Cell-to cell Communication in Pectobacterium wasabiae

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biology

Podridão-mole em plantas de cebolinha causada por Pectobacterium carotovorumsubsp. carotovorum em Roraima

A ocorrência de Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (=Erwinia carotovora subsp. carotovora) em cebolinha (Allium fistulosum) é relatada pela primeira vez na região norte do Brasil. Até então sua ocorrência estava registrada apenas no Distrito Federal.

Reaction of arracacha genotypes to the root soft rot caused by Pectobacterium chrysanthemi

The purpose of this paper was to screen thirty-two arracacha genotypes for their reaction to root soft rot. Twenty roots of each genotype were inoculated with two Pectobacterium chrysanthemi isolates in a randomized experiment (10 roots/isolate). After inoculation, roots were individually wrapped with PVC film and kept at 26ºC in closed plastic bags. Soft rot lesions were recorded after 36 hours and genotypes were grouped in four classes of susceptibility by cluster analysis: 10 were less susceptible, 16 intermediate, 3 susceptible and 3 very susceptible. All the tested arracacha genotypes showed only variation in the degree of susceptibility.

Reação de cultivares de batata à podridão mole causada por Pectobacterium carotovorum subsp. atrosepticum, por P. carotovorum subsp. carotovorum e por P. chrysanthemi

A podridão mole em tubérculos de batata (Solanum tuberosum), causada por Pectobacterium carotovorum subsp. atrosepticum, por Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum e por P. chrysanthemi, é uma preocupante doença que causa danos expressivos à cultura em todo o mundo. Como inexiste tratamento eficiente para a podridão mole, o desenvolvimento de cultivares resistentes é considerado o método mais eficaz para a redução de perdas causadas pela doença. Nesse sentido, quatro cultivares de batata foram avaliados quanto à resistência natural às pectobactérias, mediante redução de massa de tubérculos após 20, 24, 48, 72 e 96 h de inoculação com suspensões bacterianas. O delineamento experimental constou de um esquema fatorial com quatro cultivares, três bactérias e quatro repetições. Os resultados foram transformados em proporção e integralizados como área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD). Para as três bactérias estudadas, a cultivar Asterix mostrou-se o menos suscetível à podridão mole, diferindo significativamente dos demais.

Ação do acibenzolar-S-metil aplicado em tubérculos e plantas de batata contra canela preta, incitada por Pectobacterium carotovorum subsp. atrosepticum atípica

A resistência sistêmica adquirida (SAR = systemic acquired resistance) é um importante mecanismo de resistência a doenças em plantas. Neste estudo, a ação do acibenzolar-S-metil (ASM), derivado benzotidiazólico ativador de resistência em plantas foi avaliada sobre a brotação de tubérculos de batata (Solanum tuberosum) e quanto à ação deste na indução de resistência à canela-preta, incitada por Pectobacterium carotovorum subsp. atrosepticum atípica (Pcaa), nas cultivares Asterix, Baronesa e Monalisa. Nas doses, 60, 120, 150, 200 e 250 mg i.a. l -1, o produto não inibiu o número de brotos. Contudo, em concentrações mais elevadas influenciou o comprimento destes. Em casa de vegetação, nas concentrações de 60 e 120 mg i.a. l -1 ASM, tanto no tratamento de tubérculos quanto no de aspersão nas plantas, a cultivar Asterix, respondeu ao tratamento do ASM, conferindo-lhe resistência à canela preta. Na cultivar Baronesa, a resposta ao ASM ocorreu somente no tratamento de tubérculos, e, para a cultivar Monalisa, não houve resposta ao ASM. Verifica-se, neste estudo, que houve ação do ASM sobre a indução de resistência e que este foi específico para determinadas cultivares de batata.

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.

Caracterização de solos de pernambuco quanto à supressividade a Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum

A podridão-mole causada por Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (Pcc) é fator limitante para o cultivo de olerícolas no estado de Pernambuco. As características do solo e os fatores ambientais podem influenciar a população de Pcc e o desenvolvimento da doença. Este trabalho objetivou avaliar a taxa de extinção da população de Pcc em 24 amostras de solos de Pernambuco e analisar as características físicas, químicas e microbiológicas dos solos associadas com a supressividade ou conducividade ao patógeno. No estudo da influência dos solos na população de Pcc, utilizou-se mutante resistente a rifampicina (Pcc127Rif), sendo calculada a taxa de extinção relativa da população (TERP) que variou de 0,0547 a 0,6327 log (UFC)/dia. Seis solos mostraram-se supressivos a Pcc127Rif enquanto cinco evidenciaram conducividade. Os grupos de solos baseados na TERP de Pcc127Rif não apresentaram relação com os municípios de coleta, tipos de coberturas do solo na época da coleta ou classes texturais dos solos. Considerando-se todos os solos, não foram constatadas correlações significativas (P<0,05) entre a TERP de Pcc127Rif e as características químicas, físicas e microbiológicas dos solos. Nos seis solos mais supressivos, a TERP de Pcc127Rif se correlacionou significativamente com a densidade aparente do solo (r = 0,76), populações de bactérias totais (r = 0,82) e Bacillus sp. (r = 0,80). A população de Bacillus sp. se correlacionou com a densidade aparente, mas não com a população de bactérias totais. Nos cinco solos que se apresentaram mais conducivos houve correlação entre a TERP de Pcc127Rif e a população de Bacillus sp. (r = -0,86).

Uso de polímeros em formulações para preservação de Pectobacterium atrosepticum e Ralstonia solanacearum

A sobrevivência de Pectobacterium atrosepticum e de Ralstonia solanacearum foi avaliada em veículo à base de goma xantana (GX), um polímero biológico, e de goma xantana acrescida de polivinilpirrolidona (PVP), um polímero sintético. As culturas, após crescimento até 10(11) ufc mL-1 foram injetadas junto a essas formulações e a sobrevivência avaliada em diferentes condições de armazenamento: em temperatura ambiente, em refrigerador (4ºC) e em freezer (-20ºC), por 36 meses. A concentração de células viáveis foi realizada através de diluições seriadas. A patogenicidade foi avaliada em plantas hospedeiras e em iscas. Os resultados permitem observar que a concentração de células viáveis decresceu ao longo do tempo, mantendo-se entre 10³ e 10(4) ufc mL-1 ao final de três anos, exceto para a formulação à base de GX e armazenamento à -20°C, que se mostrou ineficiente para ambas as bactérias. Conclui-se, que os polímeros avaliados mostraram-se eficientes em preservar e manter as características bioquímicas e fisiológicas das bactérias Pectobacterium atrosepticum e de Ralstonia solanacearum.

The Trk Potassium Transporter Is Required for RsmB-Mediated Activation of Virulence in the Phytopathogen Pectobacterium wasabiae

Pectobacterium wasabiae (previously known as Erwinia carotovora) is an important plant pathogen that regulates the production of plant cell wall-degrading enzymes through an N-acyl homoserine lactone-based quorum sensing system and through the GacS/GacA two-component system (also known as ExpS/ExpA). At high cell density, activation of GacS/GacA induces the expression of RsmB, a noncoding RNA that is essential for the activation of virulence in this bacterium. A genetic screen to identify regulators of RsmB revealed that mutants defective in components of a putative Trk potassium transporter (trkH and trkA) had decreased rsmB expression. Further analysis of these mutants showed that changes in potassium concentration influenced rsmB expression and consequent tissue damage in potato tubers and that this regulation required an intact Trk system. Regulation of rsmB expression by potassium via the Trk system occurred even in the absence of the GacS/GacA system, demonstrating that these systems act independently and are both required for full activation of RsmB and for the downstream induction of virulence in potato infection assays. Overall, our results identified potassium as an essential environmental factor regulating the Rsm system, and the consequent induction of virulence, in the plant pathogen P. wasabiae.

Ecdysone triggered PGRP-LC expression controls Drosophila innate immunity.

Throughout the animal kingdom, steroid hormones have been implicated in the defense against microbial infection, but how these systemic signals control immunity is unclear. Here, we show that the steroid hormone ecdysone controls the expression of the pattern recognition receptor PGRP-LC in Drosophila, thereby tightly regulating innate immune recognition and defense against bacterial infection. We identify a group of steroid-regulated transcription factors as well as two GATA transcription factors that act as repressors and activators of the immune response and are required for the proper hormonal control of PGRP-LC expression. Together, our results demonstrate that Drosophila use complex mechanisms to modulate innate immune responses, and identify a transcriptional hierarchy that integrates steroid signalling and immunity in animals.

Drosophila intestinal response to bacterial infection: activation of host defense and stem cell proliferation.

Although Drosophila systemic immunity is extensively studied, little is known about the fly's intestine-specific responses to bacterial infection. Global gene expression analysis of Drosophila intestinal tissue to oral infection with the Gram-negative bacterium Erwinia carotovora revealed that immune responses in the gut are regulated by the Imd and JAK-STAT pathways, but not the Toll pathway. Ingestion of bacteria had a dramatic impact on the physiology of the gut that included modulation of stress response and increased stem cell proliferation and epithelial renewal. Our data suggest that gut homeostasis is maintained through a balance between cell damage due to the collateral effects of bacteria killing and epithelial repair by stem cell division. The Drosophila gut provides a powerful model to study the integration of stress and immunity with pathways associated with stem cell control, and this study should prove to be a useful resource for such further studies.

Erwinia chrysanthemi: pectolytic bacterium causing soft rot outbreaks of arracacha in Brazil

The objetive of this work was to identify the pectolytic bacteria associated with soft rot of arracacha roots in Brazil. From 1998 to 2001, 227 isolates of Erwinia spp. were obtained from arracacha roots and identified by biochemical and physiological tests (pectolytic activity, lecithinase, a-methyl glucoside, phosphatase, erythromycin sensivity, growth at 37ºC). Of these isolates, 89.9% were identified as E. chrysanthemi (Ech), 9.7% as E. carotovora subsp. carotovora (Ecc) and 0.5% as E. carotovora subsp. atroseptica. The identity of seventeen out of twenty representative isolates of Ech and Ecc was confirmed by PCR (primers '149f', 'L1r', 'ADE1', 'ADE2').

Antagonismo direto e biocontrole da podridão-mole-do-tomateiro pelo uso de procariotas

O objetivo deste trabalho foi avaliar procariotas quanto ao potencial de antagonismo direto para o biocontrole da podridão-mole-do-tomateiro (Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum). Avaliaram-se 45 isolados bacterianos pelo teste de antibiose contra o patógeno. Foram feitos dois ensaios em que sementes de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) cv. Santa Clara foram infectadas com isolados antagônicos. As mudas foram transplantadas para solos infestados com suspensões de propágulos P. carotovorum com OD540 de 0,45 e 0,65. Os antagonistas UFV-0005, UFV-043, UFV-BF112 e UFV-0006 foram eficientes em proteger plantas de tomateiro contra a podridão-mole.