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.

In planta proteomics and proteogenomics of the biotrophic barley fungal pathogen blumeria f.sp. hordei

Whilst there is increasing evidence tht the outcome of the interation between a pathogen and a host is dependent on protein-protein interactions, very little information is available on in planta proteomics of biotrophic plant pathogens. Here a proteogenomic approach has been employed to supplement the annotation of the recently sequenced genome and to cast light on the biology of the infection process of the economically important barley powdery mildew pathogen, Blumeria graminis f.sp hordei

In planta conditions induce genomic changes in Pseudomonas syringae pv. phaseolicola

The co-evolution of bacterial plant pathogens and their hosts is a complex and dynamic process. Plant resistance can impose stress on invading pathogens that can lead to, and select for, beneficial changes in the bacterial genome. The Pseudomonas syringae pv. phaseolicola (Pph) genomic island PPHGI-1 carries an effector gene, avrPphB (hopAR1), which triggers the hypersensitive reaction in bean plants carrying the R3 resistance gene. Interaction between avrPphB and R3 generates an antimicrobial environment within the plant, resulting in the excision of PPHGI-1 and its loss from the genome. The loss of PPHGI-1 leads to the generation of a Pph strain able to cause disease in the plant. In this study, we observed that lower bacterial densities inoculated into resistant bean (Phaseolus vulgaris) plants resulted in quicker PPHGI-1 loss from the population, and that loss of the island was strongly influenced by the type of plant resistance encountered by the bacteria. In addition, we found that a number of changes occurred in the bacterial genome during growth in the plant, whether or not PPHGI-1 was lost. We also present evidence that the circular PPHGI-1 episome is able to replicate autonomously when excised from the genome. These results shed more light onto the plasticity of the bacterial genome as it is influenced by in planta conditions.

Agroforestry: integrating apple and arable production as an approach to reducing copper use in organic and low-input apple production

Integrating top fruit production into an agroforestry system, where trees are integrated with arable crop production may have a beneficial effect on the control of plant pathogens such as scab (Venturia inaequalis). Apple yields and pest and disease levels were assessed in a novel apple/arable agroforestry system in Suffolk, and compared with a modern local organic orchard in 2012. Despite 2012 being a very bad year for apple production in the UK, apple yields in the agroforestry system appeared to be comparable with standard figures when scaled up from 2.5% land area under apple production to 100% apples, and even at just 2.5% cover, outperformed the organic orchard used for comparison. Initial indications are that scab levels were over twice as high in the organic orchard than in the agroforestry, indicating that this approach may offer some potential in reducing copper use in organic apple production. However, further research will be required to confirm these early results.

Analysis of cryptic, systemic Botrytis infections in symptomless hosts

Botrytis species are generally considered to be aggressive, necrotrophic plant pathogens. By contrast to this general perception, however, Botrytis species could frequently be isolated from the interior of multiple tissues in apparently healthy hosts of many species. Infection frequencies reached 50% of samples or more, but were commonly less, and cryptic infections were rare or absent in some plant species. Prevalence varied substantially from year to year and from tissue to tissue, but some host species routinely had high prevalence. The same genotype was found to occur throughout a host, representing mycelial spread. B. cinerea and B. pseudocinerea are the species that most commonly occur as cryptic infections, but phylogenetically distant isolates of Botrytis were also detected, one of which does not correspond to previously described species. Sporulation and visible damage occurred only when infected tissues were stressed, or became mature or senescent. There was no evidence of cryptic infection having a deleterious effect on growth of the host, and prevalence was probably greater in plants grown in high light conditions. Isolates from cryptic infections were often capable of causing disease (to varying extents) when spore suspensions were inoculated onto their own host as well as on distinct host species, arguing against co-adaptation between cryptic isolates and their hosts. These data collectively suggest that several Botrytis species, including the most notorious pathogenic species, exist frequently in cryptic form to an extent that has thus far largely been neglected, and do not need to cause disease on healthy hosts in order to complete their life-cycles.

Proteomic analysis reveals suppression of bark chitinases and proteinase inhibitors in citrus plants affected by the citrus sudden death disease

Citrus sudden death (CSD) is a disease of unknown etiology that greatly affects sweet oranges grafted on Rangpur lime rootstock, the most important rootstock in Brazilian citriculture. We performed a proteomic analysis to generate information related to this plant pathogen interaction. Protein profiles from healthy, CSD-affected and CSD-tolerant stem barks, were generated using two-dimensional gel electrophoresis. The protein spots were well distributed over a pI range of 3.26 to 9.97 and a molecular weight (MW) range from 7.1 to 120 kDa. The patterns of expressed proteins on 2-DE gels made it possible to distinguish healthy barks from CSD-affected barks. Protein spots with MW around 30 kDa and pI values ranging from 4.5 to 5.2 were down-regulated in the CSD-affected rootstock bark. This set of protein spots was identified as chitinases. Another set of proteins, ranging in pI from 6.1 to 9.6 with an MW of about 20 kDa, were also suppressed in CSD-affected rootstock bark; these were identified as miraculin-like proteins, potential trypsin inhibitors. Downregulation of chitinases and proteinase inhibitors in CSD-affected plants is relevant since chitinases are well-known pathogenesis-related protein, and their activity against plant pathogens is largely accepted.

Ocorrência de Meloidogyne enterolobii em muricizeiro (Byrsonima cydoniifolia)

A entrada de agentes fitopatogênicos em novas localidades através de mudas infectadas constitui uma das principais formas de disseminação. Meloidogyne enterolobii é uma espécie de nematoide altamente virulenta que tem causado sérios danos a plantas cultivadas no Brasil. Neste trabalho é relatada a primeira ocorrência de M. enterolobii em mudas de muricizeiro (Byrsonima cydoniifolia), uma planta nativa da Amazônia e em mudas de goiabeira (Psidium guajava), no Estado de Mato Grosso. Com base nos caracteres morfológicos do padrão perineal de fêmeas, região labial dos machos e no fenótipo isoenzimático de esterase, foi confirmado que a espécie encontrada tanto nas mudas de muricizeiro quanto nas de goiabeira é M. enterolobii.

Genetic Diversity of a Brazilian Strain Collection of Xanthomonas citri subsp citri Based on the Type III Effector Protein Genes

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

Produção de enzimas extracelulares por Fusarium solani de maracujazeiro amarelo

Uma das principais doenças do maracujazeiro, na maioria dos estados produtores do Brasil, é a podridão do colo, causada por Fusarium solani. Pouco se sabe a respeito da fisiologia deste patógeno do maracujazeiro amarelo, principalmente quanto à produção de enzimas extracelulares. O objetivo do presente trabalho foi verificar, em meios de cultura individuais e apropriados, a produção das enzimas extracelulares amilase, lipase, celulase, proteases (caseinase e gelatinase), lacase (oxidase) e catalase por isolados de F. solani, provenientes de maracujazeiro amarelo. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, em esquema de dois fatores (nove isolados versus sete enzimas), com três repetições. Todos os isolados de F. solani produziram, de maneira semiquantitativa, as enzimas extracelulares amilase, lipase, celulase, caseinase (protease) e lacase (oxidase). No entanto, a quantidade produzida de cada enzima foi significativamente diferente entre os isolados. As enzimas extracelulares gelatinase (protease) e catalase foram produzidas em pouca quantidade e de maneira igual por todos os isolados do fungo.

Controle de fitopatógenos do solo com materiais vegetais associados à solarização

A incorporação de material orgânico associada à solarização do solo é uma técnica promissora no controle de patógenos de plantas. O trabalho consistiu na prospecção de materiais vegetais promissores na produção de voláteis fungitóxicos capazes de inviabilizar as estruturas de resistência de fitopatógenos do solo. em condição de campo foram incorporados 3 Kg/m² de folhas e ramos de brócolos, eucalipto, mamona e mandioca brava, associada ou não à solarização, visando o controle de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici raça 2; Macrophomina phaseolina; Rhizoctonia solani AG-4 HGI e Sclerotium rolfsii. O controle foi avaliado por meio da sobrevivência das estruturas, em meios semi-seletivo específicos, aos 7, 14, 21 e 28 dias do início do experimento. Foram monitoradas as temperaturas do solo e do ar por um DataLogger Tipo CR23X (Campbell Scientific) e a porcentagem de CO2 e de O2 pelo equipamento analisador de gases (Testo 325-1). A associação da incorporação dos materiais vegetais com a solarização do solo inativou F. oxysporum f. sp. lycopersici raça 2, M. phaseolina e R. solani. O fungo S. rolfsii foi o único que não apresentou 100% de controle com solarização mais mamona durante o período estudado. A incorporação de mandioca seguido de solarização propiciou o controle de todos os fungos estudados com menos de sete dias da instalação do experimento, sendo tão eficiente quanto o brócolos na erradicação dos fitopatógenos veiculados pelo sol.

Proteomic analysis reveals suppression of bark chitinases and proteinase inhibitors in citrus plants affected by the citrus sudden death disease

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

Farming technology, biochemistry characterization, and protective effects of culinary-medicinal mushrooms Agaricus brasiliensis S. Wasser et al. and Lentinus edodes (Berk.) Singer: Five years of research in Brazil

The biotechnology, biochemical characterization, and protective effects of the himematsutake and shiitake mushrooms were studied for the Thematic Project, from 1998 to 2003. A new species, Agaricus Brasiliens is Wasser et al. (= A. blazei Murrill ss. Heinem.), was proposed for the cultivated lineages in Brazil. Interactions among lineages, substrates, casing layers, and fructification inductions (temperature alternations) significantly increased the productivity of A. brasiliensis in Brazil (from 40 g to 200 g of fresh mushroom kg -1 moist compost). However, pests and diseases (mainly Sciaridae flies and false truffle), drastically reduced the productivity of A. brasiliensis (below 50 g kg -1). Biochemically for each mushroom species, the polar extracts, no polars, and medium polarity presented the same organic substances; however, their concentrations differed as a result of the lineages, maturation of the fruit bodies, and cultivation conditions. In this aspect, concentration of linoleic acid in A. brasiliensis (added to animal food) was related directly to the chemical protection against carcinogenic drugs in mice. Aqueous extracts of Lentinus edodes (= Lentinula edodes (Berk.) Pegler) and A. brasiliensis may be preventive chemical protectors against mutagenic and carcinogenic drugs, depending on the lineage and extraction method (tea or juice). However, immunomodulator effects and tumor reduction were only observed with concentrated fractions (hexanic, methanolic, and ATF extracts). Aqueous extracts of A. brasiliensis and L. edodes have antibiotic-like substances and substances able to act as elicitors of resistance responses in some plants (local and systemic) and show a potential to be used in the alternative control of plant pathogens. © 2005 by Begell House, Inc.

Detecção in silico, isolamento e caracterização estrutural dos constitutintes micromoleculares antimaláricos e antioxidantes em galhosmdemGarcina gardneriana (Clusiaceae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito do aumento da concentração de co2 atmosférico sobre o oídio, a ferrugem e o desenvolvimento de plantas de soja

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fontes de matéria orgânica para inibição de fitopatógenos habitantes do solo

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