“Genómica comparativa de cepas de Xanthomonas Arborícola pv Juglandis asociadas a brotes de peste negra en nogales chilenos”

Abstract

Xanthomonas arboricola pv juglandis (Xaj) es el patógeno causante de la Peste Negra del nogal, enfermedad bacteriana responsable de las mayores pérdidas productivas del fruto. Su control se basa en el manejo cultural y aplicación de pesticidas a base de cobre. El uso reiterado de estos agroquímicos cúpricos ha propiciado la selección de cepas resistentes de Xaj. Se ha descrito genes involucrados en mecanismos de resistencia al metal en Xanthomonas fitopatógenas, principalmente del operón cop. Sin embargo, aún se desconoce a cabalidad todos los determinantes genéticos en cepas de Xaj nacionales. Por lo tanto, el objetivo fue investigar la diversidad genética de cepas de Xaj asociadas a brotes de Peste Negra en nogales chilenos. Se realizó genómica comparativa de los genomas publicados de Xaj chilenas e internacionales, a través de herramientas bioinformáticas, caracterizando así, la diversidad genética y el contenido de determinantes de tolerancia a cobre. La diversidad genética de las cepas Xaj fue baja (identidad ≥ 98%). Se identificaron tanto el operón copABL como genes de transporte de cationes en los genomas de Xaj. Además, se determinó que tres Islas Genómicas (IGs) contenían genes cop y de resistencia a otros cationes y metales pesados. Más aun, estos genes se encontraron en elementos genéticos móviles en otros patógenos ambientales, permitiendo especular un posible origen horizontal de estos genes en Xaj. No se hallaron determinantes de tolerancia a cobre codificados en elementos tipo profago (Pp). Se propuso una ruta evolutiva hipotética de Xaj, considerando la adquisición temprana y/o contemporánea de IGs, Pp y la filogenia basada en el genoma central. Finalmente, los resultados obtenidos no permitieron explicar las diferencias en el fenotipo de resistencia a cobre de las cepas Xaj chilenas.

Xanthomonas arboricola pv juglandis (Xaj) is the pathogen that causes the Walnut Blight, a bacterial disease responsible for the greatest productive losses worldwide. Its control is based on cultural control and application of copper-based pesticides. The repeated use of these copper agrochemicals has led to the selection of resistant strain of Xaj. Genes involved in metal resistance mechanisms have been described in phytopathogenic, mainly the cop operon. However, all the genetic determinants in national Xaj are still completely unknown. Therefore, the aim was to investigate the genetic diversity of Xaj strains associated with outbreaks of Walnut Blight in Chilean walnut trees. Comparative genomics on the published national and international Xaj genomes was performed, through bioinformatics tools, thus characterization the genetic diversity and the content of copper tolerance determinants. The genetic diversity of the Xaj strains was low (≥95% identity). Both the copABL operon and cation transport genes were identified in the Xaj genomes. In addition, three Genomic Islands (GIs) were found to contained cop genes and genes for resistance to other cations and heavy metals. Furthermore, these were found in in mobile genetic elements in other environmental pathogens, allowing to speculate a possible horizontal origin of these genes in Xaj. No copper tolerance determinants encoded in prophage-like elements (Pp) were found. A hypothetical evolutionary pathway of Xaj was proposed, considering the early and/or contemporary acquisition of IGs, Pp and the central genome-based phylogeny. Finally, the results obtained did not allow to explain the differences in the copper resistance phenotype of the national Xaj strains.