Identificação de genes com expressão modulada por estreptomicina e de genes associados à virulência e patogenicidade em Xylella fastidiosa / Identification of genes modulated by streptomycin and of genes related to virulence and pathogenicity in Xylella fastidiosa

Em concentrações subletais, agentes antimicrobianos modulam a expressão gênica bacteriana, sendo que o conjunto de genes que é modulado depende tanto da cepa bacteriana, como da natureza do agente antimicrobiano. Neste trabalho, avaliamos o perfil de expressão gênica de Xylella fastidiosa cepa 9a5c em resposta ao tratamento por até 60 minutos com dose subletal do antibiótico estreptomicina. Esta é uma cepa virulenta, originalmente isolada de laranjeiras com sintomas de clorose variegada dos citros. A hibridização de microarranjos de DNA representando 2608 das 2848 sequências codificadoras (CDS) previamente anotadas no genoma desta cepa, revelou que 136 CDS apresentaram expressão gênica diferencial em resposta à exposição à estreptomicina, sendo que destas 109 foram negativamente moduladas e 27 positivamente moduladas. Realizamos, também, ensaios de PCR quantitativo precedido de transcrição reversa (RTqPCR) de 21 CDS para confirmar a modulação observada na análise global da expressão gênica. O perfil de expressão gênica de X. fastidiosa em resposta à estreptomicina foi analisado de forma integrada com outros perfis de expressão gênica desta bactéria. Entre as CDS positivamente moduladas, destacamos aquelas codificadoras das chaperoninas GroEL e GroES, que estão associadas a resposta de choque térmico, e CDS associadas à tradução, tais como proteínas ribossomais e fatores de tradução. Interessantemente, a exposição à estreptomicina induz a expressão da CDS que codifica poligalacturonase, que é um fator de virulência em algumas cepas de X. fastidiosa. Por outro lado, o tratamento com estreptomicina promoveu a modulação negativa de CDS relacionadas à formação e manutenção de biofilme ao contrário do observado quando estas bactérias foram submetidas ao tratamento com gomesina, um peptídeo antimicrobiano. O conjunto destas observações sugere que a exposição à dose subletal de estreptomicina possa promover um fenótipo de maior virulência, contrariamente ao efeito...

At sublethal concentrations, antimicrobials compounds modulate bacterial gene expression and the gene set that is modulated depends not only on the bacterial strain but also on the nature of antimicrobial agent. In this study, we evaluated changes in gene expression profile of Xylella fastidiosa strain 9a5c exposed up to 60 min to sublethal concentration of streptomycin. This a virulent strain originally isolated from orange trees with symptoms of citrus variegated chlorosis. Hybridization of DNA microarrays representing 2,608 out of 2848 coding sequences (CDS) previously annotated in strain 9a5c genome revealed 136 CDS differentially expressed upon streptomycin treatment. Of which 109 were down-regulated and 27 up-regulated. Differential expression for a subset of 21 CDS was further evaluated by reverse transcriptionquantitative PCR (RT-qPCR). In addition, we performed an integrated analysis of the gene expression profile of X. fastidiosa in response to streptomycin along with other gene expression profiles available for this bacterium. Among the up-regulated CDS, we highlight those encoding chaperonins GroEL and GroES, which are associated with heat shock response, and those CDS related to translation, such as ribosomal proteins and translation factors. Interestingly, exposure to streptomycin induces the expression of a CDS encoding polygalacturonase, which is a virulence factor for some X. fastidiosa strains. Furthermore, treatment with streptomycin down-regulates some CDS related to biofilm formation oppositely to treatment with gomesin, an antimicrobial peptide. Together, these observations suggest that exposure to sublethal dose of streptomycin might promote a higher virulent phenotype, in contrast to the effect previously observed with gomesin. In the present work, we also describe the pyrosequencing of J1a12 genome, a X. fastidiosa strain that exhibits a less virulent phenotype in citrus and tobacco if compared to strain 9a5c. A comparison of genome...

Nutritional deficiency in citrus with symptoms of citrus variegated chlorosis disease / Deficiência nutricional em citros com sintomas da doença da clorose variegada dos citros

It is well known that citrus plants that have been infected by Xylella fastidiosa display nutritional deficiencies, probably caused by production of extracellular polymers by the bacteria that block normal nutrient flow through the xylem. The aim of this work was to study the mineral composition of specific foliar areas in different stages of infection in citrus. Thus, the concentrations of macro and micronutrients in leaves of citrus infected by X. fastidiosa were measured. Samples from four infected citrus orchards in the State of São Paulo, Brazil, were respectively collected from Santa Rita do Passa Quatro, Neves Paulista, Gavião Peixoto and Paraíso counties. The presence of X. fastidiosa in leaves was confirmed by polymerase chain reaction (PCR) using specific PCR primers. To understand the variation in leaf-nutrient content in citrus plants, we used foliar nutrient values from control (non-symptomatic) plants as a reference. Chemometric analysis showed that the deficiency of P and K in symptomatic trees for all orchards and high concentrations of Fe, Mn and Zn were observed in chlorotic areas, although other studies revealed deficiency of zinc in leaves. This is the first report showing that a correlation between chlorotic citrus leaf and higher concentrations of Fe, Mn and Zn are observed when infected and healthy plants were compared.

Já é bem conhecido que cultivares cítricas que foram infectadas pela bactéria Xylella fastidiosa apresentam deficiências nutricionais devido à produção de polímero extracelular por esta bactéria, o qual bloqueia o fluxo normal de nutriente pelo xilema. O objetivo deste trabalho foi o de estudar a composição mineral em áreas foliares específicas em diferentes fases de infecção na planta. Assim, as concentrações de macro e micronutrientes em folhas de citros infectados por X. fastidiosa foram quantificadas. Foram coletadas amostras de quatro pomares cítricos infectados localizados em: Santa Rita do Passa Quatro, Neves Paulista, Gavião Peixoto e Paraíso, no Estado de São Paulo. A presença de X. fastidiosa em folhas foi confirmada através de reação da polimerase em cadeia (PCR) usando iniciadores específicos. Para entender a variação no conteúdo de nutriente foliar em plantas cítricas, utilizou-se de valores de nutrientes foliares de plantas não sintomáticas (controle) como referência. A análise quimiométrica mostrou que a deficiência de P e K em plantas sintomáticas e concentrações altas de Fe, Mn e Zn foram presentes em áreas foliares cloróticas, embora outros estudos mostrem a deficiência de zinco em folhas. Este é o primeiro relato indicando que uma correlação entre folhas cítricas cloróticas e elevadas concentrações de Fe, Mn e Zn foi observada quando plantas infectadas e saudáveis foram comparadas.

Infectividade natural por Xylella fastidiosa Wells et al. de cicadelíneos (Hemiptera: Cicadellidae) de lavouras cafeeiras do Paraná / Natural infectivity of Xylella fastidiosa Wells et al. in sharpshooters (Hemiptera: Cicadellidae) from coffee plantations of Parana, Brazil

Xylella fastidiosa Wells et al. é uma bactéria gram-negativa, limitada ao xilema de plantas e responsável por doenças de importância econômica em diversas culturas, como a requeima-da-folha ou atrofia-dos-ramos em cafeeiro. É transmitida por insetos sugadores de xilema e quatro espécies de cigarrinhas já foram descritas como transmissoras do patógeno para cafeeiro. O objetivo deste trabalho foi determinar o grau de infectividade natural por X. fastidiosa em cinco espécies de cigarrinhas Cicadellidae potencialmente transmissoras da bactéria para cafeeiro: Acrogonia citrina Marucci & Cavichioli, Bucephalogonia xanthophis (Berg), Dilobopterus costalimai Young, Oncometopia facialis (Signoret) e Sonesimia grossa (Signoret). As coletas foram realizadas em lavouras cafeeiras de cinco municípios das regiões Norte e Noroeste do Paraná, de outubro de 1998 a novembro de 2001. O total de 806 amostras contendo de três a cinco insetos foi examinado para presença de X. fastidiosa utilizando os testes de PCR e nested PCR. Os resultados obtidos revelaram a presença de X. fastidiosa em amostras de todas as cinco espécies de cigarrinhas nas duas regiões cafeeiras. O potencial infectivo natural das amostras foi de 30,4 por cento e variou de 2,2 por cento para O. facialis a 68,8 por cento para A. citrina. As cigarrinhas coletadas na primavera apresentaram tendência para menor infectividade natural de X. fastidiosa quando comparadas com as amostras coletadas nas outras três estações do ano. Os resultados obtidos revelaram o grande potencial de disseminação de X. fastidiosa por insetos vetores em cafeeiros no Paraná.

Xylella fastidiosa Wells et al., a gram-negative and xylem limited bacterium, causes significative economic on several crops, such as the leaf scorch in coffee. It is transmitted by xylem feeding insects and four sharpshooters species have been reported as vectors of X. fastidiosa in coffee. The objective of this study was to determine the natural infectivity of X. fastidiosa in five species of sharpshooters from coffee trees: Acrogonia citrina Marucci & Cavichioli, Bucephalogonia xanthophis (Berg), Dilobopterus costalimai Young, Oncometopia facialis (Signoret) and Sonesimia grossa (Signoret). Samples were collected from coffee plantations in five counties of the North and Northwest regions of the State of Parana, Brazil, from October 1998 through November 2001. A total of 806 samples containing three to five insects were examined for the presence of X. fastidiosa by using PCR and nested PCR tests. X. fastidiosa was present in samples of all five species of sharpshooters collected in the two coffee regions. The average level of natural infectivity potential was 30.4 percent. However, this natural infectivity ranged from 2.2 percent for O. facialis to 68.8 percent for A. citrina. Sharpshooters collected in the spring tended to have lower natural infectivity of X. fastidiosa as compared to those collected in other seasons. The results obtained showed the high potential of dissemination of X. fastidiosa by different insect vectors in coffee trees in Parana.