Characterization Of Bacillus Megaterium With Antifugal Tendencies Isolated From The Rhizosphere Of Curcuma Domestica (Turmeric Plant)

ABSTRACT

Bacillus species isolated from five rhizospheric soil of turmeric plant root were evaluated for the potential antagonistic activity against fungi. Six isolates namely; Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus megaterium, Bacillus thuringinesis, Bacillus licheniformis and Bacillus pumilus were aseptically isolated and characterized respectively. These bacterial isolates were screened with the aim of producing those with antifungal tendencies and one of the bacterial isolates possessing great antifungal activity was identified and characterized according to Bergey’s manual of determinative bacteriology as Bacillus megateruim. Bacillus megaterium has been recognized as an endophyte and is a potential biocontrol agent against plant and animal diseases. Bacillus megaterium showed an occurrence of 80% in five difference turmeric rhizospheric soil which proved that the organism occurs in the rhizosphere. Statistical analysis showed that Bacillus megaterium showed inhibition activity against Fusarium 9.67mm, Candida 15.33mm, Rhizopus 14.33mm, Penicillium 9.33mm and Aspergillus 11.33. The anti-fungal activity of Bacillus megaterium were all much lower than the activity of the commercial drug (mancozade) but the organism inhibited all the test fungi species.  This research shows that B. megaterium is quite important and effective as biocontrol agent against the fungi Aspergillus, Candida, Fusarium, Penicillium, and Rhizopus. This inhibition action is probably due to the synergistic effects of the factors such as the production of anti-fungal metabolites.

TABLE OF CONTENTS

Title page                                                                                                                      ﾿ i

Certification                                                                                ﾿ ii

Dedication                                                                                                                  ﾿ iii

Acknowledgements                                                                                  ﾿ iv

Table of contents            ﾿ v

List of figures                                                                                                                         ix

List of tables                                                                                                                           x

Abstract                                                                                                      ﾿ xi

CHAPTER ONE

1.1        Introduction                                                                                  ﾿ 1

1.2        Main Objective                                                                                                          3

1.3 ﾿ Specific Objectives                                                                                        ﾿ 3

CHAPTER TWO

2.0 ﾿ Literature Review                                                              ﾿ 4

2.1 ﾿ Metabolites                                                                ﾿ 4

2.2 ﾿ Types of metabolites or bioactive molecules          ﾿ 5

2.2.1 ﾿ Primary metabolites                                            ﾿ 5

2.2.2 ﾿ Secondary metabolites                                            ﾿ 5

2.4 ﾿ Antibiotics                                                                          ﾿ 6

2.4.1 ﾿ Antibiotic produced by bacteria                                                                    ﾿ 7

2.4.2 ﾿ Antibiotics produced by Bacillus species                                        ﾿ 8

2.5 ﾿ Effects of antibiotics produced by Bacillus megaterium          ﾿ 9                    

2.6 ﾿ Application of antibiotics produced by Bacillus megaterium              ﾿ 9

2.6.1 ﾿ Application of antibiotics produced by Bacillus megaterium in medicine ﾿ 10

2.6.2 ﾿ Application of antibiotics produced by Bacillus megaterium in industries                10

2.6.3 ﾿ Application of antibiotics produced by Bacillus megaterium in agriculture          ﾿ 10

2.7 ﾿ Rhizosphere Environment                                                                    ﾿ 11

2.8 ﾿ Natural Occurrence of Endospore Forming, Bacillus species            ﾿ 12

2.9 ﾿ Antagonistic activity of Bacillus megaterium on fungi pathogens          ﾿ 13

CHAPTER THREE

3.0 ﾿ Materials and Methods                                                                          ﾿ 15

3.1 ﾿ Materials                                                                                                              ﾿ 15

3.2 ﾿ Methods                                                                                                    ﾿ 15

3.2.1 ﾿ Sample collection                                                                                ﾿ 15

3.2.2 ﾿ Sterilization of materials                                                                    ﾿ 15

3.2.3 ﾿ Sample preparation                                                                                  ﾿ 15

3.2.4 ﾿ Media preparation                                                                              ﾿ 16

3.3 ﾿ Isolation of Bacillus species from the rhizospheric soil                                      ﾿ 16

3.3.1 ﾿ Pour plate methods                                                                              ﾿ 16

3.3.2 ﾿ Spread plate method                                                                                                  ﾿ 17

3.4 ﾿ Isolation of Bacillus species                                                        ﾿ 17

3.5 ﾿ Characterization of Isolates                                                                      ﾿ 17

3.5.1 ﾿ Colony Features/Macroscopic Features                                            ﾿ 17

3.5.2 ﾿ Microscopic features                                                                    ﾿ 17

3.5.3 ﾿ Endospore stain                                                                  ﾿ 18

3.5.4 ﾿ Flagella stain                                            ﾿ 18

3.6 ﾿ Biochemical Tests                                                              ﾿ 18

3.6.1 ﾿ Methyl red                                                                                      ﾿ 19

3.6.1.1 ﾿ MR positive                                                                                          ﾿ 19

3.6.1.2 ﾿ MR negative                                                                                        ﾿ 19

3.6.2 ﾿ Citrate Utilization Test                                                                              ﾿ 19

3.6.3 ﾿ Coagulase test                                                                                    ﾿ 20

3.6.4 ﾿ Carbohydrate utilization                                                    ﾿ 21

3.6.5 ﾿ Catalase test                                                                                    ﾿ 21 

3.6.6 ﾿ Urease test                                                                                    ﾿ 22

3.6.7 ﾿ Indole Test                                                                                    ﾿ 22

3.6.8 ﾿ Oxidase Test                                                                            ﾿ 22

3.7 ﾿ Identification of Bacillus megaterium                                                ﾿ 22

3.8 ﾿ Extraction of antifungal molecules                                                  ﾿ 23   

3.8.1 ﾿ Test for antifungal activities                                                                ﾿ 23 

CHAPTER FOUR

4.0 ﾿ Results                                                                                                                         25

CHAPTER FIVE

5.0 ﾿ Discussion, conclusion and recommendation                                                          ﾿   32

5.1 ﾿ Discussion                                                                                                                    32

5.2 ﾿ Conclusion                                                                                                                    33

5.3 ﾿ Recommendation                                                                                                          33

References                                                          ﾿   34