O raquitismo das soqueiras da cana-de-açúcar (RSD) é causado pela bactéria Leifsonia xyli subp. xyli (Lxx), sendo uma das principais doenças dessa cultura. O seqüenciamento do genoma da Lxx trouxe novas perspectivas para um melhor entendimento de sua biologia, permitindo a elaboração de suposições sobre seus mecanismos de patogenicidade e adaptação. Estudos preliminares realizados em nosso laboratório mostraram que a adição de fluido vascular de cana-de-açúcar no meio de cultura promove um crescimento mais rápido da bactéria in vitro. Esses resultados levantaram a hipótese de que alguma substância sinalizadora presente no fluido vascular poderia ativar ou reprimir genes da bactéria relacionados ao reconhecimento do hospedeiro. Sendo assim, o objetivo desse estudo foi analisar in vitro o perfil de expressão gênica de possíveis genes relacionados à patogenicidade e adaptação de Lxx quando cultivada em presença de fluido vascular de cana-de-açúcar em períodos de cinco e vinte minutos. Desta forma, duas variedades de cana-de-açúcar, uma suscetível e outra resistente a Lxx, foram analisadas. O nível transcricional dos genes de interesse foi avaliado por PCR quantitativo em tempo real (RT-qPCR) pelo sistema SYBR® Green. Os genes hipotéticos de patogenicidade estudados codificam para uma celulase (celA) e uma protease (pat-1), que são homólogos a genes de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Os genes supostamente envolvidos na adaptação ao hospedeiro foram os envolvidos na produção de peroxidase (per) e arginase (arg), relacionados com a resistência ao estresse oxidativo e supressão dos mecanismos de defesa do hospedeiro, respectivamente. No tratamento com fluido vascular da variedade suscetível apenas os genes celA e arg tiveram expressão induzida após cinco minutos de exposição ao fluido. Em presença de fluido vascular da variedade resistente, os genes celA e pat-1 foram positivamente regulados somente no período de cinco minutos, enquanto que o gene arg manteve regulação positiva nos dois períodos observados. O gene per foi reprimido em todos os tratamentos, exceto em fluido vascular da variedade resistente por vinte minutos. No período de vinte minutos, com exceção do gene celA todos os outros genes tiveram a expressão negativa em presença de fluido vascular da variedade suscetível. Estes resultados indicam que substâncias presentes no fluido de cana-de-açúcar atuam como sinais reguladores da expressão gênica em Lxx e esta regulação talvez seja necessária para adaptação e consequentemente colonização no hospedeiro. / Sugarcane ratoon stunting disease (RSD) is a major disease in that crop and is caused by the bacteria Leifsonia xyli subp. xyli (Lxx). Its genome sequencing brought new perspectives for a better understanding of its biology, allowing the elaboration of suppositions concerning its pathogenicity and adaptation mechanisms. Preliminary, studies showed that the addition of 20% vol / vol of sugarcane vascular fluid in the cultivation medium promotes a faster growth of the bacteria in vitro. These results raise the hypothesis that some signalizing molecule/substance in the vascular fluid does activate or repress the bacteria genes related to the host´s recognition.Therefore, the objective of this study was to analyze in vitro the profile of gene expression of possible related genes to pathogenicity and adaptation of Lxx when cultivated in the presence of sugarcane vascular fluid in periods of five and 20 minutes. Two sugarcane varieties where analyzed, one susceptible and one resistant to Lxx. The transcription of the genes of interest was evaluated by quantitative real time PCR (RT-qPCR) by the SYBR® Green system. The hypothetic pathogenicity genes studied encode a cellulase (celA) and a protease (pat-)1, that are homologous to the Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis genes. The genes supposedly involved in the adaptation to the host where the ones involved in the production of peroxidase (per) and arginase (arg), related to the resistance of the oxidative stress and suppression of the host\'s defense mechanisms, respectivelyWith the Lxx susceptible variety\'s vascular fluid, only celA and arg genes had their expression induced after a five minutes exposure to the fluid. In presence of the resistant variety\'s vascular fluid, celA and pat-1 genes where positively regulated only in the exposure period of five minutes, while the arg gene maintained a positive regulation in both observed periods. The per gene was repressed in all treatments, except in the presence of the resistant variety\'s vascular for 20 minutes. In the 20 minutes period, with the exception of the celA gene, the other genes had negative expression in the presence of vascular fluid of the susceptible variety. These results indicate that substances present in the sugarcane fluid act as regulating signals for the Lxx gene expression and this regulation may be necessary for the adaptation and consequently colonization on the host.

Este estudo avaliou os efeitos de extratos de culturas líquidas de Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) cultivada sob condições de estresse osmótico e na presença de inibidores da rota não-mevalonato (MEP/DOXP) de síntese de pigmentos isoprenóides, na germinação de sementes de alface. Também avaliou a relação entre o efeito tóxico dos extratos e a produção de pigmentos pela bactéria. Os extratos foram obtidos do sobrenadante de culturas de Lxx usando acetato de etila como solvente. Ensaios com sementes de alface embebidas nos extratos indicaram uma ação inibitória na germinação das sementes e no alongamento das radículas quando a bactéria foi cultivada na presença de 7% de PEG 6000 ou 100 mM de NaCl. O extrato foi submetido a vários tratamentos térmicos (temperatura ambiente; 30, 60 e 90oC em banho-maria e 121oC por autoclavagem) e sua ação inibitória em sementes mostrou-se termoestável. A presença de pigmentos isoprenóides de células cultivadas com PEG ou NaCl e de células incubadas sem estes agentes estressantes foi avaliada por espectrofotometria após extração dos pigmentos com metanol. Em células cultivadas na ausência de estresse, notou-se um pico de absorbância bem definido no comprimento de onda de 400 nm, ao passo que este pico foi sensivelmente reduzido em células cultivadas sob estresse. Esse efeito foi mais pronunciado na presença de PEG. Para confirmar a natureza isoprenóide do composto, Lxx foi cultivada na presença de fosmidomicina ou difenilamina, que são inibidores da rota metabólica não-mevalonato destes compostos em Microbacteriaceae. Ambas as substâncias reduziram o pico de absorbância no espectro em relação a células cultivadas sem adição destes antibióticos, confirmando a natureza do composto e sua via de síntese. No entanto, a redução foi mais acentuada no caso da fosmidomicina. Por fim, a fosmidomicina foi utilizada com a finalidade de verificar seu efeito na toxidez dos extratos. Foi observado que o efeito tóxico do extrato foi reduzido quando Lxx foi cultivada na presença do inibidor. Ao se avaliar o conteúdo das células, notou-se também redução expressiva no conteúdo relativo de compostos isoprenóides, como esperado. Os resultados indicaram que a bactéria secreta um produto cuja ação é similar à do ABA e que há uma correlação entre a produção do mesmo e a síntese de pigmentos isoprenóides. Em conjunto, o estudo dá suporte à hipótese levantada anteriormente por Monteiro- Vitorello et al. (2004) com base em análise in silico do genoma de Lxx, segundo a qual a bactéria estaria apta a secretar um composto análogo ao ácido abscísico (ABA). / This study evaluated the effects of extracts of liquid cultures of Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) grown under osmotic stress and in the presence of inhibitors of the non-mevalonate pathway (MEP/DOXP) of synthesis of isoprenoid pigments on the germination of lettuce seeds. The relationship between the extracts toxic effect and the production of pigments was evaluated as well. The extracts were obtained from the supernatant of Lxx cultures using ethyl acetate as a solvent. Essays with lettuce seeds soaked in the extracts indicated an inhibitory action on germination and on the elongation of the radicles when the bacterium was cultivated in the presence of 7% PEG 6000 or 100 mM NaCl. The extract was submitted to different thermal treatments (room temperature; 30, 60 and 90oC water bath and 121oC autoclaving) and its inhibitory action was shown to be thermostable. The presence of isoprenoid pigments in cells cultivated with PEG, NaCl or in the absence of these stressing agents was evaluated by spectrophotometry after extracting the pigments with methanol. In cells incubated in the absence of stress, a well-defined absorbance peak at 400 nm wavelength was noted, whereas this peak was sensibly reduced in cells cultivated under stress. This effect was more pronounced in the presence of PEG. To confirm the isoprenoid nature of the compound, Lxx was incubated in the presence of fosmidomycin and diphenylamine, which are inhibitors of the nonmevalonate metabolic pathway of these compounds in Microbacteriaceae. Both substances reduced the absorbance peak in the spectrum compared to cells cultivated in the absence of these antibiotics, confirming the nature of the compound and its synthesis pathway. Moreover, the peak reduction was more accentuated in the presence of fosmidomycin. Lastly, fosmidomycin was used to evaluate its effect on the toxicity of the extracts. It was observed that the toxic effect of the extract was reduced when Lxx was cultivated in the presence of this inhibitor. When the cell content was evaluated, an expressive reduction on the relative content of carotenoid compounds has also been noticed, as expected. The results indicated that the bacterium secretes a compound whose action is similar to ABA and that there is a correlation between the production of this compound and the synthesis of isoprenoid pigments. The results support the hypothesis proposed earlier by Monteiro-Vitorello et al. (2004) based upon an in silico analysis of the genome of Lxx, according to which the bacterium would be able to secrete a compound analogous to abscisic acid (ABA)

Este estudo avaliou os efeitos de extratos de culturas líquidas de Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) cultivada sob condições de estresse osmótico e na presença de inibidores da rota não-mevalonato (MEP/DOXP) de síntese de pigmentos isoprenóides, na germinação de sementes de alface. Também avaliou a relação entre o efeito tóxico dos extratos e a produção de pigmentos pela bactéria. Os extratos foram obtidos do sobrenadante de culturas de Lxx usando acetato de etila como solvente. Ensaios com sementes de alface embebidas nos extratos indicaram uma ação inibitória na germinação das sementes e no alongamento das radículas quando a bactéria foi cultivada na presença de 7% de PEG 6000 ou 100 mM de NaCl. O extrato foi submetido a vários tratamentos térmicos (temperatura ambiente; 30, 60 e 90oC em banho-maria e 121oC por autoclavagem) e sua ação inibitória em sementes mostrou-se termoestável. A presença de pigmentos isoprenóides de células cultivadas com PEG ou NaCl e de células incubadas sem estes agentes estressantes foi avaliada por espectrofotometria após extração dos pigmentos com metanol. Em células cultivadas na ausência de estresse, notou-se um pico de absorbância bem definido no comprimento de onda de 400 nm, ao passo que este pico foi sensivelmente reduzido em células cultivadas sob estresse. Esse efeito foi mais pronunciado na presença de PEG. Para confirmar a natureza isoprenóide do composto, Lxx foi cultivada na presença de fosmidomicina ou difenilamina, que são inibidores da rota metabólica não-mevalonato destes compostos em Microbacteriaceae. Ambas as substâncias reduziram o pico de absorbância no espectro em relação a células cultivadas sem adição destes antibióticos, confirmando a natureza do composto e sua via de síntese. No entanto, a redução foi mais acentuada no caso da fosmidomicina. Por fim, a fosmidomicina foi utilizada com a finalidade de verificar seu efeito na toxidez dos extratos. Foi observado que o efeito tóxico do extrato foi reduzido quando Lxx foi cultivada na presença do inibidor. Ao se avaliar o conteúdo das células, notou-se também redução expressiva no conteúdo relativo de compostos isoprenóides, como esperado. Os resultados indicaram que a bactéria secreta um produto cuja ação é similar à do ABA e que há uma correlação entre a produção do mesmo e a síntese de pigmentos isoprenóides. Em conjunto, o estudo dá suporte à hipótese levantada anteriormente por Monteiro- Vitorello et al. (2004) com base em análise in silico do genoma de Lxx, segundo a qual a bactéria estaria apta a secretar um composto análogo ao ácido abscísico (ABA). / This study evaluated the effects of extracts of liquid cultures of Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) grown under osmotic stress and in the presence of inhibitors of the non-mevalonate pathway (MEP/DOXP) of synthesis of isoprenoid pigments on the germination of lettuce seeds. The relationship between the extracts toxic effect and the production of pigments was evaluated as well. The extracts were obtained from the supernatant of Lxx cultures using ethyl acetate as a solvent. Essays with lettuce seeds soaked in the extracts indicated an inhibitory action on germination and on the elongation of the radicles when the bacterium was cultivated in the presence of 7% PEG 6000 or 100 mM NaCl. The extract was submitted to different thermal treatments (room temperature; 30, 60 and 90oC water bath and 121oC autoclaving) and its inhibitory action was shown to be thermostable. The presence of isoprenoid pigments in cells cultivated with PEG, NaCl or in the absence of these stressing agents was evaluated by spectrophotometry after extracting the pigments with methanol. In cells incubated in the absence of stress, a well-defined absorbance peak at 400 nm wavelength was noted, whereas this peak was sensibly reduced in cells cultivated under stress. This effect was more pronounced in the presence of PEG. To confirm the isoprenoid nature of the compound, Lxx was incubated in the presence of fosmidomycin and diphenylamine, which are inhibitors of the nonmevalonate metabolic pathway of these compounds in Microbacteriaceae. Both substances reduced the absorbance peak in the spectrum compared to cells cultivated in the absence of these antibiotics, confirming the nature of the compound and its synthesis pathway. Moreover, the peak reduction was more accentuated in the presence of fosmidomycin. Lastly, fosmidomycin was used to evaluate its effect on the toxicity of the extracts. It was observed that the toxic effect of the extract was reduced when Lxx was cultivated in the presence of this inhibitor. When the cell content was evaluated, an expressive reduction on the relative content of carotenoid compounds has also been noticed, as expected. The results indicated that the bacterium secretes a compound whose action is similar to ABA and that there is a correlation between the production of this compound and the synthesis of isoprenoid pigments. The results support the hypothesis proposed earlier by Monteiro-Vitorello et al. (2004) based upon an in silico analysis of the genome of Lxx, according to which the bacterium would be able to secrete a compound analogous to abscisic acid (ABA)

O raquitismo das soqueiras da cana-de-açúcar (RSD) é causado pela bactéria Leifsonia xyli subp. xyli (Lxx), sendo uma das principais doenças dessa cultura. O seqüenciamento do genoma da Lxx trouxe novas perspectivas para um melhor entendimento de sua biologia, permitindo a elaboração de suposições sobre seus mecanismos de patogenicidade e adaptação. Estudos preliminares realizados em nosso laboratório mostraram que a adição de fluido vascular de cana-de-açúcar no meio de cultura promove um crescimento mais rápido da bactéria in vitro. Esses resultados levantaram a hipótese de que alguma substância sinalizadora presente no fluido vascular poderia ativar ou reprimir genes da bactéria relacionados ao reconhecimento do hospedeiro. Sendo assim, o objetivo desse estudo foi analisar in vitro o perfil de expressão gênica de possíveis genes relacionados à patogenicidade e adaptação de Lxx quando cultivada em presença de fluido vascular de cana-de-açúcar em períodos de cinco e vinte minutos. Desta forma, duas variedades de cana-de-açúcar, uma suscetível e outra resistente a Lxx, foram analisadas. O nível transcricional dos genes de interesse foi avaliado por PCR quantitativo em tempo real (RT-qPCR) pelo sistema SYBR® Green. Os genes hipotéticos de patogenicidade estudados codificam para uma celulase (celA) e uma protease (pat-1), que são homólogos a genes de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Os genes supostamente envolvidos na adaptação ao hospedeiro foram os envolvidos na produção de peroxidase (per) e arginase (arg), relacionados com a resistência ao estresse oxidativo e supressão dos mecanismos de defesa do hospedeiro, respectivamente. No tratamento com fluido vascular da variedade suscetível apenas os genes celA e arg tiveram expressão induzida após cinco minutos de exposição ao fluido. Em presença de fluido vascular da variedade resistente, os genes celA e pat-1 foram positivamente regulados somente no período de cinco minutos, enquanto que o gene arg manteve regulação positiva nos dois períodos observados. O gene per foi reprimido em todos os tratamentos, exceto em fluido vascular da variedade resistente por vinte minutos. No período de vinte minutos, com exceção do gene celA todos os outros genes tiveram a expressão negativa em presença de fluido vascular da variedade suscetível. Estes resultados indicam que substâncias presentes no fluido de cana-de-açúcar atuam como sinais reguladores da expressão gênica em Lxx e esta regulação talvez seja necessária para adaptação e consequentemente colonização no hospedeiro. / Sugarcane ratoon stunting disease (RSD) is a major disease in that crop and is caused by the bacteria Leifsonia xyli subp. xyli (Lxx). Its genome sequencing brought new perspectives for a better understanding of its biology, allowing the elaboration of suppositions concerning its pathogenicity and adaptation mechanisms. Preliminary, studies showed that the addition of 20% vol / vol of sugarcane vascular fluid in the cultivation medium promotes a faster growth of the bacteria in vitro. These results raise the hypothesis that some signalizing molecule/substance in the vascular fluid does activate or repress the bacteria genes related to the host´s recognition.Therefore, the objective of this study was to analyze in vitro the profile of gene expression of possible related genes to pathogenicity and adaptation of Lxx when cultivated in the presence of sugarcane vascular fluid in periods of five and 20 minutes. Two sugarcane varieties where analyzed, one susceptible and one resistant to Lxx. The transcription of the genes of interest was evaluated by quantitative real time PCR (RT-qPCR) by the SYBR® Green system. The hypothetic pathogenicity genes studied encode a cellulase (celA) and a protease (pat-)1, that are homologous to the Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis genes. The genes supposedly involved in the adaptation to the host where the ones involved in the production of peroxidase (per) and arginase (arg), related to the resistance of the oxidative stress and suppression of the host\'s defense mechanisms, respectivelyWith the Lxx susceptible variety\'s vascular fluid, only celA and arg genes had their expression induced after a five minutes exposure to the fluid. In presence of the resistant variety\'s vascular fluid, celA and pat-1 genes where positively regulated only in the exposure period of five minutes, while the arg gene maintained a positive regulation in both observed periods. The per gene was repressed in all treatments, except in the presence of the resistant variety\'s vascular for 20 minutes. In the 20 minutes period, with the exception of the celA gene, the other genes had negative expression in the presence of vascular fluid of the susceptible variety. These results indicate that substances present in the sugarcane fluid act as regulating signals for the Lxx gene expression and this regulation may be necessary for the adaptation and consequently colonization on the host.

A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) é uma das mais importantes culturas agrícolas. Cultivada em mais de 127 países, a cultura se apresenta como um dos alicerces para a socioeconomia e cultura de muitas regiões do Brasil e do mundo. Sua produtividade depende de diversos fatores, sendo esses atendidos pela intensa hibridação interespecífica visando principalmente à obtenção de cultivares mais produtivas, precoces e resistentes a diversos tipos de estresses. Entre os estresses, os causados por microorganismos são os mais relevantes e, dentre estes, destaca-se o agente causal da doença raquitismo da soqueira da cana-de-açúcar, a bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx). O estudo mais aprofundado sobre esta relação patógenohospedeiro é difícil, visto que Lxx é uma bactéria fastidiosa de difícil cultivo. O sequenciamento completo de seu genoma abriu a oportunidade de se entender às causas fisiológicas da dificuldade do seu cultivo. Assim, os objetivos deste trabalho foram otimizar um meio de cultura para Lxx com base em análise de vias metabólicas importantes e estudar a expressão diferencial de seus genes quando esta é cultivada na presença e ausência de metionina. Análises bioinformáticas do genoma de Lxx indicaram que esta está apta a utilizar diversas fontes de carbono, de vitaminas, de ferro e aminoácidos. De fato, dentre as fontes de carbono testadas verificou-se o crescimento de Lxx utilizando manose, frutose e galactose, embora em menor eficiência do que glicose. Observou-se também a utilização das vitaminas cobalamina, tiamina, biotina e complexo vitamínico de Nitsch, sendo que o acréscimo destes elementos resultou numa maior taxa de crescimento de Lxx. Verificou-se também que Lxx está apta a utilizar citrato, sulfato e cloreto de ferro como fontes deste metal, mas em menor eficiência que quando comparada a hemina bovina. Com estes resultados, verificamos que a adição do aminoácido metionina (1 g/L) e das vitaminas D-biotina (0,01 g/L) e cloreto de tiamina (0,01 g/L) obtém-se um desenvolvimento mais acelerado, em média 30%. Na análise da expressão gênica na presença da metionina, verificou-se uma regulação diferencial de 114 genes, sendo que destes 95 foram regulados positivamente e 19 negativamente. Os resultados indicam que Lxx necessita de metionina e que ela utiliza esse aminoácido como uma possível fonte de nitrogênio. Indicaram também que maior crescimento na presença de metionina está relacionado a uma regulação gênica positiva de genes do metabolismo central. / Sugarcane (Saccharum officinarum L.) is one of the most important tropical crops. Cultivated in more than 127 countries, it is of importance both for the social economy and culture of many regions of Brazil and of the world. Its productivity depends on diverse factors that are dealt with the intense interspecific hybridization aiming for more productive cultivars, that are resistant to diverse types of stress. Of these, stresses caused by microorganisms are the most relevant and among these the bacterium Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), the causal agent of the ratoon stunting disease is one of the most important. The study of this patosystem, however, is very difficult, since Lxx is a fastidious bacterium. The availability of the complete genome sequence of Lxx made possible the understanding of the physiological causes of its fastidious behavior. Thus, the objectives of this work were to optimize the culture medium of Lxx by analyzing important pathways and to study gene expression when Lxx is cultivated in the presence and absence of methionine. Bioinformatic analyzes of the Lxx genome indicated that it is capable to use diverse sources of carbon, vitamins, metals, iron and amino acids. In fact Lxx was able to grow in the presence of mannose, fructose and galactose as the main sugar components of the medium, but not so efficiently as in glucose. It was also observed that the addition of the vitamins cobalamin, thiamin, biotin and the Nitsch´s vitamin complex resulted in a better Lxx growth. It was also verified that Lxx is capable to use iron citrate, iron sulphate and iron chloride as the main sources of iron, but less efficiently than when compared to hemin bovine chloride. With these results, it was verified that the addition of methionine (1 g/L) and of the vitamins D-biotin (0.01 g/L) and thiamine chloride (0.01 g/L) resulted in a faster growth of Lxx in vitro by as much as 30% on average compared to the standard medium. Gene expression analyses showed that the addition of methionine to the medium resulted in an alteration of expression levels of 114 genes, 95 of which were up regulated and 19 otherwise. This result indicated that Lxx needs an outside source of methionine and that it uses this amino acid a source of nitrogen. Also, it indicated that the improved growth in the presence of methionine is highly correlated with up regulation of genes of the central metabolism pathways.

A cana-de-açúcar (Saccharum ssp.) é uma das culturas agrícolas mais importantes da história da humanidade. Foi em Nova Guiné, seu provável centro de origem, que o homem teve o primeiro contato com a planta em seu estado silvestre. Atualmente, o Brasil lidera a lista dos 80 países produtores de cana-de-açúcar. É o primeiro também em exportação de seus derivados, seguido, respectivamente, pela Austrália, Tailândia, Guatemala e África do Sul. A área plantada no Brasil está próxima dos 7 milhões de hectares. A cana-de-açúcar, assim como a grande diversidade de culturas de interesse agronômico, é hospedeira de uma série de patógenos que podem limitar sua produção, dentre os quais, destaca-se a bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli, agente causal do raquitismo-da-soqueira (RSD). O RSD é considerado uma das mais importantes doenças da cana-de-açúcar que limita a produção no mundo todo e seu controle está fundamentado na adoção de um conjunto de medidas preventivas, pois poucas são as informações sobre materiais resistentes à doença e não existe um produto químico que a controle eficientemente. Historicamente, a dificuldade do diagnóstico do RSD, na maioria dos casos, é conseqüência da ausência de sintomas externos e pela não ocorrência de sintomas internos em determinados cultivares de cana-de-açúcar e neste sentido, técnicas de imunologia, molecular e de microscopia de contraste de fases têm sido bastante empregadas. A hipótese da possível correlação entre a anatomia vascular e a resistência de plantas a patógenos, é um assunto freqüentemente discutido por pesquisadores e poderia elucidar os mecanismos envolvidos na resistência da planta ao patógeno. Assim, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar a resistência/suscetibilidade de 10 variedades comerciais de canade- açúcar RB, mais a variedade CB 49-260 incluída como padrão suscetível, correlacionando os danos apresentados por análises de componentes de produção tecnológicos e biométricos amostrados no campo, com a morfologia e quantificação de conjunto de feixes vasculares e os níveis de infecção detectados nos diagnósticos. Os resultados mostraram que as variedades RB 72 454, RB 83 5486, RB 86 7515, RB 92 8064, RB 92 5211, RB 92 5345 e RB 92 5268 comportaram-se como variedades suscetíveis. A RB 85 5156 comportou-se como variedade de resistência intermediária As variedades RB 85 5536 RB 85 5453, comportaram-se como tolerantes. Os danos apresentados tiveram relação direta com as concentrações do patógeno inoculadas no início do experimento, ou seja, quanto maior a concentração de inóculo, maiores foram os danos ocorridos nas variedades menos tolerantes. Contudo, não há correlações entre o tamanho médio do metaxilema e o número de feixes vasculares por área com a resistência da planta. / Sugarcane (Saccharum ssp.) is one of the most important cultures in the history of the humanity. The center of origin is probably New Guinea, where people had the first contact with the plant in wild state. Presently, Brazil leads the list of the 80 sugarcane producing countries. Brazil is also the first in exporting sugarcane by-products, followed by Australia, Thailand, Guatemala and South Africa, respectively. The are grown in Brazil ranges 7 million hectares. As well as a great diversity of cultures of agronomical interest, sugarcane is host of a large number of pathogens which can limit its production. Among them, one can emphasize, Leifsonia xyli subsp. xyli, causal agent of ratoon stunting disease (RSD). RSD is considered one of the most important diseases of sugarcane limiting yield worldwide and the control is based on the adoption of a set of preventative measures, since the information about resistant materials and efficient chemical products are scarce. Historically, RSD diagnosis has been difficult because there are no definitive external symptoms and internal symptoms do not develop adequately in all varieties. Serological, molecular and microscopy techniques have been widely used to diagnose RSD. The hypothesis of the possible correlation among vascular anatomy and plant resistance has been discussed by researchers and could elucidate the resistance mechanisms involved in the resistance of plants to the pathogens. Thus, the overall objective of the present study was to evaluate the resistance/susceptibility of 10 RB sugarcane commercial varieties including CB 49-260 as a susceptible standard, correlate the damages presented by the analysis of technological and biometric production components of field samples, with the morphology and quantification of set of vascular bundles and the level of infections detected on the diagnostics. The results showed that varieties RB 72 454, RB 83 5486, RB 86 7515, RB 92 8064, RB 92 5211, RB 92 5345 and RB 92 5268 were susceptible. RB 85 5156, had a intermediary resistance and varieties RB 85 5536 and RB 85 5453 both showed tolerant behavior. The injuries presented had a direct relationship with the inoculum concentration, in other words, the higher the inoculum concentration the higher the injuries with the less tolerant varieties. However, there is no correlation between the average length of the metaxilem and the number of vascular bundles per area in plant resistance.

Leifsonia xyli subsp. xyli (Davis et al.; 1984; Evtushenko et al.; 2000) é agente causal de uma das mais importantes doenças da cana-de-açúcar: o raquitismo-da-soqueira (Gillaspie Jr. & Davis, 1992; Davis et al.; 1994). O presente trabalho teve como objetivo principal usar métodos de análise cromossômica para corroborar o mapa genômico da estirpe CTC B07 de L. xyli subsp. xyli obtido através do seqüenciamento por "shotgun", realizado pelo grupo de seqüenciamento de Genomas Agronômicos e do Meio-ambiente (AEG) da rede ONSA-FAPESP. A identidade do isolado foi confirmada com a amplificação e seqüenciamento da região 23S do rRNA bem como por meio de testes sorológicos de microaglutinação com antissoro específico. Além destes, foram realizados testes de microscopia eletrônica de varredura da bactéria cultivada em meio líquido para confirmar a pureza do isolado. O tamanho do genoma de L. xyli subsp. xyli foi estimado com base na análise de fragmentos de restrição gerados por digestões com as enzimas de restrição XbaI e SpeI e eletroforese de campo pulsado (PFGE). As estimativas de 2.540 kb e 2.530 kb com XbaI e SpeI respectivamente ficaram próximas ao valor obtido pelo seqüenciamento genômico (2.596.959 pb). Em adição, o número de seqüências repetidas e de genes ribossomais identificados pelo projeto genoma foram confirmados por meio de hibridizações com sondas apropriadas. Comparações genômicas de L. xyli subsp. xyli, L. xyli subsp. cynodontis e duas espécies de Clavibacter também foram objetivos deste trabalho. As comparações foram baseadas em análise de RFLPs após a hibridização do DNA genômico utilizando como sondas elementos genéticos móveis presentes no genoma de L. xyli subsp. xyli. As estimativas dos números estimado de cópias destes elementos no genoma de L. xyli subsp. xyli obtidas por hibridizações concordam com aquelas obtidas pelo seqüenciamento, considerando fragmentos RFLPs menores que 9 kb. Informações referentes à fragmentos maiores não foram obtidas uma vez que estes não foram adequadamente resolvidos na corrida eletroforética. Finalmente, comparações através de análise de RFLP e rep-PCR mostraram diferenças entre L. xyli subsp. xyli e L. xyli subsp. cynodontis bem como entre estas e espécies de Clavibacter. Não foram verificadas diferenças entre a estirpe CTC B07 de L. xyli subsp. xyli e a estirpe australiana. / Leifsonia xyli subsp. xyli (Davis et al.; 1984; Evtushenko et al.; 2000) is the causal agent of one of the most economically important disease of sugarcane worldwide, i.e, ratoon stunting disease (Gillaspie Jr. & Davis, 1992; Davis et al.; 1994). The main objective of this study was to confirm the assembly of the genome of L. xyli subsp. xyli obtained after shotgun sequencing by the Agronomic and Enviromental Genomes group of the ONSA/FAPESP network. The identity of the strain was confirmed by amplification and sequencing of the 23S rRNA region as well as by microaglutination serological tests with specific antiserum. Besides this, scanning electron microscopic analysis was used to assess the purity of the strain culture. The size of the genome of L. xyli subsp. xyli was estimated based on restriction analysis after digestion of genomic DNA with SpeI and XbaI followed by pulsed-field gel electrophoresis. The estimates of 2,530 kb and 2,540 kb, respectively for SpeI and XbaI, are in agreement with the one obtained by whole genome sequencing (2,596 kb). In addition, the number of repeated sequences and ribossomal genes predicted by thesequencing project was confirmed by hybridization experiments with the appropriate probes. Genomic comparisons of L. xyli subsp. xyli, L. xyli subsp. cynodontis and two Clavibacter species comprised a second objective of this study. Comparisons were based on RFLP analysis after hybridization of digested genomic DNA using mobile genetic elements present in the genome of L. xyli subsp. xyli as probes. The estimates of number of copies of these elements in the genome of L. xyli subsp. xyli obtained by this approach agreed with the ones obtained by sequencing if RFLP fragments smaller than 9 kb are considered. Data from larger fragments were not obtained since they were not adequately resolved by electrophoresis. Finally, RFLP and rep-PCR comparisons unveiled differences between L. xyli subsp. xyli and L. xyli subsp. cynodontis as well as between these and Clavibacter. No differences were found between strain CTC B07 of L. xyli subsp. xyli and an Australian strain.

A cana-de-açúcar, é atualmente a cultura mais plantada no estado de São Paulo, apresentando grande importância no setor agrícola. Assim como qualquer outra cultura, é hospedeira de uma série de patógenos que podem limitar sua produção. A bactéria fastidiosa Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) é o agente causal do raquistismo-das-soqueiras (RSD) em canade- açúcar cujo o principal sintoma é a redução acentuada do crescimento observada em plantas adultas. Essa doença é de difícil diagnose pois a evolução dos sintomas é lenta devido à natureza fastidiosa da bactéria. Lxx pode ser considerada como um endófíto obrigatório que cresce a níveis patogênicos nos tecidos da planta dependendo de estímulos bióticos e abióticos. Devido à importância da cultura e aos danosoCasionados pela Lxx, este trabalho apresentou dois enfoques principais: o primeiro foi o desenvolvimento de um protocolo para quantificação de Lxx em tecido de cana-de-açúcar por meio da técnica de PCR quantitativo em tempo real; o segundo foi o estudo da interação entre cana-de-açúcar e Lxx, em busca de uma melhor compreensão da evolução desse processo através da identificação de proteínas que apresentaram alteração em abundância ao longo do tempo em função da colonização pela bactéria em duas variedades de cana (RB835486 e SP80-3280) e em seguida enfatizando o sistema antioxidante nesta relação. Para isso, foram desenvolvidos primers específicos para detecção de Lxx que permitiram quantificar baixos níveis bacterianos em tecido foliar, revelando diferenças entre variedades segundo a cinética do crescimento bacteriano. Plantas com diferentes títulos bacterianos obtidas mediante inoculação artificial ou não foram submetidas à análise proteômica por meio da técnica de 2D-DIGE, uma vez que para o RSD, os danos estão relacionados à alta colonização de Lxx em seus tecidos. Os resultados alcançados com o sequenciamento de proteínas que apresentaram alteração em abundância revelaram que, em plantas da variedade RB835486 observou-se repressão de proteínas da via de estresse oxidativo e metabolismo primário, em contraste com a variedade SP80-3280, que apresentou aumento da abundância de proteínas relacionadas à via de estresse oxidativo, ambas para o mesmo tratamento, em plantas não inoculadas artificialmente. Já em plantas inoculadas com Lxx foram identificadas alteração na abundância de proteínas relacionadas ao crescimento da planta, ciclo celular, vias de sinalização celular e hormonal, esses resultados são consistentes com o principal sintoma da doença, o raquitismo, pois indica que as alterações temporais observadas na expressão de proteínas relacionadas com o aumento do título de Lxx in planta podem resultar em alterações do equilíbrio hormonal e menor crescimento da planta. Alguns resultados observados com a análise bioquímica corroboram com os dados acima descritos, pois a variedade RB835486 apresentou uma resposta precoce ao estresse oxidativo e mostrou maior controle do crescimento bacteriano, o que pode estar relacionado ao balanço de ERO\'s (espécies reativas de oxigênio) utilizadas pelo metabolismo como sinalizador celular na interação planta-patógeno. Em contraste, a variedade SP80-3280, em sua maioria, apresentou indução da atividade de enzimas antioxidantes mais tardiamente, momento em que a bactéria Lxx apresentou os maiores títulos de crescimento. / Sugarcane is currently the most grown crop in the state of São Paulo, with great importance in the agricultural sector. Like every crop, sugarcane is host to a number of pathogens that may limit its production. The fastidious bacterium Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) is the causal agent of ratoon stunting in sugarcane (RSD), which the main symptom is a sharp reduction in growth observed in adult plants, this disease is difficult to diagnose because the evolution is slow due to nature of fastidious bacteria. Lxx can be considered as an obligatory endophyte that grows at pathogen levels in plant tissues depending on biotic and abiotic stimuli. Due to the importance of culture and the damage caused by the Lxx, this work presents two main approaches: the first one was the development of a protocol for the quantification of Lxx in sugarcane tissue by quantitative real time PCR; the second one was to study the interaction between sugarcane and Leifsonia xyli subsp. xyli aiming to a better understanding of the evolution of this process, identifying alterations in abundance of proteins over time depending on the bacterial colonization in the two varieties of sugarcane (RB835486 and SP80-3280) and then, emphasizing the antioxidant system in this relationship. Thus, we developed specific primers that enabled Lxx quantification at low bacterial levels in leaf tissue. The assay showed differences among sugarcane varieties according to the kinetics of bacterial growth. Plants that presented different titers of bacteria were obtained by artificial inoculum or not were selected to proteomic analysis by 2D-DIGE technique, since for RSD, the damage is related to high colonization in plant tissues. The identification of sugarcane proteins revealed that for variety RB835486 were observed a repression of stress proteins and proteins related to primary metabolism, in contrast with SP80-3280 variety, which it was identified high abundance of proteins of oxidative stress pathway, in not inoculated plants, for both varieties. However in inoculated plants it was identified a change in the abundance of proteins related to plant growth, cell cycle, cell signaling and hormonal pathways. These results corroborate with the main symptom of the disease, ratton, and suggest that temporal changes in expression of sugarcane cited proteins by increasing title of Lxx can result in hormonal imbalance and the decrease of plant growth. The major part of biochemistry analyzes corroborate with previous data obtained in proteomic approach. The RB835486 variety showed an early response to oxidative stress and suggests a greater control of bacterial growth in its tissues, which may be related to the balance of ERO\'s in signaling metabolism in plant pathogen interaction. While the SP80-3280, showed a later induction of antioxidant enzymes, when the bacterium Lxx had the highest titer of bacteria.

O raquitismo das soqueiras (RSD), causado pela bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) é uma das principais doenças na cana-de-açúcar, contudo, as informações sobre a biologia do patógeno, bem como sobre sua interação com cana são limitadas. Desta forma, três estudos foram conduzidos com o objetivo de verificar a interferência de fatores do hospedeiro e do ambiente na cinética populacional da Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) in planta e in vitro. Num primeiro, foi quantificada, através de PCR em tempo real (qPCR), a colonização da bactéria de plantas de duas variedades submetidas a estresse por restrição hídrica e por injúria mecânica infligida através de corte da planta. Num segundo, o desenvolvimento in vitro da bactéria foi avaliado, por 10 dias, em resposta à adição ao meio de cultivo de fluido vascular de plantas de cana. Já o terceiro estudo avaliou o efeito do hormônio ácido abscísico (ABA) na cinética populacional de Lxx em cana. No primeiro estudo, os resultados apontaram efeito positivo tanto do estresse hídrico como da injúria no título bacteriano em plantas da variedade CB 49-260. Já na variedade RB83 5486, não houve efeito significativo destes agentes de estresse no título bacteriano. No segundo estudo, o maior desenvolvimento da população de Lxx ocorreu em meio de cultivo sem adição de fluido vascular, ao passo que o desenvolvimento da população em presença de fluido da variedade resistente não inoculada com Lxx foi maior, quando em presença de fluido de plantas da mesma variedade inoculadas com a bactéria. A adição de fluido vascular da variedade suscetível, por outro lado, inibiu substancialmente o desenvolvimento das culturas bacterianas. A análise cromatográfica do fluido vascular indicou diferenças na concentração de compostos do fluido das duas variedades, bem como entre plantas da mesma variedade inoculadas ou não com a bactéria. No terceiro estudo, apesar das variações nos títulos da Lxx detectados ao longo do tempo, tanto nas plantas testemunhas como nas plantas tratadas com ABA, não houve diferenças significativas (p>0,05) entre os tratamentos dentro de um período de avaliação de 4 meses. Em seu conjunto, os resultados, além de fornecerem informações inéditas sobre a interação entre Lxx e cana, ainda permitiram direcionar futuros estudos a fim de aprimorar o conhecimento sobre os mecanismos de colonização do hospedeiro desta bactéria. / Ratoon Stunting Disease (RSD) caused by the bacterium Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) is a major disease in sugarcane; however, information on the biology of this pathogen and on its interaction with sugarcane is limited. Three studies were conducted to analyze effects of the host and environment on the population kinetics of Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) in plant and in vitro. In the first treatment, we used real time PCR (qPCR) to quantify bacterial colonization in two sugarcane varieties subjected to water stress and mechanical injury. In the second treatment, we evaluated the in vitro growth of the bacteria for 10 days after the addition of 15% of sugarcane vascular fluid to the culture medium. The third treatment evaluated the effect of the application of abscisic acid (ABA) on Lxx colonization in sugarcane. In the first treatment, the results showed an increase in Lxx colonization in the variety CB 49-260 exposed to water stress and mechanical injury. For the variety RB83 5486, there was no significant effect of these stresses on the bacterial colonization. In the second treatment, the greatest development of Lxx population occurred in the culture medium without the addition of vascular fluid (control), while bacterial population in the presence of fluid from resistant variety non-inoculated with Lxx was greater, compared to the growth in the presence of plant fluids of the same variety inoculated with the bacteria. The addition of vascular fluid of the susceptible variety, on the other hand, significantly inhibited bacterial growth. The chromatographic analysis of the vascular fluid indicated differences in the compounds concentration in the fluid of the two varieties, as well as in plants of the same variety inoculated or not with the bacteria. In the third study, despite variations in Lxx colonization detected over time, the control plants and plants treated with ABA showed no significant differences (p> 0.05) among treatments during the trial period of four months. The results, in addition to providing new information about the interaction between Lxx and sugarcane, allowed to direct further studies on mechanisms of host colonization of this bacterium.

O raquitismo das soqueiras (RSD), causado pela bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) é uma das principais doenças na cana-de-açúcar, contudo, as informações sobre a biologia do patógeno, bem como sobre sua interação com cana são limitadas. Desta forma, três estudos foram conduzidos com o objetivo de verificar a interferência de fatores do hospedeiro e do ambiente na cinética populacional da Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) in planta e in vitro. Num primeiro, foi quantificada, através de PCR em tempo real (qPCR), a colonização da bactéria de plantas de duas variedades submetidas a estresse por restrição hídrica e por injúria mecânica infligida através de corte da planta. Num segundo, o desenvolvimento in vitro da bactéria foi avaliado, por 10 dias, em resposta à adição ao meio de cultivo de fluido vascular de plantas de cana. Já o terceiro estudo avaliou o efeito do hormônio ácido abscísico (ABA) na cinética populacional de Lxx em cana. No primeiro estudo, os resultados apontaram efeito positivo tanto do estresse hídrico como da injúria no título bacteriano em plantas da variedade CB 49-260. Já na variedade RB83 5486, não houve efeito significativo destes agentes de estresse no título bacteriano. No segundo estudo, o maior desenvolvimento da população de Lxx ocorreu em meio de cultivo sem adição de fluido vascular, ao passo que o desenvolvimento da população em presença de fluido da variedade resistente não inoculada com Lxx foi maior, quando em presença de fluido de plantas da mesma variedade inoculadas com a bactéria. A adição de fluido vascular da variedade suscetível, por outro lado, inibiu substancialmente o desenvolvimento das culturas bacterianas. A análise cromatográfica do fluido vascular indicou diferenças na concentração de compostos do fluido das duas variedades, bem como entre plantas da mesma variedade inoculadas ou não com a bactéria. No terceiro estudo, apesar das variações nos títulos da Lxx detectados ao longo do tempo, tanto nas plantas testemunhas como nas plantas tratadas com ABA, não houve diferenças significativas (p>0,05) entre os tratamentos dentro de um período de avaliação de 4 meses. Em seu conjunto, os resultados, além de fornecerem informações inéditas sobre a interação entre Lxx e cana, ainda permitiram direcionar futuros estudos a fim de aprimorar o conhecimento sobre os mecanismos de colonização do hospedeiro desta bactéria. / Ratoon Stunting Disease (RSD) caused by the bacterium Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) is a major disease in sugarcane; however, information on the biology of this pathogen and on its interaction with sugarcane is limited. Three studies were conducted to analyze effects of the host and environment on the population kinetics of Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) in plant and in vitro. In the first treatment, we used real time PCR (qPCR) to quantify bacterial colonization in two sugarcane varieties subjected to water stress and mechanical injury. In the second treatment, we evaluated the in vitro growth of the bacteria for 10 days after the addition of 15% of sugarcane vascular fluid to the culture medium. The third treatment evaluated the effect of the application of abscisic acid (ABA) on Lxx colonization in sugarcane. In the first treatment, the results showed an increase in Lxx colonization in the variety CB 49-260 exposed to water stress and mechanical injury. For the variety RB83 5486, there was no significant effect of these stresses on the bacterial colonization. In the second treatment, the greatest development of Lxx population occurred in the culture medium without the addition of vascular fluid (control), while bacterial population in the presence of fluid from resistant variety non-inoculated with Lxx was greater, compared to the growth in the presence of plant fluids of the same variety inoculated with the bacteria. The addition of vascular fluid of the susceptible variety, on the other hand, significantly inhibited bacterial growth. The chromatographic analysis of the vascular fluid indicated differences in the compounds concentration in the fluid of the two varieties, as well as in plants of the same variety inoculated or not with the bacteria. In the third study, despite variations in Lxx colonization detected over time, the control plants and plants treated with ABA showed no significant differences (p> 0.05) among treatments during the trial period of four months. The results, in addition to providing new information about the interaction between Lxx and sugarcane, allowed to direct further studies on mechanisms of host colonization of this bacterium.