Patólogos de plantas descubren transición evolutiva inusual en bacterias comunes

Es el “Extraño caso del Dr. Jekyll y el Sr. Hyde” en un entorno de guardería.

Fecha: 14-Dec-2017

Chris Branam

Es el “Extraño caso del Dr. Jekyll y el Sr. Hyde” en un entorno de guardería.

En su mayoría, hay especies benignas en el género de bacterias asociado al suelo, conocido como Rhodococcus , pero algunas especies pueden ser patógenas. Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Oregón usó la secuenciación del genoma para identificar las especies de Rhodococcus que hacen la transición entre el crecimiento estimulante y beneficioso en algunas plantas en el primer caso y la deformación de los tejidos en el segundo.

Los hallazgos fueron publicados hoy en la revista eLife .

La clave para la transición de Rhodococcus entre ser una bacteria “buena” y “mala” es posible gracias a las moléculas de ADN conocidas como plásmidos, dijo Jeff Chang, genomólogo microbiano de la Facultad de Ciencias Agrícolas de OSU y líder del estudio. Un plásmido es una molécula de ADN mantenida por separado del cromosoma de las bacterias.

“La facilidad con que ocurre la transición es bastante inusual, y presenta un desafío difícil para los viveros”, dijo. “Las cepas beneficiosas de Rhodococcus causan el crecimiento de la planta que podría malinterpretarse como síntomas de la enfermedad. Rastreamos cómo los miembros beneficiosos y patógenos de Rhodococcus seestán moviendo de planta a planta y de vivero a guardería. Ahora podemos informar a la industria de viveros para implementar prácticas para limitar su propagación “.

Rhodococcus infecta principalmente herbáceas perennes, incluyendo Shasta daisy, speedwell y crisantemo. Hay menos huéspedes leñosos que se infectan comúnmente, pero incluyen arbustos de mariposa y espirales falsas.

La transición evolutiva por el movimiento de plásmidos tiene el potencial de crear nuevos linajes de Rhodococcus patógenos en viveros y otros entornos, dijo Chang.

Los resultados del estudio podrían tener un impacto en la industria de viveros e invernaderos de $ 900 millones de Oregón. Las plantas deformadas no son estéticamente agradables y las plantas enfermas no pueden enviarse fuera del estado, por lo que la única alternativa es destruir las plantas infectadas.

Para ayudar a los viveros, OSU desarrolló herramientas moleculares para trabajar con kits disponibles comercialmente que permiten al usuario discriminar rápida y efectivamente entre las cepas beneficiosas y patógenas de Rhodococcus . OSU ha solicitado una patente para las herramientas moleculares, desarrollada por Skylar Fuller, quien obtuvo una maestría en biología molecular y celular en OSU la primavera pasada.

La observación de que los plásmidos se mueven entre las cepas de Rhodococcus fue hecha por Alexandra Weisberg, una becaria postdoctoral en el laboratorio de Chang. Weisberg usó herramientas genómicas para estudiar patrones de plásmidos.

“Estos plásmidos se pueden transferir de una bacteria a otra, lo que dificulta el seguimiento de la enfermedad”, dijo Weisberg. “Rastrear los plásmidos por separado del cromosoma fue la clave para entender cómo estas transiciones se relacionan entre sí”.

Durante más de una década, Melodie Putnam, jefe de diagnósticos de la Clínica de Plantas de OSU, ha estado trabajando con viveros de Oregón para identificar correctamente las bacterias que están causando defectos de crecimiento inusuales en las plantas infectadas.

“Los síntomas de Rhodococcus a menudo no son fáciles de reconocer”, dijo Putnam. “Hasta este estudio, no sabíamos cómo se comportaba Rhodococcus en las guarderías. No sabíamos si había una población residente que simplemente continuaba reinfectando o si las guarderías la obtenían de otros viveros. Ahora tenemos una imagen más clara de diferentes escenarios “.

En 2014, Putnam fue contactado por un investigador de otra universidad que encontró síntomas extraños en los árboles de pistacho. Eran cortos y tupidos, tenían tallos nudosos y no injertaban correctamente. El investigador asumió que el Rhodococcus patógeno era el culpable, pero Putnam solo encontró las cepas no patógenas de bacterias en las 100 o más muestras de plantas sintomáticas enviadas a la Clínica de Plantas.

Putnam y su grupo de investigación trabajaron juntos con Chang y su grupo dirigido por Elizabeth Savory, luego investigadora postdoctoral en el laboratorio de Chang, y Fuller. Los dos grupos estudiaron algunas de las bacterias asociadas al pistacho y las probaron en varias especies de plantas. Los estudios llevaron a conclusiones similares: las cepas cultivadas a partir del pistacho parecían no patógenas.

“Esa fue nuestra primera indicación de que estas cepas que estaban cultivando a partir del pistacho eran las que encontramos en las plantas en general que tienen un efecto beneficioso”, dijo Savory, ahora el gerente de sanidad vegetal del Departamento de Agricultura de Oregón. “Es posible que las cepas beneficiosas de Rhodococcus causen cambios de crecimiento en la planta que podrían interpretarse erróneamente como síntomas de la enfermedad “.

Más información: Elizabeth A Savory et al. Transiciones evolutivas entre el manejo beneficioso y fitopatógeno de Rhodococcus challenge disease, eLife (2017). DOI: 10.7554 / eLife.30925