El impacto de los patógenos de Ralstonia en la agricultura global
Las bacterias Ralstonia amenazan las plantas en todo el mundo, afectando la agricultura y los ecosistemas.
Tiffany Lowe-Power, J. Avalos, Y. Bai, M. Charco Munoz, K. Chipman, V. N. Elmgreen, N. Prasad, D. Williams, B. Ramirez, A. Sandhar, C. E. Tom
― 7 minilectura
Tabla de contenidos
- Clasificación de Ralstonia
- Rango de hospedadores y distribución
- Selección de artículos y estrategia de búsqueda
- Organización de la información sobre cepas
- Control de calidad de los datos
- Recolección de datos genómicos
- Entendiendo la calidad del genoma
- Resultados: Una base de datos en crecimiento
- Investigando patrones de rango de hospedadores
- Distribución global de Ralstonia
- KBase: Una herramienta fácil de usar para el análisis genómico
- Direcciones futuras
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Los patógenos de Ralstonia son bacterias que causan problemas en muchas plantas al bloquear su sistema de transporte de agua. Esto puede llevar a que las plantas se marchiten e incluso mueran. Estas bacterias pueden afectar a una amplia variedad de plantas que se encuentran en jardines y granjas, convirtiéndolas en amenazas significativas para la agricultura y los ecosistemas naturales.
Clasificación de Ralstonia
Durante mucho tiempo, los científicos clasificaron las bacterias de Ralstonia según cómo utilizaban el carbono en su entorno y qué plantas infectaban. Recientemente, los investigadores han descubierto que mirar su ADN da una idea más clara de cómo estas bacterias están relacionadas entre sí.
Hasta ahora, Ralstonia se agrupa en tres especies principales:
- R. solanacearum
- R. pseudosolanacearum
- R. syzygii
La división en estas especies se introdujo a principios de 2010 y desde entonces ha sido respaldada por más investigaciones. Dentro de estas especies, también hay grupos más pequeños llamados filotipos. Por ejemplo, todas las cepas de R. solanacearum pertenecen a un filotipo, mientras que las cepas de R. pseudosolanacearum pueden encontrarse en dos filotipos diferentes.
Se hace una clasificación adicional utilizando algo llamado “sequevars”, que son variaciones genéticas específicas encontradas dentro de cada filotipo. Algunos estudios han mostrado que las bacterias del mismo grupo aún pueden comportarse de manera diferente en cuanto a qué plantas infectan.
Rango de hospedadores y distribución
Se sabe que las bacterias de Ralstonia infectan más de 250 tipos de plantas de varias familias. Este número puede ser aún mayor, y uno de los objetivos de la investigación en curso es llevar un registro de todas las diferentes plantas afectadas por estas bacterias.
Para recopilar información detallada sobre las plantas que infectan estas bacterias, los investigadores están realizando meta-análisis. Esto significa que están revisando muchos estudios para crear una lista más completa de los hospedadores de plantas y dónde se han encontrado las bacterias en todo el mundo.
Selección de artículos y estrategia de búsqueda
Los investigadores se concentraron en estudios que utilizan las clasificaciones de filotipos para definir qué cepas existen. Revisaron varios trabajos académicos utilizando herramientas de búsqueda en línea para compilar una lista de estudios relevantes. Buscaron términos específicos relacionados con los hospedadores de plantas y los nombres históricos de las bacterias para obtener la mayor cantidad de datos posible sobre las cepas de Ralstonia.
Organización de la información sobre cepas
La información recolectada se organizó en una base de datos que incluye varios detalles clave como:
- El tipo de cepa de Ralstonia
- La planta en la que se encontró
- La ubicación donde fue aislada
Los investigadores se aseguraron de incluir la ubicación más específica posible para entender mejor dónde se encuentran estas bacterias.
Categorizaron las cepas según su filotipo y variaciones genéticas específicas. También estandarizaron los nombres de las plantas para mayor consistencia, facilitando la análisis de la información más adelante.
Control de calidad de los datos
Para asegurar la fiabilidad de los datos recolectados, los investigadores utilizaron herramientas para limpiar y corregir cualquier error en la información. Buscaron errores comunes en cómo se ingresaron los datos y hicieron los ajustes necesarios. Por ejemplo, se aseguraron de que todos los nombres fueran consistentes y corrigieron cualquier problema de formato.
Recolección de datos genómicos
Los científicos también están mirando el ADN de estas bacterias almacenado en bases de datos públicas. A veces, los Genomas no están claramente etiquetados, lo que hace difícil clasificarlos correctamente. Los investigadores han estado trabajando para extraer datos útiles conectados a estas secuencias genómicas.
En muchos casos, los genomas fueron categorizados incorrectamente bajo nombres más antiguos. A medida que la ciencia ha avanzado, las convenciones de nombres han cambiado, y los investigadores están actualizando esta información para reflejar el conocimiento actual.
Entendiendo la calidad del genoma
No todas las secuencias de genoma son de la misma calidad. Algunas pueden tener problemas significativos, como estar muy fragmentadas o tener errores. Para asegurarse de que solo se incluyan los mejores genomas en sus análisis, los investigadores establecieron estándares específicos de calidad.
Verificaron que los genomas tuvieran un alto nivel de completitud y baja contaminación. Si los genomas no cumplían con estos estándares de calidad, fueron excluidos para garantizar que la base de datos final contenga solo información confiable.
Resultados: Una base de datos en crecimiento
Hasta ahora, los investigadores han recopilado información sobre casi 10,000 cepas de Ralstonia provenientes de más de 300 estudios diferentes. Estas cepas representan más de 65 variaciones genéticas diferentes aisladas de más de 100 países alrededor del mundo.
La mayoría de las cepas catalogadas pertenecen a dos filotipos principales. Los datos compilados, disponibles en un formato estructurado, registran detalles importantes como el tipo de cepa, las plantas en las que se encontraron y las ubicaciones geográficas.
Investigando patrones de rango de hospedadores
La investigación ha mostrado que hay una conexión entre la composición genética de las cepas de Ralstonia y la variedad de plantas que infectan. Por ejemplo, un grupo en particular, conocido como filotipo I, se ha encontrado que afecta a una amplia gama de especies de plantas, mientras que otros grupos son más limitados en su rango de hospedadores.
Los estudios han encontrado que cepas estrechamente relacionadas pueden aún infectar diferentes plantas. Comprender estos patrones puede ayudar a los investigadores a predecir qué plantas podrían verse afectadas por cepas específicas de Ralstonia.
Distribución global de Ralstonia
Las cepas de Ralstonia se han encontrado en 107 países. Los investigadores crearon mapas para visualizar dónde ocurren estas bacterias y cómo se propagan. Al analizar los datos, los científicos pueden ver qué tipos de Ralstonia son comunes en diferentes regiones y qué plantas están en riesgo.
Un hallazgo notable es que las cepas más dispersas suelen ser las que infectan cultivos ampliamente cultivados como las papas y los plátanos. Esto resalta la importancia de rastrear estos patógenos para ayudar a proteger la producción agrícola.
KBase: Una herramienta fácil de usar para el análisis genómico
Para facilitar a los científicos el estudio de los genomas de Ralstonia, se ha desarrollado una interfaz fácil de usar llamada KBase. Esta plataforma permite a los investigadores ingresar secuencias de genoma y ver cómo se relacionan entre sí según su información filogenética.
A través de KBase, los científicos pueden visualizar las relaciones filogenéticas de las cepas de Ralstonia e identificar cómo los nuevos genomas encajan en las clasificaciones existentes. La interfaz también permite a los investigadores compartir y colaborar en datos genómicos de manera más efectiva.
Direcciones futuras
La base de datos seguirá actualizándose a medida que se descubran nuevas cepas y se realicen más investigaciones. Los investigadores aspiran a expandir la base de datos con información adicional sobre el rango de hospedadores de Ralstonia y cómo cambia con el tiempo.
Al llevar un registro de las cepas de Ralstonia y sus efectos en las plantas a nivel global, los científicos esperan desarrollar mejores estrategias para manejar y prevenir la propagación de estos patógenos. Los estudios en curso ayudarán a aclarar las complejas relaciones entre Ralstonia y sus hospedadores de plantas, lo que puede llevar a mejorar las prácticas agrícolas.
Conclusión
Los patógenos de Ralstonia son una preocupación seria para las plantas en todo el mundo. Al compilar y analizar datos sobre su distribución e impacto, los científicos están tomando pasos importantes para combatir sus efectos negativos en la agricultura. Entender mejor estas bacterias ayudará a proteger nuestros cultivos y asegurar la seguridad alimentaria para el futuro.
Título: A Meta-analysis of the known Global Distribution and Host Range of the Ralstonia Species Complex
Resumen: The Ralstonia species complex is a group of genetically diverse plant wilt pathogens. Our goal is to create a database that contains the reported global distribution and host range of Ralstonia clades (e.g. phylotypes and sequevars). In this fifth release, we have cataloged information from 304 sources that report one or more Ralstonia strains isolated from 107 geographic regions. Metadata for nearly 10,000 strains are available as a supplemental table. The aggregated data suggest that the pandemic brown rot lineage (IIB-1) is the most widely dispersed lineage, and the phylotype I and IIB-4 lineages have the broadest natural host range. Although phylotype III is largely restricted to Africa, one strain collection reports a phylotype III strain isolated from Jamaica in the mid-1900s. In the previous release, we included reported presence of phylotype III strains in Brazil, but closer inspection of those results reveals that the strains were actually phylotype I strains that were mis-identified. Similarly, although phylotype IV is mostly found in East and Southeast Asia, phylotype IV strains are reported to be present in Kenya. Additionally, we have created an open science resource for phylogenomics of the RSSC. We associated strain metadata (host of isolation, location of isolation, and clade) with almost 700 genomes in a public KBase narrative. Our colleagues can use this narrative to identify the phylogenetic position of newly sequenced strains. We further curate a set of 601 high quality genomes based on low contamination and high completeness by CheckM. Our colleagues can use the curated dataset for comparative genomics studies.
Autores: Tiffany Lowe-Power, J. Avalos, Y. Bai, M. Charco Munoz, K. Chipman, V. N. Elmgreen, N. Prasad, D. Williams, B. Ramirez, A. Sandhar, C. E. Tom
Última actualización: 2024-10-26 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.07.13.189936
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.07.13.189936.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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