Optimization of antifungal production by an alkaliphilic and halotolerant actinomycete, Streptomyces sp. SY-BS5, using response surface methodology

SummaryObjectiveOptimization of medium components and physicochemical parameters for antifungal production by an alkaliphilic and salt-tolerant actinomycete designated Streptomyces sp. SY-BS5; isolated from an arid region in south of Algeria.Materials and methodsThe strain showed broad-spectrum activity against pathogenic and toxinogenic fungi. Identification of the actinomycete strain was realized on the basis of 16S rRNA gene sequencing. Antifungal production was optimized following one-factor-at-a-time (OFAT) and response surface methodology (RSM) approaches. The most suitable medium for growth and antifungal production was found using one-factor-at-a-time methodology. The individual and interaction effects of three nutritional variables, carbon source (glucose), nitrogen source (yeast extract) and sodium chloride (NaCl) were optimized by Box-Behnken design. Finally, culture conditions for the antifungal production, pH and temperature were studied and determined.ResultsAnalysis of the 16S rRNA gene sequence (1454 nucleotides) assigned this strain to Streptomyces genus with 99% similarity with Streptomyces cyaneofuscatus JCM4364T, the most closely related. The results of the optimization study show that concentrations 3.476 g/L of glucose, 3.876 g/L of yeast extract and 41.140 g/L of NaCl are responsible for the enhancement of antifungal production by Streptomyces sp. SY-BS5. The preferable culture conditions for antifungal production were pH 10, temperature 30 °C for 09 days.ConclusionThis study proved that RSM is usual and powerful tool for the optimization of antifungal production from actinomycetes.

RésuméObjectifOptimisation de la composition du milieu et des paramètres physico-chimiques pour la production d’antifongiques par un actinomycète alcalophile et halotolérant, désigné Streptomyces sp. SY-BS5, isolé à partir d’une région aride du sud algérien.Matériel et méthodesLa souche a montré une activité à large spectre contre les champignons pathogènes et toxinogènes. L’identification de la souche d’actinomycète a été réalisée par le séquençage du gène ARNr 16S. Le milieu le plus approprié pour la croissance et la production d’antifongiques a été mis au point en utilisant la méthode à un facteur à la fois. L’effet individuel et combiné de trois variables nutritionnelles, source de carbone (glucose), source d’azote (extrait de levure) et de chlorure de sodium (NaCl) a été investigué par la conception d’un modèle mathématique type « Box-Behken ». Enfin, les conditions de culture pour la production d’antifongiques, le pH et la température ont été étudiées et déterminées.RésultatsL’analyse de la séquence du gène de l’ARNr 16S (1454 nucléotides) a permis d’affilier cette souche au genre Streptomyces avec 99 % de similitude avec Streptomyces cyaneofuscatus JCM4364T, l’espèce type la plus proche. Les résultats de l’étude d’optimisation montrent que les concentrations de 3,476 g/L en glucose, 3,876 g/L en extrait de levure et la concentration de 41,14 g/L en NaCl sont responsables de l’amélioration de la production antifongique par Streptomyces sp. SY-BS5. Les conditions de culture optimales pour la croissance et la production d’antifongiques sont le pH 10, une température de 30 °C pendant 09 jours.ConclusionCette étude a montré que la méthodologie des surfaces de réponses (MSR) est un outil performant et fiable pour l’optimisation de la production d’antifongiques par les actinomycètes.