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Pseudomonas syringae: Uma Ameaça à Agricultura

Pseudomonas syringae afeta as plantações, criando desafios pra os agricultores no mundo todo.

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Pseudomonas Syringae é um tipo de bactéria que pode prejudicar plantas e é um grande problema para os farmers no mundo todo. Ela costuma causar novos surtos nas culturas, o que a torna um assunto de preocupação na agricultura. Essa bactéria tem muitas formas diferentes, que podem ser agrupadas em várias categorias com base na sua composição genética.

Durante o ataque às plantas, a P. syringae usa várias ferramentas para invadir e tomar conta dos sistemas da planta. Algumas dessas ferramentas são proteínas que ajudam as bactérias a injetar suas substâncias nocivas diretamente nas células da planta. Esse processo é vital para a capacidade da bactéria de infectar e danificar as plantas. As bactérias também produzem substâncias que podem enfraquecer as defesas da planta.

Como Pseudomonas syringae Infecta as Plantas

Uma ferramenta chave da P. syringae durante a infecção é um sistema especial que permite enviar proteínas para dentro das células da planta. Esse sistema se chama sistema de secreção do tipo III. Funciona como uma agulha que conecta as bactérias à planta, permitindo que elas injetem proteínas prejudiciais diretamente nas células da planta. Essas proteínas podem ajudar a bactéria a invadir a planta ou atrapalhar a capacidade da planta de se defender.

As diferentes cepas de P. syringae têm de 15 a 30 dessas proteínas, que podem ter papéis variados no processo de infecção. No entanto, a presença ou quantidade dessas proteínas não está diretamente ligada a quantos tipos de plantas uma determinada cepa pode infectar. Muitas dessas proteínas podem não ser cruciais para a capacidade da bactéria de causar doenças sozinhas. Mas, juntas, elas conseguem desativar efetivamente as defesas da planta.

Defesas das Plantas Contra Pseudomonas syringae

Para se proteger, as plantas desenvolveram uma variedade de estratégias de defesa que ajudam a reconhecer e combater diferentes ameaças, incluindo a P. syringae. As plantas conseguem detectar características bacterianas através de receptores específicos na sua superfície. Quando esses receptores identificam as bactérias prejudiciais, eles acionam respostas defensivas para interromper a infecção.

Uma vez que as células da planta reconhecem uma invasão, elas ativam seu sistema de defesa, que pode incluir uma resposta rápida chamada Resposta Hipersensível (RH). Durante essa resposta, as células da planta podem morrer ao redor do local da infecção, o que ajuda a limitar a propagação da doença. A RH normalmente ocorre dentro de algumas horas depois que a planta detectou as bactérias.

O Papel da Temperatura nas Interações Planta-Bactéria

Muitos fatores afetam as interações entre plantas e bactérias, e a temperatura é um dos mais importantes. A eficácia da P. syringae pode mudar com diferentes Temperaturas. Por exemplo, pesquisas mostram que a capacidade dessa bactéria de causar doenças pode variar dependendo da temperatura em que as plantas são cultivadas.

Bactérias como a P. syringae conseguem se adaptar às mudanças de temperatura, afetando seu crescimento, movimento e a produção de substâncias nocivas. Algumas cepas da bactéria se dão melhor em temperaturas mais baixas, enquanto outras prosperam em temperaturas mais altas.

Experimentando com Temperatura e Pseudomonas syringae

Para entender melhor como a temperatura influencia a P. syringae, os cientistas realizaram experimentos com diferentes cepas da bactéria para ver como elas se comportavam em várias temperaturas. As bactérias foram introduzidas em uma planta modelo chamada Arabidopsis Thaliana. Essa planta é frequentemente usada em pesquisas porque é pequena e fácil de cultivar.

Os cientistas estudaram como bem as bactérias conseguiam induzir a resposta hipersensível na planta em diferentes temperaturas. Eles monitoraram a resposta da planta medindo quanta lesão celular ocorreu ao longo do tempo.

Observações dos Experimentos

Os pesquisadores descobriram que havia diferenças significativas em como as diferentes cepas se saíram em várias temperaturas. Algumas cepas foram muito eficazes em induzir a resposta hipersensível em temperaturas mais baixas, enquanto outras se deram melhor em temperaturas mais altas. Também haviam cepas que pareciam não ser afetadas por mudanças de temperatura.

Notavelmente, certas cepas mostraram preferência por temperaturas mais frias, enquanto outras eram mais eficientes em temperaturas mais altas. Esse padrão era consistente dentro de grupos relacionados de cepas, sugerindo que essas respostas de temperatura podem fazer parte da sua composição genética.

A Importância das Comparações Genéticas

Para aprofundar essas observações, os pesquisadores analisaram as informações genéticas das diferentes cepas de P. syringae. Eles compararam o DNA de cepas próximas para entender o que as fazia se comportar de maneira diferente com mudanças de temperatura.

A análise revelou que havia genes específicos ligados a respostas de temperatura. Porém, muitos desses genes não eram bem compreendidos, e a maioria não tinha função conhecida. Essa falta de informação destaca a complexidade dos fatores genéticos que contribuem para como essas bactérias interagem com as plantas.

Implicações para a Agricultura

Entender como a P. syringae e a temperatura interagem pode fornecer insights valiosos para os farmers. Sabendo quais cepas tendem a prosperar em temperaturas específicas, os farmers podem gerenciar melhor suas culturas para reduzir o risco de doenças. Esse conhecimento pode levar a práticas agrícolas mais eficazes e ajudar a proteger as culturas de perdas sérias.

Além disso, à medida que as temperaturas flutuam devido às mudanças climáticas, essas informações se tornam ainda mais críticas. Os farmers podem precisar adaptar suas estratégias para lidar com condições que poderiam favorecer o crescimento de patógenos prejudiciais como a P. syringae.

Conclusão

Pseudomonas syringae é uma ameaça significativa para a agricultura global devido à sua capacidade de causar doenças em uma ampla variedade de plantas. Essa bactéria depende de mecanismos complexos para invadir e manipular as defesas das plantas. A temperatura desempenha um papel crucial nessas interações, influenciando tanto o comportamento das bactérias quanto a resposta das plantas.

Através de experimentos cuidadosos e análises genéticas, os pesquisadores estão começando a desvendar a relação complexa entre temperatura, imunidade das plantas e virulência bacteriana. Esse conhecimento é essencial para desenvolver estratégias eficazes para gerenciar doenças em plantas e garantir práticas agrícolas sustentáveis frente a um clima em mudança. A pesquisa contínua sobre a P. syringae e suas interações com as plantas será vital para manter culturas saudáveis e a segurança alimentar em todo o mundo.

Fonte original

Título: Some like it hot: efficiency of the type III secretion system and activation of plant defenses have multiple thermosensitive behaviors in the Pseudomonas syringae complex

Resumo: The Pseudomonas syringae species complex is a very important plant pathogenic bacterium, causing damage and economic losses on many crops. Research efforts for the understanding of the determinants of the host-range of a given strain are considerable. Recently, we showed that the inability of a P. syringae pv. actinidiae strain to trigger ETI in A. thaliana is due to an inefficient T3SS and not to the absence of a recognized effector. In this context, we compared several P. syringae strains belonging to different phylogroups and carrying the same plasmid-born avirulence gene for their ability to induce an HR in A. thaliana Col-0, as a marker of T3SS efficiency. Pto DC3000 AvrB and Pma M6 AvrB consistently triggered a strong HR while other strains induced it at different intensities significantly depending on temperature. Both behaviors of low and warm temperature-dependency for T3SS efficiency were observed among thermosensitive strains, irrespective of their in-vitro growth optimum. Surprisingly, differences were also observed among quasi-clonal strains. These results reveal a strongly strain-specific regulatory role of temperature in effector injection and reinforce the notion that the presence/absence of effectors is not sufficient to predict the outcome of plant-bacteria interactions. Moreover, this work highlights the necessity to study bacterial virulence in a broader set of strains insofar as Pto DC3000 is a reliable model strain but not representative of the P. syringae complex. Author summaryPseudomonas syringae is a bacterium ubiquitous in the environment and responsible for important crop losses worldwide. Moreover, P. syringae serves as a model organism for studying plant-pathogen interactions. Bacteria rely on various virulence mechanisms to successfully infect their host, one of the most important of which is the Type III Secretion System (T3SS). Although it is acknowledged that environmental conditions play a significant role in the plant-pathogen interactions, our understanding of their influence on both partners is still limited. Regarding temperature, contrasting findings have been reported about its influence on T3SS efficiency. While most efforts have focused on a few strains of P. syringae, the phylogenetic diversity of this bacterium is enormous. Consequently, we decided to characterize the role of temperature on T3SS efficiency in P. syringae in a broader way. Our results showed that bacterial behavior in response to temperature is highly variable among strains, even among very closely related ones. Our study provides new insights into the role of temperature in regulating bacterial virulence and further evidence of the need to investigate the diversity of pathogenic organisms beyond model strains.

Autores: Elodie Vandelle, E. Caullireau, D. Danzi, V. M. Tempo, M. Pandolfo, C. E. Morris

Última atualização: 2024-07-01 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.31.596889

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.31.596889.full.pdf

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

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