Bacterial evolution by genomic island transfer occurs via DNA transformation in planta

Our understanding of the evolution of microbial pathogens has been advanced by the discovery of "islands" of DNA that differ from core genomes and contain determinants of virulence [1, 2]. The acquisition of genomic islands (GIs) by horizontal gene transfer (HGT) is thought to have played a major role in microbial evolution. There are, however, few practical demonstrations of the acquisition of genes that control virulence, and, significantly, all have been achieved outside the animal or plant host. Loss of a GI from the bean pathogen Pseudomonas syringae pv. phaseolicola (Pph) is driven by exposure to the stress imposed by the plant's resistance response [3]. Here, we show that the complete episomal island, which carries pathogenicity genes including the effector avrPphB, transfers between strains of Pph by transformation in planta and inserts at a specific att site in the genome of the recipient. Our results show that the evolution of bacterial pathogens by HGT may be achieved via transformation, the simplest mechanism of DNA exchange. This process is activated by exposure to plant defenses, when the pathogen is in greatest need of acquiring new genetic traits to alleviate the antimicrobial stress imposed by plant innate immunity [4].

The use of bioluminescence for monitoring in planta growth dynamics of a Pseudomonas syringae plant pathogen

The use of bioluminescence was evaluated as a tool to study Pseudomonas syringae population dynamics in susceptible and resistant plant environments. Plasmid pGLITE, containing the luxCDABE genes from Photorhabdus luminescens, was introduced into Pseudomonas syringae pv. phaseolicola race 7 strain 1449B, a Gram-negative pathogen of bean (Phaseolus vulgaris). Bacteria recovered from plant tissue over a five-day period were enumerated by counting numbers of colony forming units and by measurement of bioluminescence. Direct measurement of bioluminescence from leaf disc homogenates consistently reflected bacterial growth as determined by viable counting, but also detected subtle effects of the plant resistance response on bacterial viability. This bioluminescence procedure enables real time measurement of bacterial metabolism and population dynamics in planta, obviates the need to carry out labour intensive and time consuming traditional enumeration techniques and provides a sensitive assay for studying plant effects on bacterial cells.

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

To further our understanding of powdery mildew biology during infection, we undertook a systematic shotgun proteomics analysis of the obligate biotroph Blumeria graminis f. sp. hordei at different stages of development in the host. Moreover we used a proteogenomics approach to feed information into the annotation of the newly sequenced genome. We analyzed and compared the proteomes from three stages of development representing different functions during the plant-dependent vegetative life cycle of this fungus. We identified 441 proteins in ungerminated spores, 775 proteins in epiphytic sporulating hyphae, and 47 proteins from haustoria inside barley leaf epidermal cells and used the data to aid annotation of the B. graminis f. sp. hordei genome. We also compared the differences in the protein complement of these key stages. Although confirming some of the previously reported findings and models derived from the analysis of transcriptome dynamics, our results also suggest that the intracellular haustoria are subject to stress possibly as a result of the plant defense strategy, including the production of reactive oxygen species. In addition, a number of small haustorial proteins with a predicted N-terminal signal peptide for secretion were identified in infected tissues: these represent candidate effector proteins that may play a role in controlling host metabolism and immunity. Molecular & Cellular Proteomics 8: 2368-2381, 2009.

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.

Seed development and maturation in early spring-flowering Galanthus nivalis and Narcissus pseudonarcissus continues post-shedding with little evidence of maturation in planta

Background and Aims: Seeds of the moist temperate woodland species Galanthus nivalis and Narcissus pseudonarcissus, dispersed during spring or early summer, germinated poorly in laboratory tests. Seed development and maturation were studied to better understand the progression from developmental to germinable mode in order to improve seed collection and germination practices in these and similar species. Methods: Phenology, seed mass, moisture content, and ability to germinate and tolerate desiccation were monitored during seed development until shedding. Embryo elongation within seeds was investigated during seed development and at several temperature regimes after shedding. Key Results: Seeds were shed at high moisture content (> 59%) with little evidence that dry mass accumulation or embryo elongation were complete. Ability to germinate developed prior to the ability of some seeds to tolerate enforced desiccation. Germination was sporadic and slow. Embryo elongation occurred post-shedding in moist environments, most rapidly at 20C in G. nivalis and 15C in N. pseudonarcissus. The greatest germination also occurred in these regimes, 78 and 48%, respectively, after 700 d. Conclusions: Seeds of G. nivalis and N. pseudonarcissus seeds were comparatively immature at shedding and substantial embryo elongation occurred post-shedding. Seeds showed limited desiccation tolerance at dispersal.

Orçamentos de edificações residenciais : método sistematizado para levantamento de dados em planta e calculo de quantitativos

O Orçamento Discriminado de obras de edificação tem seus resultados originários do interrelacionamento de varios fatores, entre eles: dados levantados em planta, cálculo de quantitativos e composições unitárias para serviços. Estudou-se nesse trabalho dois desses três itens fundamentais. Os aspectos abordados foram o levantamento de dados, para torná-lo ágil e não repetitivo, e o cálculo de quantitativos, transformando-o em tarefa objetiva. A sistematização da medição que é aqui proposta trabalha sobre esses dois elementos e demonstra que até em serviços como instalações, um estudo profundo possibilita a criação de planilhas e encaminhamento genérico que torna o serviço de orçamentação metódico e acessível a todos, e não só ao responsável por sua execução. Tenta-se mostrar que a criação de metadalogia sistematizada permite introduzir a orçamentação em tratamentos computacionais já na fase de cálculo de quantitativos e não só para cálculo de produtos finais (quantitativo x consumos unitários) e impressão de resultados.

Características de planta relacionadas à habilidade competitiva em cultivares de arroz irrigado

O principal fator limitante ao aumento do potencial de rendimento do arroz irrigado no Sul do Brasil tem sido a interferência exercida pelo arroz-vermelho. Com o objetivo de relacionar características morfofisiológicas de genótipos de arroz com sua competitividade, foram conduzidos dois experimentos em casa-devegetação e um em campo na estação estival de crescimento 2000/2001. Na pesquisa, investigou-se velocidade de estabelecimento das cultivares (Capítulo I); velocidade de crescimento de plantas de genótipos de arroz (Capítulo II); potencial competitivo de cultivares (Capítulo III) e, ainda, características de plantas de arroz mais associadas com habilidade em competir com arrozvermelho (Capítulo IV). Em casa-de-vegetação, investigou-se as velocidades de emergência e de crescimento inicial do arroz. Em campo, os tratamentos utilizados foram oito genótipos de arroz, cultivados na presença ou ausência da cultivar de arroz EEA 406, simulando infestação de arroz-vermelho. Avaliou-se as velocidades de estabelecimento e crescimento, características do dossel da cultura e variáveis de final de ciclo e colheita. As práticas de manejo adotadas foram aquelas recomendadas para a cultura na região. Em geral, os genótipos Ligeirinho e XL 6 apresentaram elevadas velocidades de emergência e de crescimento absoluto de plantas, enquanto Bluebelle e Formosa apresentaram lento estabelecimento e crescimento, o que lhes propiciou baixa competitividade. Por outro lado, o genótipo IR 841 mostrou atributos que lhe conferiram sucesso competitivo. A habilidade em sombrear o espaço aos 60 dias após semeadura, constitui-se em característica fundamental na determinação da competitividade das cultivares, a qual é dependente de rápido crescimento inicial de planta. Assim, rápida ocupação inicial do nicho pelo arroz confere sucesso competitivo posterior à cultura na comunidade de plantas associadas.

Alterações físicas e químicas de um argissolo amarelo coeso sob diferentes sistemas de manejo com cana-de-açúcar

O cultivo contínuo da cana-de-açúcar por longo tempo sob diferentes manejos em solos de tabuleiros costeiros pode causar alterações nas propriedades químicas, físicas e micromorfológicas do solo. Para estudar os efeitos de diferentes sistemas de manejo com cana-de-açúcar nas propriedades de um ARGISSOLO AMARELO Coeso, quatro áreas foram selecionadas na usina Triunfo, no Estado de Alagoas, sendo uma área não irrigada, uma área irrigada, uma com aplicação de vinhaça e uma sob floresta nativa como condição original. Amostras foram tiradas de cada área a 0-0,2m, 0,2-0,4m e 0,4-0,8m de profundidade para determinar as alterações nas propriedades físicas, químicas e micromorfológicas do solo. A maior dispersão de argila nos solos cultivados com cana-de-açúcar promoveu um maior acúmulo desta partícula nas camadas subsuperficiais do solo. Os sistemas de manejo com cana-de-açúcar afetaram as propriedades químicas do solo, resultando em alterações no limite de plasticidade, umidade ótima de compactação e agregação do solo. Todos os sistemas de manejo com cana-de-açúcar promoveram um aumento da compactação do solo, com conseqüente redução da porosidade e condutividade hidráulica saturada do solo. Os parâmetros de compressibilidade e a coesão do solo foram influenciados pelos sistemas de manejo e pelo teor de água do solo. Observações micromorfológicas evidenciaram modificações na estrutura do solo, no sistema de poros e no arranjamento de partículas no solo.