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.

Evidence that nematodes may vector the soft rot-causing enterobacterial phytopathogens

Bacterial soft rot is a globally significant plant disease that causes major losses in the production of many popular crops, such as potato. Little is known about the dispersal and ecology of soft-rot enterobacteria, and few animals have been identified as vectors for these pathogens. This study investigates whether soil-living and bacterial-feeding nematodes could act as vectors for the dispersal of soft-rot enterobacteria to plants. Soft-rot enterobacteria associated with nematodes were quantified and visualized through bacterial enumeration, GFP-tagging, and confocal and electron scanning microscopy. Soft-rot enterobacteria were able to withstand nematode grazing, colonize the gut of Caenorhabditis elegans and subsequently disperse to plant material while remaining virulent. Two nematode species were also isolated from a rotten potato sample obtained from a potato storage facility in Finland. Furthermore, one of these isolates (Pristionchus sp. FIN-1) was shown to be able to disperse soft-rot enterobacteria to plant material. The interaction of nematodes and soft-rot enterobacteria seems to be more mutualistic rather than pathogenic, but more research is needed to explain how soft-rot enterobacteria remain viable inside nematodes.

Detection and measurement of Plasmodiophora brassicae

Clubroot, caused by Plasmodiophora brassicae, is one of the most important diseases of brassicas. Management of clubroot is difficult, and the best means of avoiding the disease include planting in areas where P. brassicae is not present and using plants and growing media free from pathogen inoculum. As P. brassicae is not culturable, its detection has traditionally relied on plant bioassays, which are time-consuming and require large amounts of glasshouse space. More recently, fluorescence microscopy, serology, and DNA-based methods have all been used to test soil, water, or plant samples for clubroot. The use of fluorescence microscopy to detect and count pathogen spores in the soil requires significant operator skill and is unlikely to serve as the basis for a routine diagnostic test. By contrast, serologic assays are inexpensive and amenable to high-throughput screening but need to be based on monoclonal antibodies because polyclonal antisera cannot be reproduced and are therefore of limited quantity. Several polymerase chain reaction (PCR)-based assays have also been developed; these are highly specific for P. brassicae and have been well-correlated with disease severity. As such, PCR-based diagnostic tests have been adopted to varying extents in Canada and Australia, but wide implementation has been restricted by sample processing costs. Efforts are underway to develop inexpensive serologic on-farm diagnostic kits and to improve quantification of pathogen inoculum levels through real-time PCR. Proper detection and quantification of P. brassicae will likely play an increasingly important role in the development of effective clubroot management strategies.

Caracterização da mutagênese por inserção do retrotransposon Tos17 em genótipos de arroz

O aumento do potencial produtivo da cultura de arroz via melhoramento genético está principalmente relacionado ao rendimento, a qualidade de grãos e a obtenção de plantas resistentes a doenças e pragas. Neste caso, deve ser explorada a variabilidade genética natural ou induzida através de agentes mutagênicos físicos, químicos ou biológicos. A vantagem do uso de mutagênicos biológicos, como os transposons e os retrotransposons, é que ao serem inseridos podem interrompem um gene causando uma mutação. Esta retrotransposição deixa uma marca que possibilita a identificação molecular do local de inserção. No presente trabalho, foi utilizada a estratégia de mutagênese insercional através de eventos de transposição do retrotransposon Tos17, induzido por cultura in vitro. A análise de diferentes genótipos de arroz é muito importante para avaliar se a transposição ocorre de forma similar em genótipos distintos. Foram avaliados calos embriogênicos de cultivares que têm um histórico de variabilidade genética em homozigose, linhagens obtidas através de cruzamentos com espécies silvestres e ecótipos de arroz vermelho, submetidos a 6 meses de cultura in vitro. O método escolhido para avaliar o número de cópias de Tos17 em calos embriogênicos foi a quantificação relativa por PCR em tempo real. A identificação dos genes mutados pela inserção do retrotransposon foi feita através do isolamento e amplificação das seqüências que flanqueiam os insertos de Tos17. O resultado deste experimento indica um aumento no número de cópias de Tos17 em 8 dos 21 genótipos avaliados. O seqüenciamento dos fragmentos de DNA que flanqueiam os insertos do retrotransposon Tos17, indicaram alta similaridade com seqüências genômicas não codificantes de arroz.

Effect of citrus sudden death on yield and quality of sweet orange cultivars in Brazil

Citrus sudden death (CSD) has greatly affected sweet orange cultivars grafted on Rangpur lime in São Paulo and Minas Gerais States, Brazil. To characterize and quantify CSD damage, fruit yield and quality were assessed in each combination of sweet orange cultivar (Hamlin, Pera, Natal, and Valencia), age class (3 to 5, 6 to 10, and 11 to 15 years old), and CSD severity class (0 = no symptom, 1 = initial symptoms, and 2 = severe symptoms). For each combination, 10 trees were harvested and 20 fruit were taken for quality analysis. Damage was characterized by reduc_ tion of: (i) total weight of fruit/tree (36 and 67% for severity class 1 and 2, respectively), (ii) number of fruit/tree (27 and 55%), (iii) fruit size (13 and 25% in diameter and height [stem to styler distance]), (iv) fruit weight (32 and 56%), (v) total soluble solids (TSS)/fruit (18 and 42%), and increase of (vi) Brix (14 and 34%), (vii) acidity (16 and 41%), and (viii) TSS/90-1b. box (21 and 33%). There was no alteration on Brix/acidity ratio and percentage of juice on fruit of affected trees. Sweet orange cultivars did not differ in percentage of reduction or increase of all yield and quality variables, with the exception of Pera, which expressed increases of Brix and acidity. For more severe affected trees, the youngest plants showed a higher reduction in fruit number/tree, whereas plants 6 to 10 years old showed a higher increase in fruit acidity and TSS/box. However, no differences in percentage of reduction or increase for other variables were observed among different age classes. The damage to the above probably was associated with reduced water absorption capacity of CSD-affected trees.

Transmission of Citrus leprosis virus C by Brevipalpus phoenicis (Geijskes) to Alternative Host Plants Found in Citrus Orchards

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

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)

Eficiência e viabilidade econômica do controle químico da ferrugem do eucalipto em condições de campo

Originária da América do Sul, a ferrugem do eucalipto causada pelo fungo Puccinia psidii, vem se tornando uma doença limitante para a cultura do eucalipto no Brasil, exigindo a adoção de estratégias de controle, dentre as quais está o controle químico. Para avaliar eficiência e viabilidade econômica de fungicidas no controle da ferrugem do eucalipto, montou-se um ensaio a campo. Para a instalação do ensaio, utilizou-se o delineamento em blocos ao acaso, em esquema fatorial 3 x 3 (3 produtos e 3 doses), sendo 0,5, 1,0 e 1,5 mL ou g do produto comercial por litro de solução. Os tratamentos foram: 1-) Testemunha; 2-) Fungicida azoxistrobina (estrobilurina); 3-) Fungicida tebuconazol (triazol); 4-) Fungicida tebuconazol + trifloxistrobina (triazol + estrobilurina). O experimento constou de quatro repetições, com avaliação da severidade das plantas. As avaliações foram efetuadas com base no percentual de área foliar lesionada. Verificou-se que com o aumento na dosagem dos fungicidas, houve maior redução da doença nas plantas aos 7 e 15 dias pós-aplicação. O fungicida tebuconazol + trifloxistrobina a 1,5 mL/L foi o mais eficiente contra a ferrugem do eucalipto em condições de campo. O fungicida tebuconazol apresentou maior viabilidade econômica nas três doses testadas.

Caracterização social e tecnológica da produção de uvas para mesa em pequenas propriedades rurais da região de Jales-SP

A viticultura é uma atividade relevante para os produtores rurais do Estado de São Paulo, sobretudo aqueles detentores de pequenas áreas. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar os principais aspectos sociais e tecnológicos utilizados na produção de uvas para mesa na região de Jales (SP). Os dados foram levantados nos anos de 2009 e 2010, a partir da aplicação de questionários a 19 produtores de uva e do acompanhamento do ciclo de produção de 10 propriedades. Os produtores cultivam pelo menos três cultivares diferentes de uva, sendo as principais: 'Niagara Rosada', 'Itália' e 'Benitaka'. A área média das propriedades é de, aproximadamente, 21 ha, e a área média com parreiras de uva é de 2,4 ha. A maioria dos produtores não conta com assistência técnica regular, não segue recomendações de adubação e não emprega critérios técnicos para o manejo da irrigação. O controle de doenças é realizado de forma preventiva e intensa, chegando a superar 100 aplicações por ciclo, no caso das uvas finas para mesa. Os resultados devem subsidiar a realização de outras pesquisas, assim como programas de planejamento e transferência de tecnologia, proporcionando ao produtor um manejo mais adequado da cultura, bem como o desenvolvimento sustentável rural regional.

Caracterização patogênica e molecular de Plasmodiophora brassicae

Poucos estudos foram desenvolvidos no Brasil sobre a doença hérnia das crucíferas, causada por Plasmodiophora brassicae. Realizou-se testes de severidade da doença causada por diferentes populações do patógeno em espécies de brássicas (couve-flor, couve-chinesa suscetível, couve-chinesa resistente, brócolis e repolho). As populações de P. brassicae foram obtidas de raízes de brássicas infectadas originárias de algumas regiões produtoras no Brasil. Os testes de severidade foram realizados em casa de vegetação (25±2ºC) mediante inoculações, no colo de cada planta com 2 mL da suspensão de esporos do patógeno, na concentração de 107 esporos mL-1. As avaliações ocorreram 35 dias após a inoculação. em laboratório foi realizada a extração de DNA dessas populações e análises de PCR-RAPD para a comparação das características genéticas. As populações obtidas nas regiões de Carandaí MG e Colombo PR mostraram-se mais agressivas, manifestando patogenicidade até mesmo em cultivar considerada resistente. Entretanto, não foi observado um padrão genético específico quanto ao local de origem das populações avaliadas, sugerindo que mesmo em locais distantes e com diferenças quanto à severidade, tais populações são geneticamente semelhantes.

Efficacy of pre- and postinoculation application of Fungicides to expanding young citrus leaves for control of melanose, scab, and alternarial brown spot

In greenhouse trials, copper hydroxide, pyraclostrobin, and famoxadone were applied to actively crowing young citrus seedlings to determine the duration of protection of young leaves provided by these fungicides against melanose, caused by Diaporthe citri, citrus scab, caused by Elsinoe fawcettii, and Alternaria brown spot, caused by Alternaria alternata. Fungicides were applied to different sets of potted plants of grapefruit for control of melanose, of rough lemon for control of scab, and of Dancy tangerine for control of Afternaria brown spot 1 to 6 days prior to inoculation. as well as on the day of inoculation. Leaf area of treated shoots was estimated on the day of fungicide application and the day of inoculation and disease severity evaluated subsequently. In most cases. copper hydroxide and famoxadone provided at least 50% control of all three diseases for only about 2 days after application. Generally, there was little or no disease control when the products were applied 4 or more days before inoculation. In contrast, pyraclostrobin usually provided a high level of control of all three diseases when applied up to 5 days prior to inoculation. The level of disease control decreased as the interval between a fungicide application and inoculation increased and the relationship between disease control and leaf expansion best fit a quadratic equation. Effective disease control was observed with copper hydroxide and famoxadone until leaf area had increased by 100 to 200%, whereas control with pyraclostrobin was observed up to 400 to 500% increase in leaf area. In postinoculation tests with scab and melanose, pyraclostrobin provided high levels of disease control (>75%) when applied up to 2 days after inoculation. whereas copper hydroxide and famoxadone had minimal postinoculation activity. Applications of pyraclostrobin to the spring flush growth of citrus trees are much more likely to provide control of melanose, scab, and Alternaria brown spot than those of famoxadone or copper hydroxide.

An experimental inoculation system to study citrus-Xylella fastidiosa interactions

Difficulties in reproducing the citrus variegated chlorosis (CVC) disease symptoms in expertmental plants have delayed implementation of studies to better understand the essential aspects of this important disease. In an extensive Study, cultivars of sweet orange (Citrus sinensis) were inoculated with Xylella fastidiosa using procedures that included root immersion, and stein absorption, pricking, or infiltration of the inoculum into plants of different ages. Inoculum consisted of 5-day-old cultures or cell suspensions of CVC strain 9a5c diluted in phosphate-buffered saline. Inoculated plants and controls were grown, or transferred just after inoculation, to 5-liter pots or 72-cell foam trays. Approximately 4, 5, 9, and 12 months after inoculation, leaves were collected and processed for polymerase chain reaction analysis or X. fastidiosa isolation on BCYE agar medium. Root immersion and stem inoculation of 4- and 6-month-old plants resulted in low percentages of symptomatic (0 to 7%) and plants positive by isolation (0 to 9%). Pinpricked or injected stems of I-month-old seedlings resulted in high percentages of plants symptomatic (29 and 90% in Pera Rio, 75, 59, and 83% in Valencia, and 77% in Natal) or positive by isolation (26 and 93% in Pera Rio, 98, 96, and 83% in Valencia, and 77% in Natal), In foam trays, the seedlings grew less, the incubation period was shorter. and disease severity was higher than in pots. This system allows testing of higher numbers of plants in a reduced space with a more precise reproduction of the experimental conditions.

Effect of lesion age, humidity, and fungicide application on sporulation of Alternaria alternata, the cause of brown spot of tangerine

Alternaria brown spot, caused by Alternaria alternata, causes yield losses and fruit blemishes on many tangerines and their hybrids in most citrus areas of the world where susceptible cultivars are grown. Although the conditions affecting infection and disease severity are known, little information is available on inoculum production on infected tissue. We found that sporulation on leaves began about 10 days after symptoms developed, was abundant from 20 to 40 days, and declined thereafter. Conidial production was far greater on leaf than on fruit or twig lesions. Spore production per unit area of leaf lesion was greater on the more susceptible hybrids, Minneola and Orlando tangelos, than on the less susceptible Murcott tangor. At 74% relative humidity, conidial production on leaf lesions was low, but it was abundant at 85, 92.5, 96, and 100%. Application of Q(o)I or copper fungicides, but not ferbam, suppressed sporulation on leaf lesions for about 14 to 21 days after application. Additional applications did not appear to be more effective than a single spray in reducing inoculum production.

Coffee leaf scorch caused by a strain of Xylella fastidiosa from citrus

Citrus variegated chlorosis (CVC) and coffee leaf scorch (CLS) are two economically important diseases in Brazil caused by the bacterium Xylella fastidiosa. Strains of the bacterium isolated from the two plant hosts are very closely related, and the two diseases share sharpshooter insect vectors. In order to determine if citrus strains of X. fastidiosa could infect coffee and induce CLS disease, plant inoculations were performed. Plants of coffee, Coffea arabica 'Mundo Novo', grafted on Coffea canephora var, robusta 'Apuatao 2258' were mechanically inoculated with triply cloned strains of X. fastidiosa isolated from diseased coffee and citrus. Three months postinoculation, 5 of the 10 plants inoculated with CLS-X. fastidiosa and 1 of the 10 plants inoculated with CVC-X. fastidiosa gave positive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and/or polymerase chain reaction (PCR). Eight months postinoculation, another six plants inoculated with CVC-X. fastidiosa gave positive PCR results. The two X. fastidiosa strains were isolated from the inoculated plants and showed the same characteristics as the original clones by microscopy, ELISA, and PCR. None of the plants inoculated with sterile periwinkle wilt (PW) medium as controls gave positive reactions in diagnostic tests, and none developed disease symptoms. Six months postinoculation, seven plants inoculated with CLS-X. fastidiosn and eight inoculated with CVC-X. fastidiosa began to develop characteristic CLS symptoms, including apical and marginal leaf scorch, defoliation, and reductions of internode length, leaf size, and plant height, terminal clusters of small chlorotic and deformed leaves, and lateral shoot dieback. We have demonstrated that X, fastidiosa from citrus plants is pathogenic for coffee plants. This has important consequences for the management of CLS disease and has implications for the origin of citrus variegated chlorosis disease.