RECOVERY SUBSTANCES WITH ANTIPATHOGENIC EFFECTS FROM ORGANIC AGRO-INDUSTRIAL WASTE USING SUITABLE MICROORGANISMS

There is an increasing need to enhance crop productivity while reducing agrochemical inputs to support more sustainable agricultural systems. Microorganisms represent a promising alternative to chemical pesticides and fertilisers, offering both plant protection and plant growth–promoting functions. This thesis investigates two complementary microbial systemswith distinct scientific relevance: Bacillus subtilis ET-1 and Pseudomonas granadensis CT364. The work conducted on B. subtilis ET-1 introduces a novel approach in the field of microbial bioproducts. Agro-industrial waste materials were successfully valorised as fermentation substrates for the production of bioactive lipopeptides, and the process was scaled up to an industrially relevant level. This optimisation yielded two functional outputs: (i) antimicrobial preparations rich in lipopeptides such as iturin effective against key phytopathogens such as Penicillium digitatum and Podosphaera xanthii; and (ii) a stable microbial biomass suitable for use as a plant biostimulant, demonstrating positive effects on basil growth. During an international research period at Newcastle University, the colonisation ability and plant interaction of Pseudomonas granadensis CT364—a recently identified bacterial species—were investigated using tomato as a model system. CT364 efficiently colonised roots and aerial tissues, exhibited endophytic behaviour, and promoted favourable trends in plant growth and stress tolerance, highlighting its potential as an emerging plant-associated beneficial bacterium. Together, these findings advance current knowledge on sustainable microbial-based strategies and demonstrate how waste valorisation, industrial-scale fermentation and multifunctional microbial traits can converge to support the development of next-generation bioinputs for environmentally friendly agriculture.

La crescente necessità di aumentare la produttività delle colture riducendo al contempo l’impiego di agrofarmaci richiede sistemi agricoli più sostenibili. I microrganismi rappresentano un’alternativa promettente ai pesticidi e ai fertilizzanti chimici, offrendo sia funzioni di protezione delle piante sia proprietà promotrici della crescita. Questa tesi indaga due sistemi microbici complementari, caratterizzati da una distinta rilevanza scientifica: Bacillus subtilis ET 1 e Pseudomonas granadensis CT364. Il lavoro svolto su B. subtilis ET 1 introduce un approccio innovativo nel campo dei bioprodotti microbici. Scarti agro-industriali sono stati efficacemente valorizzati come substrati di fermentazione per la produzione di lipopeptidi bioattivi, e il processo è stato scalato fino a un livello rilevante dal punto di vista industriale. Questa ottimizzazione ha generato due output funzionali: (i) preparati antimicrobici ricchi in lipopeptidi, come l’iturina, efficaci contro rilevanti microrganismi fitopatogeni quali Penicillium digitatum e Podosphaera xanthii; e (ii) una biomassa microbica stabile, idonea all’uso come biostimolante, che ha mostrato effetti positivi sulla crescita del basilico. Durante un periodo di ricerca internazionale presso la Newcastle University, sono state studiate la capacità di colonizzazione e l’interazione con la pianta di Pseudomonas granadensis CT364—una specie batterica recentemente identificata—utilizzando il pomodoro come sistema modello. CT364 ha colonizzato in modo efficiente radici e tessuti aerei, ha mostrato un comportamento endofitico e ha favorito tendenze positive nella crescita e nella tolleranza allo stress, evidenziando il suo potenziale come nuovo batterio benefico associato alle piante. Nel complesso, questi risultati avanzano le conoscenze sulle strategie microbiche sostenibili e dimostrano come la valorizzazione degli scarti, la fermentazione su scala industriale e i tratti microbici multifunzionali possano convergere per supportare lo sviluppo di bioinput di nuova generazione per un’agricoltura più rispettosa dell’ambiente.