produziert werden. Diese Erkenntnisse ermutigen zu weiterer biotechnologischer Forschung zur topischen Anwendung von AMPs, insbesondere im Zusammenhang mit der Bioverfügbarkeit des Moleküls.