Characterization of Pseudomonas sp. HB107 strain for plant growth-promotion and biocontrol activities against the bacterial speck of tomato Caratterizzazione del ceppo Pseudomonas sp. HB107 per la capacità di promozione della crescita e di biocontrollo della picchiettatura batterica in pomodoro

L'impiego di batteri benefici multifunzionali in grado di coniugare l’attività di promozione vegetale (PGP) con quella di agenti di biocontrollo (BCA) rappresenta un approccio sostenibile e promettente per ridurre l’apporto di input chimici di sintesi in agricoltura. In questo studio, il ceppo Pseudomonas sp. HB107 è stato caratterizzato tramite esperimenti in vitro e in planta per valutare le sue capacità di promozione della crescita e di biocontrollo contro Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst), agente causale della picchiettatura batterica del pomodoro. Il ceppo HB107 ha mostrato diversi tratti di promozione della crescita vegetale in vitro, come la produzione di siderofori e ammoniaca, oltre alla tolleranza a elevate concentrazioni di rame. In esperimenti in planta in condizioni controllate, il ceppo HB107 marcato con eGFP (Enhanced Green Fluorescent Protein) ha mostrato la capacità di colonizzare l’apparato radicale, mentre applicazioni settimanali attraverso irrigazione hanno determinato un aumento significativo della biomassa dell’apparato radicale e della parte aerea in pomodoro. Il potenziale di antibiosi è stato valutato in vitro contro Pst e Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol) mediante saggi dual-plate (produzione di antibiotici o metaboliti secondari) e double-plate (produzione di composti organici volatili). I saggi in planta sono stati condotti per valutare l’induzione di resistenza (ISR) a seguito dell’applicazione di una sospensione di HB107 alle radici, evidenziando una riduzione significativa sia della gravità della picchiettatura batterica, che per la carica microbica del patogeno nell’apparato aereo (foglie e fogliole) delle piante trattate rispetto a quelle di controllo. L’ISR è stata poi confermata dall’analisi dell’espressione genica, che ha mostrato la sovra regolazione di geni correlati alla difesa sistemica della pianta, coinvolti nelle vie biosintetiche dell'acido salicilico e dell'acido jasmonico/etilene, tra cui RBOHD, PAL, ERF1 e PR1. Nel complesso, la combinazione di un’efficace colonizzazione radicale, dell’attività PGP e della capacità di indurre resistenza sistemica evidenzia il profilo multifunzionale di HB107, che si configura come un promettente candidato biostimolante e di biocontrollo per la gestione sostenibile delle colture agrarie. Tuttavia, saranno necessarie ulteriori ricerche in campo per saggiarne i tratti antagonistici e valutarne le prestazioni agronomiche e di biocontrollo.

Microbial biocontrol agents (mBCAs) with plant growth-promoting (PGP) traits offer a sustainable, eco-friendly alternative to chemical inputs in agriculture. In this study, the strain Pseudomonas sp. HB107 was characterized in in vitro and in planta experiments for its plant growth-promoting and biocontrol performances against Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst), the causal agent of bacterial speck disease on tomato. In vitro, HB107 showed several plant growth-promoting properties, such as the production of siderophores and ammonia, as well as tolerance to high copper concentrations. In planta, the HB107 strain tagged with the Enhanced Green Fluorescent Protein (eGFP) demonstrated the ability to colonize roots, while weekly soil drench applications of this strain significantly increased both root and shoot biomass under controlled conditions. The antibiosis potential was assessed in vitro through dual-plate (production of antibiotics or secondary metabolites) and double-plate (production of volatile organic compounds) assays against Pst and Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol). In both in vitro assays, HB107 exhibited inhibitory effects against the tested pathogens. In planta assays were conducted to evaluate the induction of resistance against Pst, displaying a significant reduction of bacterial speck severity (up to 25%) and reduced pathogen populations in treated plants compared with untreated controls. This HB107-induced resistance was confirmed through gene expression analysis, which revealed the upregulation of defense-related genes by activating multiple defense pathways, such as salicylic acid and jasmonic acid/ethylene biosynthesis . Overall, effective root colonization, PGP activity, and induced resistance support the potential of HB107 as a multifunctional candidate for biocontrol and biostimulation in tomato plants. Further proof-of-concept research is needed to thoroughly investigate its relevant antagonistic traits and agronomic/biocontrol field performance.