Automatic detection and classification of disease in citrus fruit and leaves using a customized CNN based model / Detección y clasificación automática de enfermedades en frutas y hojas de cítricos utilizando un modelo basado en CNN personalizado

India's commercial advancement and development depend heavily on agriculture. A common fruit grown in tropical settings is citrus. A professional judgment is required while analyzing an illness because different diseases have slight variati ons in their symptoms. In order to recognize and classify diseases in citrus fruits and leaves, a customized CNN - based approach that links CNN with LSTM was developed in this research. By using a CNN - based method, it is possible to automatically differenti ate from healthier fruits and leaves and those that have diseases such fruit blight, fruit greening, fruit scab, and melanoses. In terms of performance, the proposed approach achieves 96% accuracy, 98% sensitivity, 96% Recall, and an F1 - score of 92% for ci trus fruit and leave identification and classification and the proposed method was compared with KNN, SVM, and CNN and concluded that the proposed CNN - based model is more accurate and effective at identifying illnesses in citrus fruits and leaves.

El avance y desarrollo comercial de India dependen en gran medida de la agricultura. Un tipo de fruta comunmente cultivada en en tornos tropicales es el cítrico. Se requiere un juicio profesional al analizar una enfermedad porque diferentes enfermedades tienen ligeras variaciones en sus síntomas. Para reconocer y clasificar enfermedades en frutas y hojas de cítricos, se desarrolló e n esta investigación un enfoque personalizado basado en CNN que vincula CNN con LSTM. Al utilizar un método basado en CNN, es posible diferenciar automáticamente entre frutas y hojas más saludables y aquellas que tienen enfermedades como la plaga de frutas , el verdor de frutas, la sarna de frutas y las melanosis. En términos de desempeño, el enfoque propuesto alcanza una precisión del 96%, una sensibilidad del 98%, una recuperación del 96% y una puntuación F1 del 92% para la identificación y clasificación d e frutas y hojas de cítricos, y el método propuesto se comparó con KNN, SVM y CNN y se concluyó que el modelo basado en CNN propuesto es más preciso y efectivo para identificar enfermedades en frutas y hojas de cítricos.

Caracterização funcional de sistemas de dois componentes em Xanthomonas citri / Functional characterization of two-component systems in Xanthomonas citri

Xanthomonas citri subsp. citri, é uma bactéria pertencente à classe das Gamaproteobactérias, fitopatogênica, que exibe uma especificidade patógeno-hospedeiro extremamente alta. X. citri infecta plantas do gênero Citrus, causando o cancro cítrico, uma doença destrutiva encontrada em cultivos ao redor do mundo. Esta bactéria apresenta em seu genoma 34 genes que codificam proteínas relacionadas com o metabolismo do segundo mensageiro c-di-GMP. Em geral, níveis elevados de c-di-GMP favorecem a sessilidade e a produção de exopolissacarídeos, enquanto níveis mais baixos resultam em maior motilidade e aumento na dispersão do biofilme. Com o intuito inicial de buscar novos alvos de X. citri que dependessem dos níveis intracelulares desse segundo mensageiro, foram analisados os proteomas de linhagens mutantes em diguanilato ciclases específicas. Nas análises proteômicas por eletroforese bidimensional foram identificadas 15 proteínas diferencialmente expressas presentes em mais de um dos proteomas dos mutantes analisados. Entre estas, duas proteínas reguladoras de resposta e preditas de participar de sistemas de dois componentes, XAC0834 e XAC3443, foram encontradas sendo mais expressas em mutantes que apresentavam fenótipo de alto c-di-GMP; enquanto uma proteína hipotética provavelmente presente na membrana, XAC3657, estava mais expressa em linhagens com fenótipos relacionados a baixos níveis de c-di-GMP. Por meio de uma análise por qRT-PCR foi verificado que os níveis de mRNA para XAC0834 e XAC3443 não variam entre as linhagens e, portanto, a diferença nos níveis de expressão destas proteínas deve ocorrer póstranscricionalmente. Como os sistemas de dois componentes e proteínas de membrana são importantes para a adaptação das bactérias a diferentes condições ambientais, o objetivo do presente trabalho foi a caracterização funcional de XAC0834, XAC3433 e XAC3657, com maiorênfase em XAC0834 e na provável proteína sensora cognata, XAC0835, de forma a contribuir para a melhor compreensão dos processos de regulação da virulência de bactérias. Na análise da organização gênica dos genes que codificam estas proteínas, foi verificado que os genes XAC0834 e XAC0835 formam um operon, juntamente com a tioesterase XAC0833 e, portanto, o nível transcricional destes genes ocorre pelos mesmos reguladores, apoiando a hipótese de se tratarem de um sistema de dois componentes; assim como os genes XAC3442 e XAC3443. Utilizando uma linhagem mutante em XAC0834, mostramos que esta proteína impacta positivamente a motilidade sliding e a formação de biofilme, e tem efeito contrário no crescimento de X. citri em meio rico 2xTY e na motilidade twitching. Como estes fenótipos são modulados por c-di-GMP, é possível que a deleção deste gene altere significativamente os níveis de c-di-GMP nas células. Além disto, foi verificado que as proteínas XAC0835, XAC3443 e XAC3657 não afetam a motilidade sliding, mas, individualmente, XAC0835 é importante para a formação de biofilme; XAC3657 afeta negativamente o crescimento de X. citri em meio rico 2xTY; e XAC3443 afeta negativamente a motilidade twitching. Na análise do transcritoma da superexpressão de XAC0834, foi observado que havia aumento na expressão de genes relacionados ao sistema de secreção do tipo IV e na montagem do pilus do tipo IV, em comparação com a linhagem selvagem, o que pode estar relacionado aos fenótipos observados. Este trabalho forneceu subsídios importantes para a compreensão do papel fisiológico do sistema de dois componentes XAC0834/XAC0835, assim como do regulador de resposta XAC3443 e da proteína hipotética, XAC3657, em X. citri, o que pode contribuir para o entendimento da relação de c-di-GMP com os sistemas de dois componentes

Xanthomonas citri subsp. citri, is a phytopathogenic Gammaproteobacteria, with extremely high pathogen-host specificity. X. citri infects plants of the genus Citrus, causing citrus canker, a destructive disease found in crops around the world. The genome of X. citri pv. citri 306 (XAC 306) contains 34 genes encoding proteins related to the second messenger c-di-GMP metabolism. In general, high levels of c-di-GMP favor the sessility and exopolysaccharide production, whereas lower levels result in greater motility and increased biofilm dispersion. In order to initially search for new X. citri targets that depend on the intracellular levels of this second messenger, the proteomes of specific diguanylate cyclase mutant strains were analyzed by two-dimensional electrophoresis. Fifteen differentially expressed proteins present in more than one of the mutant proteomes compared to wild type were identified. Among these, two proteins predicted to participate as response regulators in two-component systems, XAC0834 and XAC3443, were found to be more expressed in mutants with high c-di-GMP phenotypes; whereas a hypothetical membrane protein, XAC3657, was more expressed in strains with low cdi-GMP-related phenotypes. Relative mRNA levels for XAC0834 and XAC3443, as determined by qRT-PCR, do not vary among the analyzed strains, suggesting post-transcriptional regulation. Because two-component systems and membrane proteins are important for the adaptation of bacteria to different environmental conditions, the aim of this work was the functional characterization of XAC0834, XAC3433 and XAC3657, with greater emphasis on XAC0834 and its probable cognate sensor protein, XAC0835, contributing to a better understanding of the processes of bacterial virulence regulation. Genes XAC0834 and XAC0835 form an operon, together with the XAC0833 coding for a thioesterase, suggesting that they are co-regulated, aswell as the XAC3442 and XAC3443 genes. Using a mutant strain in XAC0834, we show that this protein positively impacts sliding motility and biofilm formation and has the opposite effect on X. citri growth in rich medium and twitching motility. Because these phenotypes are modulated by c-di-GMP, deletion of this gene may alter cellular c-di-GMP levels. In addition, we found that XAC0835, XAC3443 and XAC3657 proteins do not affect sliding motility, but XAC0835 is important for biofilm formation; XAC3657 negatively affects X. citri growth in rich medium; and XAC3443 negatively affects twitching motility. The RNA-seq transcriptome of X. citri overexpressing XAC0834 was compared to the control strain, and there was an increase in the expression of genes for the type IV secretion system and the assembly of the type IV pilus, which may be related to the observed phenotypes. This work provided important insights for understanding the physiological role of the XAC0834/XAC0835 two-component system as well as the XAC3443 response regulator and the hypothetical protein XAC3657, in X. citri which may contribute to the understanding of the relationship of c- di-GMP with two-component systems

Constituintes químicos e estudos toxicológicos do óleo essencial extraído das folhas de Citrus limon Burn (Rutaceae) / Chemical constituents and toxicological studies of the essential oil extracted from Citrus limon Burn (Rutaceae)

A caracterização química do óleo essencial de folhas de Citrus limon (Rutaceae) resultou na identificação de mistura de monoterpenos (limoneno, linalol, cis-óxido de limoneno, trans-óxido de limoneno, citronelal, neral, geranial, nerol e acetato de geranil). As estruturas dos compostos do óleo essencial foram identificadas por GC/MS, por comparação com dados da literatura. Os efeitos da administração crônica oral do óleo essencial de folhas de Citrus limon foram investigados sobre parâmetros bioquímicos e hematológicos em camundongos Swiss machos. Os animais (n = 10/grupo) foram tratados por via oral diariamente durante 30 dias com óleo essencial de folhas de Citrus limon, nas doses de 50, 100 ou 150 mg kg-1 de massa corporal e os parâmetros bioquímicos e hematológicos avaliados. O tratamento não causou nenhuma morte ou toxicidade nos animais. A administração do óleo essencial não alterou os parâmetros bioquímicos e hematológicos e a massa dos órgãos, exceto por diminuição de 21 e 11% em uréia e ácido úrico, respectivamente, e 9%, nos níveis plasmáticos de aspartato transaminase (AST). Para os parâmetros hematológicos, houve pequenas mudanças nas contagens de neutrófilos, linfócitos, eosinófilos e monócitos, mas estes não foram diferentes dos valores de referência. Além disso, houve diminuição significativa nos triglicerídeos detectado nos animais tratados com dose de 150 mg kg-1 de óleo essencial. Em conclusão, a administração crônica de óleo essencial não induziu nenhum efeito de risco na maioria dos parâmetros bioquímicos e hematológicos estudados em camundongos Swiss machos. No entanto, a diminuição dos níveis de uréia e ácido úrico em doses elevadas, sugere um possível efeito de insuficiência renal e aumento no teor de AST, sugerindo possível sobrecarga hepática que deve ser investigada com mais detalhe.

The chemical characterization of the essential oil of Citrus limon (Rutaceae) leaves resulted in the identification of a mixture of monoterpenes (limonene, linalool, cis-limonene-oxide, trans-limonene-oxide, citronellal, neral, geranial, nerol e geranyl acetate). The structures of the compounds of essential oil were identified by GC/MS by comparison with literature data. The effects of the chronic oral administration of the essential oil of Citrus limon leaves were investigated on biochemical and hematological parameters in male adult Swiss mice. These animals (n=10/group) were orally treated daily for 30 days with essential oil of Citrus limon leaves with doses of 50, 100 or 150 mg kg-1 body weight and the biochemical and hematological parameters were evaluated. The treatment did not cause any deaths or toxicity in the animals. The administration of essential oil did not change biochemical and hematological parameters and organ weight, except for decreases of 21 and 11% in blood urea nitrogen and uric acid respectively, and 9%, in aspatate transaminase (AST) plasma level. For the hematological parameters, there were slight changes in which neutrophil, lymphocytes, eosinophils and monocyte counts were not different from the reference values. In addition, with respect to serum triglyceride a significant decrease was detected in mice treated with a dose of 150 mg kg-1 of essential oil from Citrus limon. In conclusion, the chronic administration of essential oil of Citrus limon leaves did not induce any harzadous effects on most of the biochemical and hematological parameters studied in male adult Swiss mice. However, the decrease in the levels in blood urea nitrogen and uric acid in high doses, suggests a possible effect of renal insufficiency and an increase in AST content, which in its turn, suggests a possible hepatic overload which should be investigated in more details.