297 resultados para Meloidogyne enterolobii
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Previous studies have demonstrated that volatile organic compounds (VOCs), produced by the yeast Saccharomyces cerevisiae, were able to inhibit the development of phytopathogenic fungi. In this context, the nematicidal potential of the synthetic mixture of VOCs, constituted of alcohols and esters, was evaluated for the control of the root-knot nematode Meloidogyne javanica, which causes losses to crops of high economic value. The fumigation of substrate containing second-stage juveniles with VOCs exhibited nematicidal effect higher than 30% for the lowest concentration tested (33.3 µL g-1 substrate), whereas at 66.6 and 133.3 µL g-1 substrate, the nematode mortality was 100%. The present results stimulate other studies on VOCs for nematode management.
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Nematodes of the Meloidogyne genus affect to most of crops of an economic importance in Argentina. Researches related to new control strategies are needed to reduce the damage produced by these organisms. The objective of this work was to compare the effects of Galleria mellonella cadavers infected with the Argentine isolates Heterorhabditis bacteriophora Rama Caída and Steinernema rarum NOE, cadaver macerates and dead infective juveniles (IJs) on M. javanica suppression. Experiments were performed using 24-well plates and pepper plants grown in a growth chamber. The entomopathogenic nematodes-infected G. mellonella cadavers, their cadaver macerates and dead IJs were effective in suppressing M. javanica second-stage juveniles under laboratory conditions. The use of H. bacteriophora-infected cadavers caused a significant decrease in the number of galls and egg masses on pepper plants parasitized by M. javanica, in a growth-chamber.
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La resistencia genética mediada por los genes R es uno de los sistemas de defensa de las plantas frente a patógenos y se activa una vez que los patógenos han superado la defensa basal que otorgan la cutícula y pared celular. Los mecanismos de resistencia genética se inician a su vez, por el reconocimiento de productos derivados de genes de avirulencia de los patógenos (avr) por parte de las proteínas R. Tanto la respuesta de defensa basal como la respuesta de defensa por genes R están influenciadas por patrones de regulación hormonal, que incluye a las principales hormonas vegetales ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA) y etileno (ET). En tomate (Solanum lycopersicum) uno de los genes R es el gen MiG1, que confiere resistencia a nematodos formadores de nódulos (Meloidogyne javanica, M. incognita y M. arenaria). Uno de los eventos más importantes que caracterizan a la respuesta de resistencia es la reacción hipersensible (HR), que está mediada por la activación temprana de una serie de sistemas enzimáticos, entre los que destaca el de las peroxidasas (PRXs) Clase III. Su función es importante tanto para limitar el establecimiento y expansión del nematodo, al generar ambientes altamente tóxicos por su contribución en la producción masiva de ROS, como por su implicación en la síntesis y depósito de lignina generando barreras estructurales en el sitio de infección. Además de estos mecanismos de defensa asociados a la resistencia constitutiva, las plantas pueden desarrollar resistencia sistémica adquirida (SAR) que en la naturaleza ocurre, en ocasiones, en una fase posterior a que la planta haya sufrido el ataque de un patógeno. Así mismo hay diferentes productos de origen químico como el benzotiadiazol o BTH (ácido S-metil benzol-(1,2,3)-tiadiozole-7-carbónico ester) que pueden generar esta misma respuesta SAR. Como resultado, la planta adquiere resistencia sistémica frente a nuevos ataques de patógenos. En este contexto, el presente trabajo aborda en primer lugar el análisis comparativo, mediante microarrays de oligonucleótidos, de los transcriptomas de los sistemas radicales de plantas de tomate de 8 semanas de edad de dos variedades, una portadora del gen de resistencia MiG1 (Motelle) y otra carente del mismo y, por tanto, susceptible (Moneymaker), antes y después de la infección por M. javanica. Previo a la infección se observó que la expresión de un gran número de transcritos era más acusada en la variedad resistente que en la susceptible, entre ellos el propio gen MiG1 o los genes PrG1 (o P4), LEJA1 y ER24, lo que indica que, en ausencia de infección, las rutas hormonales del SA, JA y ET están más activas en la raíz de la variedad resistente. Por el contrario, un número mucho menor de transcritos presentaban su expresión más reducida en Motelle que en Moneymaker, destacando un gen de señalización para sintetizar la hormona giberelina (GA). La infección por M. javanica causa importantes cambios transcripcionales en todo el sistema radical que modifican sustancialmente las diferencias basales entre plantas Motelle y Moneymaker, incluida la sobreexpresión en la variedad resistente de los transcritos de MiG1, que se reduce parcialmente, mientras que las rutas hormonales del SA y el JA continuan más activas que en la susceptible (evidente por los genes PrG1 y LEJA1). Además, los cambios asociados a la infección del nematodo se evidencian por las grandes diferencias entre los dos tiempos post-infección considerados, de tal forma que en la fase temprana (2 dpi) de la interacción compatible predomina la sobreexpresión de genes de pared celular y en la tardía (12 dpi) los relacionados con el ARN. En el análisis de la interacción incompatible, aunque también hay muchas diferencias entre ambas fases, hay que destacar la expresión diferencial común de los genes loxA y mcpi (sobrexpresados) y del gen loxD (reprimido) por su implicación en defensa en otras interacciones planta-patógeno. Cabe destacar que entre las interacciones compatible e incompatible hubo muy pocos genes en común. En la etapa temprana de la interacción compatible destacó la activación de genes de pared celular y la represión de la señalización; en cambio, en la interacción incompatible hubo proteínas principalmente implicadas en defensa. A los 12 días, en la interacción compatible los genes relacionados con el ARN y la pared celular se sobreexpresaban principalmente, y se reprimían los de proteínas y transporte, mientras que en la incompatible se sobreexpresaron los relacionados con el estrés, el metabolismo secundario y el de hormonas y se reprimieron los de ARN, señalización, metabolismo de hormonas y proteínas. Por otra parte, la técnica de silenciamiento génico VIGS reveló que el gen TGA 1a está implicado en la resistencia mediada por el gen MiG1a M. javanica. Así mismo se evaluó el transcriptoma de todo el sistema radical de la variedad susceptible tras la aplicación del inductor BTH, y se comparó con el transcriptoma de la resistente. Los resultados obtenidos revelan que el tratamiento con BTH en hojas de Moneymaker ejerce notables cambios transcripcionales en la raíz; entre otros, la activación de factores de transcripción Myb (THM16 y THM 27) y del gen ACC oxidasa. Las respuestas inducidas por el BTH parecen ser de corta duración ya que no hubo transcritos diferenciales comunes a las dos fases temporales de la infección comparadas (2 y 12 dpi). El transcriptoma de Moneymaker tratada con BTH resultó ser muy diferente al de la variedad resistente Motelle, ambas sin infectar, destacando la mayor expresión en el primero del gen LeEXP2, una expansina relacionada con defensa frente a nematodos. Las respuestas inducidas por los nematodos en Moneymaker-BTH también fueron muy distintas a las observadas previamente en la interacción incompatible mediada por MiG1, pues sólo se detectaron 2 genes sobreexpresados comunes a ambos eventos. Finalmente, se abordó el estudio de la expresión diferencial de genes que codifican PRXs y su relación con la resistencia en la interacción tomate/M. javanica. Para ello, se realizó en primer lugar el estudio del análisis del transcriptoma de tomate de la interacción compatible, obtenido en un estudio previo a partir de tejido radical infectado en distintos tiempos de infección. Se han identificado 16 unigenes de PRXs con expresión diferencial de los cuales 15 se relacionan por primera vez con la respuesta a la infección de nematodos. La mayoría de los genes de PRXs identificados, 11, aparecen fuertemente reprimidos en el sitio de alimentación, en las células gigantes (CG). Dada la implicación directa de las PRXs en la activación del mecanismo de producción de ROS, la supresión de la expresión génica local de genes de PRXs en el sitio de establecimiento y alimentación pone de manifiesto la capacidad del nematodo para modular y superar la respuesta de defensa de la planta de tomate en la interacción compatible. Posteriormente, de estos genes identificados se han elegido 4: SGN-U143455, SGN-U143841 y SGN-U144042 reprimidos en el sitio de infección y SGN-U144671 inducido, cuyos cambios de expresión se han determinado mediante análisis por qRT-PCR y de hibridación in situ en dos tiempos de infección (2 dpi y 4 dpi) y en distintos tejidos radicales de tomate resistente y susceptible. Los patrones de expresión obtenidos demuestran que en la interacción incompatible la transcripción global de los 4 genes estudiados se dispara en la etapa más temprana en el sitio de infección, detectándose la localización in situ de transcritos en el citoplasma de las células corticales de la zona meristemática afectadas por el nematodo. A 4 dpi se observó que los niveles de expresión en el sitio de infección cambian de tendencia y los genes SGN-U144671 y SGN-U144042 se reprimen significativamente. Los diferentes perfiles de expresión de los genes PRXs en los dos tiempos de infección sugieren que su inducción en las primeras 48 horas es crucial para la respuesta de defensa relacionada con la resistencia frente a la invasión del nematodo. Por último, al analizar el tejido radical sistémico, se detectó una inducción significativa de la expresión en la fase más tardía de la infección del gen SGN-U144042 en el genotipo susceptible y del SGN-U143841 en ambos genotipos. En este estudio se describe por primera vez la inducción de la expresión sistémica de genes de PRXs en tomate durante la interacción compatible e incompatible con M. javanica lo que sugiere su posible implicación funcional en la respuesta de defensa SAR activada por la infección previa del nematodo. ABSTRACT Plants defend themselves from pathogens by constitutive and/or induced defenses. A common type of induced defense involves plant resistance genes (R), which are normally activated in response to attack by specific pathogen species. Typically, a specific plant R protein recognizes a specific pathogen avirulence (avr) compound. This initiates a complex biochemical cascade inside the plant that results in synthesis of antipathogen compounds. This response can involve chemical signaling, transcription, translation, enzymes and metabolism, and numerous plant hormones such as salicylic acid (SA), jasmonates (JA) and ethylene (ET). Induced plant defense can also activate Class III peroxidases (PRXs), which produce reactive oxygen species (ROS), regulate extracellular H2O2, and play additional roles in plant defense. R-gene activation and the resulting induced defense often remain localized in the specific tissues invaded by the plant pathogen. In other cases, the plant responds by signaling the entire plant to produce defense compounds (systemic induction). Plant defense can also be induced by the exogenous application of natural or synthetic elicitors, such as benzol-(1,2,3)-thiadiazole-7-carbothionic acid. There is much current scientific interest in R-genes and elicitors, because they might be manipulated to increase agricultural yield. Scientists also are interested in systemic induction, because this allows the entire plant to be defended. In this context, one of the aims of this investigation was the transcriptoma analysis of the root systems of two varieties of tomato, the resistant variety (Motelle) that carrier MiG1 and the susceptible (Moneymaker) without MiG1, before and after infection with M. javanica. The overexpression was more pronounced in the transcriptoma of the resistant variety compared with susceptible, before infection, including the MiG1 gene, PrG1 (or P4) genes, LEJA1 and ER24, indicating that hormone SA, JA and ET are active in the resistant variety. Moreover, GA hormone presents an opposite behavior. M. javanica infection causes significant transcriptional changes in both compatible (Moneymaker-M. javanica) and incompatible (Motelle-M. javanica) interaction. In the incompatible transcriptome root system, was notably reduced the expression of the MiG1 gene, and a continuity in the expression of the hormonal pathways of SA and JA. In other hand, transcriptional profile changes during compatible interaction were associated with nematode infection. The large differences between the two times point infection considered (2 dpi and 12 dpi) indicates an overexpression of cell wall related genes in the first phase, and conversely an overexpression of RNA genes in the late phase. Transcriptoma analysis of incompatible interaction, although there were differences between the two phases, should be highlighted the common differential gene expression: loxA and mcpi (overexpressed) and loxD gene (suppressed), as they are involved in defenses in other plant-pathogen interactions. The VIGS tool has provided evidence that TGA 1a is involved in MiG1 mediated resistance to M. javanica. Likewise, the systemic application of BTH was assessed and compared with susceptible and resistant variety. Root system transcriptoma of BTH treatment on leaves showed the activation of Myb transcription factors (THM16 and THM27), the ACC oxidase gene. and the LeEXP2 gene, encoding for an expansin enzyme, related with defense against nematodes. The activation appears to be reduced by subsequent infection and establishment of nematodes. To assist in elucidate the role of tomato PRXs in plant defence against M. javanica, the transcriptome obtained previously from isolated giant cells (GC) and galls at 3 and 7 dpi from the compatible interaction was analysed. A total of 18 different probes corresponding to 16 PRX encoding genes were differentially expressed in infection site compared to the control uninfected root tissues. Most part of them (11) was down-regulated. These results yielded a first insight on 15 of the PRX genes responding to tomato–Meloidogyne interaction and confirm that repression of PRX genes might be crucial for feeding site formation at the initial stages of infection. To study the involvement of PRX genes in resistance response, four genes have been selected: SGN-U143455, SGN-U143841 and SGN-U144042 consistently down-regulated and SGN-U144671 consistently up-regulated at infection site in compatible interaction. The expression changes were determined by qRT-PCR and in situ location at 2 dpi and 4 dpi, and in different root tissues of resistant and susceptible plants. Early upon infection (2 dpi), the transcripts levels of the four genes were strongly increased in infected tissue of resistant genotype. In situ hybridization showed transcript accumulation of them in meristem cortical cells, where the nematode made injury. The results obtained provide strong evidence that early induction of PRX genes is important for defence response of the resistance against nematode invasion. Moreover, the induction patterns of SGN-U144042 gene observed at 4 dpi in distal noninfected root tissue into the susceptible genotype and of SGN-U143841 gene in both genotypes suggest a potential involvement of PRX in the systemic defence response.
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A combined chemometrics-metabolomics approach [excitation–emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR) and high performance liquid chromatography–mass spectrometry (HPLC–MS)] was used to analyse the rhizodeposition of the tritrophic system: tomato, the plant-parasitic nematode Meloidogyne javanica and the nematode-egg parasitic fungus Pochonia chlamydosporia. Exudates from M. javanica roots were sampled at root penetration (early) and gall development (late). EMM indicated that late root exudates from M. javanica treatments contained more aromatic amino acid compounds than the rest (control, P. chlamydosporia or P. chlamydosporia and M. javanica). 1H NMR showed that organic acids (acetate, lactate, malate, succinate and formic acid) and one unassigned aromatic compound (peak no. 22) were the most relevant metabolites in root exudates. Robust principal component analysis (PCA) grouped early exudates for nematode (PC1) or fungus presence (PC3). PCA found (PC1, 73.31 %) increased acetate and reduced lactate and an unassigned peak no. 22 characteristic of M. javanica root exudates resulting from nematode invasion and feeding. An increase of peak no. 22 (PC3, 4.82 %) characteristic of P. chlamydosporia exudates could be a plant “primer” defence. In late ones in PC3 (8.73 %) the presence of the nematode grouped the samples. HPLC–MS determined rhizosphere fingerprints of 16 (early) and 25 (late exudates) m/z signals, respectively. Late signals were exclusive from M. javanica exudates confirming EEM and 1H NMR results. A 235 m/z signal reduced in M. javanica root exudates (early and late) could be a repressed plant defense. This metabolomic approach and other rhizosphere -omics studies could help to improve plant growth and reduce nematode damage sustainably.
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Los nematodos fitopatógenos y en particular los agalladores causan graves pérdidas al tomate, un cultivo de gran importancia económica en España, la Unión Europea y en todo el mundo. El manejo de enfermedades por nematicidas químicos y fumigantes está muy limitado por la prohibición en la Unión Europea y a escala mundial del uso de muchos nematicidas químicos y de fumigantes como el bromuro de metilo. Los suelos supresivos a nematodos son ejemplos de control biológico natural que incluyen antagonistas de nematodos con potencial para su uso en el manejo de dichos patógenos vegetales. Nuestro grupo posee una dilata experiencia en estudio de la biología y en particular en el análisis del modo de acción del hongo parásito de huevos de nematodos, Pochonia chlamydosporia. En este artículo incluimos un resumen de nuestros estudios sobre presencia de P. chlamydosporia en suelos agrícolas. A continuación abordamos el estudio de aspectos celulares y moleculares de la infección de huevos de nematodos por P. chlamydosporia. Nuestro grupo fue pionero al demostrar que los hongos nematófagos se comportan como endófitos colonizando las raíces de mono y dicotiledóneas. Recientemente hemos secuenciado el genoma de P. chlamydosporia. El estudio de sus relaciones filogenómicas y el análisis de sus familias génicas apoyan el comportamiento multitrófico del hongo. Finalmente aportamos nuestros resultados del análisis metabolómico de la interacción tomate-nematodo agallador-P. chlamydosporia. Nuestra actual hipótesis de trabajo es que el estudio de dicha interacción por técnicas de análisis molecular masivo abren nuevas vías al manejo sostenible de nematodos bloqueando su comunicación con la planta y activando o modulando las defensas de los cultivos por hongos antagonistas como P. chlamydosporia.
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Pochonia chlamydosporia (Pc), a nematophagous fungus and root endophyte, uses appressoria and extracellular enzymes, principally proteases, to infect the eggs of plant parasitic nematodes (PPN). Unlike other fungi, Pc is resistant to chitosan, a deacetylated form of chitin, used in agriculture as a biopesticide to control plant pathogens. In the present work, we show that chitosan increases Meloidogyne javanica egg parasitism by P. chlamydosporia. Using antibodies specific to the Pc enzymes VCP1 (a subtilisin), and SCP1 (a serine carboxypeptidase), we demonstrate chitosan elicitation of the fungal proteases during the parasitic process. Chitosan increases VCP1 immuno-labelling in the cell wall of Pc conidia, hyphal tips of germinating spores, and in appressoria on infected M. javanica eggs. These results support the role of proteases in egg parasitism by the fungus and their activation by chitosan. Phylogenetic analysis of the Pc genome reveals a large diversity of subtilisins (S8) and serine carboxypeptidases (S10). The VCP1 group in the S8 tree shows evidence of gene duplication indicating recent adaptations to nutrient sources. Our results demonstrate that chitosan enhances Pc infectivity of nematode eggs through increased proteolytic activities and appressoria formation and might be used to improve the efficacy of M. javanica biocontrol.
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Screenhouse studies were conducted to investigate the effects of Fusarium oxysporum f. sp. glycines and Sclerotium rolfsii on the pathogenicity of Meloidogyne incognita race 2 on soybean and the influence of the nematode on wilt incidence and growth of soybean. The interaction of each fungus with the nematode resulted in reduced shoot and root growth. Final nematode population was also reduced with concomitant inoculation of nematode and fungus or inoculation of fungus before nematode. While M. incognita suppressed wilt incidence in two nematode-susceptible cultivars of soybean (TGX 1485-2D and TGX 1440-IE), it had limited effect on wilt incidence in the nematode resistant cultivar of soybean (TGX 1448-2E). When F. oxysporum was inoculated with the nematode, the mean number of nematodes that penetrated soybean roots decreased by 75% in TGX 1448-2E, 68% in TGX 1485-1D and 65% in TGX 1440-1E. Similarly when the soil was treated with S. rolfsii, the number decreased by 78% in TGX 1448-2E, 77% in TGX 1485-1D and 68% in TGX 1440-1E. The nematode did not develop beyond second-stage juvenile in TGX-1448-2E.
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The effects of culture filtrates of Fusarium oxysporum and Sclerotium rolfsii on egg hatching and juvenile survival of Meloidogyne incognita in vitro and impact of these filtrates on infectivity of M. incognita were investigated on soybean seedlings. Five- and 10-day-old filtrates of F. oxysporum caused 65 and 54% egg-hatching inhibition, while that of S. rolfsii caused 61 and 49% inhibition, respectively. Juveniles of M. incognita died within 6 days when incubated in 5-day-old filtrate of F. oxysporum, while the similar filtrate of S. rolfsii caused 100% juvenile mortality on the fifth day. Filtrates reduced root galling, egg population, number of adult females in soybean plants at harvest and also soil population. Culture filtrates could be used as source of biological nematicides.
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Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2016.
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As a nematotoxics screening biotechnological system, Solanum tuberosum hairy roots (StHR) and S. tuberosum hairy roots with Meloidogyne chitwoodi co-cultures (StHR/CRKN) were evaluated, with and without the addition of the essential oils (EOs) of Satureja montana and Ruta graveolens. EOs nematotoxic and phytotoxic effects were followed weekly by evaluating nematode population density in the co-cultures as well as growth and volatile profiles of both in vitro cultures types. Growth, measured by the dissimilation method and by fresh and dry weight determination, was inhibited after EO addition. Nematode population increased in control cultures, while in EO-added cultures numbers were kept stable. In addition to each of the EOs main components, and in vitro cultures constitutive volatiles, new volatiles were detected by gas chromatography and gas chromatography coupled to mass spectrometry in both culture types. StHR with CRKN co-cultures showed to be suitable for preliminary assessment of nematotoxic EOs.
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The Columbia root-knot nematode (CRKN), Meloidogyne chitwoodi, is an EPPO A2 type quarantine pest since 1998. This nematode causes severe damage in economically important crops such as potato and tomato, making agricultural products unacceptable for the fresh market and food processing. Commonly used nematicidal synthetic chemicals are often environmentally unsafe. Essential oils (EOs) may constitute safer alternatives against RKN. EOs, isolated from 56 plant samples, were tested against CRKN hatching, in direct contact bioassays. Some of the most successful EOs were fractionated and the hydrocarbon molecules (HM) and oxygen-containing molecules (OCM) fractions tested separately. 24 EOs displayed very strong hatching inhibitions (≥90 %) at 2 µL mL−1 and were further tested at lower concentrations. Dysphaniaambrosioides, Filipendula ulmaria, Ruta graveolens, Satureja montana and Thymbra capitata EOs revealed the lowest EC50 values (<0.15 µL mL−1). The main compounds of these EOs, namely 2-undecanone, ascaridol, carvacrol, isoascaridol, methyl salicylate, p-cymene and/or γ-terpinene, were putatively considered responsible for CRKN hatching inhibition. S. montana and T. capitata OCM fractions showed hatching inhibitions higher than HM fractions. The comparison of EO and corresponding fractions EC50 values suggests interactions between OCM and HM fractions against CRKN hatching. These species EOs showed to be potential environmentally friendly CRKN hatching inhibitors; nonetheless, bioactivity should be considered globally, since its HM and OCM fractions may contribute, diversely, to the full anti-hatching activity.
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The continuous soybean-maize crop succession in the tropical region of Brazil has led to significant increases in the population size of root-knot (Meloidogyne incognita and M. javanica ) and root-lesion nematodes (Pratylenchus brachyurus), which make soils unsuitable for soybean cropping. A greenhouse study was conducted to identify sunflower genotypes adapted to the tropical region of Brazil and that are resistant to M. incognita, M. javanica and/or P. brachyurus . Two experiments for each nematode were conducted in a completely randomized design with six replicates. Gall index was calculated from visual scores (0?5) of gall intensity on roots for the root-knot nematode. Initial and final population density and reproduction factor were also measured for each nematode. Sunflower genotypes varied in resistance to the nematodes. Sunflower hybrids BRS 321 and BRS 323 were resistant to M. javanica and P. brachyurus and exhibited low gall index for M. incognita . The cultivars are good alternatives to using in the succession of soybean in nematode-infested areas of the tropical regions of Brazil. No sunflower genotype was identified as resistant to M. incognita and thus sunflower cropping is not indicated in areas infested with this nematode.