Anàlisi polifàsica de soques de "Pseudomonas fluorescens" potencials agents de biocontrol de malalties de fruiters

Molts bacteris del grup fluorescent del gènere Pseudomonas són capaços de controlar malalties de les plantes causades per fongs i bacteris fitopatògens (ACBs) o mostren activitat com a bacteris promotors del creixement de les plantes (BPCPs). S'han descrit diversos metabòlits que intervenen de manera important en la seva activitat com a ACBs i BPCPs entre els quals en destaquen el 2,4-diacetilfloroglucinol (Phl), àcid fenazin-1-carboxílic (PCA), Pirrolnitrina (Prn), àcid cianhídric (HCN), àcid 3-indolacètic (IAA), sideròfors i quitinases. L'objectiu principal del nostre treball ha estat la comparació de les característiques d'un grup de Pseudomonas del grup fluorescent utilitzant una aproximació polifàsica amb la finalitat d'establir possibles relacions entre algunes de les característiques i la capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Atesa la importància en el biocontrol de la producció de metabòlits com Phl, PCA i Prn, l'objectiu preliminar ha estat la recerca i obtenció de soques productores d'aquests metabòlits. Per assolir aquest objectiu s'ha emprat una aproximació molecular basada en la detecció dels gens biosintètics implicats en la seva producció en lloc de la detecció directa dels metabòlits per evitar els efectes que poden tenir les condicions de cultiu en la inducció o repressió de la seva síntesi. S'han realitzat diferents protocols basats (i) en la cerca assistida de productors mitjançant l'ús de marcadors fenotípics i posterior confirmació per PCR i, (ii) en l'ús de la PCR per a la detecció dels gens directament dels extractes bacterians, d'enriquiments d'aquests extractes i la realització de la hibridació en colònies per al posterior aïllament. La cerca assistida de productors de Phl mitjançant marcadors fenotípics i posteriorment la utilització de tècniques moleculars (amplificació per PCR del gen phlD), ha estat el millor mètode en el tipus de mostres processades en el nostre treball, on la proporció de productors és relativament baixa. En total s'han aïllat a partir de diversos ambients 4 soques portadores dels gens de la síntesi de PCA, 15 de Phl i 1 de Prn. S'ha constituït una col·lecció de 72 soques de Pseudomonas del grup fluorescent que inclou 18 aïllats propis portadors dels gens biosintètics necessaris per la producció de Phl PCA i Prn; 6 soques de referència procedents de col·leccions de cultius tipus, 14 soques productores dels diferents antibiòtics cedides per altres investigadors i una selecció de 34 soques procedents d'un treball previ realitzat en el nostre grup de recerca. A la col·lecció s'hi troben soques candidates a ACB i BPCP de diverses malalties i plantes. Les 72 soques s'han caracteritzat fenotípica i genotípicament. La caracterització fenotípica s'ha portat a terme mitjançant la identificació a nivell d'espècie amb galeries API 20NE i proves bioquímiques específiques; la producció de metabòlits com PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, quitinases i sideròfors mitjançant l'ús de diferents tècniques; antagonisme in vitro en diversos medis enfront dos fongs (Stemphylium vesicarium i Penicillium expansum) i tres bacteris fitopatògens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae i Xanthomonas arboricola pv. juglandis); l'eficàcia de la inhibició de la infecció en bioassaigs in vivo sobre material vegetal enfront els fongs P. expansum en poma i S. vesicarium en fulles de perera i enfront el bacteri E. amylovora en fruits immadurs de perera i, finalment, en assaigs de promoció de creixement en dos portaempelts comercials de Prunus. Cal destacar que P. expansum causa la podridura blava en pomes i peres en postcollita, S. vesicarium la taca bruna de la perera i E. amylovora el foc bacterià de les rosàcies. El nombre de soques de Pseudomonas, sobre el total de les 72 estudiades, productores d'IAA (4) i quitinases (6) és baix, mentre que és elevat en el cas del HCN (32), que a més està associat a la producció de Phl. Els resultats obtinguts en l'antagonisme in vitro han mostrat en el cas dels bacteris que és dependent del patogen indicador i del medi de cultiu. La presència o absència de ferro no sembla ser un factor que potencií l'antagonisme. En el cas dels fongs no s'ha observat però, influència del medi de cultiu emprat. En el total de 72 soques s'ha observat un percentatge baix de soques que manifesten antagonisme en tots els medis assajats vers 3 o 4 dels patògens (7). Solament 2 d'aquestes 7 soques han mostrat ser també efectives en bioassaigs d'inhibició de les infeccions causades per 2 dels 3 patògens assajats. Algunes de les soques efectives en els bioassaigs no són antagonistes in vitro en cap dels medis assajats enfront el mateix patogen. En el cas de la promoció del creixement, s'han observat més soques promotores del creixement del portaempelts de prunera Marianna 2624 que no en l'híbrid de presseguer-ametller GF677 i les eficàcies assolides són també majors en el cas de Marianna 2624, detectant una elevada especificitat soca/portaempelts La caracterització genotípica s'ha realitzat mitjançant l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de restricció de DNA ribosomal (RFLP-rDNA) i l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica de DNA cromosòmic separats per electroforesi en camp polsant (MRFLP-PFGE). Ambdues anàlisis van mostrar una gran heterogeneïtat genètica entre les soques caracteritzades i no s'ha pogut relacionar les agrupacions obtingudes amb les característiques fenotípiques o capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Els patrons de macrorestricció genòmica (MRFLP-PFGE) del bacteri model P. fluorescens EPS288 són estables en el temps i independents de les condicions de cultiu assajades al laboratori o en mostres naturals, mostrant ser una tècnica eficaç en la identificació de reaïllats de mostres naturals inoculades prèviament amb el bacteri. Una selecció de soques que comparteixen el fet de produir floroglucinol s'han caracteritzat mitjançant RFLP i seqüenciació del gen phlD. S'ha establert una relació entre les agrupacions obtingudes en les anàlisis RFLP-rDNA, RFLP-phlD i les seqüències del gen. En l'anàlisi filogenètica de les seqüències del gen phlD s'ha observat un elevat grau de polimorfisme obtenint-se 3 agrupacions principals. Les agrupacions semblen relacionar-se amb els patrons de producció de metabòlits (Phl, HCN i Prn en una primera agrupació; Phl i HCN en la segona i solament Phl en la tercera), però aquestes no s'han pogut relacionar amb l'origen geogràfic de les soques o la seva activitat com a ACBs i/o BPCP. Amb les dades obtingudes de la caracterització fenotípica i genotípica s'ha realitzat una anàlisi multivariant (correspondències, correlacions d'Spearman i de freqüències amb variables categòriques). S'ha demostrat la importància de disposar d'una tècnica que permeti depurar una col·lecció de soques descartant les soques genèticament idèntiques, ja que influeixen en els resultats de les anàlisis. Pels tres patògens assajats com a indicadors i els dos portaempelts emprats, no s'ha observat cap correlació entre la inhibició de la infecció o la promoció del creixement amb les característiques fenotípiques i genotípiques de les soques que fos significatiu i consistent en les tres tècniques emprades.

Differentiation of Acidithiobacillus ferrooxidans and A-thiooxidans strains based on 16S-23S rDNA spacer polymorphism analysis

Restriction fragment length polymorphism (RFLP) and sequence analyses of the PCR-amplified 16S-23S rDNA intergenic spacer (ITS) were used for differentiating Acidithiobacillus thiooxidans strains from other related acidithiobacilli, including A. ferrooxidans and A. caldus. RFLP fingerprints obtained with AluI, DdeI, HaeIII, HinfI and MspI enabled the differentiation of all Acidithiobacillus reference strains into species groups. The A. thiooxidans strains investigated (metal mine isolates) yielded identical RFLP patterns to the A. thiooxidans type strain (ATCC 19377(T)), except for strain DAMS, which had a distinct pattern for all enzymes tested. Fourteen A. ferrooxidans mine strains were assigned to 3 RFLP groups, the majority of which were grouped with A. ferrooxidans ATCC 23270(T). The spacer region of one representative strain from each of the RFLP groups obtained was subjected to sequence analysis, in addition to eleven additional A. thiooxidans strains isolated from sediment and water samples, and A. caldus DSM 8584(T). The tRNA(IIe) and tRNA(Ala) genes, present in all strains analyzed, showed high sequence similarity. Phylogenetic analysis of the ITS sequences differentiated all three Acidithiobacillus species. Inter- and infraspecific genetic variations detected were mainly due to the size and sequence polymorphism of the ITS3 region. Mantel tests showed no significant correlation between ITS sequence similarity and the geographical origin of strains. The results showed that the 16S-23S rDNA spacer region is a useful target for the development of molecular-based methods aimed at the detection, rapid differentiation and identification of acidithiobacilli. (C) 2004 Elsevier SAS. All rights reserved.

Diagnosis of canine brucellosis: Comparison between serological and microbiological tests and a PCR based on primers to 16S-23S rDNA interspacer

A pair of primers directed to 16S-23S rDNA interspacer (ITS) was designed directed to Brucella genetic sequences in order to develop a polymerase chain reaction (PCR) putatively capable of amplifying DNA from any Brucella species. Nucleic acid extracts from whole-blood from naive dogs were spiked with decreasing amounts of Brucella canis RM6/66 DNA and the resulting solutions were tested by PCR. In addition, the ability of PCR to amplify Brucella spp. genetic sequences from naturally infected dogs was evaluated using 210 whole-blood samples of dogs from 19 kennels. The whole-blood samples collected were subjected to blood culture and PCR. Serodiagnosis was performed using the rapid slide agglutination test with and without 2-mercaptoethanol. The DNA from whole blood was extracted using proteinase-K, sodium dodecyl sulphate and cetyl trimethyl ammonium bromide followed by phenol-chloroform purification. The PCR was capable of detecting as little as 3.8 fg of Brucella DNA mixed with 450 ng of host DNA. Theoretically, 3.8 fg of Brucella DNA represents the total genomic mass of fewer than two bacterial cells. The PCR diagnostic sensitivity and specificity were 100%. From the results observed in the present study, we conclude that PCR could be used as confirmatory test for diagnosis of B. canis infection.

Análise filogenética de linhagens de Xylella fastidiosa de diferentes hospedeiros baseada na sequencia da região intergênica 16S-23S rDNA

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC

探讨rDNA ITS区作为果蝇Drosophila nasuta分子系统发育研究的价值

国家自然科学基金;中国科学院基金

核rDNA-ITS序列在昆虫学研究上的应用

核糖体DNA内部转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)作为线粒体DNA信息的补充,在昆虫学的研究中越来越受到重视.本文描述了ITS序列的结构和特点,总结了其在品系鉴定、亲缘关系和系统发育、物种进化及扩散、昆虫与环境的关系方面的应用.品系鉴定多集中于形体学无法区分的种类;亲缘关系和系统发育的研究目的是了解物种是如何起源和进化的;而与环境的关系主要针对社会性昆虫和寄生性昆虫.最后讨论了ITS序列在应用中所存在的问题,以及造成这些问题的可能原因.

Ulva and Enteromorpha (Ulvaceae, Chlorophyta) from two sides of the Yellow Sea: analysis of nuclear rDNA ITS and plastid rbcL sequence data

Ulvacean green seaweeds are common worldwide; they formed massive green tides in the Yellow Sea in recent years, which caused marine ecological problems as well as a social issue. We investigated two major genera of the Ulvaceae, Ulva and Enteromorpha, and collected the plastid rbcL and nuclear ITS sequences of specimens of the genera in two sides of the Yellow Sea and analyzed them. Phylogenetic trees of rbcL data show the occurrence of five species of Enteromorpha (E. compressa, E. flexuosa, E. intestinalis, E. linza and E. prolifera) and three species of Ulva (U. pertusa, U. rigida and U. ohnoi). However, we found U. ohnoi, which is known as a subtropical to tropical species, at two sites on Jeju Island, Korea. Four ribotypes in partial sequences of 5.8S rDNA and ITS2 from E. compressa were also found. Ribotype network analysis revealed that the common ribotype, occurring in China, Korea and Europe, is connected with ribotypes from Europe and China/Japan. Although samples of the same species were collected from both sides of the Yellow Sea, intraspecific genetic polymorphism of each species was low among samples collected worldwide.

Identification of Rhizoctonia solani associated with soybean in Brazil by rDNA-ITS sequences

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Molecular analysis of the rDNA ITS-1 intergenic spacer in Drosophila mulleri, D-arizonae, and their hybrids

We analyzed the ITS-1 spacer region of the rDNA in Drosophila mulleri and D. arizonae, two sibling species belonging to the mulleri complex (repleta group) and in hybrids obtained in both cross directions. In spite of several previous studies showing the incompatibility of crosses involving D. arizonae females and D. mulleri males, we were able to obtain hybrids in this direction. Complete ITS-1 region was amplified using primers with homology at the 3'-end of the 18S rDNA and the 5'-end of the 5.8S rDNA genes. Our data demonstrated that D. mulleri and D. arizonae can be differentiated as they present a difference in length for the ITS-1 region. The amplified fragment for this region in D. mulleri has a length of 600 bp, whereas in D. arizonae this fragment is about 500 bp. It was also observed that male and female hybrids obtained in both cross directions present two amplified fragments, confirming the location of the ribosomal cistrons in the X chromosomes and microchromosomes of both parental species.

Análisis de la región intergénica ARNr 16-23S y del gen ARNr 23S en cepas de campo de Mycroplasma hyopneumoniae : estudio filogenético de los micoplasmas porcinos en base al gen ARNr 23S

Programa de doctorado: Sanidad animal

Population structure and characterization of viridans group streptococci (VGS) including Streptococcus pneumoniae isolated from adult patients with cystic fibrosis (CF)

A study was undertaken to examine the population structure of viridans group streptococci (VGS) in the sputum of adult patients with cystic fibrosis (CF). Freshly expectorated sputa (n=58) from 45 adult CF patients were examined by selective conventional culture on Mitis-Salivarius agar and yielded 190 isolates of VGS. Sequence analyses of the rpnB and 16-23S rRNA ITS genes identified these isolates to belong to 12 species of VGS and included S. anginosus, S. australis, S. cristatus, S. gordonii, S. infantis, S. mitis, S. mutans, S. oralis, S. parasanguinis, S. pneumoniae, S. salivarius and S. sanguinis. The most frequently VGS organism isolated was S. salivarius (47/190; 24.7%), followed by S. mitts (36/190; 19%), S. sanguinis (25/190; 13.2%), S. oralis (20/190; 11.0%), S. pneumoniae (19/190; 10.0%), S. parasanguinis (16/190; 8.4%), S. infantis (11/190; 5.8%), S. gordonii (7/190; 3.7%), S. anginosus (4/190; 2.1%), S. cristatus (2/190; 1.1%), S. australis (1/190; 0.5%), S. mutans (1/190; 0.5%) and S. agalactiae (1/190; 0.5%). All, but four, patients harboured at least one VGS species, which ranged from one to five streptococcal species, with a mean of 2.85 species per patient. There was no clonality at the subspecies level employing ERIC RAPD PCR. Antibiotic susceptibility was determined by Minimum Inhibitory Concentration (MIC) testing against penicillin, erythromycin and ciprofloxacin. Overall, resistance to penicillin with all VGS was 73/190 (38.4%) and 167/190 (87.9%) for erythromycin. With regard to ciprofloxacin, 27/190 (14.2%) were fully resistant, whilst a further 21/190 (11.1%) showed intermediate resistance, which equated to approximately three quarters (74.7%) of isolates being fully sensitive to this agent. In addition, as a comparator control population, we examined antibiotic susceptibility, as above, in a non-CF population comprising 12 individuals (50 VGS isolates), who were not receiving chronic antibiotics. In comparison, 8% and 38% of VGS isolates from non-CF individuals were resistant by disk susceptibility testing to penicillin and erythromycin, respectively. None of the non-CF VGS organisms were resistant to ciprofloxacin, but 42% showed intermediate resistance. (C) 2010 European Cystic Fibrosis Society. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Is ITS-2 rDNA suitable marker for genetic characterization of Sarcoptes mites from different wild animals in different geographic areas?

The present study examined the relationship among individual Sarcoptes scabiei mites from 13 wild mammalian populations belonging to nine species in four European countries using the second internal transcribed spacer (ITS-2) of nuclear ribosomal DNA (rDNA) as genetic marker. The ITS-2 plus primer flanking 5.8S and 28S rDNA (ITS-2+) was amplified from individual mites by polymerase chain reaction (PCR) and the amplicons were sequenced directly. A total of 148 ITS-2+ sequences of 404bp in length were obtained and 67 variable sites were identified (16.59%). UPGMA analyses did not show any geographical or host-specific clustering, and a similar outcome was obtained using population pairwise Fst statistics. These results demonstrated that ITS-2 rDNA does not appear to be suitable for examining genetic diversity among mite populations.

Phylogeny of Oedogoniales (Chlorophyceae, Chlorophyta) inferred from 18S rDNA sequences with emphasis on the relationships in the genus Oedogonium based on ITS-2 sequences

The phylogeny of Oedogoniales was investigated by using nuclear 18S rDNA sequences. Results showed that the genus Oedocladium, as a separated clade, was clustered within the clade of Oedogonium; whereas the genus Bulbochaete was in a comparatively divergent position to the other two genera. The relationship among the species of Oedogonium was discussed, focusing on ITS-2 phylogeny analyzed combining with some morphological characteristics. Our results showed that all the dioecious nannandrous taxa involved in this study were resolved into one clade, while all the monocious taxa were clustered into another clade as a sister group to the former. The report also suggests that the dioecious macrandrous taxa form a paraphyly and could be more basally situated than the dioecious nannandrous and the monoecious taxa by means of molecular phylogeny and morphotype investigations.