Podredumbre negra o mancha en “V” en Brassicaceae (Xanthomonas campestris pv. campestris)

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Condición fitosanitaria: Presente

Grupo de cultivos: Hortícolas

Especie hospedante: Brassica spp., repollo (Brassica oleracea), mostaza blanca (Sinapis alba L.)

Rango de hospedantes: Xcc puede causar enfermedad en una gran cantidad de especies de Brassicaceae (ex-Cruciferae), incluidos cultivos vegetales de Brassica de importancia económica y varios otros cultivos crucíferos, ornamentales y malezas, incluida la planta modelo Arabidopsis thaliana.

Etiología: Bacteria. Gram negativa. Necrotrófica (hemibiotrófica)

Agente causal: Xanthomonas campestris pv. campestris  (Xcc)

Taxonomía: Bacteria > Proteobacteria > Gammaproteobacteria > Xanthomonadales > Xanthomonadaceae > Xanthomonas > Xanthomonas campestris

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Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) es un patógeno vascular transmitido por semillas que causa la enfermedad de la pudrición negra en Brassicaceae. Esta bacteria tiene un estilo de vida complejo compuesto por etapas tanto epífitas como endofíticas (Vicente y Holub, 2013) que se han estudiado utilizando genética molecular desde la década de 1980 (Daniels et al., 1984). La vida epífita de Xcc está asociada con tensiones ambientales como la luz ultravioleta o la deshidratación y depende, por ejemplo, de la producción de exopolisacáridos de xantano (EPS) o pigmentos protectores como la xantomonadina. En condiciones favorables, Xcc obtiene acceso a los tejidos internos de la hoja a través de heridas o hidatodos (Cerutti et al., 2017).

Las colecciones de aislados de Xcc se han diferenciado en razas fisiológicas basándose en la respuesta de varias líneas de especies de Brassica. El genoma de Xcc consta de un solo cromosoma de aproximadamente 5 100 000 pb, con un contenido de GC de aproximadamente el 65% y un número medio previsto de secuencias de ADN codificantes (CDS) de 4308 (Vicente y Holub, 2012). Se han identificado y estudiado tres sistemas de secreción diferentes en Xcc. Los clusters de genes xps y xcs codifican un sistema de secreción de tipo II y los genes xps se han relacionado con la patogenicidad. Los genes que codifican el sistema de secreción de tipo IV (T4SS) se identificaron en los cromosomas de muchas otras especies de Xanthomonas, incluida Xcc (Vorholter et al., 2008). El grupo de genes hrp codifica un sistema de secreción de tipo III que se asocia con patogenicidad. Se ha reunido un inventario de genes efectores candidatos basándose en la homología con efectores conocidos. Una variedad de otros genes se han asociado con la virulencia y patogenicidad, incluidos los genes rpf, gum y wxc involucrados en la regulación de la síntesis de enzimas degradativas extracelulares, goma xantana y lipopolisacáridos.

El fitocromo bacteriano [bacteriofitocromo (BphPs)] de Xcc (XccBphP) funciona como un regulador de virulencia al modular procesos fisiológicos clave, incluida la producción de xantano, la formación de biopelículas y la capacidad de infección (Bonomi et al., 2016). Este fotorreceptor XccBphP regula la virulencia del patógeno frente a los cambios de luz ambientales. Recientemente, se ha descripto el mecanismo de señalización de longitud completa a nivel atómico (Otero et al., 2021).

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Sintomatología

La podredumbre negra es una enfermedad vascular sistémica. Los síntomas típicos de la enfermedad incluyen lesiones amarillas en forma de V que comienzan en los márgenes de las hojas y ennegrecimiento de las nervaduras.

La pudrición negra es una enfermedad transmitida por semillas. La enfermedad se ve favorecida por condiciones cálidas y húmedas y puede propagarse rápidamente por la dispersión de la lluvia y el agua de riego.

Durante su vida, las plantas necesitan un flujo de agua continuo para suministrar agua, moléculas orgánicas e iones inorgánicos a los tallos y las hojas. El transporte de estas sustancias desde las raíces hasta las hojas se realiza a través del xilema y, en su mayor parte, es posible gracias a la acción combinada de la presión de la raíz y la transpiración. Cuando la transpiración disminuye (por ejemplo, oscuridad, alto nivel de CO2, sequía, etc.), el transporte de la savia del xilema depende principalmente de la presión de la raíz y da como resultado la gutación (la secreción de gotitas de agua a través de los poros de las plantas) del líquido del margen de la hoja en los hidatodos (Grunwald et al., 2003). Tanto la gutación como la presencia de hidatodos se han observado en una amplia gama de plantas vasculares pertenecientes a linajes de dicotiledóneas y monocotiledóneas, así como en pteridofitas y algunas plantas acuáticas (Chen y Chen, 2005). Por ejemplo, en Brassicaceae, los hidatodos se encuentran a lo largo del margen de la hoja, en la unión de las superficies adaxial y abaxial y frente a las terminaciones vasculares (Kawamura et al., 2010). En tales hidatodos epiteliales, la gutación se considera un proceso pasivo (Haberlandt, 1914). Se ha propuesto que los líquidos exudan a través de los poros acuosos presentes en la epidermis hidatódica, que se abren a un grupo de células pequeñas y de paredes delgadas con abundantes espacios intercelulares denominados epítema. El epítema se conecta directamente con la vasculatura de la planta. El líquido de gutación contiene minerales (por ejemplo, calcio, potasio, hierro y magnesio), azúcares (por ejemplo, glucosa, galactosa y fructosa) y aminoácidos (por ejemplo, Asp, Gln e His; Goatley y Lewis, 1966; Pilot et al., 2004). Además de la biosíntesis de auxinas (Aloni et al., 2003; Scarpella et al., 2006), las funciones fisiológicas de los hidatodos son en su mayoría desconocidas. Sin embargo, los análisis de su anatomía y fisiología sugieren un papel activo y selectivo en el intercambio de solutos (Lagarde et al., 1996). Curiosamente, las proteínas relacionadas con la patogénesis están enriquecidas en los fluidos de gutación de plantas de cebada sanas en relación con los extractos de hojas totales (Grunwald et al., 2003). Estos resultados sugieren que los hidatodos podrían construir una de las múltiples capas inmunes de las plantas montadas contra patógenos vasculares como Xanthomonas campestris pv campestris, Xanthomonas axonopodis pv dieffenbachiae, Xanthomonas oryzae pv oryzae, que se ha reportado que infectan preferentemente a los hidatodos (Russell, 1898; Hugouvieux et al., 1998; Niño-Liu et al., 2006; Bhat et al., 2010). Se han observado variaciones intraespecíficas en el tropismo por estomas o hidatodos que pueden resultar en distintas enfermedades. Por ejemplo, las cepas de los patovares oryzae y oryzicola de X. oryzae ingresan a las hojas de arroz por hidatodos o estomas causando tizón bacteriano de las hojas y estrías bacterianas de las hojas, respectivamente. De manera similar, las cepas del patovar raphani de X. campestris ingresan a las hojas de las plantas a través de los estomas, y solo causan manchas bacterianas en las hojas mientras que el patovar campestris ingresa por los hidatodos e invade el xilema para causar la enfermedad de la pudrición negra. Algunas cepas de Pseudomonas syringae parecen entrar principalmente por los estomas, pero en algunos casos también pueden iniciar una infección vascular por los hidatodos (Yu et al., 2013). Sin embargo, quedan por identificar los determinantes genéticos bacterianos subyacentes para tales comportamientos diferenciales (Bogdanove et al., 2011).

Una vez dentro de los hidatodos, Xcc se adapta a este nicho y adopta un estilo de vida biotrófico: las bacterias se multiplican lentamente en los espacios apoplásicos entre las células epiteliales sin causar alteraciones tisulares visibles como se observa hasta 3 días después de la infección (dpi) de los hidatodos de coliflor (Cerutti et al., 2017) . Luego se observa un cambio a un comportamiento necrotrófico, lo que resulta en la digestión casi completa del epítema 6 dpi y la vascularización de Xcc. La infección sistémica que llega a las flores provoca la colonización de las semillas y la transmisión a las plántulas (Darsonval et al., 2009; Dutta et al., 2014). Durante la infección, Xcc puede alimentarse del líquido de gutación, savia del xilema o tejidos vegetales (Duge de Bernonville et al., 2014). Este proceso puede facilitarse mediante sistemas de transporte de nutrientes de alta afinidad, como los transportadores dependientes de TonB (TBDT) para la nutrición de minerales (p. ej., hierro) o carbohidratos (p. ej., sacarosa; Blanvillain et al., 2007) y un amplio repertorio de enzimas degradantes de la pared celular secretadas a través del sistema de secreción de tipo II (T2S). Estas adaptaciones metabólicas deben coordinarse con precisión a lo largo del ciclo infeccioso. Los reguladores maestros incluyen el sistema de detección de quorum-sensing con factor de señal difusible rpf (DSF), sensores de disponibilidad de nutrientes y actividad metabólica y sistemas de dos componentes. Estas vías de regulación permiten que las células bacterianas respondan adecuadamente a diversos estímulos extracelulares encontrados durante su ciclo de vida, como estrés oxidativo, niveles de oxígeno, pH, temperatura y señales de la planta (He y Zhang, 2008; Qian et al., 2008; Tao et al. al., 2010). Entre estos reguladores, algunos son bien conocidos por desempeñar un papel importante en la virulencia, como el regulador de respuesta HrpG, que es, junto con el regulador transcripcional HrpX, el regulador maestro del regulón T3S (Noël et al., 2001; Roux et al., 2015; Zhang et al., 2020).

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Manejo Integrado

El control de la pudrición negra es difícil y depende del uso de material de siembra libre de patógenos y la eliminación de otras posibles fuentes de inóculo (restos de cultivos infestados y malezas crucíferas).

La resistencia por genes mayores es muy difícil de obtener en B. oleracea (genoma de brassica C). La resistencia está más disponible en otras especies, incluidas las fuentes potencialmente útiles de resistencia de amplio espectro en B. rapa y B. carinata (genomas A y BC, respectivamente) y en el pariente silvestre A. thaliana.

 

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