Comparative phylogeography of Trypanosoma cruzi TCIIc: New hosts, association with terrestrial ecotopes, and spatial clustering

We characterized 28 new isolates of Trypanosoma cruzi IIc (TCIIc) of mammals and triatomines from Northern to Southern Brazil, confirming the widespread distribution of this lineage. Phylogenetic analyses using cytochrome b and SSU rDNA sequences clearly separated TCIIc from TCIIa according to terrestrial and arboreal ecotopes of their preferential mammalian hosts and vectors. TCIIc was more closely related to TCIId/e, followed by TCIIa, and separated by large distances from TCIIb and TCI. Despite being indistinguishable by traditional genotyping and generally being assigned to Z3, we provide evidence that TCIIa from South America and TCIIa from North America correspond to independent lineages that circulate in distinct hosts and ecological niches. Armadillos, terrestrial didelphids and rodents, and domestic dogs were found infected by TCIIc in Brazil. We believe that, in Brazil, this is the first description of TCIIc from rodents and domestic dogs. Terrestrial triatomines of genera Panstrongylus and Triatoma were confirmed as vectors of TCIIc. Together, habitat, mammalian host and vector association corroborated the link between TCIIc and terrestrial transmission cycles/ecological niches. Analysis of ITS1 rDNA sequences disclosed clusters of TCIIc isolates in accordance with their geographic origin, independent of their host species. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Rural Triatoma rubrovaria from Southern Brazil harbors Trypanosoma cruzi of lineage IIc

Triatoma infestans, the main vector of Chagas disease, has nearly been eliminated from Brazil. Nevertheless, other triatominae species are involved in the domiciliation process, including Triatoma rubrovaria in Rio Grande do Sul State (RS). Previous studies showed that 1.6% of the T rubrovaria specimens collected at the rural district of Quarai, RS, were naturally infected by Trypanosoma cruzi. In this study, five T. cruzi isolates obtained from infected triatomines were characterized molecularly and biologically. Genotyping of the T cruzi isolates showed that they belong to lineage IIc of T cruzi (TCIIc). Biological characterization showed miotropism and myositis during acute and chronic phases of infection, respectively. Virulence and mortality rates were variable among isolates. To our knowledge, this study corresponds to the first characterization of T cruzi isolates from T rubrovaria and the first description of TCIIc in the sylvatic cycle of T cruzi from the southern region of Brazil.

Trypanosoma cruzi maxicircle heterogeneity in Chagas disease patients from Brazil

The majority of individuals in the chronic phase of Chagas disease are asymptomatic (indeterminate form, IF). Each year, similar to 3% of them develop lesions in the heart or gastrointestinal tract. Cardiomyopathy (CCHD) is the most severe manifestation of Chagas disease. The factors that determine the outcome of the infection are unknown, but certainly depend on complex interactions amongst the genetic make-up of the parasite, the host immunogenetic background and environment. In a previous study we verified that the maxicircle gene NADH dehydrogenase (mitochondrial complex 1) subunit 7 (ND7) from IF isolates had a 455 bp deletion compared with the wild type (WT) ND7 gene from CCHD strains. We proposed that ND7 could constitute a valuable target for PCR assays in the differential diagnosis of the infective strain. In the present study we evaluated this hypothesis by examination of ND7 structure in parasites from 75 patients with defined pathologies, from Southeast Brazil. We also analysed the structure of additional mitochondrial genes (ND4/CR4, COIII and COII) since the maxicircle is used for clustering Trypanosoma cruzi strains into three clades/haplogroups. We conclude that maxicircle genes do not discriminate parasite populations which induce IF or CCHD forms. Interestingly, the great majority of the analysed isolates belong to T cruzi 11 (discrete typing unit, (DTU) IIb) genotype. This scenario is at variance with the prevalence of hybrid (DTU IId) human isolates in Bolivia, Chile and Argentina. The distribution of WT and deleted ND7 and ND4 genes in T cruzi strains suggests that mutations in the two genes occurred in different ancestrals in the T cruzi 11 cluster, allowing the identification of at least three mitochondrial sub-lineages within this group. The observation that T. cruzi strains accumulate mutations in several genes coding for complex I subunits favours the hypothesis that complex I may have a limited activity in this parasite. (C) 2009 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Genetic diversity of natural populations of Anemopaegma arvense (Bignoniaceae) in the Cerrado of São Paulo State, Brazil

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

Comparison of the sequences of the internal transcribed Spacer regions and PbGP43 genes of Paracoccidioides brasiliensis from patients and armadillos (Dasypus novemcinctus)

Paracoccidioides brasiliensis isolates from 10 nine-banded armadillos (Dasypus novemcinctus) were comparable with 19 clinical isolates by sequence analysis of the PbGP43 gene and ribosomal internal transcribed spacer 1 (ITS1) and ITS2 and by random amplified polymorphic DNA. In this original ITS study, eight isolates differed by one or three sites among five total substitution sites.

Genetic polymorphism of Streptococcus mutans in Brazilian family members

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

Genetic diversity in Egeria densa and E. najas in Jupia Reservoir, Brazil

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

PCR primed with minisatellite core sequences yields species-specific patterns and assessment of population variability in fishes of the genus Brycon

Minisatellite core sequences were used as single primers in polymerase chain reaction (PCR) to amplify genomic DNA in a way similar to the random amplified polymorphic DNA methodology. This technique, known as Directed Amplification of Minisatellite-region DNA, was applied in order to differentiate three neotropical fish species (Brycon orbignyanus, B. microlepis and B. lundii ) and to detect possible genetic variations among samples of the threatened species, B. lundii , collected in two regions with distinct environmental conditions in the area of influence of a hydroelectric dam. Most primers generated species-specific banding patterns and high levels of intraspecific polymorphism. The genetic variation observed between the two sampling regions of B. lundii was also high enough to suggest the presence of distinct stocks of this species along the same river basin. The results demonstrated that minisatellite core sequences are potentially useful as single primers in PCR to assist in species and population identification. The observed genetic stock differentiation in B. lundii associated with ecological and demographic data constitute a crucial task to develop efficient conservation strategies in order to preserve the genetic diversity of this endangered fish species.

Genetic variability in natural populations of Zeyheria montana mart. from the Brazilian Cerrado

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

Genetic diversity in Colletotrichum gloeosporioides from Stylosanthes spp. at Centers of origin and utilization

Using molecular markers, this work compares the genetic diversity in Colletotrichum gloeosporioides infecting species of the tropical forage legume Stylosanthes at the center of origin in Brazil and Colombia with that of Australia, China, and India, where Srylosanthes spp. have been introduced for commercial use. There was extensive diversity in the pathogen population from Brazil, Colombia, China, and India. The Australian pathogen population was least diverse probably due to its geographical isolation and effective quarantine. The extensive diversity in China and India means that threats from exotic pathogen races to Stylosanthes pastures can potentially come from countries outside the South American center of origin. In Brazil and India, both with native Stylosanthes populations, a high level of genetic differentiation in the pathogen population was associated with sites where native or naturalized host population was widely distributed. There was limited genetic diversity at germplasm evaluation sites, with a large proportion of isolates having identical haplotypes. This contrasts recent pathogenicity results for 78 of the Brazilian isolates that show hot spots of complex races are more common around research stations where host germplasm are tested, but few are found at sites containing wild host populations. For a pathogen in which the same races arise convergently from different genetic backgrounds, this study highlights the importance of using both virulence and selectively neutral markers to understand pathogen population structure.

Disseminated Amphotericin-Resistant Fusariosis in Acute Leukemia Patients: Report of Two Cases

Disseminated fusariosis has emerged as a significant, usually fatal infection in immunocompromised hosts despite antifungal treatment. We describe here two patients with acute leukemia who developed disseminated amphotericin-resistant fusariosis, and review of six studies of cases series in the literature. Two Fusarium solani strains were isolated from blood and skin cultures of one patient, and one strain from the blood culture of the second patient. Both patients died despite antifungal treatment. Strains were identified by sequencing of ITS1 and ITS4 regions. Random amplified polymorphic DNA analysis of the three F. solani isolates showed a low degree of similarity. Screening for Fusarium spp. contaminants within our facility was negative. Using the CLSI M-38-A2 broth dilution method and E tests®, we found that the MICs were low for voriconazole (0. 12 and 0. 5 mg/L, respectively), unexpectedly high for amphotericin B (≥8 and ≥32 μg/mL, respectively) and itraconazole (≥16 mg/ml). Patients with leukemia or persistent neutropenia should be assessed for disseminated fungal infections, including biopsy and skin cultures. Antifungal susceptibility tests are important due to the possibility of the strains being amphotericin resistant. Treatments must be aggressive, with high doses of antifungals or combined therapy. © 2012 Springer Science+Business Media Dordrecht.

Caracterização de Rhizoctonia solani Kühn, agente causal da mela da soja (Glycine max (L.) Merrill), seleção de genótipos e controle químico

Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

Entwicklung und Anwendung molekularbiologischer Methoden zur Art- und Stamm-Identifizierung pro- und eukaryotischer Organismen

Das Wachstum von Milchsäurebakterien-Arten der Gattungen Lactobacillus, Pediococcus und Leuconostoc während der Weinfermentation kann durch die Bildung verschiedener Stoffwechselprodukte zu Weinfehlern führen. Um rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen zu können und einem Weinverderb vorzubeugen, bedarf es geeigneter Identifizierungsmethoden. Klassische mikrobiologische Methoden reichen oft nicht aus, um Mikroorganismen auf Art- und Stammniveau gezielt zu identifizieren. Wegen ihrer schnellen Durchführbarkeit und Zuverlässigkeit sind molekularbiologische Identifizierungsmethoden zur Kontrolle der mikrobiellen Flora während der Lebensmittelfermentierung in der heutigen Zeit unabdingbar. In der vorliegenden Forschungsarbeit wurden die 23S rRNA-Gensequenzen von neun Pediococcus-Typstämmen sequenziert, analysiert und phylogenetische Analysen durchgeführt. Zur Art-Identifizierung der Pediokokken wurden PCR-Primer generiert und ein Multiplex PCR System entwickelt, mit dem alle typischen Arten simultan in einer Reaktion nachgewiesen werden konnten. Die Ergebnisse der Multiplex PCR-Identifizierung von 62 Pediococcus-Stämmen aus Kulturensammlungen und 47 neu isolierten Stämmen aus Wein zeigten, dass einige Stämme unter falschen Artnamen hinterlegt waren, und dass P. parvulus im Weinanbaugebiet Rheinhessen weit verbreitet war. Die Fähigkeit der Pediococcus-Stämme zur Exopolysaccharid-Synthese wurde durch den Nachweis zweier Gene überprüft. Auf Basis der 23S rDNA-Sequenzen wurden rRNA-Sekundärstrukturen mit der neu entwickelten Software Structure Star generiert, die zum Auffinden von Zielbereichen für fluoreszenzmarkierte DNA-Sonden geeignet waren. Die Sequenzunterschiede zwischen den Pediococcus-Arten reichten aus, um zwei Gruppen durch Fluoreszenz in situ Hybridisierung differenzieren zu können. Die Verwendung unmarkierter Helfer-sonden verbesserte die Zugänglichkeit der Sonden an die rRNA, wodurch das Fluoreszenz-Signal verstärkt wurde. Um Milchsäurebakterien durch Denaturierende Gradienten Gel Elektrophorese differenzieren zu können, wurden Primer entwickelt, mit denen ein hochvariabler 23S rDNA-Bereich amplifiziert werden konnte. Die Nested Specifically Amplified Polymorphic DNA (nSAPD)-PCR wurde in der vorliegenden Arbeit zur Art- und Stamm-Differenzierung pro- und eukaryotischer Organismen angewandt. Es wurden vor allem weinrelevante Milchsäurebakterien der Gattungen Oenococcus, Lactobacillus, Pediococcus und Leuconostoc und Hefen der Gattungen Dekkera / Brettanomyces und Saccharomyces untersucht. Die Cluster-Analyse der Pediococcus-Typstämme führte zu einer unterschiedlichen Baum-Topologie im Vergleich zum phylogenetischen 23S rDNA-Stammbaum. Die Verwandtschaftsverhältnisse der untersuchten O. oeni-Stämme aus Starterkulturen konnten in Bezug auf eine frühere Cluster-Analyse reproduziert werden. Die Untersuchung von 40 B. bruxellensis-Stämmen aus rheinhessischen Weinproben zeigte eine Gruppierung der Stämme gemäß dem Ort der Probennahme. Beim Vergleich der Verwandtschaftsverhältnisse von Stämmen der Arten P. parvulus und B. bruxellensis, die aus denselben Weinproben isoliert wurden, konnte eine hohe Übereinstimmung der beiden Baum-Topologien beobachtet werden. Anhand der SAPD-PCR Untersuchung von Sekthefen aus Starterkulturen konnten alle Stämme der Art S. cerevisiae zugeordnet werden. Die nSAPD-PCR war darüber hinaus geeignet, um höhere Eukaryoten wie Weinreben zu differenzieren und es konnten die Verwandtschaftsverhältnisse von Mäusen und menschlichen Individuen durch Cluster-Analysen nachvollzogen werden. Mit Hilfe der Sequence Characterized Amplified Region (SCAR)-Technik wurden (n)SAPD-Marker in SCAR-Marker konvertiert. Die neu generierten SCAR-Primer konnten zur simultanen Art-Identifizierung von sieben weinschädlichen Milchsäurebakterien in einer Multiplex PCR erfolgreich eingesetzt werden. Die in dieser Arbeit entwickelten molekularbiologischen Identifizierungsmethoden können zum Beispiel in der mikrobiologischen Qualitätskontrolle Anwendung finden.

Mikrobiologie der Fermentation in NawaRo-Biogasanlagen unter besonderer Berücksichtigung des Abbaus von Propionsäure

In NawaRo-Biogasanlagen (BGA) kann es durch das Angebot an leicht fermentierbaren Kohlenstoff¬quel¬len zu einer bakteriell bedingten Übersäuerung durch unerwünschte kurzkettige Fettsäuren kommen. Häufiger kommt es zur Akkumulation von Propionsäure. Methanogene Archaea können bei niedrigen pH-Werten nicht mehr wachsen. Somit kann der gesamte Prozess der mikrobiellen Bildung von Biogas zum Erliegen kom¬men, was für die Biogasbetreiber zu erheblichen finanziellen Verlusten führt. Das Ziel dieser Disserta¬tion war die Aufklärung der anaeroben bakteriellen Population, die in Biogasanlagen Propionsäure ab¬bauen kann. Aus Propionat entsteht dabei Acetat und Wasserstoff. Da dieser anaerobe Prozess endergon verläuft, kann Propionsäure anaerob nur abgebaut werden, wenn der Wasserstoffpartialdruck niedrig ge¬halten wird. Diese Aufgabe erfüllen in Biogasanalgen methanogene Archaea. Die sog. sekundären Gärer leben somit in synthropher Kultur mit methanogenen Archaea.rnIn dieser Arbeit wurden die Mikroorganismen von Propionsäure-abbauenden Anreicherungskulturen aus vier NawaRo-BGA‘s identifiziert und ihr Substrat- und Produktspektrum analysiert. Die Anreicherungskul¬turen wurden vom Prüf- und Forschungsinstitut e. V. in Pirmasens zur Verfügung gestellt. Durch Analyse der bakteriellen 16S rDNA-Sequenzen der erhaltenen stabilen Propionsäure-abbauenden Mischkulturen wurde gezeigt, dass sich unter den Bakterien hauptsächlich Verwandte von den Clostridiales, aber auch Bacteroides sp., δ-, ε- so¬wie γ-Proteobakterien, Spirochäten, Synergistales und ungewöhnlicher Weise auch Thermotogales befanden. Aus Propionsäure-abbauenden Mischkulturen und aus Fermentern mesophiler NawaRo-Biogasanlagen wurden anaerobe Bakterien und methanogene Archaea angereichert und isoliert. Es wurden aus den Propionsäure-abbauenden Mischkulturen Stämme in Reinkultur erhalten, die entsprechend der 16S rDNA-Analyse als Clostridium sartagoforme Stamm Ap1a520 und Proteiniphilum acetatigenes Stamm Fp1a520 identifiziert wurden. Sowohl aus Fermentern und Nachgärern von drei NawaRo-BGA‘s als auch aus zwei Laborfermentern des Leibniz-Instituts für Agrartechnik in Potsdam-Bornim e.V. (ATB) wurden Reinkulturen von methanogenen Archaea erhalten. Diese konnten den Species Methanobacterium formicicum, Metha¬noculleus bourgensis, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanosarcina sp., Methanosaeta concilii und Methanomethylovorans sp. zugeordnet werden. Damit wurden in dieser Arbeit unter anderem die typischen bisher nur durch molekularbiologische Methoden identifizierten Species methanogener Ar¬chaea aus unterschiedlichen Fermentern in Reinkultur erhalten. Dabei wurde gezeigt, dass die specifically amplified polymorphic DNA-PCR (SAPD-PCR) eine geeignete Methode darstellt, Stämme der gleichen Art methanogener Archaea voneinander zu unterscheiden. Die Methanproduktion der kultivierten methanoge¬nen Archaea wurde gaschromatographisch analysiert. Es zeigte sich, dass die hydrogenotrophe Metha¬nogenese der effizientere und ergiebigere Weg zur Bildung von Methan ist. Mit der Bestimmung der Zellzahl des Isolates Methanoculleus bourgensis Stamm TAF1.1 bei gleichzeitiger Messung der Methanbildung wurde gezeigt, dass die Methanbildung nicht zwangsläufig mit dem Wachstum korreliert. Ne-ben Pflanzenfasern beinhalteten das hergestellte Reaktorfiltrat in den Kultivierungsansätzen Acetat, die essentielle Aminosäure Valin und den Zuckeralkohol Glycerol. Gezielte Misch¬kul¬turen von sekundären Gärern mit methanogenen Isolaten ergaben einen fördernden Einfluss auf diese Bak¬terien durch hydrogenotrophe Archaea. Diese Bakterien bauten Substrate ab oder bildeten Produkte, die sie unter den gegebenen Bedingungen ohne hydrogenotrophe Archaea nicht umsetzen konnten.

Isolierung, Charakterisierung und Nachweis methanogener Archaea aus laufenden Praxis-NawaRo-Biogasanlagen unter besonderer Beruecksichtigung der Gattung Methanobacterium

Im Verlauf der Forschungsarbeit wurden Proben aus fünf, mit nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) beschickten, landwirtschaftlichen Biogasanlagen (BGA) auf die Biozönose methanogener Archaea hin molekularbiologisch untersucht. Über „amplified rDNA restriction analysis“-Screening (ARDRA) von Bibliotheken auf Basis von 16S rRNA-Genfragmenten konnte anhand zweier beispielhafter BGA das Vorkommen von Vertretern der Gattungen Methanoculleus (Mcu.), Methanobacterium (Mb.), Methanosarcina (Msc.) und Methanosaeta (Mst.) nachgewiesen werden. Mittels denaturierender Gradienten-Gelelektrophorese (DGGE) wurde das Vorkommen dieser Mikroorganismen auch in den übrigen Anlagen gezeigt. Ergänzend dazu wurde in drei Anlagen Methanospirillum hungatei nachgewiesen. Nach Ausarbeitung gattungsspezifischer Isolierungsstrategien konnten insgesamt zehn Vertreter der Gattung Methanobacterium (Isolate Mb1 bis Mb10) und jeweils ein Vertreter der Gattungen Methanoculleus (Isolat Mcu(1)), Methanosarcina (Isolat NieKK) und Methanosaeta (Isolat Mst1.3) aus den BGA-Proben isoliert werden. Durch in silico-Abgleich der partiellen 16S rRNA-Gensequenzen wurden diese als Verwandte von Mb. formicicum MFT, Mcu. bourgensis MS2T, Msc. mazei S-6T und Mst. concilii FE mit einer Sequenzidentität > 97% identifiziert. Im Laufe weiterer molekularbiologischer Untersuchungen mittels DGGE und ARDRA-Analyse konnten die Isolate den Referenzstämmen zugeordnet werden. In Bezug auf die Gattung Methanobacterium ergaben sich jedoch leichte Abweichungen. Diese bestätigten sich in vergleichenden Analysen des genomischen Fingerabdrucks in der „specifically amplified polymorphic DNA“-PCR (SAPD-PCR), welche im Rahmen dieser Arbeit erstmalig erfolgreich auf archaeelle Organismen angewandt wurde. Hier zeigten die Isolate zwei von den Fingerabdrücken der untersuchten Referenzstämme verschiedene Hauptamplifikationsmuster. Aufgrund der Vielzahl der Isolate sowie dem signifikanten Vorkommen in qPCR-Analysen und Klonbibliotheken fokussierten sich die weiteren Arbeiten zur genauen Untersuchung dieser Abweichungen auf phylogenetische Analysen der Gattung Methanobacterium und die Entwicklung von Nachweissystemen. Die Aufklärung eines Großteils der 23S rRNA-Gensequenzen der Isolate und von ausgewählten Typstämmen ermöglichte ergänzende phylogenetische Untersuchungen zu durchgeführten 16S rRNA-Analysen. Dabei wurden die Isolate jeweils in einem eigenen Cluster abseits der meisten Referenzstämme aus der Gattung Methanobacterium positioniert. Analog zur Musterbildung im Rahmen der SAPD-Analyse zeigte sich eine Differenzierung in zwei Äste und ergab in Übereinstimmung mit den in silico-Sequenzabgleichen den höchsten Verwandtschaftsgrad mit Mb. formicicum MFT. Die Eignung der SAPD-PCR zur Ableitung spezifischer Primerpaare konnte erstmals auch für methanogene Archaea gezeigt werden. Die Ableitung zweier Primerpaare mit Spezifität für die Methanobacterium-Isolate Mb1 bis Mb10 sowie für den Typstamm Mb. formicicum MFT gelang und konnte im Rahmen eines Direkt-PCR-Nachweises erfolgreich auf Reinkulturen und Fermenterproben angewandt werden. Unter Einbezug der sequenzierten 23S rRNA-Genfragmente gelang die Erstellung von Oligonukleotid-Sonden für den Einsatz in Fluoreszenz in situ-Hybridisierungsexperimenten. Im Praxistest ergab sich für diese Sonden eine Spezifität für alle getesteten Vertreter der Gattung Methanobacterium sowie für Methanosphaera stadtmanae MCB-3T und Methanobrevibacter smithii PST.rnSomit konnten im Laufe der Arbeit die dominanten methanogenen Archaea in NawaRo-BGA in mehrphasigen Experimenten nachgewiesen, quantifiziert und auf nur wenige Gattungen eingegrenzt werden. Vertreter der vier dominanten Gattungen wurden isoliert und Nachweissysteme für Arten der Gattung Methanobacterium erstellt.rn