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Peste negra del nogal: Avances en el conocimiento de la biología y control del patógeno Xanthomonas arboricola pv. juglandis. Walnut blight: Advances in the knowledge of the biology and control of the pathogen Xanthomonas arboricola pv. juglandis. Retamales J. 1-2 , Segovia C. 3,4 , Santander J. 3,4 , Alvarado R. 1 & Núñez P. 1 1 Sociedad Agroadvance Ltda., Camino a Melipilla 26200, Peñaflor, Chile. 2 InsItuto de Ciencias Naturales, Universidad de las Américas, 7 Norte 1348 Viña del Mar, Chile; 3 Universidad Mayor, Facultad de Ciencias, Huechuraba, Chile; 4 Memorial University of Newfoundland, Canadá. E-mail: [email protected] 1.- Determinar factores que posibilitan la patogénesis de Xaj en el nogal tales como: - Resistencia a agentes anImicrobianos - Metabolismo de hierro - Quorum sensing 2. Evaluar el rol de bacteriófagos líIcos de Xaj como alternaIva de control de la peste negra el nogal Xanthomonas arboricola pv. juglandis (Xaj) es el agente causal de la peste negra del nogal, una enfermedad caracterizada por generar daño necróIco en diferentes tejidos de la planta e incluso frutos en formación. La incidencia de esta bacteria genera entre un 50 y 80% de pérdidas en la producción dependiendo de las caracterísIcas climáIcas de zona. A pesar de la relevancia de este patógeno pocos han sido los estudios asociados a su biología que permitan además el desarrollo de herramientas de prevención/control efecIvas y disIntas al poco sustentable uso de derivados cúpricos. Resistencia a agentes anKmicrobianos: Cobre Resistencia a agentes anKmicrobianos: AnKbióKco Metabolismo del hierro Quorum sensing Figura 2. (A) Representación gráfica del contexto genéIco de genes de resistencia a cobre en el genoma de Xaj J303. (B) Esquema que representa putaIvas funciones celulares de genes de resistencia a cobre presente en el genoma de Xaj J303. (C) Evaluación in vitro de la resistencia a disIntos derivados cúpricos de Xaj J303. Figura 3. (A) Representación gráfica del contexto genéIco de genes de resistencia a anIbióIcos en el genoma de Xaj J303. (B) Esquema que representa la función celular de putaIvas bombas de eflujo de anIbióIcos presente en el genoma de Xaj J303. (C) AnIbiograma que muestra diferentes niveles de resistencia a estrepomicina -oxitetraciclina de dos aislados chilenos de Xaj. Figura 4. (A) Esquema que representa putaIvas funciones celulares de genes asociados a mecanismo de captación de hierro presente en el genoma de Xaj J303. (B) Evaluación de la presencia de sideróforos por Xaj J303 mediante la uIlización de placas CAS. Es importante notar que existe una correlación directa entre el aumento de secreción de sideróforos (halo naranjo) y la concentración de 2,2 dipiridil (DIP) como agente quelante de hierro. (C) Efecto del suplemento/secuestro de hierro en la virulencia de Xaj J303 sobre frutos inmaduros de nogal. Figura 5. (A) Esquema que representa putaIvas funciones celulares de genes asociados a quorum sensing presente en el genoma de Xaj J303. (B) Efecto dosis dependiente entre la densidad celular (UFP/mL) de Xaj J303 y virulencia bacteriana sobre frutos inmaduros de nogal. Bacteriófagos en control de Xaj A B C C A B A B C Xaj J303 Xaj 3A A B A B C Conclusiones Metodología General 1 2 3 D Figura 6. (A) Microscopía electrónica de transmisión donde es posible apreciar la morfología correspondiente a la familia Podoviridae de uno de los bacteriófagos aislados. (B) Decaimiento bacteriano in vitro: efecto de la aplicación de un bacteriófago sobre el culIvo de Xaj J303. (C) Imágenes de frutos de nogal post-tratamiento: 1 Control (tesIgo), 2 tratamiento convencional (CuSO 4 ) y 3: Mix de bacteriófagos. (D) Determinación de incidencia (%) y severidad de peste negra del nogal post aplicación de dosis de bacteriófagos (Resolución Exenta SAG Nº:7898/2015). ObjeKvos: A B Referencias claves Ø Retamales J, Segovia C, Alvarado R, Núñez P & Santander J. (2017). Dran genome of Xanthomonas arboricola pv juglandis J303 isolated from infected walnut trees in Southern Chile. Genome Announcements. Aceptado. Ø Retamales J, Vásquez I, Santos L, Segovia C, Alvarado R, Nuñez P & Santander J. (2016). Complete genome sequences of lyIc bacteriophages of Xanthomonas arboricola pv. juglandis. Genome Announcements, 4(3):e00336-16. doi:10.1128/genomeA.00336-16. Ø El aislado Xaj J303 presenta en su genoma un repertorio de genes asociados a resistencia a compuestos anImicrobianos comúnmente empleados en agricultura. Es probable que estos jueguen un rol acIvo durante la exposición especifica a gradientes de concentración de derivados cúpricos así como a una mezcla de anIbióIcos como estreptomicina y oxitetraciclina. Ø La adición o secuestro de hierro en el medio de culIvo pueden influir en los parámetros de virulencia de Xaj J303 sobre frutos inmaduros de nogal. Más aún la virulencia de este fitopatógeno está ligada a la carga bacteriana y dirigida por la expresión de genes asociados a quorum sensing. Ø Debido a la resistencia genéIca a cobre y anIbióIcos así como un potente repertorio de estrategas para producir daño en el hospedero, este estudio permite inferir que el uso de bacteriófagos es una alternaIva real para el control de la peste negra del nogal.
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Pestenegradelnogal:AvancesenelconocimientodelabiologíaycontroldelpatógenoXanthomonasarboricolapv.juglandis.
Walnutblight:AdvancesintheknowledgeofthebiologyandcontrolofthepathogenXanthomonasarboricolapv.juglandis.
RetamalesJ.1-2,SegoviaC.3,4,SantanderJ.3,4,AlvaradoR.1&NúñezP.1
1SociedadAgroadvanceLtda.,CaminoaMelipilla26200,Peñaflor,Chile.2InsItutodeCienciasNaturales,UniversidaddelasAméricas,7Norte1348ViñadelMar,Chile;3UniversidadMayor,FacultaddeCiencias,Huechuraba,Chile;4MemorialUniversityofNewfoundland,Canadá.
E-mail:[email protected]
1.- Determinar factores que posibilitan lapatogénesisdeXajenelnogaltalescomo:- ResistenciaaagentesanImicrobianos- Metabolismodehierro- Quorumsensing2. Evaluar el rol de bacteriófagos líIcos de XajcomoalternaIvadecontrolde lapestenegraelnogal
Xanthomonasarboricolapv.juglandis(Xaj)eselagentecausal de la peste negra del nogal, una enfermedadcaracterizadaporgenerardañonecróIcoendiferentestejidos de la planta e incluso frutos en formación. Laincidenciadeestabacteriageneraentreun50y80%depérdidas en la producción dependiendo de lascaracterísIcas climáIcas de zona. A pesar de larelevancia de este patógeno pocos han sido losestudiosasociadosasubiologíaquepermitanademásel desarrollo de herramientas de prevención/controlefecIvas y disIntas al poco sustentable uso dederivadoscúpricos.
ResistenciaaagentesanKmicrobianos:Cobre ResistenciaaagentesanKmicrobianos:AnKbióKco
Metabolismodelhierro Quorumsensing
Figura2.(A)RepresentacióngráficadelcontextogenéIcodegenesderesistenciaacobreenelgenomadeXajJ303.(B)EsquemaquerepresentaputaIvasfuncionescelularesdegenesderesistenciaacobrepresenteenelgenomadeXajJ303.(C)EvaluacióninvitrodelaresistenciaadisIntosderivadoscúpricosdeXajJ303.
Figura 3. (A) Representación gráfica del contextogenéIco de genes de resistencia a anIbióIcos en elgenoma de Xaj J303. (B) Esquema que representa lafunción celular de putaIvas bombas de eflujo deanIbióIcos presente en el genoma de Xaj J303. (C)AnIbiograma que muestra diferentes niveles deresistencia a estrepomicina -oxitetraciclina de dosaisladoschilenosdeXaj.
Figura 4. (A) Esquema que representa putaIvas funcionescelulares de genes asociados a mecanismo de captación dehierropresenteenelgenomadeXajJ303.(B)EvaluacióndelapresenciadesideróforosporXajJ303mediantelauIlizacióndeplacas CAS. Es importante notar que existe una correlacióndirecta entre el aumento de secreción de sideróforos (halonaranjo) y la concentración de 2,2 dipiridil (DIP) como agentequelante de hierro. (C) Efecto del suplemento/secuestro dehierro en la virulencia de Xaj J303 sobre frutos inmaduros denogal.
Figura 5. (A) Esquema que representa putaIvas funciones celulares de genes asociados aquorumsensingpresenteenelgenomadeXaj J303. (B) Efectodosisdependienteentre ladensidadcelular(UFP/mL)deXajJ303yvirulenciabacterianasobrefrutosinmadurosdenogal.
BacteriófagosencontroldeXaj
A B
C
C
A
B
A
B
C
XajJ303 Xaj3A
A
B
A
B
C
Conclusiones
MetodologíaGeneral
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D
Figura 6. (A) Microscopía electrónica de transmisión donde es posibleapreciar lamorfología correspondientea la familiaPodoviridae deunodelosbacteriófagosaislados.(B)Decaimientobacterianoinvitro:efectodelaaplicacióndeunbacteriófagosobreelculIvodeXajJ303.(C)Imágenesdefrutos de nogal post-tratamiento: 1 Control (tesIgo), 2 tratamientoconvencional (CuSO4) y 3: Mix de bacteriófagos. (D) Determinación deincidencia(%)yseveridaddepestenegradelnogalpostaplicacióndedosisdebacteriófagos(ResoluciónExentaSAGNº:7898/2015).
ObjeKvos:
A
B
Referenciasclaves
Ø Retamales J, Segovia C, Alvarado R, Núñez P & Santander J. (2017). Dran genome ofXanthomonasarboricolapv juglandisJ303isolatedfrominfectedwalnuttrees inSouthernChile.GenomeAnnouncements.Aceptado.
Ø Retamales J, Vásquez I, Santos L, Segovia C, Alvarado R, Nuñez P& Santander J. (2016).Complete genome sequences of lyIc bacteriophages of Xanthomonas arboricola pv.juglandis.GenomeAnnouncements,4(3):e00336-16.doi:10.1128/genomeA.00336-16.
Ø ElaisladoXajJ303presentaensugenomaunrepertoriodegenesasociadosaresistenciaacompuestosanImicrobianoscomúnmenteempleadosenagricultura.EsprobablequeestosjueguenunrolacIvodurantelaexposiciónespecificaagradientesdeconcentracióndederivadoscúpricosasícomoaunamezcladeanIbióIcoscomoestreptomicinayoxitetraciclina.
Ø LaadiciónosecuestrodehierroenelmediodeculIvopuedeninfluirenlosparámetrosdevirulenciadeXajJ303sobrefrutosinmadurosdenogal.Másaúnlavirulenciadeeste
fitopatógenoestáligadaalacargabacterianaydirigidaporlaexpresióndegenesasociadosaquorumsensing.Ø DebidoalaresistenciagenéIcaacobreyanIbióIcosasícomounpotenterepertoriodeestrategasparaproducirdañoenelhospedero,esteestudiopermiteinferirqueelusode
bacteriófagosesunaalternaIvarealparaelcontroldelapestenegradelnogal.
