<p>Thesis submission for Caleb Kell</p>

No description available.

Le cuivre, souvent utilisé pour gérer les bactérioses en agriculture, est largement utilisé dans la lutte contre Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), agent responsable du chancre asiatique des agrumes. La récente détection d’un phénotype résistant au cuivre (CuR) chez Xcc dans deux territoires ultramarins français a motivé une étude génomique qui a révélé, dans les génomes de souches CuR, la présence d’un plasmide conjugatif portant un transposon adaptatif de type Tn3. Sa conservation chez plusieurs espèces de Xanthomonas phytopathogènes suggère le rôle des transferts horizontaux (HGT) dans l’adaptation de Xcc. Nous avons donc analysé, dans l’océan Indien, les relations phylogénétiques de souches sensibles et CuR en prenant en compte à la fois les SNP et les variations de contenu en gènes. La datation de la phylogénie a permis de formuler des scenarii d’introduction de la bactérie dans la région. La phylogénie a montré une structure géographique forte à l’échelle de l’océan Indien, qui s’estompe à l’échelle de la Réunion et disparaît à l’échelle du verger. Au sein des vergers, l’admixture est un élément favorable aux HGT entre souches génétiquement différentes. Ils sont pourtant peu caractérisés chez les bactéries du genre Xanthomonas. Nous avons ainsi analysé la dispersion de l’ensemble des gènes plasmidiques connus de la famille des Xanthomonadaceae dans l’ensemble des génomes bactériens de NCBI, mettant en évidence à la fois la forte prévalence des gènes plasmidiques au sein des Xanthomonadaceae mais aussi la limite taxonomique forte à leur échange par conjugaison. L’importance du mosaïsme plasmidique, en partie lié aux éléments mobiles a aussi été illustrée. L’ensemble de nos résultats souligne l’importance des HGT dans l’évolution des bactéries du genre Xanthomonas, et la nécessité de caractériser finement le contenu et le fonctionnement du génome environnemental des Xanthomonadaceae pour appréhender au mieux l’adaptation de ces bactéries phytopathogènes. / Copper, frequently used in agriculture to control bacterial diseases, is commonly used against Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), the bacterial agent of Asiatic citrus canker. The recent detection of a copper-resistant phenotype in two French overseas regions motivated a genomic study which revealed, in copper-resistant (CuR) strains, a conjugative plasmid encoding an adaptive transposon of the Tn3 family. Its conservation in several Xanthomonas species suggested the role of horizontal gene transfer (HGT) in Xcc adaptation. We therefore analyzed the evolutionary history of susceptible and CuR Xcc strains in the Indian Ocean using both SNP and gene content variations. The dating of the obtained phylogeny allowed us to hypothesize the history of Xcc introduction into the region. The phylogeny showed a strong geographic structure among islands of the Indian Ocean region, which faded at the Réunion scale and disappeared at the grove scale. Among the groves, admixture is a factor favoring HGT between genetically distinct strains. This form of evolution is however largely uncharacterized in the Xanthomonas genus. To fill this gap, we searched genetic homology between the whole known plasmid gene content of the Xanthomonadaceae family and the complete set of genomes hosted in NCBI databases. We highlighted both the ubiquity of plasmid genes in the Xanthomonadaceae family and the taxonomical barrier of their sharing by conjugation. The small fraction of genes that were exchanged through the complete sharing of plasmids also revealed the importance of plasmid mosaicism, partly due to mobile genetic elements. Taken together, our results highlight the importance of bacterial communities in the evolution of phytopathogenic bacteria of the Xanthomonas genus, and the need for a precise characterization of the content and the functioning of the Xanthomonadaceae environmental genome in order to fully apprehend the adaptation of these phytopathogenic bacteria.

Com clima diversificado e terras férteis, o Brasil tem vocação natural para o desenvolvimento agropecuário e todas as suas vertentes. Assim, o agronegócio é hoje a principal locomotiva da economia brasileira, representando cerca de um terço do nosso Produto Interno Bruto (PIB). Nesse contexto, o Brasil é o terceiro maior produtor de frutas do planeta, com destaque para a produção de laranjas. Particularmente, o país lidera a produção mundial de suco de laranja e conta com uma participação de 85% nas exportações deste produto. Porém, um dos principais fatores atuais que restringem os lucros e a expansão da citricultura é o controle fitossanitário. Atualmente, dentre as principais doenças podemos destacar o HLB e o cancro cítrico. Ambas, doenças bacterianas que não têm cura comprometem a produção e desenvolvimento da fruta e levam à morte da árvore. Dessa maneira, o monitoramento destas é fundamental para evitar danos aos frutos e a necessidade da erradicação de plantações inteiras. O presente trabalho avaliou o emprego das técnicas de Espectroscopia de Fluorescência Induzida por Laser (LIFS) e Espectroscopia de Emissão Óptica com Plasma Induzido por Laser (LIBS) como forma de diagnóstico destas doenças, se apresentando como uma alternativa às inspeções visuais e ao PCR utilizados atualmente. Para isso, folhas de citros in natura provenientes de plantas sadias, com HLB ou com cancro foram amostradas e medidas com ambos os sistemas. Através do sistema LIFS foi realizado um estudo de precocidade no diagnóstico do HLB. Este sistema fotônico pôde detectar a doença até 21 meses antes do aparecimento dos primeiros sintomas visuais. Foram utilizados classificadores sazonais, criados a partir de Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) e conjuntos de calibração previamente avaliados. Quanto ao cancro cítrico e o sistema LIFS, taxas de acerto superiores a 90% foram alcançadas nos melhores casos de validação cruzada dos dados. A diferenciação do cancro e do HLB também foi possível pela mesma técnica ao avaliar um conjunto pequeno de dados, que atingiu uma taxa de acerto de 82%. Através dos espectros obtidos pelo sistema LIBS, avaliou-se as variações nutricionais causadas na planta devido à doença. Por meio de tais variações e métodos de PLSR foi construído um modelo para o diagnóstico de HLB alcançando taxas de acerto da ordem de 75%. Em relação ao cancro cítrico e o sistema LIBS, um estudo preliminar foi realizado, e uma taxa de acerto superior a 90% foi atingida. Por fim, os resultados corroboraram com a ideia inicial de se realizar o diagnóstico do HLB e do cancro cítrico através de técnicas fotônicas. Dentre outras vantagens estas permitem uma análise rápida, in loco, sem a necessidade de preparo de amostra. Além disso, para o HLB, as técnicas fotônicas demonstraram menor sensibilidade à distribuição não homogênea da doença, quando comparada com a técnica de referência (qPCR). / The diverse climate and fertile soils make Brazil a country with a natural vocation for agricultural development. Thus, agribusiness is now the main locomotive of the Brazilian economy, accounting for about one-third of our Gross Domestic Product (GDP). In this context, Brazil is the third largest fruit producer in the world, with emphasis on the orange production. Particularly, the country leads the world production of orange juice, and with a stake of 85% in exports of this product. However, one of the main factors that restrict current profits and the expansion of citrus production is phytosanitary control. Currently, among the major diseases we highlight the HLB (Greening) and Citrus Canker, two bacterial diseases that have no cure and affect production and fruit development. Therefore, monitoring is essential to prevent damage to the fruits and the complete eradication of infected orchards. The present study evaluated the use of Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (LIFS) and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) techniques as alternative diagnostic methods to visual inspection and PCR technique, currently used. For that, citrus leaves from healthy, HLB or citrus canker infected plants, were sampled and measured with both systems. Through LIFS system, a study of the HLB early diagnosis was done. This photonic system could detect the disease up to 21 months before the tree show the visual symptoms. Seasonal classifiers were used, which were designed from Partial Least Square Regression (PLSR) methods and calibration database previously acquired. Regarding citrus canker and LIFS system, success rates higher than 90% were achieved in the best cases. The differentiation between citrus canker and HLB was also possible using the same technique reaching a success rate around 82%. Through the spectrum obtained by LIBS system, it was evaluated the nutritional variations caused in the plant due to HLB, and based on these data, the diagnosis was done. The average success rate was 75%, which was achieved by PLSR model. Regarding on citrus canker and LIBS system, a preliminary study was carried out and a success rate greater than 90% was achieved. Finally, the results corroborated with the use of photonic techniques for the HLB and citrus canker diagnosis. Among other advantages, they allow rapid analysis, in loco and without the need of sample preparation. In addition, for the HLB, photonics techniques showed lower sensitivity to the non-homogeneous distribution of the disease when compared with the reference technique (qPCR).

Devido ao aumento da preocupação com o impacto dos agrotóxicos no meio ambiente e na saúde humana, busca-se uma agricultura sustentável. É no âmbito dessa questão que a resistência induzida torna-se uma ferramenta fundamental no manejo integrado de doenças e indispensável para uma nova agricultura, mais racional e sustentável. Dentre os diversos agentes bióticos e abióticos, utilizados em trabalhos de indução de resistência de plantas a patógenos, os cogumelos Lentinula edodes e Agaricus blazei vem sendo pesquisados. Desse modo, este trabalho teve como objetivos avaliar o efeito de diferentes isolados de L. edodes e A. blazei e do acibenzolar-S-metil (aSm) in vitro contra as bactérias e o controle de doenças de importância econômica para as culturas do tomate e da berinjela, em casa-de-vegetação. Depois de obtida a proteção, estudar os possíveis mecanismos bioquímicos ativados nas plantas através do uso dos extratos dos cogumelos e buscar a purificação parcial destes extratos, a fim de identificar o(s) princípio(s) ativo(s). No patossistema berinjela/Ralstonia, os extratos aquosos dos cogumelos não exerceram nenhum efeito direto sobre o patógeno, sendo que os isolados Abl-11 e Abl-28 de de A. blazei reduziram significativamente a ocorrência de folhas murchas das plantas em casa-devegetação, em relação aos demais tratamentos. Ocorreu um aumento na atividade da peroxidase, fenilalanina amônia-liase e polifenoloxidase nas folhas tratadas. O preciptado 60-80% obtido pela precipitação com sulfato de amônia e a fração 4 da cromatografia de troca aniônica (CTA) de Abl-28 reduziram a ocorrência de folhas murchas, sendo que a separação eletroforética revelou a presença de uma banda no gel com aproximadamente 29 kDa nesta fração. Em tomate, os extratos aquosos dos isolados dos cogumelos e o acibenzolar-S-metil não exerceram nenhum efeito inibitório in vitro no crescimento de Ralstonia solanacearum e Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Porém, os isolados Abl-26 de A. blazei, Le-96/17 de L. edodes e aSm foram os que conferiram maior proteção das plantas de tomates contra os patógenos, diminuindo a ocorrência de folhas murchas, proporcionando um aumento na atividade da peroxidase no patossistema tomate/Ralstonia e um aumento na atividade de peroxidase, quitinase, fenilalanina amônia-liase e polifenoloxidase no patossistema tomate/Clavibacter. O preciptado 40-80% de Le-96/17 foi submetido à CTA, obtendo-se seis frações protéicas. As frações 3 e 4, junto com aSm e o extrato aquoso de Le-96/17 reduziram a ocorrência de folhas murchas. A separação eletroforética destas frações da CTA, do preciptado 40-80% e do extrato aquoso de Le-96/17 revelaram a presença de mais de uma banda no gel na fração 3 e 4 da CTA, no preciptado 40-80% e no extrato aquoso bruto de Le-96/17. Com base nos resultados, os cogumelos A. blazei e L. edodes apresentam compostos que induziram resistência em plantas berinjela e tomate, podendo auxiliar no controle de doenças. / Because the increase of the impact of chemical products in the environment and in human health, a search by sustainable agriculture is needed. It is in the scope of this problem that the induced resistance becomes a tool in the integrated management of pests and diseases and indispensable for a new agriculture, more rational and sustainable. Among the biotic and abiotic agents used to induce resistance, the mushrooms Lentinula edodes and Agaricus blazei have being studied. Thus, the objectives of the present work were evaluate the effects of different isolates of L. edodes and A. blazei and of the acibenzolar-S-methyl (aSm) on in vitro bacterial growth and the control of the diseases in tomato and eggplant under greenhouse conditions. The studies also tried to elucidate the mode of action of the extracts from the fruiting bodies and partially purify them. In eggplant plants, the aqueos extracts from the different mushroom isolates did not have any direct effect on the pathogen. The isolates Abl-11 and Abl-28 of A. blazei reduced the wilt in eggplant leaves, under greenhouse conditions, and increased peroxidase, phenylalanine ammonia-lyase and polyphenoloxidase activities in treated leaves. The fraction of aqueous extract of A. blazei (Abl-28) obtained with ammonium sulfhate and fraction 4 from anion exchange chromatography reduced bacterial wilt and a protein fraction exhibiting molecular mass around 29 kDa was obtained. In tomato plants, the aqueos extracts from the different mushrooms and the acibenzolar-S-methyl did not inhibit in vitro growth of Ralstonia solanacearum and Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. However, the isolates Abl-26 of A. blazei, Le-96/17 of L. edodes and aSm protected tomato plants against the bacterial pathogens, reducing the wilt and causing an increase in peroxidase activity in the tomato/Ralstonia interaction and an increase in peroxidase, chitinase, phenylalanine ammonialyase and polyphenoloxidase activities in the tomato/Clavibacter interaction. The ammonium sulphate fraction of Le-96/17 was submitted to anion exchange chromatography, and the proteins from fractions 3 and 4, aSm and the aqueous extract of Le-96/17 reduced the occurrence of wilt in the leaves. A protein fraction exhibiting proteins with molecular mass around 29, 37 and 45 kDA was obtained in fractions 3 and 4. Thus, the results showed that the mushrooms A. blazei and L. edodes edodes have substances that induce resistance in eggplant and tomato plants.

O cancro cítrico, causado pela bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri, é uma das doenças mais importantes da citricultura. O estudo do efeito de medidas alternativas de controle para o manejo desta doença assume grande importância tanto para áreas citrícolas onde a erradicação de plantas não é a principal medida de controle do cancro cítrico, como no Estado do Paraná, como para regiões onde a prática da erradicação vem sendo adotada como principal medida de controle da doença, como no Estado de São Paulo. Instalado em pomar citrícola do município de Ourizona, na região Noroeste do Estado do Paraná, este trabalho buscou estudar o progresso dessa importante doença em campo sob condições de proteção química das plantas, utilizando produto cúprico; e cultural, por meio de quebra-vento. Além disso, importantes informações relacionadas ao efeito de cada tratamento sobre a produção das plantas de laranja ‘Pêra’ também foram obtidas. Enquanto a aplicação de cobre apresentou efeito significativo na redução dos níveis de cancro cítrico, o emprego de quebra-vento pouco ou nada contribuiu para o controle da doença. Após 29 avaliações mensais, plantas submetidas à aplicação de bactericida cúprico apresentaram valores médios de AUDPC* de incidência da doença nas folhas de cerca de 20 %, nível 44 % inferior ao observado para as plantas não protegidas quimicamente. O mesmo comportamento foi observado para a severidade da doença. Após 18 avaliações mensais foi possível observar que plantas submetidas à aplicação de produto cúprico apresentaram em média folhas com níveis de AUDPC* de severidade 37 % menores do que plantas não protegidas quimicamente. Em 2004, quando os níveis da doença foram relativamente elevados, plantas submetidas ao controle químico apresentaram produção 54 % superior àquelas não tratadas. Em 2005, quando os níveis de cancro foram menores, não foi observada diferença na produtividade entre os tratamentos. Nas duas safras, plantas tratadas com bactericida apresentaram menor incidência da doença em frutos e maior proporção de frutos colhidos em relação a carga total da planta (colhidos + caídos). Dos modelos testados, o logístico foi o mais adequado para descrever o progresso temporal do cancro cítrico nos dois anos estudados para todos os tratamentos. Nas duas safras estudadas a proporção de frutos colhidos foi a variável que apresentou função de dano com maior coeficiente de determinação (R2) quando relacionada aos níveis de incidência e severidade de cancro cítrico observados. / Citrus canker, caused by Xanthomonas axonopodis pv. citri, is one of the most important diseases to citrus production. The effect of alternative measures of citrus canker control is very important to areas where plant eradication is the most important measure of control, as in Sao Paulo State, as well as to areas where eradication is not a major component of canker control, as in Parana State. This work aimed to study the progress of citrus canker in field conditions under chemical control, by using copper sprays; and cultural control, by using windbreak. Field plots were installed in a citrus orchard of ‘Pêra’ sweet orange located in Ourizona county, northwest of Parana State, Brazil. Information regarding the effect of each treatment alone or in combination was assessed. Whereas copper sprays showed significant effect on reducing citrus canker levels, windbreak did not contribute significantly to disease control. After 29 monthly assessments, plants submitted to copper sprays showed values of AUDPC* of citrus canker incidence near to 20 %. This disease level was 44 % lower than that observed to plants not protected with copper compound. The same pattern was observed to disease severity. After 18 monthly assessments, plants sprayed with copper showed values of AUDPC* of disease severity 37 % lower than that observed to plants of the check plots. In 2004, when the citrus canker level was higher, plants treated with copper yielded 54 % more than that not sprayed. In 2005, when the citrus canker level was lower, no significant difference was observed between treatments. In both seasons, plants sprayed with copper showed lower citrus canker incidence on fruits and higher rate of harvested fruits. Among the temporal models tested, the logistic was the most appropriate to describe citrus canker incidence over time in both years studied to all treatments. In both harvests the rate of harvested fruits was the variable that showed the higher coefficient of determination (R2) when related to citrus canker incidence and severity levels.

Submitted by JULIE ANNE ESPÍNDOLA AMORIM (julie__anne@hotmail.com) on 2018-06-05T18:33:56Z No. of bitstreams: 1 Tese_23-03-18-final_corrigida_05-06-2018_Juliecorrigidapdf.pdf: 3073465 bytes, checksum: 1673cd431dca7fe8472ab9ce8185182f (MD5) / Approved for entry into archive by Alexandra Maria Donadon Lusser Segali null (alexmar@fcav.unesp.br) on 2018-06-05T18:59:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amorim_jae_dr_jabo.pdf: 3073465 bytes, checksum: 1673cd431dca7fe8472ab9ce8185182f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T18:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amorim_jae_dr_jabo.pdf: 3073465 bytes, checksum: 1673cd431dca7fe8472ab9ce8185182f (MD5) Previous issue date: 2018-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O cancro cítrico tipo A, causado pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (XccA), é uma das doenças de citros mais importantes, afetando todas as cultivares comerciais, para a qual não existem ainda estratégias de controle eficientes. Os genes ntrB e ntrC codificam, respectivamente, a histidina quinase (HK) e o regulador de respostas (RR), pertencentes a um sistema de dois componentes (TCSs), que atuam no sistema regulador de nitrogênio (NTR). Porém, o possível papel desses genes na virulência da XccA e de outros fitopatógenos ainda não foi elucidado. Este estudo teve como objetivo investigar os efeitos dos genes ntrB e ntrC no desenvolvimento do cancro cítrico em limão-cravo (Citrus limonia Osbeck), bem como a possível relação desses genes com a regulação da expressão de genes do sistema de secreção tipo 3 (SST3), considerado um dos principais fatores de virulência da XccA. Os mutantes ΔntrB e ΔntrC foram obtidos pela técnica de mutagênese sítio-dirigida por reação em cadeia da polimerase de extensão por sobreposição. A mutação dos genes causou redução na sintomatologia do cancro cítrico e diminuição da população bacteriana no espaço intercelular do tecido foliar da planta. A análise das curvas de crescimento in vitro revelou que a ausência do gene ntrB não alterou a viabilidade da bactéria, enquanto a mutação do gene ntrC afetou o “fitness” bacteriano em meio de cultura NB. Análises in vitro indicaram que o mutante ΔntrC formou duas vezes mais biofilme e produziu cinco vezes mais goma xantana do que a XccA 306 in vitro. A expressão dos genes (hpa1, hrpG, hrpX, hrpE, hrpW e hrpD6) do SST3 avaliados foi significativamente maior (p < 0,05) no mutante ΔntrC do que na XccA 306 e no ΔntrB, indicando que ntrC possa atuar na regulação do SST3. Porém, o nível de expressão desses genes no mutante ΔntrB não apresentou diferença significativa (p > 0,05) em relação à XccA 306. A modelagem molecular revelou semelhança estrutural entre as regiões receptoras de NtrC e HrpG, sugerindo que a fosforilação de HrpG por NtrB possa ocorrer in vivo. Em síntese, os resultados obtidos neste estudo indicam que a mutação dos genes ntrB e ntrC afeta o desenvolvimento do cancro cítrico em limão-cravo e que o gene ntrC pode atuar na regulação dos mecanismos de formação de biofilme, produção de goma xantana e expressão de genes do SST3 e/ou que a ausência desse gene ocasione um desequilíbrio celular na XccA 306, resultando na alteração desses mecanismos, enquanto NtrB pode apresentar papel na regulação de genes do SST3 por meio da fosforilação de HrpG. / The citrus canker type A, provoked by the bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (XccA), is one of themost important citrus diseases, affecting all the commercial cultivars, for which there are no effective control strategies. The ntrB and ntrC genes encode a histidine kinase (HK) and the response regulator (RR), respectively, belong to a two-component system (TCSs), related to the nitrogen regulatory system (NTR). However, the possible role of ntrB and ntrC genes in the virulence of XccA and other phytopathogens has not yet been elucidated. Therefore, the aim of this study was to investigate the impact of the ntrB and ntrC genes on the development of citrus canker in rangpur lime (Citrus limonia Osbeck), as well as the possible relation of ntrB and ntrC genes with the regulation of the type 3 secretion system (T3SS) gene expression, which is considered one of the main virulence factors of XccA. The ΔntrB and ΔntrC were obtained by site-directed mutagenesis through overlap extension polymerase chain reaction. The mutation of the ntrB and ntrC genes caused a reduction of the citrus canker symptoms, and decrease of the bacterial population in the intracellular space of the foliar tissue of the plant. In vitro growth curves analysis revealed that the ΔntrB did not affect the viability of the bacterium, whereas the ΔntrC affected the bacterial fitness in NB culture medium. In vitro analysis indicated that the ΔntrC formed 2x more biofilm, and produced 5x xanthan gum compared to the XccA 306. The T3SS related genes (hpa1, hrpG, hrpX, hrpE, hrpW and hrpD6) expression was significantly higher (p <0.05) in the ΔntrC than in the XccA 306 and the ΔntrB, indicating that ntrC can modulate the regulation of T3SS. However, the level of expression of these genes in the ΔntrB did not differ (p> 0.05) in relation to the XccA 306. Molecular modeling revealed structural similarity between NtrC and HrpG receptors motifs, suggesting that phosphorylation of HrpG by NtrB may occur in vivo. Overall, the results obtained in this study strongly suggest that the mutation of the ntrB and ntrC genes affect the development of rangpur lime citrus canker and that ntrC gene may play an important role in the regulation of the mechanisms of biofilm formation, xanthan gum production and T3SS gene expression and/or that the absence of this gene causes a cellular imbalance in XccA 306 resulting in the alteration of these mechanism, whereas the NtrB may have a role with the regulation of T3SS genes by phosphorylation of HrpG. / 3385/2013

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5298.pdf: 2436195 bytes, checksum: 47a2b6b8993059d60e028c4518c3ca75 (MD5) Previous issue date: 2013-05-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / The citrus canker is an economically important disease for citrus crop. At the moment, there is no effective means of prevention or cure for this disease, which has contributed to citrus canker wide distribution around the world. The etiologic agents are bacteria of the genus Xanthomonas classified into two species, X. citri and X. fuscans. This study aimed to perform the differential proteomic analysis of cell surface proteins of Xanthomonas citri subsp. citri (XAC), the more virulent specie, between infectious (in vivo) and non-infectious (in vitro) conditions of growth. Additionally, the same analysis was performed by shotgun for XAC against the Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii type B (XauB), less virulent specie, both after growth in vivo. Initially, we performed growth curves of both bacteria on leaves of a common citrus host (Citrus aurantifolia) in order to investigate the dynamics of population growth in vivo and the efficiency of cell recovery by two different methods. For proteomic analysis, intact bacterial cells had their surface proteins labeled with fluorescence (DIGE CyDye Fluor minimal dyes), were then lysed and the total protein extract analyzed by differential gel electrophoresis (2D-DIGE), as standardized in this study. Protein profiles were analyzed by DeCyder 7.0 software and spots differentially expressed (ANOVA p <0.05) were isolated from gels, identified by mass spectrometry and search in protein databases of the annotated genome sequence of the bacteria. Seventy-nine spots from XAC were analyzed and thirty different proteins were identified, of which 10 correspond to known membrane or cell surface proteins: Ton-B dependent receptors and OmpA-related proteins exhibited lower expression in infectious condition, differently of Ferric enterobactin receptors, 60 kDa chaperonin (GroEL) and DnaK which showed higher expression after host interaction. XAC and XauB total extraction analysis by shotgun identified just two XAC proteins. Cell surface proteins with increased in vivo expression in virulent strain (XAC) could provide future targets of biotechnological interest for fighting citrus canker for being possibly related to phytopathogenicity and/or host spectrum. / O cancro cítrico é uma doença economicamente importante para a citricultura. Devido à inexistência de medidas eficazes de prevenção e combate, o cancro cítrico ainda é uma doença de ampla distribuição. Os agentes etiológicos são bactérias do gênero Xanthomonas, sendo classificadas em duas espécies, X. citri e X. fuscans, as quais diferem em virulência e espectro de hospedeiros cítricos. Este trabalho teve como objetivo a análise diferencial do subproteoma da superfície celular de Xanthomonas citri subsp. citri (XAC), espécie mais virulenta e causadora da cancrose A, entre duas condições de crescimento, infectante (in vivo) e não infectante (in vitro). Adicionalmente, a análise proteômica total por shotgun (LC-MS/MS) foi realizada para comparação de XAC com Xanthomonas fuscans subsp. aurantifolii tipo B (XauB), espécie menos virulenta, ambas após crescimento in vivo. Inicialmente, foram realizadas curvas de crescimento de ambas as bactérias em folhas de um hospedeiro cítrico comum (Citrus aurantifolia) a fim de se conhecer a dinâmica de crescimento populacional in vivo e a eficiência da recuperação bacteriana por dois diferentes métodos. Para as análises proteômicas, células bacterianas intactas tiveram suas proteínas de superfície marcadas com fluorescência (CyDye DIGE Fluor minimal dyes) e em seguida foram lisadas, sendo o extrato proteico total analisado por eletroforese diferencial em gel bidimensional (2D-DIGE), técnica padronizada neste trabalho. Os perfis proteicos de XAC foram analisados pelo software DeCyder 7.0 (GE Healthcare) e spots com expressão diferencial (ANOVA p<0,05) foram isolados dos géis e identificados por espectrometria de massas seguida de busca pela ferramenta Mascot em bancos de proteínas anotadas a partir da sequência genômica. Dos 79 spots de XAC analisados foram identificadas 30 diferentes proteínas, sendo que 10 correspondem a proteínas reconhecidamente de membrana e/ou superfície celular: receptores dependentes de Ton-B e proteínas relacionadas a OmpA foram encontradas com menor expressão na condição in vivo, enquanto que receptor de enterobactina, chaperonina 60 kDa (GroEL) e DnaK apresentaram maior expressão após interação com hospedeiro cítrico. Em relação à comparação do extrato total de XAC e XauB por shotgun foi possível identificar apenas duas proteínas de XAC. Proteínas da superfície celular com maior expressão na linhagem virulenta (XAC) na condição in vivo poderão ser futuros alvos de interesse biotecnológico para combate ao cancro cítrico por estarem possivelmente relacionadas com a fitopatogenicidade e/ou maior espectro de hospedeiros cítricos.

Com clima diversificado e terras férteis, o Brasil tem vocação natural para o desenvolvimento agropecuário e todas as suas vertentes. Assim, o agronegócio é hoje a principal locomotiva da economia brasileira, representando cerca de um terço do nosso Produto Interno Bruto (PIB). Nesse contexto, o Brasil é o terceiro maior produtor de frutas do planeta, com destaque para a produção de laranjas. Particularmente, o país lidera a produção mundial de suco de laranja e conta com uma participação de 85% nas exportações deste produto. Porém, um dos principais fatores atuais que restringem os lucros e a expansão da citricultura é o controle fitossanitário. Atualmente, dentre as principais doenças podemos destacar o HLB e o cancro cítrico. Ambas, doenças bacterianas que não têm cura comprometem a produção e desenvolvimento da fruta e levam à morte da árvore. Dessa maneira, o monitoramento destas é fundamental para evitar danos aos frutos e a necessidade da erradicação de plantações inteiras. O presente trabalho avaliou o emprego das técnicas de Espectroscopia de Fluorescência Induzida por Laser (LIFS) e Espectroscopia de Emissão Óptica com Plasma Induzido por Laser (LIBS) como forma de diagnóstico destas doenças, se apresentando como uma alternativa às inspeções visuais e ao PCR utilizados atualmente. Para isso, folhas de citros in natura provenientes de plantas sadias, com HLB ou com cancro foram amostradas e medidas com ambos os sistemas. Através do sistema LIFS foi realizado um estudo de precocidade no diagnóstico do HLB. Este sistema fotônico pôde detectar a doença até 21 meses antes do aparecimento dos primeiros sintomas visuais. Foram utilizados classificadores sazonais, criados a partir de Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) e conjuntos de calibração previamente avaliados. Quanto ao cancro cítrico e o sistema LIFS, taxas de acerto superiores a 90% foram alcançadas nos melhores casos de validação cruzada dos dados. A diferenciação do cancro e do HLB também foi possível pela mesma técnica ao avaliar um conjunto pequeno de dados, que atingiu uma taxa de acerto de 82%. Através dos espectros obtidos pelo sistema LIBS, avaliou-se as variações nutricionais causadas na planta devido à doença. Por meio de tais variações e métodos de PLSR foi construído um modelo para o diagnóstico de HLB alcançando taxas de acerto da ordem de 75%. Em relação ao cancro cítrico e o sistema LIBS, um estudo preliminar foi realizado, e uma taxa de acerto superior a 90% foi atingida. Por fim, os resultados corroboraram com a ideia inicial de se realizar o diagnóstico do HLB e do cancro cítrico através de técnicas fotônicas. Dentre outras vantagens estas permitem uma análise rápida, in loco, sem a necessidade de preparo de amostra. Além disso, para o HLB, as técnicas fotônicas demonstraram menor sensibilidade à distribuição não homogênea da doença, quando comparada com a técnica de referência (qPCR). / The diverse climate and fertile soils make Brazil a country with a natural vocation for agricultural development. Thus, agribusiness is now the main locomotive of the Brazilian economy, accounting for about one-third of our Gross Domestic Product (GDP). In this context, Brazil is the third largest fruit producer in the world, with emphasis on the orange production. Particularly, the country leads the world production of orange juice, and with a stake of 85% in exports of this product. However, one of the main factors that restrict current profits and the expansion of citrus production is phytosanitary control. Currently, among the major diseases we highlight the HLB (Greening) and Citrus Canker, two bacterial diseases that have no cure and affect production and fruit development. Therefore, monitoring is essential to prevent damage to the fruits and the complete eradication of infected orchards. The present study evaluated the use of Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (LIFS) and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) techniques as alternative diagnostic methods to visual inspection and PCR technique, currently used. For that, citrus leaves from healthy, HLB or citrus canker infected plants, were sampled and measured with both systems. Through LIFS system, a study of the HLB early diagnosis was done. This photonic system could detect the disease up to 21 months before the tree show the visual symptoms. Seasonal classifiers were used, which were designed from Partial Least Square Regression (PLSR) methods and calibration database previously acquired. Regarding citrus canker and LIFS system, success rates higher than 90% were achieved in the best cases. The differentiation between citrus canker and HLB was also possible using the same technique reaching a success rate around 82%. Through the spectrum obtained by LIBS system, it was evaluated the nutritional variations caused in the plant due to HLB, and based on these data, the diagnosis was done. The average success rate was 75%, which was achieved by PLSR model. Regarding on citrus canker and LIBS system, a preliminary study was carried out and a success rate greater than 90% was achieved. Finally, the results corroborated with the use of photonic techniques for the HLB and citrus canker diagnosis. Among other advantages, they allow rapid analysis, in loco and without the need of sample preparation. In addition, for the HLB, photonics techniques showed lower sensitivity to the non-homogeneous distribution of the disease when compared with the reference technique (qPCR).

Devido ao aumento da preocupação com o impacto dos agrotóxicos no meio ambiente e na saúde humana, busca-se uma agricultura sustentável. É no âmbito dessa questão que a resistência induzida torna-se uma ferramenta fundamental no manejo integrado de doenças e indispensável para uma nova agricultura, mais racional e sustentável. Dentre os diversos agentes bióticos e abióticos, utilizados em trabalhos de indução de resistência de plantas a patógenos, os cogumelos Lentinula edodes e Agaricus blazei vem sendo pesquisados. Desse modo, este trabalho teve como objetivos avaliar o efeito de diferentes isolados de L. edodes e A. blazei e do acibenzolar-S-metil (aSm) in vitro contra as bactérias e o controle de doenças de importância econômica para as culturas do tomate e da berinjela, em casa-de-vegetação. Depois de obtida a proteção, estudar os possíveis mecanismos bioquímicos ativados nas plantas através do uso dos extratos dos cogumelos e buscar a purificação parcial destes extratos, a fim de identificar o(s) princípio(s) ativo(s). No patossistema berinjela/Ralstonia, os extratos aquosos dos cogumelos não exerceram nenhum efeito direto sobre o patógeno, sendo que os isolados Abl-11 e Abl-28 de de A. blazei reduziram significativamente a ocorrência de folhas murchas das plantas em casa-devegetação, em relação aos demais tratamentos. Ocorreu um aumento na atividade da peroxidase, fenilalanina amônia-liase e polifenoloxidase nas folhas tratadas. O preciptado 60-80% obtido pela precipitação com sulfato de amônia e a fração 4 da cromatografia de troca aniônica (CTA) de Abl-28 reduziram a ocorrência de folhas murchas, sendo que a separação eletroforética revelou a presença de uma banda no gel com aproximadamente 29 kDa nesta fração. Em tomate, os extratos aquosos dos isolados dos cogumelos e o acibenzolar-S-metil não exerceram nenhum efeito inibitório in vitro no crescimento de Ralstonia solanacearum e Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Porém, os isolados Abl-26 de A. blazei, Le-96/17 de L. edodes e aSm foram os que conferiram maior proteção das plantas de tomates contra os patógenos, diminuindo a ocorrência de folhas murchas, proporcionando um aumento na atividade da peroxidase no patossistema tomate/Ralstonia e um aumento na atividade de peroxidase, quitinase, fenilalanina amônia-liase e polifenoloxidase no patossistema tomate/Clavibacter. O preciptado 40-80% de Le-96/17 foi submetido à CTA, obtendo-se seis frações protéicas. As frações 3 e 4, junto com aSm e o extrato aquoso de Le-96/17 reduziram a ocorrência de folhas murchas. A separação eletroforética destas frações da CTA, do preciptado 40-80% e do extrato aquoso de Le-96/17 revelaram a presença de mais de uma banda no gel na fração 3 e 4 da CTA, no preciptado 40-80% e no extrato aquoso bruto de Le-96/17. Com base nos resultados, os cogumelos A. blazei e L. edodes apresentam compostos que induziram resistência em plantas berinjela e tomate, podendo auxiliar no controle de doenças. / Because the increase of the impact of chemical products in the environment and in human health, a search by sustainable agriculture is needed. It is in the scope of this problem that the induced resistance becomes a tool in the integrated management of pests and diseases and indispensable for a new agriculture, more rational and sustainable. Among the biotic and abiotic agents used to induce resistance, the mushrooms Lentinula edodes and Agaricus blazei have being studied. Thus, the objectives of the present work were evaluate the effects of different isolates of L. edodes and A. blazei and of the acibenzolar-S-methyl (aSm) on in vitro bacterial growth and the control of the diseases in tomato and eggplant under greenhouse conditions. The studies also tried to elucidate the mode of action of the extracts from the fruiting bodies and partially purify them. In eggplant plants, the aqueos extracts from the different mushroom isolates did not have any direct effect on the pathogen. The isolates Abl-11 and Abl-28 of A. blazei reduced the wilt in eggplant leaves, under greenhouse conditions, and increased peroxidase, phenylalanine ammonia-lyase and polyphenoloxidase activities in treated leaves. The fraction of aqueous extract of A. blazei (Abl-28) obtained with ammonium sulfhate and fraction 4 from anion exchange chromatography reduced bacterial wilt and a protein fraction exhibiting molecular mass around 29 kDa was obtained. In tomato plants, the aqueos extracts from the different mushrooms and the acibenzolar-S-methyl did not inhibit in vitro growth of Ralstonia solanacearum and Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. However, the isolates Abl-26 of A. blazei, Le-96/17 of L. edodes and aSm protected tomato plants against the bacterial pathogens, reducing the wilt and causing an increase in peroxidase activity in the tomato/Ralstonia interaction and an increase in peroxidase, chitinase, phenylalanine ammonialyase and polyphenoloxidase activities in the tomato/Clavibacter interaction. The ammonium sulphate fraction of Le-96/17 was submitted to anion exchange chromatography, and the proteins from fractions 3 and 4, aSm and the aqueous extract of Le-96/17 reduced the occurrence of wilt in the leaves. A protein fraction exhibiting proteins with molecular mass around 29, 37 and 45 kDA was obtained in fractions 3 and 4. Thus, the results showed that the mushrooms A. blazei and L. edodes edodes have substances that induce resistance in eggplant and tomato plants.