Orientador: Pedro de Oliva Neto / Banca: Valéria Marta Gomes de Lima / Banca: Ivanise Guilherme Branco / Resumo: Xanthomonas campestris é uma bactéria fitopatogênica que causa a podridão negra no sistema vascular das plantas da família das cruciferaceaes. Produz um exopolissacarídeo denominado goma xantana, que possui propriedades reológicas únicas sendo utilizada amplamente como agente de suspensão, espessante, emulsionante e estabilizante. É aplicados em indústrias petrolíferas, alimentícias, farmacêuticas, mineração, têxtil, termoquímicas, tintas, cosméticos e produtos agropecuários. O Brasil é um grande produtor mundial de cana de açúcar e álcool etílico. Produtos estes utilizados para a produção de xantana; o primeiro como substrato da fermentação e o segundo para a separação da goma. Apesar de todo esse potencial, o Brasil importa grande quantidade de goma xantana que poderá ser produzida com grande competitividade internacional. Portanto, este trabalho objetivou a utilização da técnica de irradiação ultravioleta, em uma linhagem específica de Xanthomonas campestris, para a obtenção de mutantes estáveis que possam melhorar o rendimento e/ou qualidade de goma obtida. A quantificação foi realizada através da determinação da biomassa, viscosidade, cálculos do rendimento da biomassa e goma. A irradiação UV por 600 segundos causou uma redução de 92,2% na população irradiada e as linhagens sobreviventes foram isoladas e analisadas nos testes de produção e viscosidade da goma xantana. As linhagens I6, I7, I9 e I10 apresentaram um aumento de 102% na produção de goma comparando com a linhagem não irradiada. Em relação à viscosidade do caldo, as linhagens irradiadas obtiveram um aumento de 48% comparadas com as não irradiadas de 20 e 30 rpm. A viscosidade da solução de goma xantana 1%, também foram superiores quando comparadas com a não irradiada. O aumento de...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Xanthomonas campestris is fitopatogenic bacterium that causes the black rotten in the vascular system of the plants of the family of the cruciferaceaes. It produces an exopolysaccharides that forms the xanthan gum, which is used in ample variety as agent of suspension, thicker, emulsifier and stabilizing, and singular rheological properties. It is applied in petroliferous, nourishing, pharmaceutical industries, of mining, textile, thermo chemistries, inks, cosmetics and farming products. Brazil is the worldwide producing greater of sugar cane of sugar and ethyl alcohol. Products theses used for the xanthan production; the first one as substratum of the fermentation, and the second as for the separation of the gum. Despite all this potential, the Brazil imports lot of xanthan gum that could be produced with great international competitiveness. This aimming work the used of the ultraviolet technique of irradiation in a specific strain of Xanthomonas campestris to obtain the mutants that can improve the income and/or quality of produced gum, through the determination of the biomass, viscosity, calculations of the income of the biomass and gum. The UV irradiation during 60 seconds caused a reduce of the 92.2% in the irradiated strains and the survived strains were isolated and analysed in the tests of production and viscosity of xanthan gum. The strains I6, I7, I9 e I10 showed increased in the xanthan production of 102% comparing with the non-irradiated strain. In relation the viscosity of the broth the irradiated strains the increase of 48% in shear rate of 20 and 30 rpm compared with the no irrdiated. The viscosity of the xanthan solution 1% irradiated were higher also whwn compared with no irradiated in both shear rate (20 and 30 rpm. The increase of viscosity was of 17% to rotational speed of 20 rpm and 16% to 30 rpm. The ...(Complete abstract click electronic access below) / Mestre

The topic of this thesis is focused on the testing of resistance of selected Brassica species to the black rot infection and viral mosaics caused by economically important pathogens of Brassicaceae family. The theoretical part describes characteristics of causal pathogens - Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc), Turnip mosaic virus (TuMV) and Turnip yellow mosaic virus (TYMV), and summarize the current state of a resistance study of these pathogens in the Brassicaceae family. The thesis also describes modern molecular methods used for the detection of bacterial and viral pathogens. In the experimental part, the detections of Xcc, TuMV and TYMV pathogens were optimized by PCR and RT-PCR. For bacterium Xcc, the Real-time PCR targeting a part of the zur gene sequence was designed using a TaqMan® probe. This detection system was subsequently processed in the form of a certified methodology for use in diagnostics. To increase the specificity, Real-time PCR targeting zur gene was involved in the Multiplex Real time PCR reaction. Then the dynamics of the Xcc infection was monitored in 6 hybrid cabbage cultivars. The testing of resistance to the black rot disease was optimized by the procedure including artificial inoculations using the suspension of the Xcc isolates HRIW 3811, 3971A and 1279A and the SU1 isolate originated from the Czech Republic. In a four-year experiment, the total of 42 homozygous breeding lines and 4 hybrid cultivars were tested, where 5 lines were recommended for breeding for resistance to the black rot disease. For the detection of TuMV and TYMV viruses, Real-time RT-PCR approaches based on the TaqMan® probe and SYBR Green dye were tested. The target region of both detections was the coat protein. The TuMV detection has been optimized for SYBR Green approach; for the TYMV detection, the use of the TaqMan® probe has been recommended. Detection systems were used to evaluate artificial inoculations of 6 cabbage cultivars by individual viruses. The tested plants did not show visual symptoms of infection therefore the presence of viruses was evaluated by Real-time RT PCR. The system designed for TYMV detected the presence of virus in all tested samples, TuMV was detected only in two samples. Negative detection results are probably in connection with the absence of TuMV symptoms which indicates unsuccesful plant inoculation. For both detection systems, it was recommended the verification on a wider range of viral isolates prior to standard use in diagnostics

A demanda por combustíveis baseados em recursos renováveis é alta nos dias de hoje e tende a aumentar bastante no futuro. No Brasil, indústrias de biocombustíveis produzem principalmente etanol a partir cana-de-açúcar. A biomassa lignocelulósica, compreendendo resíduos de culturas, resíduos florestais, sólidos urbanos, é explorada como um elevado potencial secundário na produção de biocombustíveis, mesmo na categoria de subprodutos, eliminando assim os usos competitivos. Para tornar a produção de etanol de segunda geração a partir da cana-de-açúcar economicamente sustentável, é imprescindível utilizar fração hemicelulósica da biomassa, o que corresponde de 20% a 25%, sendo a xilose seu principal componente. Saccharomyces cerevisiae não fermenta xilose, entretanto, xilulose pode ser fermentada. Portanto a busca e o estudo de enzimas que procedem com a conversão de xilose em xilulose (em condições sinérgicas às da fermentação alcoólica) se torna de extrema importância no que se refere ao aproveitamento da hemicelulose para a geração de etanol de segunda-geração. Xilose isomerases (XI) de três microorganismos diferentes (de Xanthomonas campestris pv. Campestris [Xyl_Xcc], Bifidobacterium adolescentis [Xyl_Bad] e de Lactobacillus crispatus [Xyl_LCr]) são o objeto de estudo deste projeto. A partir do conteúdo genômico desses três microorganismos, foi realizada a amplificação do gene xylA (que codifica para XI), via Clonagem Independente de Ligação/Ligase (do inglês, LIC) e clonagem em vetor de expressão pPROEX HTa adaptado para LIC, e superexpressão em Escherichia coli BL21 (DE3). As XIs foram então extraídas e purificadas por cromatografia de afinidade com metal quelado, seguida de cromatografia de exclusão molecular. Nessa etapa, as massas moleculares e raios hidrodinâmicos (RH) foram estimados, tanto por cromatografia de exclusão molecular quanto em gel nativo, revelando que Xyl_Xcc e Xyl_Bad se apresentam diméricas enquanto Xyl_LCr monomérica. Subseqüentemente, foram realizados testes de atividade em diferentes condições (pHs e temperaturas), para mapear condições ótimas de reação. A atividade ótima de ambas Xyl_Xcc e Xyl_Bad foi ao redor do pH 5,5, com temperaturas ótimas girando em torno de 60°C. Xyl_LCr se mostrou sem atividade. Além disso, o monitoramento da estabilidade térmica das XIs foi realizado através de espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e espectroscopia de dicroísmo circular (CD). As estabilidades térmicas da estrutura secundária e da estrutura terciária como um todo parecem aumentadas com a elevação do pH. Entretanto, isso não condiz com perfil de atividade dessas enzimas, visto que a atividade ótima se apresentou deslocada para valores de pHs ácidos. Modelos de baixa resolução obtidos por SAXS foram alinhados e sobrepostos às estruturas de alta resolução de proteínas homólogas, revelando um bom ajuste da forma tetramérica para Xyl_Bad e Xyl_Xcc e monomérica para Xyl_LCr. Portanto, levanta-se a hipótese da dissociação do tetrâmero em dímeros, possivelmente causado pela interação (mecânica) com o sistema de emaranhados do gel nativo e com os poros da coluna de exclusão molecular. Foram obtidos cristais de Xyl_Bad e Xyl_Xcc, e esses foram submetidos à difração de raios-X, revelando a presença de um domínio conservado na maioria das XIs reportadas, formado por um barril α⁄β (N-terminal). As estruturas estão em fase avançada de refinamento. Ao final, são propostos estudos futuros que complementem os resultados apresentados, e que poderão comprovar as hipóteses criadas a partir deste trabalho. / The demand for fuels based on renewable resources is high these days and tends to increase considerably in the future. In Brazil, biofuels industries mainly produce ethanol from sugarcane. The lignocellulosic biomass, including crop residues, forest residues, urban solids, is explored as a secondary high potential for biofuels production, in the same category of products, thus eliminating the competing uses. To make the production of sugarcane secondgeneration ethanol economically sustainable, it is essential to use the hemicellulose fraction of the biomass, which corresponds from 20% to 25%, the main component represented by xylose. Saccharomyces cerevisiae doesnt ferment xylose, however, xylulose may befermented. Therefore the research and study of enzymes that carry out the conversion of xylose to xylulose (in synergistic fermentation conditions) become very important with regard to the use of hemicellulose in second-generation ethanol production. Xylose isomerases (XI) from three different microorganisms (Xanthomonas campestris pv. Campestris [Xyl_Xcc], Bifidobacterium adolescentis [Xyl_Bad] and Lactobacillus crispatus [Xyl_Lcr]) are the target of this project. From the genomic content of these three organisms, gene amplification of the xylA gene (encoding XI) was performed, via Ligand / Ligation Independent Cloning (LIC) and cloning in LIC adapted pPROEX HTA expression vector , with overexpression in Escherichia coli BL21 (DE3). The XIs were then extracted and purified by affinity metal quelate chromatography, followed by size exclusion chromatography. At that time, the molecular weight and hydrodynamic radius (RH) were estimated both by size exclusion chromatography and native gel, suggesting that Xyl_Xcc and Xyl_Bad were as dimers in solution, while Xyl_Lcr as monomer. Subsequently, activity assays were performed in different conditions (pH and temperature), to find out the optimum reaction conditions. The optimal activity of both Xyl_Xcc and Xyl_Bad was around pH 5.5, with optimum temperatures hovering around 60°C. Xyl_Lcr showed no activity. Furthermore, monitoring the thermalstability of XIs was performed by small angle X-ray scattering (SAXS) and circular dichroism spectroscopy (CD). The thermal stabilities of the secondary structure and tertiary structure as a whole appear increased with increasing pH. However, this does not match with the activity profiles of these enzymes, since they showed optimal activity shifted to acidic pHs. SAXS low-resolution models were aligned and superimposed on high resolution structures of homologous proteins, revealing a concordance of the tetrameric form of Xyl_Xcc and Xyl_Bad in solution and monomeric form of Xyl_Lcr. Thus arises the possibility of dissociation of tetramer into dimers, possibly caused by interaction (mechanical) system with the tangles of native gel and pores of molecular exclusion column. Crystals were obtained from Xyl_Bad and Xyl_Xcc, and these were subjected to X-ray diffraction to generate high resolution structures, revealing the presence of a conserved domain in the most reported XIs, consisting of a α⁄ β barrel (N-terminus). The structures are in an advanced stage of refinement. Finally, future studies are proposed to complement the results presented, which may prove the hypotheses generated from this work.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2017-02-20T14:28:26Z No. of bitstreams: 1 Adriano Marcio Freire da Silva.pdf: 233973 bytes, checksum: 8365664074820b5955fb940c37b47616 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T14:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriano Marcio Freire da Silva.pdf: 233973 bytes, checksum: 8365664074820b5955fb940c37b47616 (MD5) Previous issue date: 2009-02-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Bacterial canker (Xanthomonas campestris pv. viticola) (Xcv) caused great damage to the grapevine cultivation in the Vale do Submédio São Francisco. In the first paper techniques of in vitro tissue culture in modified Galzy medium (MGM) were studied in order to eliminate Xcv from ‘Red Globe’ grapevine plants. The first experiment aimed to select the ideal length of apex and axillary’s buds for cultivation in MGM; the second to verify the effect of the thermotherapy (38ºC/four weeks) associated to the MGM cultivation; and the third intended to test antibiotics to eliminate Xcv from explants taken from infected grapevines. All plants obtained without contamination in vitro and culture media contaminated were indexed by using the semi-selective culture media nutrient agar-dextrose-yeast extract-ampicilin (NYDAM) followed by a pathogenicity test. The cultivation of 3 mm explants permitted to obtain plants free of bacteria with regeneration 14.3 times higher than 1 mm explants. The thermotherapy of infected plants associated to the in vitro culture did not eliminate the pathogen. The cultivationof 10 mm explants for 40 days in MGM+cefotaxime (300 mg L-1) eliminated Xcv from grapevine plants. The indexation in NYDAM permitted the visualization of specific Xcv growing. The indexation of in vitro regenerated grapevine plants for Xcv infection by using NYDAM medium is an economic and efficient alternative for production of selected plants. It is known that pruning residues of infected plants abandoned in the grapevine plantations are important source of disease primary inoculum and that burning is recommended as control measure. Thus the second paper investigated the survival of Xcv in infected tissues and the use of composting to eradicate Xcv associated with crop residues. Plants of grapevine “Festival’ were inoculated with a mutant resistant to rifampicin Xcv2Rif and at the time they presented high disease severity, fragmented shoots and entire leaves were placed in mesh bags. These bagswere placed on the surface of microplots in experimental area (experiment 1) and inside compost piles of grapevine pruning residues (experiment 2). The survival of Xcv2Rif in grapevine infected tissue was monitored in the culture medium NYDAM + rifampicin (0,1g L-1) + azoxystrobim (0,16 g L-1), at 8 and 10 days intervals from 1 and 2 experiment setting, respectively. In the experiment 1 tissue decomposition was also evaluated and in the experiment 2, pile temperature curves, phenolyc content, and fungi and bacteria antagonistic to Xcv2Rif were analyzed. The pathogen survived in high densities (104 a 106 CFU g-1) for at least 80 days in grapevine-infected tissues on soil surface. Then grapevine-pruning residues are important inoculum source for other plants in the vineyard. The composting process eliminated Xcv2Rif from crop residues in 10 days due to high temperatures in piles, liberation of phenolyc compounds during the process and microbial antagonism. Therefore the composting is a viable and safemethod to manage pruning residues in grapevine plantations without problems of Xcv survival and without losing of an important source of organic matter for the culture. / O cancro-bacteriano causado por Xanthomonas campestris pv. viticola (Xcv) é responsável por grandes prejuízos ao cultivo de videira no Vale do Submédio São Francisco. No primeiro trabalho, técnicas de cultura de tecidos em meio de Galzy modificado (MGM) foram estudadas visando eliminar Xcv de mudas de videira ‘Red Globe’. O primeiro experimento visou selecionar o tamanho ideal de ápices e gemas axilares para o cultivo em MGM; o segundo, verificar o efeito da termoterapia de mudas (38ºC/quatro semanas) associada ao cultivo em MGM; e o terceiro, testar antibióticos para eliminação de Xcv em explantes oriundos de videiras infectadas. Todas as plantas obtidas sem contaminação in vitro e meios de cultivo contaminados foram indexados utilizando o meio ágar nutritivo-dextrose-extrato de leveduraampicilina (NYDAM) seguindo-se teste de patogenicidade. O cultivo de explantes com 3 mm possibilitou a obtenção de plantas livres da bactéria, com regeneração 14,3 vezes maior que explantes de 1 mm de comprimento. A termoterapia de mudas infectadas associada ao cultivo in vitro não eliminou o patógeno. O cultivo de explantes com 10 mm durante 40 dias em MGM+cefotaxima (300 mg L-1) proporcionou limpeza clonal das mudas. A indexação em NYDAM permitiu a visualização do crescimento de Xcv. A indexação de plantas de videira regeneradas in vitro quanto à infecção por Xcv utilizando NYDAM é uma alternativa econômica e eficiente para produção de plantas selecionadas. Sabe-se que restos de poda de plantas infectadas deixados no parreiral são importante fonte de inóculo primário da doença, recomendando-se a queima como medida de controle. No segundo trabalho, investigou-se a sobrevivência de Xcv em tecidos de videira infectados e o uso da compostagem para erradicação de Xcv em associação com restos culturais. Mudas de videira ‘Festival’ foram inoculadas com omutante resistente a rifampicina Xcv2Rif e quando apresentavam alta severidade da doença, ramos fragmentados e folhas inteiras foram acondicionados em bolsas de malha plástica. Estas foram alocadas na superfície de microparcelas em área experimental (experimento 1) e no interior de pilhas de compostagem de restos de poda de videira (experimento 2). A sobrevivência de Xcv2Rif em tecidos infectados de videira foi monitorada em meio NYDAM + rifampicina (0,1g L-1) + azoxystrobim (0,16 g L-1), a intervalos de 8 e 10 dias a partir do início do experimento, respectivamente nos experimentos 1 e 2. No experimento 1, foi também avaliada a decomposição de tecidos e no experimento 2, as curvas de temperatura das pilhas, conteúdo de fenóis, e presença de microbiota fúngica e bacteriana antagonista a Xcv2Rif. O patógeno sobreviveu em altas densidades (104 a 106 UFC g-1) por pelo menos 80 dias em tecidos infectados de videira na superfície do solo. Portanto, restos de poda de videira constituem importante fonte de inóculo primário para infecção de outras plantas no parreiral. O processo de compostagem eliminou Xcv2Rif de restos culturais em 10 dias, devido às altas temperaturas alcançadas pelas pilhas, liberação de compostos fenólicos durante o processo e antagonismo microbiano. Desta forma, a compostagem constitui uma maneira viável e segura de manejar os restos de poda em parreirais, sem perigo de sobrevivência de Xcv e sem que haja a perda de uma importante fonte de matéria orgânica para a cultura.

La transmission à et par la semence correspond à une étape critique dans l'épidémiologie de nombreuses maladies et permet aux microorganismes pathogènes de survivre et d'assurer leur dispersion. Afin d'étudier les mécanismes impliqués dans la transmission à et par la semence, deux pathosystèmes modèles ont été mis au point. Deux agents pathogènes, une bactérie (Xanthomonas campestris pv. campestris), et un champignon (Alternaria brassicicola) ont été sélectionnés pour étudier leur transmission à et par la graine de la plante hôte modèle Arabidopsis thaliana. Nous avons montré par microscopie confocale à balayage laser que la colonisation de la hampe florale par X. campestris pv. campestris est strictement confinée aux tissus vasculaires du xylème. Une approche par microscopie électronique à balayage a permis d'identifier les différentes voies de pénétration d'A. brassicicola dans la silique d'A. thaliana et le mode de colonisation des graines. L'un (Xcc2828, xytA) des deux transporteurs TonB-dépendants testés intervient dans la colonisation des valves et graines mais pas dans la colonisation du xylème de la hampe florale montrant une probable spécificité de ce TBDT pour les xylanes des parois primaires. Nous avons montré que deux facteurs o54 (Xcc1935 Xcc2802) régulent différentiellement l'expression de gènes impliqués dans la mobilité et la formation de bio ilms chez X. campestris pv. Campestris, fonctions indispensables à la transmission à et par la graine. D'autre part, une histidine kinase de groupe III osmosenseur, la proteine AbNik1, intervient lors de la colonisation des graines d'A. thaliana par A. brassicicola.

Resumo: O cancro cítrico está entre as principais doenças que afetam a produção de laranjas no Brasil e é causado pela bactéria fitopatogênica gram-negativa Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). O presente trabalho teve por objetivo analisar a expressão diferencial de proteínas secretadas pela bactéria selvagem e por um mutante (02H02) assintomático, que teve a proteína HrpB4, que participa de seu sistema de secreção tipo III (SSTT) inativada, em condição de cultivo em meio rico CN e em meio XAM1 indutor de hipersensibilidade e patogenicidade (genes hrp). As proteínas secretadas em meio de cultura foram extraídas pela ação do ácido tricloroacético (TCA) e identificadas através de espectrometria de massas. Tais análises identificaram 55 proteínas diferentes secretadas em ambos os meios de cultura, tanto para Xac quanto para 02H02, de modo que 13 destas proteínas são comuns entre a Xac e seu mutante cultivados em XAM1 e 14 são exclusivas para Xac cultivada em XAM1, as quais deixaram de ser secretadas no 02H02. Proteínas relacionadas aos genes reguladores do SSTT foram detectadas em condição infectante para ambas as bactérias, demonstrando a eficácia do meio de cultura XAM1 em induzir Hrp. Foi observado que diversas proteínas secretadas pelo sistema de secreção tipo II (SSTD) em condição infectante para Xac e seu mutante possuem um papel ativo na degradação das paredes celulares do hospedeiro e podem ser reguladas por proteínas controladoras do SSTT. Fatores de sinalização difusíveis produzidos por Xac aparentemente sofreram alteração em sua secreção no mutante devido à inativação do pilus do SSTT, demonstrando a relação dessa molécula com o SSTT. A não detecção de proteínas secretadas diretamente pelo SSTT denota que as mesmas podem estar sendo secretadas no interior de vesículas lipídicas de membrana externa, assim como ocorre em Xanthomonas campestris / Abstract: Citrus canker is among the major diseases which affect citrus production in Brazil and is caused by the gram-negative phytopathogenic bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). This work aimed to analyze the differential expression of secreted proteins by the wild bacterium and by an asymptomatic mutant (02H02), lacking the type III secretion system (TTSS) protein HrpB4, in rich cultivation medium NB and in the hrp inducing medium XAM1. The proteins secreted in all culture media have been extracted by trichloroacetic acid based protocols (TCA) and identified using mass spectrometry. The analysis identified 55 different proteins secreted in both culture medium for Xac and 02H02, of which 13 are common among Xac and its mutant cultivated in XAM1 and 14 proteins are exclusively secreted by Xac cultivated in XAM1. Proteins related to the TTSS regulatory genes have been detected in infecting condition in both bacteria, showing the effectiveness of XAM1 hrp inducing medium. It has been observed that several type II secretion system's secreted proteins showed an active role in host cell wall degradation and may be regulated by type III secretion system's proteins in Xac and 02H02 in infecting condition. Diffusible signal factors produced by wild Xac apparently suffered an altered secretion in the mutant due the inactivation of the type three secretion system's pilus, showing the relationship of this molecule with this secretion system. The lack of detection of proteins secreted by the TTSS denote that these proteins may be secreted in the interior of outer membrane lipid vesicles, just like it was verified in Xanthomonas campestris / Orientador: Jesus Aparecido Ferro / Coorientador: Julio Cezar Franco de Oliveira / Banca: Maria Teresa Marques Novo / Banca: Leandro Márcio Moreira / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-05Bitstream added on 2014-06-13T20:33:53Z : No. of bitstreams: 1 ferreira_rm_me_jabo.pdf: 510263 bytes, checksum: 543073ee3d6f55d77bb1607889dc966f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O cancro cítrico está entre as principais doenças que afetam a produção de laranjas no Brasil e é causado pela bactéria fitopatogênica gram-negativa Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). O presente trabalho teve por objetivo analisar a expressão diferencial de proteínas secretadas pela bactéria selvagem e por um mutante (02H02) assintomático, que teve a proteína HrpB4, que participa de seu sistema de secreção tipo III (SSTT) inativada, em condição de cultivo em meio rico CN e em meio XAM1 indutor de hipersensibilidade e patogenicidade (genes hrp). As proteínas secretadas em meio de cultura foram extraídas pela ação do ácido tricloroacético (TCA) e identificadas através de espectrometria de massas. Tais análises identificaram 55 proteínas diferentes secretadas em ambos os meios de cultura, tanto para Xac quanto para 02H02, de modo que 13 destas proteínas são comuns entre a Xac e seu mutante cultivados em XAM1 e 14 são exclusivas para Xac cultivada em XAM1, as quais deixaram de ser secretadas no 02H02. Proteínas relacionadas aos genes reguladores do SSTT foram detectadas em condição infectante para ambas as bactérias, demonstrando a eficácia do meio de cultura XAM1 em induzir Hrp. Foi observado que diversas proteínas secretadas pelo sistema de secreção tipo II (SSTD) em condição infectante para Xac e seu mutante possuem um papel ativo na degradação das paredes celulares do hospedeiro e podem ser reguladas por proteínas controladoras do SSTT. Fatores de sinalização difusíveis produzidos por Xac aparentemente sofreram alteração em sua secreção no mutante devido à inativação do pilus do SSTT, demonstrando a relação dessa molécula com o SSTT. A não detecção de proteínas secretadas diretamente pelo SSTT denota que as mesmas podem estar sendo secretadas no interior de vesículas lipídicas de membrana externa, assim como ocorre em Xanthomonas campestris / Citrus canker is among the major diseases which affect citrus production in Brazil and is caused by the gram-negative phytopathogenic bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xac). This work aimed to analyze the differential expression of secreted proteins by the wild bacterium and by an asymptomatic mutant (02H02), lacking the type III secretion system (TTSS) protein HrpB4, in rich cultivation medium NB and in the hrp inducing medium XAM1. The proteins secreted in all culture media have been extracted by trichloroacetic acid based protocols (TCA) and identified using mass spectrometry. The analysis identified 55 different proteins secreted in both culture medium for Xac and 02H02, of which 13 are common among Xac and its mutant cultivated in XAM1 and 14 proteins are exclusively secreted by Xac cultivated in XAM1. Proteins related to the TTSS regulatory genes have been detected in infecting condition in both bacteria, showing the effectiveness of XAM1 hrp inducing medium. It has been observed that several type II secretion system’s secreted proteins showed an active role in host cell wall degradation and may be regulated by type III secretion system’s proteins in Xac and 02H02 in infecting condition. Diffusible signal factors produced by wild Xac apparently suffered an altered secretion in the mutant due the inactivation of the type three secretion system’s pilus, showing the relationship of this molecule with this secretion system. The lack of detection of proteins secreted by the TTSS denote that these proteins may be secreted in the interior of outer membrane lipid vesicles, just like it was verified in Xanthomonas campestris

A demanda por combustíveis baseados em recursos renováveis é alta nos dias de hoje e tende a aumentar bastante no futuro. No Brasil, indústrias de biocombustíveis produzem principalmente etanol a partir cana-de-açúcar. A biomassa lignocelulósica, compreendendo resíduos de culturas, resíduos florestais, sólidos urbanos, é explorada como um elevado potencial secundário na produção de biocombustíveis, mesmo na categoria de subprodutos, eliminando assim os usos competitivos. Para tornar a produção de etanol de segunda geração a partir da cana-de-açúcar economicamente sustentável, é imprescindível utilizar fração hemicelulósica da biomassa, o que corresponde de 20% a 25%, sendo a xilose seu principal componente. Saccharomyces cerevisiae não fermenta xilose, entretanto, xilulose pode ser fermentada. Portanto a busca e o estudo de enzimas que procedem com a conversão de xilose em xilulose (em condições sinérgicas às da fermentação alcoólica) se torna de extrema importância no que se refere ao aproveitamento da hemicelulose para a geração de etanol de segunda-geração. Xilose isomerases (XI) de três microorganismos diferentes (de Xanthomonas campestris pv. Campestris [Xyl_Xcc], Bifidobacterium adolescentis [Xyl_Bad] e de Lactobacillus crispatus [Xyl_LCr]) são o objeto de estudo deste projeto. A partir do conteúdo genômico desses três microorganismos, foi realizada a amplificação do gene xylA (que codifica para XI), via Clonagem Independente de Ligação/Ligase (do inglês, LIC) e clonagem em vetor de expressão pPROEX HTa adaptado para LIC, e superexpressão em Escherichia coli BL21 (DE3). As XIs foram então extraídas e purificadas por cromatografia de afinidade com metal quelado, seguida de cromatografia de exclusão molecular. Nessa etapa, as massas moleculares e raios hidrodinâmicos (RH) foram estimados, tanto por cromatografia de exclusão molecular quanto em gel nativo, revelando que Xyl_Xcc e Xyl_Bad se apresentam diméricas enquanto Xyl_LCr monomérica. Subseqüentemente, foram realizados testes de atividade em diferentes condições (pHs e temperaturas), para mapear condições ótimas de reação. A atividade ótima de ambas Xyl_Xcc e Xyl_Bad foi ao redor do pH 5,5, com temperaturas ótimas girando em torno de 60°C. Xyl_LCr se mostrou sem atividade. Além disso, o monitoramento da estabilidade térmica das XIs foi realizado através de espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e espectroscopia de dicroísmo circular (CD). As estabilidades térmicas da estrutura secundária e da estrutura terciária como um todo parecem aumentadas com a elevação do pH. Entretanto, isso não condiz com perfil de atividade dessas enzimas, visto que a atividade ótima se apresentou deslocada para valores de pHs ácidos. Modelos de baixa resolução obtidos por SAXS foram alinhados e sobrepostos às estruturas de alta resolução de proteínas homólogas, revelando um bom ajuste da forma tetramérica para Xyl_Bad e Xyl_Xcc e monomérica para Xyl_LCr. Portanto, levanta-se a hipótese da dissociação do tetrâmero em dímeros, possivelmente causado pela interação (mecânica) com o sistema de emaranhados do gel nativo e com os poros da coluna de exclusão molecular. Foram obtidos cristais de Xyl_Bad e Xyl_Xcc, e esses foram submetidos à difração de raios-X, revelando a presença de um domínio conservado na maioria das XIs reportadas, formado por um barril α⁄β (N-terminal). As estruturas estão em fase avançada de refinamento. Ao final, são propostos estudos futuros que complementem os resultados apresentados, e que poderão comprovar as hipóteses criadas a partir deste trabalho. / The demand for fuels based on renewable resources is high these days and tends to increase considerably in the future. In Brazil, biofuels industries mainly produce ethanol from sugarcane. The lignocellulosic biomass, including crop residues, forest residues, urban solids, is explored as a secondary high potential for biofuels production, in the same category of products, thus eliminating the competing uses. To make the production of sugarcane secondgeneration ethanol economically sustainable, it is essential to use the hemicellulose fraction of the biomass, which corresponds from 20% to 25%, the main component represented by xylose. Saccharomyces cerevisiae doesnt ferment xylose, however, xylulose may befermented. Therefore the research and study of enzymes that carry out the conversion of xylose to xylulose (in synergistic fermentation conditions) become very important with regard to the use of hemicellulose in second-generation ethanol production. Xylose isomerases (XI) from three different microorganisms (Xanthomonas campestris pv. Campestris [Xyl_Xcc], Bifidobacterium adolescentis [Xyl_Bad] and Lactobacillus crispatus [Xyl_Lcr]) are the target of this project. From the genomic content of these three organisms, gene amplification of the xylA gene (encoding XI) was performed, via Ligand / Ligation Independent Cloning (LIC) and cloning in LIC adapted pPROEX HTA expression vector , with overexpression in Escherichia coli BL21 (DE3). The XIs were then extracted and purified by affinity metal quelate chromatography, followed by size exclusion chromatography. At that time, the molecular weight and hydrodynamic radius (RH) were estimated both by size exclusion chromatography and native gel, suggesting that Xyl_Xcc and Xyl_Bad were as dimers in solution, while Xyl_Lcr as monomer. Subsequently, activity assays were performed in different conditions (pH and temperature), to find out the optimum reaction conditions. The optimal activity of both Xyl_Xcc and Xyl_Bad was around pH 5.5, with optimum temperatures hovering around 60°C. Xyl_Lcr showed no activity. Furthermore, monitoring the thermalstability of XIs was performed by small angle X-ray scattering (SAXS) and circular dichroism spectroscopy (CD). The thermal stabilities of the secondary structure and tertiary structure as a whole appear increased with increasing pH. However, this does not match with the activity profiles of these enzymes, since they showed optimal activity shifted to acidic pHs. SAXS low-resolution models were aligned and superimposed on high resolution structures of homologous proteins, revealing a concordance of the tetrameric form of Xyl_Xcc and Xyl_Bad in solution and monomeric form of Xyl_Lcr. Thus arises the possibility of dissociation of tetramer into dimers, possibly caused by interaction (mechanical) system with the tangles of native gel and pores of molecular exclusion column. Crystals were obtained from Xyl_Bad and Xyl_Xcc, and these were subjected to X-ray diffraction to generate high resolution structures, revealing the presence of a conserved domain in the most reported XIs, consisting of a α⁄ β barrel (N-terminus). The structures are in an advanced stage of refinement. Finally, future studies are proposed to complement the results presented, which may prove the hypotheses generated from this work.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Xanthomonas campestris pv. campestris is a phytopathogenic bacterium, the causative agent of black rot in crucifers. For the control of plant pathogens diseases, there is the use of bacteria with activity antagonistic to the pathogen. Recent studies show that Bacillus species have on X. campestris a strong biological control. One of the mechanisms of this control is the production of secondary metabolites by these species. The objective of this work was to select bacteria X. campestris and antagonists to evaluate the antimicrobial activity of extracellular filtered bacteria (FEB) antagonist activity. To this, 257 bacteria isolated from a suppressive soil. They were evaluated in vitro antagonist activity by the technique of double layer. Ninety-two isolates (44.6%) were able to inhibit growth of the target pathogen (X.campestris). Of the 92 isolates selected on double layer of the test, 51 (55.43%) showed inhibition of growth of X. campestris on the inhibition assays with FEB in liquid medium. Thirteen of 50% or more inhibited the growth of the target pathogen, and the FEB-8, FEB-31-FEB 68, FEB 74-FEB-87 and were able to inhibit 100% growth of X. campestris. The FEB isolated TC-DT08, belonging to the genus Paenibacillus, it was used for in vivo tests in plant farming kale. The artificial inoculation kale with X. campestris pretreated with FEB-08 showed that the bacterium loses the ability to colonize and cause the cabbage black rot, indicating the potential use of this isolate to protect kale butter infection by X. campestris. / Xanthomonas Campestris. pv campestris é uma bactéria fitopatogênica, agente causal da podridão negra em crucíferas. Dentre os mecanismos para o controle de doenças de fitopatógenos, destaca-se o uso de bactérias com atividade antagonista ao patógeno. Estudos recentes mostram que espécies de Bacillus exercem sobre X. Campestris um forte controle biológico. Um dos mecanismos deste controle é a produção de metabólitos secundários por essas espécies. O objetivo deste trabalho foi selecionar bactérias antagonistas a X. campestris e avaliar a atividade antimicrobiana dos filtrados extracelulares das bactérias (FEB) com atividade antagonista. Para isso, 257 bactérias isoladas de solos supressivos foram avaliadas quanto a atividade antagonista in vitro pela técnica da dupla camada. Noventa e dois isolados (44,6%) foram capazes de inibir o crescimento do fitopatógeno alvo (X.campestris). Dentre os 92 isolados selecionados no teste da dupla-camada, 51 (55,43%) apresentaram inibição do crescimento da X. campestris nos ensaios de inibição com os FEB em meio líquido. Treze destes inibiram 50% ou mais do crescimento do fitopatógeno-alvo, sendo que os FEB-08, FEB-31, FEB-68, FEB-74 e FEB-87 foram capazes de inibir 100% do crescimento de Xanthomonas campestris. O FEB do isolado TC-DT08, pertencente ao gênero Paenibacillus, foi utilizado para testes in vivo em plantas de couve-manteiga, em condições de casa de vegetação. A inoculação artificial de couve-manteiga com X. campestris pré-tratada com o FEB-8 demonstrou que a bactéria perde a habilidade de colonizar a couve e causar a podridão negra, o que indica o potencial do uso deste isolado para proteger a couve-manteiga da infecção por X. campestris.

La laitue (Lactuca sativa) est une culture d'importance au Québec qui est affectée par de nombreux agents pathogènes dont plusieurs bactéries qui causent de lourdes pertes. Actuellement, très peu de produits phytosanitaires sont homologués au Canada pour lutter contre les maladies bactériennes de la laitue notamment la tache bactérienne (Xanthomonas campestris pv. vitians) et la maladie des taches et des nervures noires (Pseudomonas cichorii). Cette étude avait pour objectifs : (1) de déterminer les propriétés antibactériennes envers X. campestris pv. vitians et P. cichorii d'extraits à base de brocoli (Brassica oleracea var. italica), navet (Brassica rapa subsp. rapa), roquette (Eruca sativa), canola (Brassica napus), radis (Raphanus sativus), rhubarbe (Rheum rhabarbarum) et canneberge (Vaccinium macrocarpon); (2) de déterminer in vitro les doses phytotoxiques des extraits chez la laitue et (3) d'évaluer l'effet de l'application foliaire des extraits sur le développement de la tache bactérienne et des symptômes de phytotoxicité chez des laitues cultivées en serre. Les extraits de rhubarbe, de canneberge, de feuilles de radis et de navet ont montré in vitro des propriétés bactéricides contre l'une ou l'autre des bactéries à l'étude. Les doses phytotoxiques déterminées in vitro de chacun des extraits étaient comparables à l'exception de l'extrait de rhubarbe qui présentait des doses phytotoxiques plus élevées. Lors des deux bioessais réalisés en serre, l'application foliaire de l'extrait de rhubarbe a réduit significativement l'incidence ou la sévérité de la tache bactérienne chez les plants de laitue des cultivars Green Tower et Grand Rapids. L'extrait de rhubarbe a toutefois causé sur le feuillage des laitues des symptômes de phytotoxicité dont la sévérité augmentait généralement avec la concentration de l'extrait et le nombre d'application. Il serait intéressant dans les travaux futurs d'identifier la(les) molécule(s) de l'extrait de rhubarbe responsable(s) de l'effet prophylactique et celle(s) causant des symptômes de phytotoxicité.