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La tassonomia dei batteri fitopatogeni
Le 3 componenti della tassonomia
A) CLASSIFICAZIONE: individuazione dei taxon tassonomici
B) NOMENCLATURA: un nome preciso per ogni taxon
C) IDENTIFICAZIONE: applicazioni delle tecniche microbiologiche per collocare un microrganismo in un preciso taxon
Alcune definizioni di base
A)Isolato e ceppo: differenze “temporali” ed di “ufficialità” Isolato >>> Ceppo
B) Specie e genomospecie: criterio basato su: approccio polifasico (specie) riassociazione DNA-DNA (genomospecie)
C) Popolazioni e lineages: aree di studio confinanti ma diverse: popolazioni: studi ecologici ed adattativi lineages: tassonomia
Il concetto di pathovar nella tassonomia dei batteri fitopatogeni
Pathovar (pv.) = Pathogenic variety
Concetto chiave: specificità di pianta ospite Una pathovar è un gruppo di ceppi che, pur avendo forti similitudini nei caratteri “tassonomici”, mostra spiccate peculiarità nel rendersi virulenta nei confronti di una o pochissime specie (piante ospiti).
Esistono eccezioni: Pseudomonas syringae pv. syringae
Xanrhomonas arboricola pv. fragariae
Pseudomonas syringae pv. syringae
Popolazioni, tassonomia e filogenesi A) Tecniche investigative
Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis (ARDRA)
ITS: Intergenic Transcribed Spacers
Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP)
Repetitive-sequence PCR rep-PCR
Primers: ERIC, BOX, REP
Popolazioni, tassonomia e filogenesi Definizione di specie: Reassociazione DNA-DNA e sequenziamento 16S rDNA: fondamentali ma laboriosi e costosi
Correlazione DNA-DNA e Rep-PCR e AFLP
Modellamento delle popolazione batteriche A) Variazioni del genoma batterico: - modalità “classiche”: coniugazione, trasformazione, trasduzione - mutazioni: geni “contingenti” - trasferimenti orizzontali
Core gene pool Chromosome (Plasmids)
- Key metabolic pathways - DNA replication - Cell envelope - Ribosomes - Nucleotide turnover
Flexible gene pool - Genomic islands - Phages - Plasmids - Transposons - Integrons
- Pathogenicity - Secretion - Antibiotic resistance - Secondary metabolism - Restriction/Modification
Alberi: dendrogramma
cladogramma
Dati ed analisi dei dati A) Tipi di dati Marcatori molecolari (ALFP, rep-PCR, ITS) a carattere neutrale DISTANZE (matrici). Il più utilizzato nello studio di popolazioni SEQUENZE (differenze nucleotidiche) B) Algoritmi per raggruppamenti di distanze UPGMA o Average Linkage (metodo di raggruppamento a coppie non pesato che usa medie aritmetiche) NJ: Neighbor Joining (unione dei vicini) C) Metodi per stabilire relazioni filogenetiche (sequenze nucleotidiche) Massima parsimonia (numero di cambiamenti nei nucleotidi tra 2 o più sequenze) Massima verosimiglianza: migliore con tasso di mutazione costante
Dati ed analisi dei dati UPGMA: metodo semplice ma efficace Equivalenza quasi completa con il metodo della massima verosimiglianza (16S e AFLP) Possibilità di inferire anche relazioni filogenetiche Alberi: DENDROGRAMMI: elaborazione di informazioni con scopi puramente descrittivi. >>> Alberi filogenetici: se usano dati di carattere genetico (frequenze geniche o distanze genetiche) CLADOGRAMMI: ricostruzione filogenetica Situazione ideale: Alberi di consenso: sintesi di più alberi costruiti secondo algoritmi o metodi differenti)
Le regole d’oro nella nomenclatura batterica
A) Il nome deve riflettere entità tassonomiche reali
B) Il nome non deve generare confusione
C) Il nome non deve essere equivoco
D) Il nome dovrebbe essere mantenuto il più a lungo possibile
E) Il nome sia ampiamente accettato dalla comunità scientifica
Agrobacterium tumefaciens o Rhizobium tumefaciens ??
Confronto tra sequenze del gene 16S ed analisi con massima verosimiglianza (Maximum likelihood). Migliore con tasso di mutazione costante
Critiche (molto violente)
1) Caratteristiche fenotipiche diverse tra Agrobacterium e Rhizobium 2) “Organizzazione genomica” diversa: presenza di un cromosoma circolare ed uno lineare in Agrobacterium rubi e A. tumefaciens (biovar 1)
3) Presenza di di caratteristiche sequenze in Rhizobium e Sinorhizobium: RIME: (Rhizobium-specific Integenic Mosaic Elements)
4) Transconiuganti di Agrobacterium con il plasmide sym di Rhizobium induce noduli atipici. Il plasmidi Ti di Agrobacterium non conferisce a Sinorhizobium meliloti la capacità tumorigena
XANTHOMONAS
Xylella fastidiosa Phony peach CVC
Malattia di Pierce
Xylella fastidiosa e le nuove sottospecie
Xylella fastidiosa subsp. piercei: vite, erba medica, mandorlo, acero
Xylella fastidiosa subsp. multiplex: pesco, susino, olmo, Platanus spp., mandorlo Vitis aestivalis
Xylella fastidiosa subsp. pauca: Citrus spp.
ERWINIA
PSEUDOMONAS P. corrugata
P. cichorii
P. syringae/Albicocco
P. avellanae/Nocciolo
Ibridazione DNA-RNA
Le 9 genomospecie del gruppo P. syringae : Ibridazione DNA-DNA
MLST
