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Departamento de GenéticaDepartamento de Genética
Universidade de São Paulo/ESALQUniversidade de São Paulo/ESALQ
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Manipulação de Bactérias Endofíticas Manipulação de Bactérias Endofíticas para o Controle Biológico da para o Controle Biológico da Xylella Xylella fastidiosafastidiosa, Agente Causal da Clorose , Agente Causal da Clorose
Variegada dos CitrosVariegada dos Citros
Paulo Teixeira LacavaPaulo Teixeira Lacava
Clorose Variegada dos Citros Clorose Variegada dos Citros (CVC)(CVC)
Bactéria Xylella fastidiosa
Reduz a produção e
pode causar a
morte das plantas
Coloniza vasos do xilema e
forma biofilme
Brasil perde cerda US$ 200 milhões por ano com a CVC !!!
Estado de São Paulo
Áreas com sintomas de
CVC
Simtomas da CVC
Fruto sadio
FrutoafetadoCVC
Desenvolvimento da Xylella fastidiosa em pomares de citros
Microscopia eletrônica de varredura (MEV), de um corte transversal dos vasos xilemáticos de plantas sintomáticas
Xylella fastidiosa subsp. pauca
Bucephalogonia xanthophis
Acrogonia citrina
Dilobopterus costalimai
Oncometopia facialis
Insetos vetores da X. fastidiosa (CVC)(Homoptera, Cicadellidae, subfamily Cicadellinae)
Petrini (1991): em pelo menos uma fase de seu ciclo de vida colonizam o interior de tecidos vegetais aéreos sem causar danos ao hospedeiro (exclui bactérias fixadoras de N2 e os fungos micorrízicos).
Hallmann et al. (1997): isolados de tecidos vegetais desinfectados superficialmente ou do interior destes e que não causam danos às plantas.
Azevedo et al. (2000): são microrganismos que residem dentro de tecidos de plantas sem causar doenças e sem produzir estruturas externas visíveis.
Microrganismos Microrganismos EndofíticosEndofíticos
Planta hospedeira
Centro de estoque de microrganismos
Microrganismos epifíticos
Microrganismos endofíticos
Endófitos colonizam um nicho ecologicamente semelhante ao dos fitopatógenos
Aplicações dos Microrganismos Endofíticos
Controle biológico de patógenos
Promoção de crescimento
Maior resistência contra estresse
Produção de moléculas bioativas
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella Xylella fastidiosafastidiosa Araújo et al. (2001). Diversity of endophytic bacterial
population and their interaction with Xylella fastidiosa in citrus plants. Applied and Environmental Microbiology. 68:4906-4914.
Bactérias endofíticas em folhas de citros
- Pantoea agglomerans
- Bacillus pumilus
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella Xylella fastidiosafastidiosa
Araújo et al. (2002). Diversity of endophytic bacterial
population and their interaction with Xylella fastidiosa in citrus plants. Applied and Environmental Microbiology. 68:4906-4914.
Bactérias endofíticas em ramos de citros
- Pantoea agglomerans
- Methylobacterium spp.
- Curtobacterium flaccumfaciens
Incidência de bactérias endofíticas em ramos de C. sinensis.
Araújo et al. 2002
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella fastidiosaXylella fastidiosa Lacava et al. (2004). Interaction Between Endophytic Bacteria
from Citrus sinensis and Xylella fastidiosa, Causal Agent of Citrus Variegated Chlorosis. Letters in Applied Microbiology 39, 55–59.
Methylobacterium
Curtobacterium
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella fastidiosaXylella fastidiosa Lacava et al. (2004). Interaction Between Endophytic Bacteria
from Citrus sinensis and Xylella fastidiosa, Causal Agent of Citrus Variegated Chlorosis. Letters in Applied Microbiology 39, 55–59.
X. X. fastidiosafastidiosa
X. fastidiosa Methylobacterium Methylobacterium sp.
(endophytic bacterium)(endophytic bacterium)
Methylobacterium sp.
Interação com Xylella fastidiosa, estimula o crescimento sendo isolada principalmente de plantas afetadas pela CVC.
Xylella fastidiosa
Pode interagir com bactérias endofíticas de citros, sendo estimulada ou inibida por estas bactérias.
Curtobacterium flaccumfaciens
Interação com Xylella fastidiosa retardando seu crescimento sendo isolada principalmente de plantas resistentes à CVC.
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella fastidiosaXylella fastidiosa
• Os sintomas da CVC podem ser alterados pelas interações entre bactérias endófitos e Xylella fastidiosa;
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella fastidiosaXylella fastidiosa
• O balanço populacional entre Methylobacterium, Curtobacterium e Xylella pode influenciar os sintomas da CVC;
• Estes resultados reforçam evidências de que esta seja uma abordagem promissora para o entendimento da CVC.
Interação Endófitos x Interação Endófitos x Xylella fastidiosaXylella fastidiosa
Endófitos podem atuar como agentes no controle biológico
da CVC
Seleção de bactérias endofíticas para controle biológico da CVC;
Desenvolver um sistema modelo para estudar a interação entre bactérias endofíticas e X. fastidiosa;
O controle da CVC depende da localização das bactérias endofíticas no mesmo nicho que X. fastidiosa.
Catharanthus roseus (Madagaskar periwinkle)
Monteiro, P.B., Reunaudin, J., Jagoueix-Eveillard, S., Ayres, A.J., Garnier, M., and Bové, J.M. 2001. Catharanthus roseus, an experimental host plant for the citrus strain of Xylella fastidiosa. Plant Dis. 85: 246–251.
Interaction between C. flaccunfaciens (endophytic bacteria) and X. fastidiosa inside of host plant (C. roseus). Different letters on bars show statistic difference by Tukey’s test at 5% of significance
0
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PW: media; Csp: C. flaccunfaciens; Xf: X. fastidiosa; Xf/Csp: X. fastidiosa and C. flaccunfaciens
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PW: media; Csp: C. flaccunfaciens; Xf: X. fastidiosa; Xf/Csp: X. fastidiosa and C. flaccunfaciens
Interaction between C. flaccunfaciens (endophytic bacteria) and X. fastidiosa inside of host plant (C. roseus). Different letters on bars show statistic difference by Tukey’s test at 5% of significance
Um novo conceito de transformação genética chamado paratransgênese tem sido proposto para a prevenção de transmissão de patógenos por inseto vetores (Beard et al., 2001; Rio et al., 2004);
Paratransgênese nesse tipo de aplicação significa a alteração genética de microrganismos simbióticos que possam ser transmitidos via vetor. Esta estratégia de prevenção de doença vêem sendo chamada de controle simbiótico, como uma variação da chamada terapia simbiótica (Ahmed, 2003);
Controle Controle SimbióticoSimbiótico
A chave do controle simbiótico está em achar um microrganismos candidato que co-exista no mesmo nicho ou ecossistema onde reside o problema, isto é, para o agente controlador ter acesso ao patógeno e atuar no seu controle ou eliminação.
1- Identificação de um simbionte
2. Transformação simbionte3. Reintrodução GM simbionte
Paratransgênese: Doença de Chagas
R. prolixus
Rhodococcus rhodnii
GM R. rhodnii
Fonte: slide J.L. Ramirez
Estratégias para controle da CVC utilizando Estratégias para controle da CVC utilizando endófitosendófitos
Curtobacterium inibi in vitro Xf (Lacava et al, 2004)
Testado em planta modelo (Lacava et al, 2007)
Próximos passos: testar em campo e em plantas
de citros
Controle Biológico Clássico
Controle Simbiótico
Curtobacterium
(bactéria endofítica de citros)
Methylobacterium
(bactéria endofítica de citros)
Methylobacterium coloniza tecido de planta e inseto
vetor (Andreote et al, 2006 and Gai, 2006)
Transformação de Methylobacterium (GFP)
Próximos passos: produção de anti-Xylella
efeitos
• Prof. Dr. João Lúcio de Azevedo, Departamento de Genética Universidade de São Paulo/ESALQ;
• Profa. Dra. Aline Ap. Pizzirani-Kleinner, Departamento de Genética Universidade de São Paulo/ESALQ;
• Prof. Dr. Welington L. de Araújo, Departamento de Genética Universidade de São Paulo/ESALQ;
• Profa. Dra. Sui Mui Tsai, Centro de Energia Nuclear na Agricultura, CENA/USP;
• Dr. Jonh S. Hartung, USDA-BARC, Beltsville, MD, USA
• Prof. Dr. Thomas A. Miller, University of California Riverside, Riverside, CA, USA
• Prof. Dr. João Roberto Spotti Lopes, Universidade de São Paulo/ESALQ
• Dr Cláudia Santos Gai, INRA/CNRS, Castante – Tolosan, France
Agradecimentos
OBRIGADO !!!OBRIGADO !!!E-mail:[email protected]:[email protected]