[ES] El complejo de especies de Ralstonia solanacearum es el responsable
de la marchitez bacteriana, una enfermedad que afecta en todo el mundo a
cultivos y plantas ornamentales de gran importancia económica. El filotipo
(ft) II raza 3 biovar (bv) 2 produce la podredumbre parda de la patata y la
marchitez bacteriana de las solanáceas en climas templados, y se ha
introducido recientemente en algunas áreas de la Unión Europea y de
Estados Unidos, donde este patógeno se considera un organismo de
cuarentena. La presencia de R. solanacearum ft II raza 3 bv 2 en estas zonas
ha hecho surgir ciertos interrogantes sobre la biología y la patogenicidad de
esta bacteria, algunos de los cuales se han abordado en este trabajo. De esta
manera, se han evaluado aspectos del comportamiento, la capacidad de
supervivencia y la capacidad para la inducción de la enfermedad, de cepas
de R. solanacearum ft II raza 3 bv 2 de origen europeo en diferentes especies
vegetales y diversas muestras de agua medioambiental.
El comportamiento en cuanto a la colonización de R. solanacearum ft
II raza 3 bv 2 in planta ha permitido realizar una clasificación en huéspedes
susceptibles o tolerantes y en no huéspedes, en base a la localización
histológica del patógeno y su aislamiento. Se ha observado que los
huéspedes susceptibles y tolerantes eran intensamente invadidos a nivel
del xilema de las raíces, pero densamente o bien débilmente colonizados,
respectivamente, a nivel del xilema del tallo. Ninguno de ellos debe ser
considerado como candidato para la rotación de cultivos en suelos
contaminados. Por otra parte, se ha observado que en los no huéspedes no
se producía la invasión a nivel del xilema de la planta, aunque podría haber
presencia esporádica del patógeno en el córtex de las raíces o en la
superficie y, por lo tanto, algunos podrían actuar como reservorios. Los no
huéspedes podrían seleccionarse para los sistemas de rotación tras su
evaluación en condiciones de campo.
La capacidad de supervivencia de R. solanacearum ft II raza 3 bv 2 en
microcosmos de agua medioambiental se ha visto influida por factores
tanto abióticos como bióticos. El patógeno ha mostrado una resistencia
considerable frente a la exposición a la oligotrofía como único factor de
stress. Así, desarrolló varias estrategias que le permitieron sobrevivir en
microcosmos de agua medioambiental durante cuatro años bajo
condiciones de limitación de nutrientes, manteniendo la capacidad de
inducir la enfermedad en el huésped incluso a través de riego. Las
estrategias adaptativas para superar la oligotrofía observadas durante este
largo periodo han sido la respuesta de supervivencia frente a la privación
de nutrientes, la entrada en el estado viable no cultivable, una
transformación progresiva de las formas bacilares típicas en cocoides de
reducido tamaño, los fenómenos de filamentación y gemación, y la
agregación.
El patógeno también ha mostrado estrategias eficientes cuando ha
sido expuesto a diferentes temperaturas simultaneamente a las condiciones
de escasez de nutrientes. De esta manera, a 4°C el frío indujo la entrada en
un estado viable no cultivable que fue dependiente del contenido en
nutrientes del agua, mientras que a 14°C y 24°C las respuestas de
supervivencia frente a la privación de nutrientes, aunque aparentemente
similares, revelaron un efecto de la temperatura en la formación de los
cocoides.
Por otra parte, la persistencia del patógeno se redujo de manera
significativa en microcosmos de agua medioambiental por la actividad
predadora, competitiva o lítica de los protozoos, las bacterias y/o los
bacteriófagos presentes en el agua. Entre todos ellos, se demostró que los
fagos líticos fueron los responsables principales del descenso en las
poblaciones de R. solanacearum, si bien los protozoos y las otras bacterias
contribuyeron en cierta medida. El efecto fue más apreciable a 24°C que a
14°C debido a que las interacciones bióticas fueron más lentas a la
temperatura más baja. Esta bacteria ha mostrado una gran capacidad de
adaptación, consiguiendo sobrevivir y mantener su poder patógeno en
prácticamente todas las condiciones ensayadas.
La finalidad de este trabajo ha sido contribuir al progreso del
conocimiento de las interacciones entre R. solanacearum ft II raza 3 bv 2 y
sus ambientes naturales, para mejorar las estrategias preventivas tanto de
la diseminación del patógeno como de la propagación de la marchitez
bacteriana en dichos hábitats. / [EN] The Ralstonia solanacearum species complex causes bacterial wilt, a plant disease affecting economically important crops and ornamentals worldwide. The phylotype (ph) II race 3 biovar (bv) 2 produces potato brown rot and bacterial wilt in solanaceous plants in temperate climates and has recently been introduced to several areas of the European Union and the USA, where the pathogen has a quarantine status. Presence of R. solanacearum ph II race 3 bv 2 in these zones raised questions on biological and phytopathological aspects of this bacterium, some of them being addressed in this work. Thus behaviour, ability for survival and disease inducing capacity of European R. solanacearum ph II race 3 bv 2 have been assessed in a range of different plant species and diverse surface run-off water samples. Behaviour of R. solanacearum ph II race 3 bv 2 in planta has led to a classification in susceptible or tolerant hosts and non-hosts, based on the pathogen histological localization and isolation. Susceptible and tolerant hosts were highly invaded in root xylem but, heavily or weakly colonized respectively in stem xylem. They are to be avoided as candidates for crop rotation. Non-hosts were not invaded in plant xylem but, occasional presence of the pathogen in root cortex or on surface might occur and so, some of them might act as reservoirs. They could be selected for crop rotation systems after being carefully tested in open field conditions. Ability for survival of R. solanacearum ph II race 3 bv 2 in environmental water microcosms has been influenced by abiotic and biotic factors. When faced to oligotrophy as the only stressing factor the pathogen displayed a considerable endurance. It resorted to a number of survival strategies which enabled it to survive in environmental water microcosms over four years under starvation, retaining disease inducing capacity in the host even by watering. Adaptations to overcome nutrient limitation during the long period were starvation-survival responses, the entrance into a viable but non-culturable state, progressive transformation from the typical bacillar shape into coccoid forms reduced in size, filamentation and budding phenomena and aggregation. Survival strategies were also successfully exhibited by the pathogen when exposed to environmental temperatures simultaneously to nutrient
scarcity conditions. Thus, at 4°C a viable but non-culturable state
dependent on water nutrient contents was cold-induced, whilst at 14°C and
24°C apparently similar starvation-survival responses revealed a distinct
effect of temperature on coccoid formation.
On the other hand, indigenous freshwater protozoa, bacteria and/or
phages with predatory, competitive or lytic activity reduced significantly
pathogen persistence. Among them, lytic bacteriophages were the main
responsible for the decrease in R. solanacearum populations, although
protozoa and other bacteria also contributed. The effect was more
appreciable at 24°C than at 14°C because of slower biotic interactions at the
lower temperature. The pathogen was able to adapt itself, succeeding in
surviving and keeping pathogenic in almost all condition.
This work intends to contribute to the progress in the knowledge of
the interactions between R. solanacearum ph II race 3 bv 2 and natural
environments, which may allow to improve the strategies to prevent
pathogen dissemination and bacterial wilt spread in natural settings. / [FR] Le complexe d'espèces de Ralstonia solanacearum est l'agent causal
du flétrissement bactérien, une maladie qui affecte des cultures et des
plantes ornementales de grande importance économique dans le monde
entier. Le phylotype (phyl) II race 3 biovar (bv) 2 produit la pourriture
brune de la pomme de terre et d’une manière générale le flétrissement
bactérien des Solanacées dans les climats tempérés. Ce phylotype II a
récemment été introduit dans des certaines régions de l'Union Européenne
et des États-Unis, où cette bactérie est considérée comme un pathogène de
quarantaine. La présence de R. solanacearum phyl II race 3 bv 2 dans ces
régions a soulevé quelques questions au sujet de sa biologie et de son
pouvoir pathogène, questions qui ont été abordées dans ce travail. Nous
avons notamment évalué, chez R. solanacearum phyl II race 3 bv 2 d'origine
européenne, l'aptitude à survivre dans divers échantillons de l'eau
environnementale de surface et la capacité à induire la maladie dans des
différentes espèces de plantes cultivées.
Notre étude de la capacité de colonisation de R. solanacearum phyl II
race 3 bv 2 in planta a permis une classification en hôtes sensibles ou
tolérants et non hôtes sur la base de la localisation histologique de l'agent
pathogène et de son isolement in planta. Il a été noté que les hôtes sensibles
et tolérants sont intensément envahis à niveau du xylème des racines, mais
fortement ou faiblement colonisés à niveau du xylème de la tige chez les
plantes sensibles ou tolérantes respectivement. Aucune de ces plantes ne
doit être recommandée comme candidat dans une rotation culturale. En
outre, nous avons noté que le xylème des plantes non hôtes n’est pas
envahi, bien que l’on puisse noter la présence sporadique de l'agent
pathogène dans le cortex des racines ou sur la surface racinaire. Cela
signifie que certaines plantes non hôtes pourraient potentiellement être des
réservoirs d’inoculum latent. En conséquence les plantes non hôtes qui
pourraient être recommandées dans des systèmes de rotation culturale
doivent être évaluées non seulement au laboratoire mais aussi au champ
dans des conditions naturelles.
Nous avons montré que la capacité de survie de R. solanacearum
phyl II race 3 bv 2 dans des microcosmes de l'eau environnementale,
préalablement filtrée ou autoclavée, est influencée par des facteurs
abiotiques et biotiques. L'agent pathogène fait preuve d'une résistance
considérable quand il est exposé à l'oligotrophie comme seul facteur de
stress. Nous avons mis en évidence différentes stratégies utilisées par cette
bactérie pour survivre plus de quatre ans dans des conditions de limitation
des éléments nutritifs dans des microcosmes de l'eau environnementale
tout en maintenant sa capacité d'induction de la maladie chez un hôte
sensible à la suite de sa dissémination par irrigation. Les adaptations
utilisées par cette bactérie pour surmonter l'oligotrophie au cours de cette
longue période ont été l'entrée dans l'état viable non cultivable, une
transformation progressive des typiques formes bacillaires vers des formes
coccoïdes de petite taille, des phénomènes de filamentation et de
bourgeonnement et d'agrégation.
L'agent pathogène a également utilisé des stratégies efficaces quand
il a été exposé à des différentes températures de l'environnement en même
temps qu'à des conditions de limitation des éléments nutritifs. Ainsi à 4°C
le froid a entraîné un état viable non cultivable qui a été dépendant de la
teneur en éléments nutritifs de l'eau. Par contre à 14°C et 24°C les réponses
de survie face à la privation des éléments nutritifs ont induit la formation
de formes coccoïdes.
En outre, la persistance de l'agent pathogène a été considérablement
réduite dans des microcosmes de l'eau environnementale par l'activité
prédatrice, compétitive ou lytique des protozoaires, des bactéries et/ou des
bactériophages qui étaient contenus dans de l'eau. Notamment, il a été
constaté que les phages lytiques sont les principaux responsables de la
baisse des populations de R. solanacearum, bien que les protozoaires et
d'autres bactéries aient également contribués dans une certaine mesure.
L'effet a été plus sensible à 24°C qu'à 14°C en raison d'interactions biotiques
plus lentes aux températures plus basses. En conclusion cette bactérie a
démontré une grande capacité pour s'adapter, survivre et de maintenir son
pouvoir pathogène dans pratiquement toutes les conditions couramment
rencontrées dans les conditions naturelles.
Le but de ce travail a été de contribuer à l'avancement de la
connaissance des interactions entre R. solanacearum phyl II race 3 bv 2 et les
milieux aquatiques naturels ou les plantes hôtes potentielles, dans l’espoir
de développer les meilleures stratégies pour empêcher la propagation de
l'agent pathogène et donc du flétrissement bactérien dans ces
environnements. / [CA] El complex d'espècies de Ralstonia solanacearum és l'agent causal del
pansiment bacterià, una malaltia vegetal que afecta a tot el món a cultius i
plantes ornamentals de gran importància econòmica. El filotipo (fil) II raça
3 biovar (bv) 2 produeix la podridura marró de la patata i el pansiment
bacterià en plantes solanàcies de climes temperats, i s'ha introduït
recentment en algunes àrees de la Unió Europea i dels Estats Units, on
aquest patogen es considera de quarantena. La presència de R. solanacearum
fil II raça 3 bv 2 en aquestes zones ha fet sorgir certs interrogants sobre
qüestions biològiques i fitopatològiques d'aquest bacteri, algunes de les
quals s'han abordat en aquest treball. D'aquesta manera s'han valorat
aspectes del comportament, la capacitat de supervivència i la capacitat per
a la inducció de la malaltia, de R. solanacearum fil II raça 3 bv 2 de
procedència europea en diferents espècies vegetals i diverses mostres
d'aigua d'escorrentia superficial.
El comportament pel que fa a la colonització de R. solanacearum fil II
raça 3 bv 2 in planta ha proporcionat una classificació en hostes susceptibles
o tolerants i en no hostes, en base a la localització histològica del patogen i
el seu aïllament. S'observà que els hostes susceptibles i tolerants eren
intensament envaïts a nivell del xilema de les arrels, però densament o bé
feblement colonitzats respectivament a nivell del xilema de la tija. Cap
d'ells ha de ser considerat com a candidat per a la rotació cultural. D'altra
banda, es va observar que els no hostes no eren envaïts en el xilema de la
planta, encara que podria haver presència esporàdica del patogen en el
còrtex de les arrels o a la surperfície i, per tant, alguns podrien actuar com a
reservoris. Els no hostes podrien ser seleccionats per als sistemes de rotació
cultural després d'haver estat avaluats en condicions de camp.
La capacitat de supervivència de R. solanacearum fil II raça 3 bv 2 en
microcosmos d'aigua mediambiental s'ha vist influïda per factors abiòtics i
biòtics. El patogen ha mostrat una resistència considerable quan ha estat
exposat a l'oligotrofia com a únic factor d'estrès. Així, va recórrer a diverses
estratègies que li van permetre sobreviure en microcosmos d'aigua
mediambiental durant quatre anys sota condicions de limitació de
nutrients, mantenint la capacitat per a la inducció de la malaltia en l'hoste
fins i tot a través de reg. Les adaptacions per superar l'oligotrofia que s'han
observat durant aquest llarg període han estat respostes de supervivència
front a la privació de nutrients, l'entrada en l'estat viable no cultivable, una
transformació progressiva de les típiques formes bacilars a cocoids de
reduït tamany, els fenòmens de filamentació i gemmació, i l'agregació.
El patogen també ha mostrat estratègies eficients quan ha estat
exposat a diferents temperatures mediambientals simultàneament a les
condicions d'escassetat de nutrients. D'aquesta manera, a 4°C el fred va
induir un estat viable no cultivable que va ser dependent del contingut en
nutrients de l'aigua, mentre que a 14°C i 24°C les respostes de
supervivència front a la privació de nutrients, encara que aparentment
similars, van revelar un efecte de la temperatura a la formació dels cocoids.
D'altra banda, la persistència del patogen s'ha vist significativament
reduïda en microcosmos d'aigua mediambiental per l'activitat predadora,
competitiva o lítica dels protozous, els bacteris i/o els bacteriòfags que
contenia l'aigua. Entre tots ells, es va determinar que els fags lítics eren els
responsables principals del descens en les poblacions de R. solanacearum, si
bé els protozous i els altres bacteris van contribuir en certa mesura. L'efecte
va ser més apreciable a 24°C que a 14°C degut a que les interaccions
biòtiques van ser més lentes a la temperatura més baixa. Aquest bacteri ha
mostrat una gran capacitat d'adaptació, aconseguint sobreviure i mantenir
el seu poder patogènic en pràcticament totes les condicions.
La finalitat d'aquest treball és contribuir al progrés del coneixement
de les interaccions entre R. solanacearum fil II raça 3 bv 2 i els seus ambients
naturals, el que pot desenvolupar una millora de les estratègies per a la
prevenció tant de la disseminació del patogen com de la propagació del
pansiment bacterià en aquests ambients. / B. Álvarez specially thanks the Marie Curie Foundation for a Marie Curie Fellowship at the IFR40 in Toulouse (France) and the Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias for a predoctoral grant. This work has been funded by the European contract QLK3-CT-2000-01598 acronym “Potatocontrol” and FAIR 5-CT97-3632 of the European Union, FD 1997-2279 of the Ministerio de Educación y Ciencia of Spain and GV05/214 of the Generalitat Valenciana. / Álvarez Ortega, MB. (2009). Biology of Ralstonia Solanacearum Phylotype II in Host and Non-Host Environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191532
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/191532 |
| Date | 30 January 2023 |
| Creators | Álvarez Ortega, María Belén |
| Contributors | Gonzalez Biosca, Elena, Lopez Gonzalez, Maria Milagros, Universitat Politècnica de València. Departamento de Biotecnología - Departament de Biotecnologia |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | info:eu-repo/grantAgreement/GVA//GV05%2F043/, info:eu-repo/grantAgreement/EC//FAIR 5-CT97-3632/EU/Fate, activity and threat of Ralstonia solanacearum, the causal agent of potato brown rot, in European soils, rhizospheres and water systems, info:eu-repo/grantAgreement/EC/FP5-LIFE QUALITY/QLK3- CT-2000-01598/EU/Impact of three selected biotechnological strategies for potato pathogen control on the indigenous soil microbiota/POTATOCONTROL |
Page generated in 0.0037 seconds