Heterogeneous transcription of an indoleacetic acid biosynthetic gene in Erwinia herbicola on plant surfaces

We investigated the spatial pattern of expression of ipdC, a plant inducible gene involved in indoleacetic acid biosynthesis in Erwinia herbicola, among individual cells on plants to gain a better understanding of the role of this phenotype in the epiphytic ecology of bacteria and the factors involved in the regulation of ipdC. Nonpathogenic E. herbicola strain 299R harboring a transcriptional fusion of ipdC to gfp was inoculated onto bean plants, recovered from individual leaves 48 h after inoculation, and subjected to fluorescence in situ hybridization using a 16S rRNA oligonucleotide probe specific to strain 299R. Epifluorescence images captured through a rhodamine filter were used to distinguish the 5carboxytetramethylrhodamine-labeled cells of strain 299R from other leaf microflora. Quantification of the green fluorescence intensity of individual cells by analysis of digital images revealed that about 65% of the 299R cells recovered from bean leaves had higher ipdC expression than in culture. Additionally, 10% of the cells exhibited much higher levels of green fluorescence than the median fluorescence intensity, indicating that they are more heterogeneous with respect to ipdC expression on plants than in culture. Examination of 299R cells in situ on leaf surfaces by confocal laser scanning microscopy after fluorescence in situ hybridization of cells on leaf samples showed that even cells that were in close proximity exhibited dramatically different green fluorescence intensities, and thus, were in a physical or chemical microenvironment that induced differential expression of ipdC.

Pathogen-Induced Defense Signaling and Signal Crosstalk in Arabidopsis

Erwinia carotovora subsp. carotovora is a bacterial phytopathogen that causes soft rot in various agronomically important crop plants. A genetically specified resistance to E. carotovora has not been defined, and plant resistance to this pathogen is established through nonspecific activation of basal defense responses. This, together with the broad host range, makes this pathogen a good model for studying the activation of plant defenses. Production and secretion of plant cell wall-degrading enzymes (PCWDE) are central to the virulence of E. carotovora. It also possesses the type III secretion system (TTSS) utilized by many Gram-negative bacteria to secrete virulence- promoting effector proteins to plant cells. This study elucidated the role of E. carotovora HrpN (HrpNEcc), an effector protein secreted through TTSS, and the contribution of this protein in the virulence of E. carotovora. Treatment of plants with HrpNEcc was demonstrated to induce a hypersensitive response (HR) as well as resistance to E. carotovora. Resistance induced by HrpNEcc required both salicylic acid (SA)- and jasmonate/ethylene (JA/ET)-dependent defense signaling in Arabidopsis. Simultaneous treatment of Arabidopsis with HrpNEcc and PCWDE polygalacturonase PehA elicited accelerated and enhanced induction of defense genes but also increased production of superoxide and lesion formation. This demonstrates mutual amplification of defense signaling by these two virulence factors of E. carotovora. Identification of genes that are rapidly induced in response to a pathogen can provide novel information about the early events occurring in the plant defense response. CHLOROPHYLLASE 1 (AtCLH1) and EARLY RESPONSIVE TO DEHYDRATION 15 (ERD15) are both rapidly triggered by E. carotovora in Arabidopsis. Characterization of AtCLH1 encoding chlorophyll-degrading enzyme chlorophyllase indicated that it might have a role in chlorophyll degradation during plant tissue damage. Silencing of this gene resulted in increased accumulation of reactive oxygen species (ROS) in response to pathogen infection in a light-dependent manner. This led to enhanced SA-dependent defenses and resistance to E. carotovora. Moreover, crosstalk between different defense signaling pathways was observed; JA-dependent defenses and resistance to fungal pathogen Alternaria brassicicola were impaired, indicating antagonism between SA- and JA-dependent signaling. Characterization of ERD15 suggested that it is a novel, negative regulator of abscisic acid (ABA) signaling in Arabidopsis. Overexpression of ERD15 resulted in insensitivity to ABA and reduced tolerance of the plants to dehydration stress. However, simultaneously, the resistance of the plants to E. carotovora was enhanced. Silencing of ERD15 improved freezing and drought tolerance of transgenic plants. This, together with the reducing effect of ABA on seed germination, indicated hypersensitivity to this phytohormone. ERD15 was hypothesized to act as a capacitor that controls the appropriate activation of ABA responses in Arabidopsis.

Substrate Selectivity and Molecular Adaptation in the Outer Membrane Proteases of Yersinia pestis and Salmonella enterica

Proteolysis is important in bacterial pathogenesis and colonization of animal and plant hosts. In this work I have investigated the functions of the bacterial outer membrane proteases, omptins, of Yersinia pestis and Salmonella enterica. Y. pestis is a zoonotic pathogen that causes plague and has evolved from gastroenteritis-causing Yersinia pseudotuberculosis about 13 000 years ago. S. enterica causes gastroenteritis and typhoid fever in humans. Omptins are transmembrane β-barrels with ten antiparallel β-strands and five surface-exposed loops. The loops are important in substrate recognition, and variation in the loop sequences leads to different substrate selectivities between omptins, which makes omptins an ideal platform to investigate functional adaptation and to alter their polypeptide substrate preferences. The omptins Pla of Y. pestis and PgtE of S. enterica are 75% identical in their amino acid sequences. Pla is a multifunctional protein with proteolytic and non-proteolytic functions, and it increases bacterial penetration and proliferation in the host. Functions of PgtE increase migration of S. enterica in vivo and bacterial survival in mouse macrophages, thus enhancing bacterial spread within the host. Mammalian plasminogen/fibrinolytic system maintains the balance between coagulation and fibrinolysis and participates in several cellular processes, e.g., cell migration and degradation of extracellular matrix proteins. This system consists of activation cascades, which are strictly controlled by several regulators, such as plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1), α2-antiplasmin (α2AP), and thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor (TAFI). This work reveals novel interactions of the omptins of Y. pestis and S. enterica with the regulators of the plasminogen/fibrinolytic system: Pla and PgtE inactivate PAI-1 by cleavage at the reactive site peptide bond, and degrade TAFI, preventing its activation to TAFIa. Structure-function relationship studies with Pla showed that threonine 259 of Pla is crucial in plasminogen activation, as it prevents degradation of the plasmin catalytic domain by the omptin and thus maintains plasmin stability. In this work I constructed chimeric proteins between Pla and Epo of Erwinia pyrifoliae that share 78% sequence identity to find out which amino acids and regions in Pla are important for its functions. Epo is neither a plasminogen activator nor an invasin, but it degrades α2AP and PAI-1. Cumulative substitutions towards Pla sequence turned Epo into a Pla-like protein. In addition to threonine 259, loops 3 and 5 are critical in plasminogen activation by Pla. Turning Epo into an invasin required substitution of 31 residues located at the extracellular side of the Epo protein above the lipid bilayer, and also of the β1-strand in the N-terminal transmembrane region of the protein. These studies give an example of how omptins adapt to novel functions that advantage their host bacteria in different ecological niches.

Novel Molecular Mechanisms of Arabidopsis Disease Resistance

Plants are capable of recognizing phytopathogens through the perception of pathogen-derived molecules or plant cell-wall degradation products due to the activities of pathogen-secreted enzymes. Such elicitor recognition events trigger an array of inducible defense responses involving signal transduction networks and massive transcriptional re-programming. The outcome of a pathogen infection relies on the balance between different signaling pathways, which are integrated by regulatory proteins. This thesis characterized two key regulatory components: a damage control enzyme, chlorophyllase 1 (AtCHL1), and a transcription factor, WRKY70. Their roles in defense signaling were then investigated. The Erwinia-derived elicitors rapidly activated the expression of AtCLH1 and WRKY70 through different signaling pathways. The expression of the AtCHL1 gene was up-regulated by jasmonic acid (JA) but down-regulated by salicylic acid (SA), whereas WRKY70 was activated by SA and repressed by JA. In order to elucidate the functions of AtCLH1 and WRKY70 in plant defense, stable transgenic lines were produced where these genes were overexpressed or silenced. Additionally, independent knockout lines were also characterized. Bacterial and fungal pathogens were then used to assess the contribution of these genes to the Arabidopsis disease resistance. The transcriptional modulation of AtCLH1 by either the constitutive over-expression or RNAi silencing caused alterations in the chlorophyll-to-chlorophyllide ratio, supporting the claim that chlorophyllase 1 has a role in the chlorophyll degradation pathway. Silencing of this gene led to light-dependent over-accumulation of the reactive oxygen species (ROS) in response to infection by Erwinia carotovora subsp. carotovora SCC1. This was followed by an enhanced induction of SA-dependent defense genes and an increased resistance to this pathogen. Interestingly, little effect on the pathogen-induced SA accumulation at the early infection was observed, suggesting that action of ROS might potentiate SA signaling. In contrast, the pathogen-induced JA production was significantly reduced in the RNAi silenced plants. Moreover, JA signaling and resistance to Alternaria brassicicola were impaired. These observations provide support for the argument that the ROS generated in chloroplasts might have a negative impact on JA signaling. The over-expression of WRKY70 resulted in an enhanced resistance to E. carotovora subsp. carotovora SCC1, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 and Erysiphe cichoracearum UCSC1, whilst an antisense suppression or an insertional inactivation of WRKY70 led to a compromised resistance to E. carotovora subsp. carotovora SCC1 and to E. cichoracearum UCSC1 but not to P. syringae pv. tomato DC3000. Gene expression analysis revealed that WRKY70 activated many known defense-related genes associated with the SAR response but suppressed a subset of the JA-responsive genes. In particular, I was able to show that both the basal and the induced expression of AtCLH1 was enhanced by the antisense silencing or the insertional inactivation of WRKY70, whereas a reduction in AtCLH1 expression was observed in the WRKY70 over-expressors following an MeJA application or an A. brassicicola infection. Moreover, the SA-induced suppression of AtCLH1 was relieved in wrky70 mutants. These results indicate that WRKY70 down-regulates AtCLH1. An epistasis analysis suggested that WRKY70 functions downstream of the NPR1 in an SA-dependent signaling pathway. When challenged with A. brassicicola, WRKY70 over-expressing plants exhibited a compromised disease resistance while wrky70 mutants had the opposite effect. These results confirmed the WRKY70-mediated inhibitory effects on JA signaling. Furthermore, the WRKY70-controlled suppression of A. brassicicola resistance was mainly through an NPR1-dependent mechanism. Taking all the data together, I suggest that the pathogen-responsive transcription factor WRKY70 is a common component in both SA- and JA-dependent pathways and plays a crucial role in the SA-mediated suppression of JA signaling.

Estudio epidemiológico y etiológico de la bacteriosis de la pitahaya (Hylocereus undatus, Britt y Rose), Smith, y su efecto sobre cinco variedades del cultivo

En la finca "Quinto Patio" ubicada en la comarca Guanacaste del municipio de Diriomo, Dpto de Granada, se realizó colecta de malezas, insectos y material enfermo de Pitahaya. Los materiales colectados fueron analizados en el laboratorio de Microbiología e invernadero de la Escuela de Sanidad Vegetal de la Universidad Agraria (UNA), ubicada en el km 12-1/2 carretera Norte, Managua, Nicaragua. El propósito del estudio fue determinar el agente causal de la enfermedad denominada Pudrición de la Pitahaya y de sus diseminadores, por medio de pruebas bioquímicas a bacterias aisladas de esquejes de Pitahaya infectados así como a insectos y malezas encontrados en este cultivo. Los esquejes de Pitahaya colectados presentaron síntomas que catalogamos como sistémicos y localizados. Sistémicos por encontrarse manchas amarillas acuosas en todo el esqueje; localizados por encontrarse manchas oscuras ubicadas en un mismo punto. En los esquejes de Pitahaya infectados se encontró la bacteria Erwinia carotovora,, sbspp carotovora, Smith, que también fué aislada de insectos colectados. En las malezas no se encontró Erwinia, pero sí se encontró la bacteria del género Pseudomonas. Se inocularon 50 plantas de 5 variedades (Lisa, Orejona, Cebra, Rosa, Chocoya) con las bacterias aisladas de los síntomas sistémicos y localizados, para observar la reacción de cada variedad ante la bacteria Erwinia carotovora, sbspp carotovora, Smith. Los síntomas que se encontraron en las plantas inoculadas fueron manchas oscuras y amarillas claras. Las variedades que presentaron menor reacción a la bacteria Erwinia carotovora, Srnith, fueron la Chocoya y la Cebra. Las variedades Rosa, Orejona y Lisa resultaron susceptibles a la inoculación. Seguidamente se procedió al reaislamiento de los síntomas presentados en cada una de las variedades inoculadas, encontrándose que eran causados por Erwinia carotovora. Se realizaron pruebas de patogenicidad a plantas de tabaco y tomate inoculándolas con la bacteria Erwinia carotovora, Smith. Las plantas mostraron amarillamiento. De estos sintomas se aisló la misma bacteria. En las zonas de Carazo y Masaya se realizaron encuestas a viveristas. El objetivo de éstas fué determinar el tipo de prácticas que éllos realizan a las plantas de Pitahaya para evitar o controlar el ataque de la bacteriosis y a la vez conocer la reacción de cada una de las variedades ante la bacteria Erwinia carotovora. Smith.

Efecto de diferentes frijoles abonos sobre la dinámica de macronutrientes (N,P,K) del suelo, el aporte de materia orgánica, la incidencia de las diferentes pestes agrícolas y sobre el crecimiento y rendimiento de la pitahaya (Hylocereus undatus Britton y Rose)

Durante la época de postrera en 1997 se estableció un experimento de campo en la finca Frutas Tropicales y Cia Ltda, ubicada en el km 38 carretera MasayaTipitapa, Nicaragua para evaluar el efecto de diferentes frijoles abonos sobre la dinámica de macronutrientes del suelo, aporte de materia orgánica y la incidencia de las diferentes pestes agrícolas sobre el crecimiento y rendimiento de la pitahaya (Hylocereus undatus, Britton & Rose). El diseño experimental utilizado fue un bloque completo al azar con tres repeticiones. Los tratamientos evaluados fueron: Mucuna pruriens (L), Cajanus cajan (L), Canavalia ensiformis (L), Vigna unguiculata (L), Dolichos lablab (L) y el tratamiento sin frijol. Los fríjoles abonos ejercen un efecto positivo en el aporte de nutriente y reciclaje de los mismos mejoran la fertilidad del suelo. También aportan gran cantidad de materia orgánica a partir de los restos vegetales produciendo mayor biomasa C. ensiformis, C. cajan y M pruriens. Las malas hierbas fueron controladas eficazmente por los frijoles abonos, principalmente las monocotiledóneas; no así en el tratamiento sin frijol. Las malas hierbas que más predominaron fueron: Acalypha alopecuroides (L), Hybanthus attenuatus (H&B), Chamaesyce hirta (L), Rícharcdia scabra (L), Hyparrhenia rufa (Nees), Digitaria sanguinalis (L), Panicum decumbens (L), Panicum reptans (L) y Cynodon nlejluensis (Vanderyst). Las poblaciones de insectos plagas fueron menores en los tratamientos que predominaba el clon más resistente al ataque de insectos plagas. Los insectos plagas de suelo fueron controlados por los frijoles abonos, al igual que los nematodos. La incidencia de las enfermedades Colletotrichum goesporiodes Penz (Antracnosis) y Dotiorella sp (Ojo de Pescado) fue menor en los tratamientos donde predominaba el clon Cebra. La Erwinia carotovora Iones (Bacteriosis) presentó menor incidencia bajo el efecto de D. lablab y C. ensiformis. El efecto positivo del asocio de estos fríjoles abonos con la pitahaya mejora su crecimiento produciendo más brotes bajo la presencia de C. cajan, se obtuvieron incremento en los rendimientos tanto en el número de fiutos por hectárea como en el rendimiento en kg/ha bajo el efecto de C. cajan, M pruriens y D. lablab

Evaluación agronómica con enfoque agroecológico en un sistema diversificado de guayaba (Psidium guajava L.), nopal (Opuntia ficus L.), piña (Ananas comosus L.) y papaya (carica papaya L.) utilizando vermicompost, Managua, Nicaragua, 2009-2011

Con el propósito de responder a preguntas de orden nutricional y biológico del suelo con un enfoque agroecológico se desarrolló el presente trabajo, en un terreno calcáreo, no salino, que permaneció en barbecho cinco años antes de iniciado el estudio. Se evaluó la implementación de una diversificación de cultivos (guayaba, nopal, piña y papaya) y tres dosis de vermicompost (a 1 :10, a 2 :15 y a 3 :20 t (ha año) - 1 . La investigación se inició en mayo del 2009 hasta diciembre del 2011 y el diseño usado fue cuasiexperimental en franjas pareadas. Las características físicas - químicas de suelo analizadas fueron: pH en H 2 O, materia orgánica , N, arena, limo y arcilla en %; P disponible, Fe, Cu, Mn y Zn en ppm; K disponible, Ca y Mg en meq, conductividad eléctrica en μS/cm y la relación C/N. Desde el punto de vista biológico del suelo se determinaron presencia de hongos, bacterias y actinomicetos. Antes de iniciar el estudio en 2009, y durante el ensayo, se determinaron las variables físicas, químicas y biológicas del suelo. Para la interpretación agronómica de la nutrición para cada cultivo se hizo un análisis combinado entre los resultados de las propiedades físico - químicas y los rangos definidos para cada cultivo por la metodología propuesta por Quintana (1983) . La diversificación de cultivos, influyó sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. En el cultivo de guayaba si se aplica 20 t (ha año) - 1 hay que realizar aplicaciones suplementarias de Cu. Aplicaciones de a 1 y a 2 en nopal y papaya respectivamente, además de aplicaciones complementarias de Cu, también necesitan suplemento de P. Sin efecto antropogénico los microorganismos que predominaron fueron bacterias del género Bacillus y esporádicamente Pseudomona y Sarcina . Con la diversificación de cultivos y aplicaciones de vermicompost se incrementó la diversidad de géneros de microorganismos. El total de géneros de microorganismos, al concluir el estudio fueron 13; de éstos 10 fueron diferentes (Cinco hongos: Curvularia, A spergillus, Pestalotia, Fusarium, Penicillium ; cuatro bacterias: Serratia, Erwinia, Sporolactobacillus y Caryophanon y un actinomiceto: Streptomyces). Variables del crecimiento en el cultivo de guayaba demostraron que con un mayor número de ramas terciarias existe un 70 % de probabilidad de tener más frutos comerciales. En nopal, el tratamiento con los mejores resultados para variables del crecimiento es 15 t (ha año) - 1 cosechado cada 90 días. Para piña, se encontró resultados superiores con 10 t (ha año) - 1 . Papaya obtuvo los mejores resultados con 20 t (ha año) - 1 . Con el cultivo de guayaba el mejor rendimiento se alcanzó utilizando 20 t (ha año) - 1 . En nopal un mayor número de cladodios se alcanza aplicando 15 t (ha año) - 1 cosechado cada 30 días. Un mayor peso en el cladodio se obtiene al aplicar 20 t (ha año) - 1 , cosechado cada 90 días. La piña obtiene mayor número de frutos aplicando 15 t (ha año) - 1 . En el cultivo de papaya un mayor número de frutos cosechados fue alcanzado con 15 - 20 t (ha año) - 1.

Podridoes-moles das hortalicas causadas por bacterias.

Agentes causadores; Sensibilidade das hortalicas; Condicoes ambientais favoraveis; Exemplos de podridoes-moles em hortalicas; Controle.

Contribuição para o reconhecimento de doenças vasculares da bananeira (Musa spp).

Mal-do-panamá. Moko ou murcha bacteriana. Murcha de Erwinia ou podridão mole do rizoma. Murcha abiótica. Características diferenciadoras das murchas bióticas e abióticas em bananeiras. Sintomas externos. Sintomas internos.

The impact of the phytopathogen Pectobacterium carotovorum in Drosophila melanogaster development

Tese de mestrado. Biologia (Microbiologia Aplicada). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Development of a bacteriophage-based biopesticide for fire blight

Fire blight is an economically important disease of apples and pears that is caused by the bacterium Erwinia amylovora. Control of the disease depends on limiting primaly blosson1 infection in the spring, and rapidly removing infected tissue. The possibility of using phages to control E.amylovora populations has been suggested, but previous studies have. failed to show high treatment efficacies. This work describes the development of a phage-based biopesticide that controls E. amylovora populations under field conditions, and significantly reduces the incidence of fire blight. This work reports the first use ofPantoea agglomerans, a non-pathogenic relative ofE. amylovora, as a carrier for E. amylovora.phages. Its role is to support a replicating population of these phages on blossom surfaces during the period when the flowers are most susceptible to infection. Seven phages and one carrier isolate were selected for field trials from existing collections of 56 E. amylovora phages and 249 epiphytic orchard bacteria. Selection of the . /' phages and carrier was based on characteristics relevant to the production and field perfonnance of a biopesticide: host range, genetic diversity, growth under the conditions of large-scale production, and the ability to prevent E. amylovora from infecting pear blossoms. In planta assays showed that both the phages and the carrier make significant contributions to reducirig the development of fire blight symptoms in pear blossoms. Field-scale phage production and purification methods were developed based on the growth characteristics of the phages and bacteria in liquid culture, and on the survival of phages in various liquid media. Six of twelve phage-carrier biopesticide treatments caused statistically signiflcant reductions in disease incidence during orchard trials. Multiplex real-time PCR was used to simultaneously monitor the phage, carrier, and pathogen populations over the course of selected treatments. In all cases. the observed population dynamics of the biocontrol agents and the pathogen were consistent with the success or failure of each treatment to control disease incidence. In treatments exhibiting a significantly reduced incidel1ce of fire blight, the average blossom population ofE.amylovora had been reduced to pre-experiment epiphytic levels. In successful treatments the phages grew on the P. agglomerans carrier for 2 to 3 d after treatment application. The phages then grew preferentially on the pathogen, once it was introduced into this blossom ecosystem. The efficacy of the successful phage-based treatnlents was statistically similar to that of streptomycin, which is the most effective bactericide currently available for fire blight prevention. The in planta behaviour ofE. amylovora was compared to that ofErwinia pyrifoliae, a closely related species that causes fire blight-like synlptoms on pears in southeast Asia. Duplex real-time PCR was used to monitor the population dynamics of both species on single blossonls. E. amylovora exhibited a greater competitive fitness on Bartlett pear blossoms than E. pyrifoliae. The genome ofErwinia phage Ea21-4 was sequenced and annotated. Most of the 8-4.7 kB genome is substantially different from previously described sequences, though some regions are notably similar to Salmonella phage Felix 01 . Putative functions were assigned to approximately 30% of the predicted open reading frames based on amino acid sequence comparisons and N-terminal sequencing of structural proteins.

Successful rescue and field establishment of native banana varieties severely affected by rhizome rot

Rhizome rot disease caused by Erwinia spp. is emerging as a major problem in banana nurseries and young plantations worldwide. Management of the disease is possible only in the initial stages of development. Currently no method is available for rescuing plant material already infected with this pathogen. A total of 95 Nanjanagud Rasabale and 212 Elakki Bale suckers were collected from different growing regions of Karnataka, India. During nursery maintenance of these lines, severe Erwinia infection was noticed. We present a method to rescue infected plants and establish them under field conditions. Differences were noticed in infection severity amongst the varieties and their accessions. Field data revealed good establishment and growth of most rescued plants under field conditions. The discussed rescue protocol coupled with good field management practices resulted in 89.19 and 82.59 percent field establishment of previously infected var. Nanjanagud Rasabale and var. Elakki Bale plants, respectively.

Genotypic comparison of Pantoea agglomerans plant and clinical strains

Pantoea agglomerans strains are among the most promising biocontrol agents for a variety of bacterial and fungal plant diseases, particularly fire blight of apple and pear. However, commercial registration of P. agglomerans biocontrol products is hampered because this species is currently listed as a biosafety level 2 (BL2) organism due to clinical reports as an opportunistic human pathogen. This study compares plant-origin and clinical strains in a search for discriminating genotypic/phenotypic markers using multi-locus phylogenetic analysis and fluorescent amplified fragment length polymorphisms (fAFLP) fingerprinting. Results: Majority of the clinical isolates from culture collections were found to be improperly designated as P. agglomerans after sequence analysis. The frequent taxonomic rearrangements underwent by the Enterobacter agglomerans/Erwinia herbicola complex may be a major problem in assessing clinical associations within P. agglomerans. In the P. agglomerans sensu stricto (in the stricter sense) group, there was no discrete clustering of clinical/biocontrol strains and no marker was identified that was uniquely associated to clinical strains. A putative biocontrol-specific fAFLP marker was identified only in biocontrol strains. The partial ORF located in this band corresponded to an ABC transporter that was found in all P. agglomerans strains. Conclusion: Taxonomic mischaracterization was identified as a major problem with P. agglomerans, and current techniques removed a majority of clinical strains from this species. Although clear discrimination between P. agglomerans plant and clinical strains was not obtained with phylogenetic analysis, a single marker characteristic of biocontrol strains was identified which may be of use in strain biosafety determinations. In addition, the lack of Koch's postulate fulfilment, rare retention of clinical strains for subsequent confirmation, and the polymicrobial nature of P. agglomerans clinical reports should be considered in biosafety assessment of beneficial strains in this species

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.

Characterization and mechanism of action of the biological control agent Pantoea agglomerans EPS125

La soca EPS125 ha mostrat ser un efectiu agent de control biològic de diferents patògens fúngics de postcollita en diferents fruits. Degut a la seva elevada eficàcia, es va plantejar desenvolupar aquesta soca comercialment i per aquest motiu en el present treball es plantejà complementar la informació necessària pel seu registre. D'acord amb els resultats obtinguts mitjançant proves fenotípiques i genotípiques, la soca EPS125 queda inclosa dins l'espècie Pantoea agglomerans (Enterobacter agglomerans-Erwinia herbicola). En relació a la utilització de fonts de carboni, en el perfil i contingut d'àcids grassos cel·lulars i en el polimorfisme en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica (MRFLP), la soca EPS125 mostrà trets característics que la diferencien d'altres soques. Els dos marcadors moleculars (125.2 i 125.3) específics per la soca EPS125 dissenyats en el present treball mostraren ser semiespecífics per la seva detecció mitjançant la tècnica PCR i Real Time PCR. Quedant pendent l'anàlisi d'especificitat de l'ús combinat dels dos marcadors moleculars en una reacció PCR multiplex. P. agglomerans EPS125 ha mostrat ser molt efectiva en el control de Penicillium expansum en poma amb una dosi efectiva mitjana de 2.7x105 a 7x105 ufc/ml, i una ratio de 25-101 cèl·lules de la soca EPS125 per inactivar una espora del patogen segons el model de saturació hiperbòlica. Segons les aproximacions fenotípiques i estudis genotípics realitzats, sembla que els mecanismes de biocontrol utilitzats per la soca EPS125 contra P. expansum en poma estan directament relacionats amb la capacitat de formació de biofilm per aquesta soca.