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O Impacto dos Patógenos Ralstonia na Agricultura Mundial

As bactérias Ralstonia ameaçam plantas no mundo todo, afetando a agricultura e os ecossistemas.

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

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Ralstonia Ameaça PlantasRalstonia Ameaça Plantasem Todo o Mundoa segurança agrícola no mundo todo.Infecções bacterianas colocam em risco
Índice

Os patógenos Ralstonia são bactérias que causam problemas pra muitas plantas ao bloquear o sistema de transporte de água delas. Isso pode levar a murcha e até a morte das plantas. Essas bactérias podem afetar uma grande variedade de plantas encontradas em jardins e fazendas, tornando-se ameaças significativas à agricultura e aos ecossistemas naturais.

Classificação do Ralstonia

Por um bom tempo, os cientistas classificavam as bactérias Ralstonia pelo jeito que usavam carbono no ambiente e quais plantas infectavam. Recentemente, pesquisadores descobriram que olhar pro DNA delas dá uma visão mais clara de como essas bactérias estão relacionadas.

Atualmente, o Ralstonia é dividido em três espécies principais:

  • R. solanacearum
  • R. pseudosolanacearum
  • R. syzygii

Essa divisão em espécies foi introduzida no início dos anos 2010 e desde então tem sido apoiada por mais pesquisas. Dentro dessas espécies, também tem grupos menores chamados filótipos. Por exemplo, todas as cepas de R. solanacearum pertencem a um filótipo, enquanto as cepas de R. pseudosolanacearum podem ser encontradas em dois filótipos diferentes.

Classificações mais detalhadas são feitas usando algo chamado “sequevars,” que são variações genéticas específicas encontradas dentro de cada filótipo. Alguns estudos mostraram que bactérias do mesmo grupo ainda podem se comportar de maneira diferente em relação a quais plantas infectam.

Faixa de Hospedeiros e Distribuição

As bactérias Ralstonia são conhecidas por infectar mais de 250 tipos de plantas de várias famílias. Esse número pode ser ainda maior, e um dos objetivos das pesquisas em andamento é acompanhar todas as diferentes plantas afetadas por essas bactérias.

Pra coletar informações detalhadas sobre as plantas que essas bactérias infectam, os pesquisadores estão fazendo meta-análises. Isso significa que estão revisando muitos estudos pra criar uma lista mais abrangente de hospedeiros de plantas e onde as bactérias foram encontradas pelo mundo.

Seleção de Artigos e Estratégia de Pesquisa

Os pesquisadores se concentraram em estudos que usam as classificações de filótipo pra definir quais cepas existem. Eles analisaram vários artigos acadêmicos usando ferramentas de busca online pra compilar uma lista de estudos relevantes. Procuraram termos específicos relacionados a hospedeiros de plantas e os nomes históricos das bactérias pra encontrar o máximo de dados possível sobre as cepas de Ralstonia.

Organizando Informações de Cepas

As informações coletadas foram organizadas em um banco de dados que inclui vários detalhes importantes, como:

  • O tipo de cepa de Ralstonia
  • A planta em que foi encontrada
  • O local onde foi isolada

Os pesquisadores se certificarão de incluir a localização mais específica possível pra entender melhor onde essas bactérias são encontradas.

Eles categorizaram as cepas de acordo com seu filótipo e variações genéticas específicas. Também padronizaram os nomes das plantas pra consistência, facilitando a análise das informações depois.

Controle de Qualidade dos Dados

Pra garantir a confiabilidade dos dados coletados, os pesquisadores usaram ferramentas pra limpar e corrigir erros nas informações. Eles procuraram por erros comuns na forma como os dados foram inseridos e fizeram ajustes necessários. Por exemplo, garantiram que todos os nomes eram consistentes e corrigiram problemas de formatação.

Coletando Dados Genômicos

Os cientistas também estão analisando o DNA dessas bactérias armazenadas em bancos de dados públicos. Às vezes, os Genomas não são claramente rotulados, o que dificulta a correta classificação. Os pesquisadores têm trabalhado pra extrair metadados úteis conectados a essas sequências genômicas.

Em muitos casos, os genomas foram erroneamente categorizados sob nomes mais antigos. À medida que a ciência avançou, as convenções de nomenclatura mudaram, e os pesquisadores estão atualizando essas informações pra refletir o conhecimento atual.

Entendendo a Qualidade do Genoma

Nem todas as sequências de genoma são da mesma qualidade. Algumas podem ter problemas significativos, como serem muito fragmentadas ou apresentarem erros. Pra garantir que apenas os melhores genomas sejam incluídos nas análises, os pesquisadores estabeleceram padrões específicos de qualidade.

Eles conferiram se os genomas tinham um alto nível de completude e baixa contaminação. Se os genomas não atendessem a esses padrões de qualidade, seriam deixados de fora pra garantir que o banco de dados final contivesse apenas informações confiáveis.

Resultados: Um Banco de Dados em Crescimento

Até agora, os pesquisadores coletaram informações sobre quase 10.000 cepas de Ralstonia provenientes de mais de 300 estudos diferentes. Essas cepas representam mais de 65 variações genéticas diferentes isoladas de mais de 100 países ao redor do mundo.

A maioria das cepas catalogadas pertence a dois filótipos principais. Os dados compilados, disponíveis em um formato estruturado, registram detalhes importantes como o tipo de cepa, as plantas em que foram encontradas e as localizações geográficas.

Investigando Padrões de Faixa de Hospedeiros

Pesquisas mostraram que há uma conexão entre a composição genética das cepas de Ralstonia e a variedade de plantas que elas infectam. Por exemplo, um grupo específico, conhecido como filótipo I, foi encontrado afetando uma ampla gama de espécies vegetais, enquanto outros grupos são mais limitados na sua faixa de hospedeiros.

Estudos descobriram que cepas intimamente relacionadas podem ainda infectar plantas diferentes. Entender esses padrões pode ajudar os pesquisadores a prever quais plantas podem ser afetadas por cepas específicas de Ralstonia.

Distribuição Global do Ralstonia

As cepas de Ralstonia foram encontradas em 107 países. Os pesquisadores criaram mapas pra visualizar onde essas bactérias ocorrem e como se espalham. Analisando os dados, os cientistas podem ver quais tipos de Ralstonia são comuns em diferentes regiões e quais plantas estão em risco.

Uma descoberta notável é que as cepas mais disseminadas são frequentemente aquelas que infectam culturas amplamente cultivadas, como batatas e bananas. Isso destaca a importância de acompanhar esses patógenos pra ajudar a proteger a produção agrícola.

KBase: Uma Ferramenta Amigável pra Análise Genômica

Pra facilitar o trabalho dos cientistas no estudo dos genomas de Ralstonia, foi desenvolvida uma interface amigável chamada KBase. Essa plataforma permite que os pesquisadores insiram sequências de genoma e vejam como elas se relacionam umas com as outras com base em suas informações filogenéticas.

Através do KBase, os cientistas conseguem visualizar as relações filogenéticas das cepas de Ralstonia e identificar como novos genomas se encaixam nas classificações existentes. A interface também possibilita que os pesquisadores compartilhem e colaborem sobre dados genômicos de forma mais eficaz.

Direções Futuras

O banco de dados continuará a ser atualizado conforme novas cepas são descobertas e mais pesquisas são realizadas. Os pesquisadores pretendem expandir o banco com informações adicionais sobre a faixa de hospedeiros do Ralstonia e como isso muda ao longo do tempo.

Ao acompanhar as cepas de Ralstonia e seus efeitos nas plantas globalmente, os cientistas esperam desenvolver melhores estratégias pra gerenciar e prevenir a disseminação desses patógenos. Estudos em andamento ajudarão a esclarecer as complexas relações entre Ralstonia e seus hospedeiros vegetais, o que pode levar a práticas agrícolas melhores.

Conclusão

Os patógenos Ralstonia são uma preocupação séria pra plantas em todo o mundo. Ao compilar e analisar dados sobre sua distribuição e impacto, os cientistas estão tomando medidas importantes pra combater seus efeitos negativos na agricultura. Entender melhor essas bactérias ajudará a proteger nossas colheitas e garantir a segurança alimentar no futuro.

Fonte original

Título: A Meta-analysis of the known Global Distribution and Host Range of the Ralstonia Species Complex

Resumo: 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 atualização: 2024-10-26 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.07.13.189936

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.07.13.189936.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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