Biological control of postharvest phytopathogenic molds promoted by food-isolated yeasts

The mechanisms of action of antagonistic food-isolated yeasts, Wickerhamomyces anomalus, Metschnikowia pulcherrima, Aureobasidium pullulans and Saccharomyces cerevisiae, were evaluated. For each yeast species, different mechanisms involved in biocontrol activity against pathogenic molds, such as iron competition, production of cell wall-degrading enzymes, production of VOCs (Volatile Organic Compounds), and biofilm formation were clarified. The second objective was to determine the efficacy of yeast strains in controlling gray mold caused by Botrytis cinerea on table grapes and strawberries, and green and blue mold decays caused by Penicillium digitatum and Penicillium italicum, respectively, on mandarin fruits. Therefore, subsequent studies investigated the potential use of locust bean gum (LBG) edible coating enriched with antagonistic yeast cells and of a commercial carrier (polyacrylammide hydrogel spheres) emitting antifungal VOCs produced by yeasts. Among tested yeast strains, W. anomalus BS91 showed great antagonistic activity both by direct application of yeast cells and by application of VOCs. This strain is known to produce killer toxins that have been demonstrated to be exoglucanases, coded by the genes WaEXG1 and WaEXG2. To better understand the involvement of these genes in the antagonist activity of W. anomalus, characterization of the gene expression level of EXG1 and EXG2 in different yeast-host-pathogen interactions was carried out. The present study demonstrated the efficacy of the selected yeasts as postharvest antifungal agents both by direct application and incorporation in an edible coating (LBG). Moreover, it has been demonstrated as production of VOCs can play an essential role in the antagonistic activity of BCAs, suggesting a future use of polyacrylammide hydrogel beads as VOCs emitters during the shelf-life.

In questo studio sono stati valutati i meccanismi d'azione coinvolti nel processo di biocontrollo di muffe patogene del post raccolta di ceppi di lievito appartenenti alle specie Wickerhamomyces anomalus, Metschnikowia pulcherrima, Aureobasidium pullulans e Saccharomyces cerevisiae. Per ogni specie, sono stati valutati diversi meccanismi: competizione per il ferro, produzione di enzimi extracellulari, produzione di composti volatili (VOCs), e formazione di biofilm. Il secondo obbiettivo è stato quello di valutare l’efficacia dei lieviti selezionati nel controllare la muffa grigia causata da Botrytis cinerea, su uva da tavola e fragole, e la muffa verde e azzurra, causata rispettivamente da Penicillium digitatum e Penicillium italicum, su mandarini. Successivamente è stato valutato l’utilizzo di un coating edibile a base di farina di semi di carruba (LBG) arricchito con cellule di lievito antagonista e l'utilizzo di un potenziale carrier commerciale (sfere di polyacrylammide) per veicolare i VOCs prodotti dal lievito. Trai ceppi testati, W. anomalus BS91 ha mostrato una grande attività antagonistica sia mediante applicazione diretta che attraverso l'applicazione dei VOCs. Questo ceppo produce tossine killer, che sono state precedentemente identificate come esoglucanasi codificate dai geni WaEXG1 e WaEXG2. Per meglio comprendere il coinvolgimento di questi geni nell'attività di biocontrollo di W. anomalus, l'ultima fase della ricerca è stata incentrata sulla caratterizzazione dei livelli di espressione genica di EXG1 e EXG2 a seguito di diverse interazioni lievito-ospite-patogeno. Il presente studio dimostra il possibile impiego di ceppi di lievito selezionati come agenti antifungini in post-raccolta, sia attraverso l'applicazione diretta, sia attraverso l'incorporazione in un coating edibile (LBG). Inoltre è stato dimostrato che la produzione di VOCs è essenziale nell'attività antagonistica degli agenti di biocontrollo, suggerendo l'uso futuro di un carrier commerciale, come le sfere di poliacrilammide, da impiegare come emettitore di VOCs nel corso della shelf-life.