Design and characterization of microbial consortia as inoculants for sustainable crop protection
- Autores: Zhivko Minchev Ivanov
- Directores de la Tesis: M. Jose Pozo Jiménez (codir. tes.), Rosina Soler (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2023
- Idioma: inglés
- ISBN: 9788411179096
- Número de páginas: 190
- Tribunal Calificador de la Tesis: Concepción Azcón González de Aguilar (presid.), Inmaculada Sampedro Quesada (secret.), Ainhoa Martinez Medina (voc.), Víctor Flors (voc.), Sergio Rasmann (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología Fundamental y de Sistemas por la Universidad de Granada
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
RESUMEN La agricultura juega un papel fundamental en el mantenimiento de la población mundial que está en continuo aumento, proporcionando no solo alimentos sino también combustibles, fibras y otros materiales clave. Minimizar el impacto negativo de la intensificación de la agricultura en el medio ambiente y la salud humana es fundamental para satisfacer la creciente demanda mundial de alimentos de manera sostenible. La necesidad de soluciones naturales y respetuosas con el medio ambiente para reducir el uso de productos químicos nocivos en agricultura sin comprometer las cosechas ha sido de interés para científicos y agrónomos en los últimos años. En este sentido, los inoculantes microbianos han surgido como una alternativa viable y sostenible a los pesticidas y fertilizantes químicos para el manejo de cultivos (Barea, 2015; Trivedi et al., 2017). Si bien algunos productos microbianos para la protección de cultivos han estado disponibles en el mercado durante décadas, es en los últimos años cuando su uso está aumentando y despierta gran interés en el sector agrícola y biotecnológico. Sin embargo, el mercado actual de biopesticidas basados en microorganismos representa sólo el 5% del mercado de pesticidas químicos (Batista & Singh, 2021). De hecho, a pesar de las numerosas medidas para restringirlo, el uso de pesticidas químicos sigue en aumento (FAO, 2022).
Los microorganismos beneficiosos, incluidos bacterias y hongos, que viven en una asociación mutualista con las plantas, tienen gran potencial para mejorar el crecimiento, productividad y salud de la planta huésped. Los microorganismos del suelo, como las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) de los géneros Bacillus y Pseudomonas, los hongos de control biológico del género Trichoderma y los hongos micorrícicos arbusculares (Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF) se encuentran entre los grupos mejor estudiados, y son la base de múltiples productos microbianos en todo el mundo (Woo et al., 2014, 2022; Aamir et al., 2020; Basiru et al., 2021). Además de mejorar el crecimiento y la productividad de las plantas, estos microorganismos pueden proteger a su planta huésped contra plagas y enfermedades de forma directa, pero también indirecta.
Los efectos directos se basan en el antagonismo entre el agente de biocontrol y el organismo diana. Entre los efectos directos destaca la producción, por parte de algunos microorganismos, de antibióticos, lipopéptidos, enzimas líticas y otros metabolitos, reduciendo la población de patógenos del suelo a través del antagonismo o parasitismo directo (Whipps, 2001; Köhl et al., 2019). Aunque actualmente muchos productos microbianos basados en antagonismo directo están comercialmente disponibles (Woo et al., 2014, 2022; van Lenteren et al., 2017), su eficacia en el campo aún parece ser inestable.
Además del antagonismo directo, los microorganismos beneficiosos son capaces de sensibilizar el sistema inmunitario y estimular las defensas de la planta huésped, lo que resulta en resistencia inducida (Induced Resistance, IR), normalmente eficaz frente a una amplia gama de atacantes tanto de raíz como de la parte aérea, incluidos patógenos e insectos herbívoros (Pieterse et al., 2014; De Kesel et al., 2021). A diferencia de los productos microbianos basados en antagonismo directo como modo de acción, todavía no existen productos comerciales microbianos para controlar plagas y enfermedades basados en IR.
A pesar del demostrado potencial de los microorganismos beneficiosos para mejorar el crecimiento y la salud de las plantas, la mayor parte de la investigación sobre el uso de inoculantes microbianos para la promoción y protección de cultivos se ha realizado en condiciones controladas de laboratorio, y la transferencia de esta tecnología y su adopción en agricultura todavía se enfrenta a importantes retos (Mitter et al., 2019; Saad et al., 2020).
Las condiciones ambientales variables existentes en los sistemas de producción de cultivos junto a las prácticas agrícolas a menudo limitan el éxito de los inoculantes microbianos en campo (Compant et al., 2019). Para superar estos desafíos, es esencial caracterizar la funcionalidad de los inoculantes en diferentes condiciones y entender los mecanismos que regulan las interacciones planta-microorganismo. Esto podría ayudar a identificar aislados microbianos más eficaces y/o más estables en diferentes contextos, lo que mejoraría el éxito de su aplicación en agricultura. En los últimos años ha surgido un interés creciente por el diseño y la explotación de comunidades microbianas sintéticas (Synthetic Microbial Communities, SynComs) en agricultura para la protección de cultivos y la mejora de cosechas de manera sostenible (Arif et al., 2020; Liu et al., 2020; Trivedi et al., 2020). La combinación de microorganismos complementarios, con diferentes modos de acción y requisitos, incluyendo bacterias y hongos, tiene el potencial de mejorar la consistencia de los resultados en campo y, por lo tanto, la estabilidad de las prácticas de control biológico. Es de esperar que estos inoculantes mixtos mantengan su funcionalidad en una mayor variedad de condiciones en comparación con los inoculantes basados en un único microorganismo y, por lo tanto, soporten mejor el impacto de las condiciones ambientales variables existentes en los sistemas agrícolas (Sarma et al., 2015; Arif et al., 2020; Pozo et al., 2021). Diseñar SynComs eficientes, desarrollar herramientas para su estudio, monitorización y aplicación, y entender las interacciones entre los miembros de las SynComs, así como sus efectos sobre los organismos diana y la planta hospedadora son en la actualidad grandes retos para las empresas biotecnológicas del sector agrícola.
El objetivo principal de esta Tesis Doctoral, realizada como parte de la actividad de investigación y desarrollo de la empresa biotecnológica Koppert, especialista en el sector del control biológico, es diseñar un SynCom multifuncional para la protección de cultivos, compuesto por microorganismos beneficiosos del suelo compatibles, representativos de los géneros más explotados por la industria de control biológico y comparar su eficacia con la de la aplicación individual de los organismos que la componen. Para abordar este objetivo principal: 1. En primer lugar, se diseñaron diferentes SynComs realizando una selección basada en la literatura de microorganismos beneficiosos, incluyendo hongos y bacterias, previamente caracterizados en diversos aspectos. Los microorganismos seleccionados para el diseño de SynComs fueron las PGPR Bacillus amyloliquefaciens CECT 8238 y CECT 8237, Pseudomonas chlororaphis y P. azotoformans, los hongos Trichoderma harzianum T22 y ESALQ1306, y el AMF Rhizophagus irregularis.
2. A continuación, se abordó la compatibilidad de las cepas microbianas seleccionadas para garantizar su establecimiento y evitar las interacciones antagónicas entre los componentes de los SynComs.
3. Posteriormente, se caracterizó y probó la eficacia de los SynComs y las cepas microbianas individuales. Se realizaron múltiples experimentos/bioensayos en diferentes condiciones, desde plantas creciendo en macetas con suelo estéril bajo condiciones controladas de laboratorio hasta plantas creciendo en invernadero comercial con manejo de producción hortícola estándar. Desde la efectividad en control de plagas y enfermedades hasta la compatibilidad con el manejo de cultivos y el impacto de la aplicación en la cosecha final, probamos el efecto de los inoculantes microbianos en plantas de tomate para el control biológico de importantes patógenos fúngicos e insectos plaga, como Botrytis cinerea, Fusarium oxisporum y el insecto minador Tuta absoluta, todos ellos entre las amenazas más importantes para la producción de tomate.
4. Finalmente, se recolectaron muestras de la planta para estudiar los posibles mecanismos de la resistencia inducida por microorganismos. Se realizó la identificación de marcadores asociados con una simbiosis exitosa de la planta con microorganismos particulares o con un estado de potenciación de las defensas de la planta, ya que estos marcadores serían una herramienta extremadamente útil para la selección de inoculantes eficientes.
En el Capítulo 1, aprovechando la colección de aislados microbianos de la empresa de control biológico Koppert Biological Systems, diseñamos SynComs con potencial para biocontrol, constituidos por bacterias y hongos beneficiosos cuidadosamente seleccionados y bien caracterizados que muestran diversos modos de acción para el control biológico. La compatibilidad de los componentes microbianos de las SynComs se confirmó en sistema planta-suelo evaluando su colonización y persistencia a través de la optimización y aplicación de métodos microbiológicos, histoquímicos y moleculares específicos.
Para caracterizar y evaluar la eficacia en control biológico de los SynComs diseñados, en el Capítulo 2 comparamos la capacidad de las cepas microbianas seleccionadas cuando se aplican por separado o en combinación como SynComs para controlar patógenos foliares y de raíz, utilizando diferentes estrategias de aplicación -aplicación directa a suelo o pulverización de las hojas- que implican antagonismo microbiano directo o resistencia sistémica inducida en la planta. Diferentes microorganismos fueron los más efectivos individualmente en el control del patógeno radicular F. oxysporum o del patógeno foliar B. cinerea, cuando se aplicaron directamente en el suelo (efecto directo contra F. oxysporum o efecto sistémico contra B. cinerea) o en hojas (efecto directo contra B. cinerea). Las SynComs mostraron una funcionalidad más amplia, controlando de manera eficaz ambos patógenos en cualquiera de los métodos de aplicación, alcanzando siempre al menos los mismos niveles de protección que las cepas individuales con mejor rendimiento. Los resultados de este Capítulo ilustran el potencial de SynComs, compuestos por microorganismos beneficiosos cuidadosamente seleccionados y compatibles, incluidas bacterias y hongos, para el desarrollo de productos de control biológico estables y versátiles para la protección de plantas contra un rango más amplio de enfermedades.
Como siguiente paso, en el Capítulo 3, ampliamos la investigación a condiciones reales de producción, inoculando plantas de tomate con diferentes microorganismos incluyendo PGPB, Trichoderma, AMF y hongos entomopatógenos (Entomopathogenic Fungi, EPF) individualmente, y con dos SynComs seleccionados. Probamos la funcionalidad de los inoculantes en un invernadero de producción con manejo de cultivos habitual para la producción de tomate, incluyendo métodos de manejo integrado de plagas. Para ello evaluamos el efecto de la inoculación en la resistencia de las plantas frente a plagas y enfermedades que aparecieron de forma natural, el crecimiento y productividad de las plantas y la calidad de los frutos. Las plantas inoculadas con Trichoderma, AMF y el EPF M. robertsii, y con la SynCom compuesta por EPF y AMF, resultaron ser más resistentes a la polilla del tomate T. absoluta mostrando menor incidencia natural de esta plaga. Además, no se observó efecto negativo de los inoculantes microbianos sobre el insecto beneficioso Nesidiocoris tenuis utilizado para el biocontrol de plagas durante la temporada de cultivo. La inoculación con el AMF F. mosseae y el hongo T. harzianum T22 aumentó la cosecha de frutos de calidad comercial, en comparación con las plantas no inoculadas. Es de remarcar que ninguno de los inóculos afectó de manera negativa a la resistencia de las plantas a plagas y enfermedades ni a la productividad de las plantas. Los resultados de este Capítulo resaltan el potencial de algunos de los microorganismos probados para mejorar la resistencia de las plantas a plagas importantes como T. absoluta y para mejorar la producción de frutos, siendo compatibles con otros organismos de biocontrol y con las estrategias comunes de manejo de cultivos utilizadas en la producción comercial de tomate.
La importante reducción de la incidencia de T. absoluta en campo nos llevó a estudiar más en detalle estos efectos, probando si la protección era consistente en diferentes condiciones experimentales, desde condiciones controladas de laboratorio hasta condiciones agronómicas. La polilla del tomate T. absoluta es una plaga invasora y una gran amenaza para la producción mundial de tomate que causa importantes pérdidas económicas y de cultivos. Se sabe poco sobre la eficacia de la resistencia inducida por microorganismos frente a T. absoluta y su potencial para controlar esta plaga devastadora. En el Capítulo 4 probamos la capacidad de varias bacterias y hongos beneficiosos del suelo inoculados individualmente y como SynCom para inducir resistencia en plantas de tomate frente a T. absoluta y exploramos los posibles mecanismos. Realizamos múltiples bioensayos para evaluar la resistencia inducida por microorganismos en condiciones controladas, semi-controladas y agronómicas. Para explorar los posibles mecanismos, realizamos análisis metabolómico no dirigido con el fin de identificar metabolitos secundarios defensivos con mayor acumulación en las plantas que muestran resistencia inducida que pudieran explicar el efecto observado en la plaga. Trichoderma harzianum y los AMF R. irregularis y F. mosseae mostraron su estabilidad en distintos contextos, reduciendo consistentemente el desempeño o la incidencia de T. absoluta, induciendo resistencia en tomate frente esta plaga en todas las diferentes condiciones probadas. Sorprendentemente, cuando los tres hongos se inocularon como parte de una SynCom, la protección frente al insecto lograda por las cepas individuales se perdió. Demostramos que estos hongos beneficiosos pueden modular las respuestas de defensa de la planta a través de una reprogramación metabólica, lo que lleva a una mayor acumulación en las plantas inoculadas de compuestos defensivos con efectos deletéreos sobre el desarrollo de T. absoluta. Entre estos, se confirmó que el ácido azelaico y la feruloilputrescina, sobreacumulados en las plantas inoculadas en respuesta al herbívoro, inhibían el desarrollo de T. absoluta. Cabe destacar que la inoculación con la SynCom no resultó en una mayor acumulación de ninguno de estos compuestos en respuesta a la herbivoría, lo que correlaciona con la falta de resistencia inducida frente a T. absoluta en las plantas inoculadas con esta SynCom. Estos resultados apoyan la adecuación de estos compuestos como posibles marcadores de la potenciación o priming de las defensas.
Además, nuestros resultados anteriores en condiciones de producción comercial (Capítulo 3) evidenciaron la compatibilidad de la resistencia inducida por microorganismos y las prácticas actuales de manejo de cultivos. Los resultados de este Capítulo confirmaron que la resistencia inducida por microorganismos se puede incorporar en los programas de manejo integrado de plagas, mejorando el control sostenible de T. absoluta.
En conjunto, los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral confirman el potencial de los microorganismos beneficiosos para la protección sostenible de cultivos contra plagas y enfermedades de relevancia económica, sin comprometer el rendimiento de las cosechas. Explorar la funcionalidad de diversos microorganismos bajo diferentes condiciones, incluyendo agroecosistemas reales, permite identificar cepas microbianas estables en distintos contextos, compatibles con las prácticas habituales de manejo de cultivos, facilitando así la transferencia de esta tecnología al sector agrícola. El diseño de SynComs para la protección de plantas contra patógenos y plagas podría ser una estrategia prometedora para mejorar las prácticas de biocontrol. Sin embargo, se necesita más investigación para comprender la complejidad de las interacciones microorganismo-microorganismo y planta-microorganismo para poder desarrollar productos basados en SynCom estables y multifuncionales para la protección sostenible de cultivos frente a diversas plagas y enfermedades.
SUMMARY Agriculture plays a pivotal role in sustaining the continuously growing worlds global population, providing not only foods but also fuels, fibres and other key materials. Minimizing the negative impact of agriculture intensification on the environment and human health is fundamental to reach the increasing global food demand in a sustainable way. The need of natural and environmentally friendly solutions to reduce the use of harmful chemicals in agriculture without compromising yields got received the attention of scientists and agronomists in the recent years. In this regard, microbial inoculants have arisen as a viable alternative to chemical pesticides and fertilizers for crop management (Barea, 2015; Trivedi et al., 2017). Although some microbial products for crop protection have been commercially available in the market for decades, it is only in the recent years that their use is starting to increase. However, the current market of microbial based biopesticides account for only 5% of the chemical pesticide market (Batista & Singh, 2021) In fact, the use of the chemical pesticides continues increasing (FAO, 2022).
Beneficial microorganisms including bacteria and fungi living in a mutualistic association with plants have a great potential to improve growth, productivity and health of their host plant. Soil borne microorganisms such as the plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) from the genera Bacillus and Pseudomonas, biocontrol fungi from the genus Trichoderma and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are among the best studied groups. And, the base of multiple microbial product globally (Woo et al., 2014, 2022; Aamir et al., 2020; Basiru et al., 2021). In addition to improving plant growth and productivity, these microbes are able to protect their host plant against pest and diseases directly, but also indirectly.
Direct effects are based on microbial antagonism. Some microbes produce antibiotics, lipopeptides, lytic enzymes and other metabolites, reducing the population of soil pathogens through direct antagonism or parasitism (Whipps, 2001; Köhl et al., 2019). Although currently many microbial products based on direct antagonism are available commercially (Woo et al., 2014, 2022; van Lenteren et al., 2017), their efficacy in the field still appear to be unstable.
In addition to direct antagonism, beneficial microbes can sensibilize the host plant immune system and prime plant defences leading to induced resistance (IR) to a wide range of below and aboveground attackers, including pathogens and herbivorous insects (Pieterse et al., 2014; De Kesel et al., 2021). In contrast to microbial products based on direct antagonism as mode of action, there are still no microbial products available that claim IR as mechanism to control pests and diseases.
Despite the great potential of beneficial microbes to improve plant growth and health, most of the research on microbial inoculants for plant growth and crop protection has been performed under controlled conditions and the successful transfer and adoption of this technology in agriculture is still facing difficulties (Mitter et al., 2019; Saad et al., 2020).
The highly variable environmental conditions and agricultural practices occurring in real crop production are often limiting the success of microbial inoculants in the field (Compant et al., 2019). To overcome these challenges, it is essential to further characterize he functionality of the inoculants under different conditions, and to unravel the mechanisms regulating the plant-microbe interactions. This could help to identify microbial species and isolates with improved context-stability and facilitate their application in agriculture. In the last years there is an increasing interest for the design and exploitation of synthetic microbial communities (SynComs) for sustainable crop protection and yield improvement in agriculture (Arif et al., 2020; Liu et al., 2020; Trivedi et al., 2020). Combining complementary microorganisms, with different modes of action and requirements, across bacteria and fungi, has the potential to improve the consistency of the results in the field and so the stability of biological control practices. These mixed inoculants are expected to maintain their functionality in a greater range of conditions compared to single strain inoculants and thus to support better the impact of the variable environmental conditions in agricultural systems (Sarma et al., 2015; Arif et al., 2020; Pozo et al., 2021). Designing efficient SynComs, developing tools for their study, monitoring and application, and understanding the interactions between the members of the SynComs, as well as their effects on the target organisms and the host plant are currently major challenges for biotech companies in the agricultural sector.
The main aim of this Doctoral Thesis, performed as part of the research and development activity of the biotechnological company Koppert, a specialist in the biological control sector, is to design a multifunctional SynCom for crop protection composed by compatible beneficial soil borne microorganisms, representative of the most exploited genera by the biocontrol industry, and compare its effectiveness with that of the individual application of the microorganisms that compose it. To address this main aim, we have: 1. First, designed different SynComs performing a literature-based selection of plant beneficial microorganisms, including fungi and bacteria, previously characterized in diverse aspects. The selected microorganisms for the SynCom design were the PGPR Bacillus amyloliquefaciens strains CECT 8238 and CECT 8237, Pseudomonas chlororaphis and P. azotoformans, the fungi Trichoderma harzianum strains T22 and ESALQ1306, and the AMF Rhizophagus irregularis.
2. Afterward, addressed the compatibility of the selected strains to maximise microbial establishment and minimise antagonistic interactions between the components of the SynComs.
3. Subsequently, characterized and tested the efficacy of the SynComs and the individual microbial strains. Multiple experiments/bioassays across scales were performed, ranging from plants growing in pots with sterile soil under controlled lab conditions to plants growing in commercial greenhouses following standard production horticultural practices. From pest and disease control effectiveness to compatibility with crop management practices, we tested the effect of the inoculants on tomato plants for the biocontrol of important fungal pathogens and insect pests, as Botrytis cinerea, Fusarium oxisporum and the leaf miner Tuta absoluta, all among the most important threats for the commercial tomato production.
4. Finally, collected samples to dive into potential explanatory mechanisms of Microbe-IR. We achieved the identification of markers associated to successful symbiosis with particular microbes or with the primed defense status of the plant which will be an extremely useful tool for the screening of efficient inoculants.
In Chapter 1, exploiting the microbial library of the biocontrol company Koppert Biological Systems, we designed SynComs with potential for biocontrol, composed of carefully selected, well-characterized beneficial bacteria and fungi displaying diverse biocontrol modes of action. The compatibility of the microbial components of the SynComs was confirmed in plant-soil system by assessing their colonisation and persistence through the optimization and application of microbiological, histochemical and specific molecular methods.
To characterize and assess the biocontrol efficacy of the designed SynComs, in Chapter 2 we compared the ability of the selected microbial strains to control shoot and root pathogens when applied separately or in combination as SynComs, using different application strategies that imply direct microbial antagonism or induced systemic plant resistance. Different individual microorganisms were the most effective in controlling the root pathogen F. oxysporum or the foliar pathogen B. cinerea, when applied directly in the soil (direct effect against F. oxysporum or systemic effect against B. cinerea) or on leaves (direct effect against B.cinerea). The SynComs showed an extended functionality, effectively controlling both pathogens under any of the application schemes, always reaching at least the same protection levels as the best performing single strains. The results from this Chapter illustrate the potential of SynComs, composed of carefully selected and compatible beneficial microorganisms, including bacteria and fungi, for the development of stable and versatile biological control products for plant protection against a wider range of diseases.
As next step, in Chapter 3, we scaled up the research to real production conditions, inoculating tomato plants with different inoculants including PGPB, Trichoderma, AMF and entomopathogenic fungi (EPF) individually, and with two selected SynComs. We tested the functionality of the microbial inoculants in a production greenhouse where common crop management for tomato production was applied including integrated pest management (IPM) methods. For that we evaluated the effect of the inoculation on plant resistance to naturally occurring pests and diseases, plant growth and productivity and fruit quality. Plants inoculated with Trichoderma, AMF and the EPF M. robertsii, and a SynCom composed by EPF and AMF, resulted to be more resistant to the tomato leaf miner T. absoluta presenting lower natural incidence of the insect, while no negative effect was observed on the beneficial insect Nesidiocoris tenuis used for biocontrol during the cropping season. Further, the inoculation with the AMF F. mosseae and the fungi T. harzianum T22 increased the yield of commercial quality tomatoes, as compared to the non-inoculated plants. Remarkably, none of the inocula affected negatively neither plant resistance to naturally occurring pests and diseases nor the productivity of the inoculated plants. The results from this Chapter highlight the potential of some of the tested microorganisms and SynComs to improve plant resistance to important pests such as T. absoluta and to enhance fruit productivity being compatible with other biocontrol organisms and with common crop management strategies used in commercial tomato production.
The important reduction in T. absoluta incidence in the field lead us to study more in detail these effects, testing if the protection was consistent across experimental conditions ranging from controlled lab conditions to agronomic conditions. The tomato leaf miner T. absoluta is an invasive insect pest and a major threat to global tomato production causing important crop and economic losses. Little is known about the efficacy of microbe induced resistance against T. absoluta and its potential to control this devastating pest. In the Chapter 4 we tested the ability of several soil-borne beneficial bacteria and fungi inoculated individually and as SynCom to trigger induced resistance against T. absoluta and explored possible underlying mechanisms. We performed multiple bioassays to evaluate microbe induced resistance under controlled, semi-controlled and agronomic conditions. To explore the possible underlying mechanisms, we performed an untargeted metabolomic analysis to identify defense-related secondary metabolites with primed accumulation in the plants displaying induced resistance. Trichoderma harzianum and the arbuscular mycorrhizal fungi R. irregularis and F. mosseae showed context stability, consistently reducing T. absoluta performance or incidence, activating induced resistance against this pest under all the different conditions tested. Surprisingly, when inoculated as SynCom the protection against the insect achieved by the individual strains was lost. We showed that these beneficial fungi are able to modulate plant defense responses through metabolic reprograming, leading to a primed accumulation of defensive compounds with deleterious effects on T. absoluta development. Among these, azelaic acid and feruloyl putrescine, over accumulated in the induced plants upon challenge, were confirmed to inhibit T. absoluta development. Noteworthy, the SynCom inoculation failed to trigger primed accumulation of none of these compounds upon herbivory, correlating with the lack of induced resistance against T. absoluta in the SynCom inoculated plants. These results point to these compounds as potential markers of primed defenses.
Further, our previous results under production conditions (Chapter 3) evidenced the compatibility of Microbe-Induced Resistance and current crop management practices. The results from this Chapter confirmed that Microbe-Induced Resistance can be incorporated in integrated pest management programs, improving the sustainable control of T. absoluta.
Overall, the results obtained in this Doctoral Thesis confirm the potential of root associated beneficial microorganisms for sustainable crop protection against economically important pests and diseases in tomato without compromising yields. Exploring the functionality of diverse microbes under different conditions, including real agroecosystems, allows the identification of strains with good context stability, compatible with the common crop production management practices, facilitating in this way their transfer and adoption in agriculture. The design of SynComs for plant protection against pathogens and pest could be a promising strategy for improving biocontrol practices. However, more research is needed to understand the complex microbe-microbe and plant-microbe interactions to obtain a stable and multifunctional SynCom based product for sustainable crop protection against pest and disease.
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