Interazioni di Pseudomonas nel microbioma vegetale e ruolo nel biocontrollo di Plenodomus tracheiphilus agente causale del Mal secco degli agrumi

Il Mal secco (MSD) è una grave tracheomicosi degli agrumi causata dal fungo mitosporico Plenodomus tracheiphilus (Pt). In questo studio abbiamo esaminato l'effetto dell'infezione da MSD sulle comunità microbiche delle radici (rizosfera ed endorizosfera) e dell’endosfera dello xilema di semenzali di Citrus aurantium (arancio amaro) a seguito dell’inoculazione fogliare e radicale con Pt attraverso un’analisi metagenomica basata sul sequenziamento degli ampliconi dei geni 16S rDNA e ITS. L'agente patogeno è stato rilevato mediante real-time PCR nelle radici delle piante inoculate per via radicale e nello xilema di quelle inoculate sia per via fogliare che per via radicale. I nostri risultati suggeriscono che l'infezione fogliare e radicale con Pt alteri la composizione delle comunità batteriche e fungine dei compartimenti analizzati mediante una diminuzione o un aumento dell'abbondanza di alcuni taxa chiave. Il genere Pseudomonas, che comprende ceppi con nota attività di biocontrollo, è stato il primo taxon rappresentato nella rizosfera e il secondo nell'endorizosfera sia delle piante inoculate che in quelle non inoculate. Secondo l'analisi dell'abbondanza differenziale, le popolazioni batteriche di questo genere erano significativamente ridotte nelle radici dei semenzali inoculati con il patogeno. L'analisi delle co-occurrence networks ha inoltre suggerito, nel complesso, un cambiamento nella struttura delle comunità microbiche a seguito dell'infezione con P. tracheiphilus. Il subclade di P. corrugata (P. corrugata, P. mediterranea, P. brassicacearum, P. thivervalensis, P. kilonensis) presenta attività di promozione della crescita delle piante e di biocontrollo nei confronti di diversi agenti fitopatogeni. Una collezione di ceppi di P. corrugata e P. mediterranea del laboratorio di Fitobatteriologia (Di3A) è stata sottoposta a screening in vitro per l'attività di biocontrollo nei confronti di diversi isolati di P. tracheiphilus. Tutti i ceppi batterici testati hanno mostrato un'attività antagonistica in vitro, anche se in misura diversa. I due ceppi di biocontrollo più efficaci in vitro, P. corrugata PVCT 4.3t e P. mediterranea PVCT 3C, sono stati selezionati per ulteriori test antagonistici in vivo e per il sequenziamento dell'intero genoma (WGS). Entrambi i ceppi hanno ridotto significativamente l'incidenza e la gravità dei sintomi di MSD in piante di limone e arancio amaro soprattutto nelle prime fasi dell'infezione. Per studiare i geni potenzialmente coinvolti nell'attività di biocontrollo, il DNA genomico totale di entrambi i ceppi è stato estratto e sequenziato utilizzando la piattaforma Illumina NovaSeq PE150. Sulla base dell'output di sequenziamento, i genomi di P. corrugata PVCT 4.3t e P. mediterranea PVCT 3C ospitano numerosi cluster di geni biosintetici che codificano principalmente per sintetasi peptidiche di tipo non ribosomiale (NRPS) coinvolte nella produzione di composti antimicrobici. Nel complesso, questi risultati indicano che i due ceppi selezionati sono agenti di controllo biologico efficaci sia in vitro che in vivo nei confronti di P. tracheiphilus. In base ai risultati ottenuti dall'analisi del genoma, abbiamo inoltre studiato il ruolo biologico di due geni (crmA, solR), mai indagato prima, nella produzione di metaboliti secondari utilizzando il ceppo modello di P. corrugata CFBP 5454. P. corrugata possiede un sistema quorum sensing (QS) canonico, PcoI/PcoR, basato sulle molecole segnale acil-omoserina-lattoni (AHL) e in questo progetto di tesi ci siamo focalizzati sul ruolo di un regolatore trascrizionale appartenente alla famiglia dei LuxR solos designato SolR. P. corrugata produce i lipopeptidi ciclici (CLP) cormicina A e le corpeptine A e B. Il contributo della cormicina A è stato qui studiato per la prima volta. I ceppi mutanti PCOSOLR e PCOCRMA sono stati ottenuti inattivando, rispettivamente, i geni solR e crmA (quest’ultimo codificante per una sintasi peptidica di tipo non ribosomiale) di P. corrugata CFBP 5454 e sono stati studiati i fenotipi mutazionali risultanti. Il ceppo mutante PCOSOLR è stato in grado di indurre la reazione ipersensibile (HR) nella pianta non ospite tabacco ed è risultato più virulento in pomodoro, probabilmente a causa di un'incrementata produzione di CLP con attività fitotossica. L'analisi del fenotipo del ceppo mutante PCOCRMA ha invece suggerito che questo ceppo produca meno composti antimicrobici rispetto al ceppo wild-type. PCOCRMA non è stato infatti in grado di causare HR in tabacco e di inibire la crescita di alcuni microorganismi sensibili ai CLP, mentre i sintomi della necrosi del midollo in pomodoro sono risultati notevolmente ridotti. Sulla base di questi risultati, SolR e CrmA giocano un ruolo importante nelle interazioni di P. corrugata con le piante, nella virulenza, nell'attività antimicrobica ad ampio spettro e, presumibilmente, nella capacità di questo batterio di colonizzare nuove nicchie ecologiche.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• DIMARIA, GIULIO

Contributors dc:contributor

• CATARA, VITTORIA
• DE PINTO, Vito Nicola

• Citru
• Mal secco
• root microbiome
• Pseudomona
• biocontrol
• genome
• cyclic lipopeptide
• LuxR solo
• virulence
• antimicrobial activity
• mutational phenotype
• microbioma radicale
• biocontrollo
• genoma
• lipopeptidi ciclici
• virulenza
• attività antimicrobica
• fenotipo mutazionale

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:NON PUBBLICO - Accesso privato/ristretto
• license uri:iris.PRI01

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/597690

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/597690