Print-capture PCR for detection of tomato begomoviruses from plants and whiteflies

Print-capture (PC) Polymerase chain reaction (PCR) was evaluated as a novel detection method of plant viruses. Tomato (Lycopersicon esculentum) plants infected with begomovirus (fam. Geminiviridae, gen. Begomovirus) and viruliferous whiteflies were used to study the efficiency of the method. Print-capturing steps were carried out using non-charged nylon membrane or filter paper as the solid support for DNA printings. Amplified DNA fragments of expected size were consistently obtained by PCR from infected plants grown in a greenhouse, after direct application of printed materials to the PCR mix. However, virus detection from a single whitefly and from field-grown tomato samples required a high temperature treatment of printed material prior to PCR amplification. Comparison of nylon membrane and filter paper as the solid support revealed the higher efficiency of the nylon membrane. The application of print-capture PCR reduces the chances of false-positive amplification by reducing manipulation steps during preparation of the target DNA. This method maintains all the advantages of PCR diagnosis, such as the high sensitivity and no requirement of radioactive reagents.

Molecular characterization of Brazilian strains of Xanthomonas campestris pv. viticola by rep-PCR fingerprinting

Bacterial canker of grapevine (Vitis vinifera), caused by Xanthomonas campestris pv. viticola was first detected in Brazil in 1998, affecting grapevines in the São Francisco river basin, state of Pernambuco. The disease was also reported in Juazeiro, Bahia and later in Piauí and Ceará. Due to its limited geographical distribution and relatively recent detection in Brazil, very little is known about the pathogen's biology and diversity. Repetitive DNA based-PCR (rep-PCR) profiles were generated from purified bacterial DNA of 40 field strains of X. campestris pv. viticola, collected between 1998 and 2001 in the states of Pernambuco, Bahia and Piauí. Combined analysis of the PCR patterns obtained with primers REP, ERIC and BOX, showed a high degree of similarity among Brazilian strains and the Indian type strain NCPPB 2475. Similar genomic patterns with several diagnostic bands, present in all strains, could be detected. Fingerprints were distinct from those of strains representing other pathovars and from a yellow non-pathogenic isolate from grape leaves. The polymorphism observed among the Brazilian strains allowed their separation into five subgroups, although with no correlation with cultivar of origin, geographic location or year collected.

Caracterização de estirpes de Ralstonia solanacearum isoladas de plantas de batata com murcha bacteriana, por PCR-Rep e RAPD

Considerado como um dos mais sérios patógenos da batata (Solanum tuberosum), em regiões de clima tropical, subtropical, assim como em zonas mais quentes de clima temperado, Ralstonia solanacearum é uma espécie com significativa diversidade genética. Ela é caracterizada em um sistema binário de raças e biovares, com base nas espécies hospedeiras e na capacidade de utilizar diferentes fontes de carbono. A tentativa de utilizar a resistência genética como forma de controle de R. solanacearum não tem demonstrado estabilidade, devido a alterações climáticas nas diferentes regiões e a variabilidade das estirpes do patógeno. Devido às características epidemiológicas diferentes para essas biovares, estirpes da biovar 2 são mais factíveis de serem erradicadas em um sistema de controle integrado. Em um levantamento realizado em quatro regiões produtoras de batata do Rio Grande do Sul, foram obtidos isolados de R. solanacearum de 25 lavouras de dez municípios. Após a análise bioquímica dos isolados verificou-se a presença das biovares 1 e 2, com predominância da última. Os isolados obtidos foram submetidos à avaliação da variabilidade genética por PCR, utilizando seqüências repetitivas ERIC e BOX e oligonucleotídeos aleatórios (RAPD). A PCR-ERIC e BOX puderam diferenciar claramente as biovares 1 e 2. Porém, ambas não detectaram variabilidade entre isolados da biovar 2 e apenas PCR-BOX detectou variabilidade entre isolados da biovar 1. Já através de RAPD demonstrou-se claramente a separação das biovares verificando-se que os mesmos apresentam um perfil característico dependente da região da qual os isolados foram obtidos.

Identificação de Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis através de PCR-RFLP do gene recA

Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis foi proposta como o principal agente causal da canela preta da batata (Solanum tuberosum) no Brasil. Com o objetivo de identificar essa subespécie, oligonucleotídeos iniciadores foram selecionados a partir de regiões heterólogas do gene recA existentes entre P. carotovorum subsp. brasiliensis ATCC BAA-41 e outras pectobactérias disponíveis no GenBank e P. carotovorum subsp. carotovorum BAB1. No entanto, os oligonucleotídeos iniciadores apresentaram baixa especificidade. O produto da PCR do gene recA, um fragmento de ± 730 pb, de 38 estirpes de P. chrysanthemi e das diferentes subespécies de P. carotovorum, foi digerido com as endonucleases de restrição TasI e HhaI. Estas enzimas foram selecionadas com base na seqüência do gene recA das estirpes P. carotovorum subsp. brasiliensis ATCC BAA-416 (581 pb) e P. carotovorum subsp. carotovorum BAB1 (626 pb). A análise do PCR-RFLP com as enzimas TasI e HhaI gerou sete e 12 padrões, respectivamente. A combinação dos resultados permitiu a separação em 13 grupos distintos e a discriminação de P. carotovorum subsp. brasiliensis.

The use of fluorescent probes to assess viability of the plant pathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis by flow cytometry

Determination of the viability of bacteria by the conventional plating technique is a time-consuming process. Methods based on enzyme activity or membrane integrity are much faster and may be good alternatives. Assessment of the viability of suspensions of the plant pathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm) using the fluorescent probes Calcein acetoxy methyl ester (Calcein AM), carboxyfluorescein diacetate (cFDA), and propidium iodide (PI) in combination with flow cytometry was evaluated. Heat-treated and viable (non-treated) Cmm cells labeled with Calcein AM, cFDA, PI, or combinations of Calcein AM and cFDA with PI, could be distinguished based on their fluorescence intensity in flow cytometry analysis. Non-treated cells showed relatively high green fluorescence levels due to staining with either Calcein AM or cFDA, whereas damaged cells (heat-treated) showed high red fluorescence levels due to staining with PI. Flow cytometry also allowed a rapid quantification of viable Cmm cells labeled with Calcein AM or cFDA and heat-treated cells labeled with PI. Therefore, the application of flow cytometry in combination with fluorescent probes appears to be a promising technique for assessing viability of Cmm cells when cells are labeled with Calcein AM or the combination of Calcein AM with PI.

Virulence and rep-PCR analysis of Pyricularia grisea isolates from two Brazilian upland rice cultivars

The phenotypic and genetic diversity of 77 isolates of Pyricularia grisea collected from two upland rice cultivars, Maravilha and Primavera, was studied. Isolates exhibiting compatible reaction to cv.Primavera were incompatible to cv.Maravilha and vice versa, with the exception of six isolates that were compatible to both cultivars. The virulence of isolates from cv. Maravilha on 32 test genotypes of rice was significantly higher (t = 9.09, p < 0.0001) than the isolates from cv.Primavera. A phenogram constructed from virulence data showed two main groups, one constituted mainly of isolates from cv.Primavera (97.6%) and the other of isolates from cv.Maravilha (91.17%). Rep-PCR analysis of isolates using two primers designed from sequences of Pot2 showed that isolates could be clustered broadly into two groups. The average similarity within a cluster of isolates from cv.Primavera was significantly greater than the average similarity among the isolates of cv.Maravilha (t = 5.37, p < 0.0001). There was close correspondence between clusters based on PCR and virulence data (r = 0.48, p < 0.011). The results showed that isolates of P. grisea were cultivar specific and had low phenotypic and genetic diversity.

PCR amplification and sequence analyses of reverse transcriptase-like genes in Crinipellis perniciosa isolates

Reverse transcriptase (RT) sequence analysis is an important technique used to detect the presence of transposable elements in a genome. Putative RT sequences were analyzed in the genome of the pathogenic fungus C. perniciosa, the causal agent of witches' broom disease of cocoa. A 394 bp fragment was amplified from genomic DNA of different isolates of C. perniciosa belonging to C-, L-, and S-biotypes and collected from various geographical areas. The cleavage of PCR products with restriction enzymes and the sequencing of various RT fragments indicated the presence of several sequences showing transition events (G:C to A:T). Southern blot analysis revealed high copy numbers of RT signals, forming different patterns among C-, S-, and L-biotype isolates. Sequence comparisons of the predicted RT peptide indicate a close relationship with the RT protein from thegypsy family of LTR-retrotransposons. The possible role of these retrotransposons in generating genetic variability in the homothallic C. perniciosa is discussed.

PCR multiplex para a detecção de BSV e CMV em bananeiras micropropagadas

Um protocolo de PCR multiplex foi estabelecido para a detecção do Banana streak virus (BSV) e do Cucumber mosaic virus (CMV) em bananeiras micropropagadas. Estes vírus são responsáveis por perdas na produção de bananas em todo o mundo. Alguns trabalhos descrevem a integração do BSV no genoma B da bananeira. Contudo, a existência de bananeiras híbridas livres do BSV tem sido demonstrada. Ademais, determinadas estirpes do CMV não são transmitidas mecanicamente sob condições de laboratório, nem tampouco detectadas por testes sorológicos. Como conseqüência, a indexação de matrizes para cultura de tecido algumas vezes se mostra ineficiente. A metodologia apresentada neste trabalho sobrepõe esta dificuldade, pois se baseia na detecção do ácido nucléico viral presente em amostras foliares de bananeira. Na reação, foram usados os oligonucleotídeos BADNA 1A e BADNA 4, para a detecção do BSV, e "CMV senso" e "CMV antisenso" para a detecção do CMV. Após a eletroforese foi verificada a presença de dois fragmentos de DNA amplificados simultaneamente, um dos quais com 597 pb correspondente ao BSV e o outro, com 488 pb, correspondente ao CMV. Este resultado indica que o PCR multiplex pode ser utilizado como uma ferramenta adicional na indexação do BSV e do CMV em bananeiras propagadas por cultura de tecido.

Detecção de allexivírus em primórdios foliares de alho via RT-PCR

Nos procedimentos de detecção de allexivirus em bulbos de alho, tem-se como rotina o plantio de bulbilhos para obtenção de tecido foliar a ser analisado via testes sorológicos e/ou moleculares. A disponibilização das plantas em casa de vegetação implica em gastos com a manutenção e requer, em média, 30 dias. Em áreas isentas desses vírus, corre-se, ainda, o risco de sua introdução e disseminação. No presente trabalho buscou-se ajustar um protocolo para detecção rápida de allexivírus em alho a partir de primórdios foliares. Bulbilhos de alho para consumo, oriundos do Rio Grande do Sul e importados da Argentina foram dissecados para obtenção de primórdios foliares e extração de RNA total a partir de 0,1 g de tecido. A seguir foram conduzidas reações de RT-PCR com um par de oligonucleotídeos, capaz de gerar um fragmento de aproximadamente 500 pb relativo à porção interna do gene da capa protéica de várias espécies do gênero Allexivirus. Uma banda com tamanho aproximado de 500 pb foi visualizada, em gel de agarose e, posteriormente, confirmada por Southern Blot e por seqüenciamento como sendo Garlic vírus C (GarV-C, AY170322.1). A obtenção de RNA total diretamente de primórdios foliares de bulbilhos e seu uso em análise de RT-PCR, constituem-se em uma metodologia econômica, rápida e segura para a detecção de allexivírus em bulbos de alho.

Bidens mosaic virus: detecção via RT-PCR e identificação de Galinsoga parviflora como um novo hospedeiro natural do vírus

O Bidens mosaic virus (BiMV) é uma espécie tentativa do gênero Potyvirus, que infecta alface (Lactuca sativa). Na ausência de métodos eficientes para diagnose deste vírus, o objetivo do trabalho foi a síntese de oligonucleotídeos específicos e sua otimização em testes de RT-PCR em uma só etapa, partindo-se de extrações de RNA total. Os oligonucleotídeos 8851sens (5'AGG CAG TTC GCA CGG CAT AC 3´) e 9211ant (5´ CTT CAT CTG GAT GTG TGC TTC 3´) permitem a eficiente detecção do vírus e possibilitaram a descoberta de uma nova hospedeira do vírus, a planta Galinsoga parviflora, comumente encontrada em canteiros de produção comercial de alface.

Caracterização morfofisiológica e análise de PCR-SSCP de isolados de Phytophthora da acácia-negra na região Sul do Brasil

O objetivo do trabalho foi caracterizar isolados de Phytophthora da acácia-negra (Acacia mearnsii) provenientes do Sul do Brasil, com base em características fenotípicas tais como morfologia, crescimento micelial, características das culturas, compatibilidade sexual e patogenicidade, e em perfis de polimorfismo de conformação de fita simples (SSCP = Single Strand Conformation Polymorphism) da região ITS-gene 5.8S do rDNA. Os isolados apresentaram esporângios com papilas proeminentes, arranjo dos esporângios irregularmente simpodial, culturas heterotálicas com presença de anterídios anfígenos, presença de clamidósporos e crescimento micelial em temperatura acima de 35°C, permitindo a classificação dos 12 isolados como P. nicotianae. Todos os isolados foram patogênicos, causando necrose em ramos de acácia-negra, sem formação de goma, com diferenças significativas de agressividade (p=0,05). Duas populações podem ser distinguidas em P. nicotianae da acácia negra pela análise PCR-SSCP do rDNA; no entanto essa separação não apresenta aparente correlação com características fenotípicas.

Sensibilidade do método de obtenção das células bacterianas e da técnica de PCR para detecção de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens em sementes de feijão

Atualmente, existe a necessidade de se desenvolver métodos sensíveis, baratos, reproduzíveis e rápidos para a detecção de fitobactérias em sementes. O objetivo deste trabalho foi otimizar um método de obtenção das células bacterianas e a técnica de PCR para detecção de Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens (Cff), em sementes de feijão. Foi utilizado o primer CffFOR2-REV4, desenhado a partir do fragmento amplificado via PCR baseado na seqüência repetitiva (Rep-PCR). Avaliaram-se também quatro métodos de preparação dos extratos de sementes de feijão para a obtenção células de Cff : 1) extrato bruto de sementes; 2 ) extrato concentra do por filtração em membra na milipore (0,22Mu de diâmetro) e ressuspensão em água; 3) extrato concentrado por centrifugação a 10 .00 0 xg por 15 minutos no volume de 20 ou de 80 mL e 4) Bio-PCR. Dentre esses métodos, tanto a Bio-PCR quanto a concentração do extrato por centrifugação, seja no volume de 20 ou de 80 mL, possibilitaram amplificar o segmento de DNA de 306 pb, característico de Cff. Essas duas técnicas, além de detectar a bactéria, apresentam alta sensibilidade, detectando até 1 semente inoculada artificialmente artificialmente com Cff em 999 sementes sadi as. Analisaram-se dezessete lotes comerciais de sementes de feijão pelo método de concentração de extrato por centrifugação, sendo qu e em doze detectou-se a bactéria Cff, observado pela presença de bandas com 306 pb. Portanto, foi possível otimizar um método de obtenção das células bacterianas e técnica de PCR para detecção de Cff em sementes de feijão, que seja sensível, reproduzível e de fácil execução, que poderá ser utilizado rotineiramente em laboratórios de análises de sementes.

Otimização da técnica de PCR para a detecção de Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli em sementes de feijão

O crestamento bacteriano comum, causado por Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli (Xap), é a principal bacteriose do feijoeiro no Brasil, sendo transmitida principalmente por sementes. O presente trabalho teve como objetivo aperfeiçoar uma técnica, por meio de diferentes métodos de preparação do extrato, para a detecção de Xap, bem como sua detecção simultânea com Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccumfaciens (Cff) nos extratos de sementes de feijão,via PCR. A partir de amostras de sementes de feijão inoculadas artificialmente com Xap e lotes comerciais, foram avaliados: extrato bruto obtido diretamente das sementes, extrato concentrado por filtração em membrana de 0,22µM de diâmetro, extrato concentrado por centrifugação e extrato plaqueado em meio semi-seletivo XCP1 com e sem antibióticos (BIO-PCR). Avaliou-se a presença simultânea de Xap e Cff em 10 lotes comerciais de sementes de feijão através da reação multiplex, utilizandos-se os primers X4c, X4e, CffFOR2 e CffREV4. A partir do extrato bruto, do extrato concentrado por centrifugação e por filtragem em membrana Millipore® não foi possível a detecção de Xap nas sementes de feijão artificialmente contaminadas nem nos 47 lotes comerciais de sementes/ grãos de feijão. A técnica de BIO-PCR permitiu a detecção de Xap a partir de extratos de sementes de feijão artificialmente contaminadas e em 18 dos 47 lotes comerciais. A técnica de detecção simultânea de Xap e Cff no mesmo gel é viável, por amplificar fragmentos de DNA típicos de cada fitobactéria. O uso do meio de cultura XCP1 sem adição de antibióticos permitiu detectar Xap com período de incubação menor em um dia em comparação à detecção utilizando-se o meio de cultura com antibióticos