Erwinia amylovora y el fuego bacterianoErwinia amylovora i el foc bacteriàFire blight and Erwinia amylovora

Hoy en Seramix os vamos a hablar de otro grupo de investigación del departamento de microbiología de nuestra universidad centrado en el estudio de las enfermedades causadas en plantas por bacterias. Una de las enfermedades que han estudiado Elena Biosca y Milagros López (ambas trabajan en el Instituto Valenciano de Actividades Agrarias, la segunda exclusivamente) es el fuego bacteriano, causada por Erwinia amylovora. Esta enfermedad afecta a plantas de la familia de las rosáceas y uno de sus efectos es el deterioro de las hojas, que adquieren un aspecto quemado, razón por la cual la enfermedad se llama de esta manera. Se trata de una enfermedad que está provocando grandes pérdidas económicas en todo el mundo, acabando con cultivos enteros de pera y manzana. Los países libres de la enfermedad prohibieron la importación de manzanas y peras de los países en los cuales la enfermedad es un mal endémico, desde el momento en que se encontró Erwinia amylovora en los cálices de manzanas de árboles que no presentaban síntomas, a pesar de que nunca se ha demostrado que la enfermedad pudiera transmitirse por los frutos. Algunos autores argumentaban que tal prohibición no tenía sentido puesto que si se obtenían bacterias de los cálices de manzana y se cultivaban en un medio no selectivo estas no crecían, sin embargo Biosca y López detectaron que esta especie entra con facilidad en estado viable pero no cultivable (VBNC), por lo que, el simple hecho de que la bacteria no crezca en medios no selectivos no es un criterio suficiente para afirmar que la enfermedad no pudiera contagiarse a través de manzanas y peras (Biosca E. G., López M. M. et al., 2009). Además, hay que indicar que el transporte de frutas a largas distancias se produce a 5ºC y con compuestos de cobre (en general sulfato de cobre) para fomentar la conservación y a cortas distancias suele transportarse el alimento a temperaturas más altas y sin compuestos metálicos. El estado viable pero no cultivable es una respuesta adaptativa frente a condiciones de estrés, por escasez de nutrientes o por presencia de cobre. Resulta sorprendente el hallazgo de estas investigadoras, puesto que detectaron que un mayor número de colonias se recupera de las condiciones de estrés cuando la fruta es mantenida a 5ºC y en presencia de sulfato de cobre, condiciones en las que, como se ha mencionado anteriormente, la fruta es transportada a grandes distancias. Sin embargo cuando la fruta es conservada a 26ºC y en ausencia de sulfato de cobre el número de colonias recuperadas era menor, lo que indica, por primera vez, que el cobre induce el estado viable pero no cultivable (Biosca E. G., López M. M. et al., 2006) por lo que acabaron concluyendo que el modo en el que se realiza el transporte no es el más adecuado y que además la prohibición es necesaria, puesto que la recuperación de la bacteria es factible y propicia tener una actitud previsora.

Con el objetivo de caracterizar la diversidad dentro de Erwinia amylovora, Biosca y López reunieron una colección de 63 cepas de la bacteria aisladas desde el 1995 al 2001 para averiguar las fuentes de inóculo del fuego bacteriano que han provocado la difusión en nuestro país, a pesar que estos brotes de la enfermedad fueron contrarrestados y España es considerado por la UE un país libre de la enfermedad. Se trata de un estudio importante porque muchas de las pruebas realizadas son el primer escalón para comprender mejor como actúa Erwiniya y los futuribles tratamientos que podrían emplearse para combatir la enfermedad que produce. Las técnicas utilizadas, algunas de las cuales nos son sumamente conocidas a los estudiantes de biología: API 20E, API 50CH, PCR, electroforesis en gel de campo pulsado, análisis de DNA polimórfico, etc., sirvieron para agrupar las cepas españolas por su origen geográfico y se determinó que muchos de los brotes de la enfermedad en España han sido causadas por la introducción en la península de material de origen vegetal o de fuentes del inóculos de diferentes países de Europa (Biosca E. G., López M. M., et al. 2007).

Imagen de una planta afectada por fuego bacteriano. Nótese que tanto frutos y hojas adquieren un aspecto quemado, producto de las lesiones necróticas que sufren los tejidos de la planta. Foto extraída de esta web.

Avui a Seramix us parlarem d’un altre grup de recerca del departament de microbiologia de la nostra universitat centrat en l’estudi de les malalties causades en plantes per bacteris. Una de les malalties que han estudiat Elena Biosca i Milagros López (ambdues treballen a l’Institut Valencià d’Activitats Agràries, la segona exclusivament) és el foc bacterià, causada per Erwinia amylovora. Aquesta malaltia afecta a plantes de la família de les rosàcies i un dels seus efectes és el deteriorament de les fulles, que adquireixen un aspecte cremat, raó per la qual la malaltia es diu d’aquesta manera. Es tracta d’una malaltia que està provocant grans pèrdues econòmiques a tot el món, acabant amb cultius sencers de pera i poma. Els països lliures de la malaltia han prohibit la importació de pomes i peres dels països en els quals la malaltia és un mal endèmic, des del moment en què es va trobar Erwinia amylovora en els calzes de pomes d’arbres que no presentaven símptomes, tot i que mai s’ha demostrat que la malaltia pogués transmetre pels fruits. Alguns autors argumentaven que tal prohibició no tenia sentit ja que si s’obtenien bacteris dels calzes de poma i es conreaven en un medi no selectiu aquestes no creixien, però Biosca i López van detectar que aquesta espècie entra amb facilitat en estat viable però no cultivable (VBNC), pel que, el simple fet que el bacteri no creixi en mitjans no selectius no és un criteri suficient per afirmar que la malaltia no pogués contagiar a través de pomes i peres (Biosca E. G., López M. M. et al., 2009). A més, cal indicar que el transport de fruites a llargues distàncies es produeix a 5 º C i amb compostos de coure (en general sulfat de coure) per fomentar la conservació i a curtes distàncies es sol transportar l’aliment a temperatures més altes i sense compostos metàl · lics. L’estat viable però no cultivable és una resposta adaptativa davant de condicions d’estrès, per escassesa de nutrients o per presència de coure. Resulta sorprenent la troballa d’aquestes investigadores, ja que van detectar que un major nombre de colònies es recupera de les condicions d’estrès quan la fruita és mantinguda a 5 º C i en presència de sulfat de coure, condicions en què, com s’ha esmentat anteriorment, la fruita és transportada a grans distàncies. No obstant això quan la fruita és conservada a 26 º C i en absència de sulfat de coure el nombre de colònies recuperades és menor, el que indica, per primera vegada, que el coure indueix l’estat viable però no cultivable (Biosca EG, López MM et al ., 2006) pel que van acabar concloent que la manera en què es realitza el transport no és el més adequat i que a més la prohibició és necessària, ja que la recuperació del bacteri és factible i propicia tindre una actitud previsora.

Amb l’objectiu de caracteritzar la diversitat dins d’Erwinia amylovora, Biosca i López van reunir una col · lecció de 63 soques del bacteri aïllades des del 1995 al 2001 per esbrinar les fonts d’inòcul del foc bacterià que han provocat la difusió al nostre país, tot i que aquests brots de la malaltia van ser contrarrestats i Espanya és considerat per la UE un país lliure de la malaltia. Es tracta d’un estudi important perquè moltes de les proves realitzades són el primer escaló per a comprendre millor com actua Erwinia i els futuribles tractaments que podrien emprar-se per combatre la malaltia que produeix. Les tècniques utilitzades, algunes de les quals ens són summament conegudes als estudiants de biologia: API 20E, API 50CH, PCR, electroforesi en gel de camp polsat, anàlisi de DNA polimòrfic, etc., van servir per agrupar les soques espanyoles pel seu origen geogràfic i es va determinar que molts dels brots de la malaltia a Espanya han estat causades per la introducció a la península de material d’origen vegetal o de fonts del inòculs de diferents països d’Europa (Biosca EG, López MM, et al. 2007).

Imatge d’una planta afectada per foc bacterià. Cal notar que tant fruits i fulles adquireixen un aspecte cremat, producte de les lesions necròtiques que pateixen els teixits de la planta. Foto extreta de aquesta web .

We are going to talk today in Seramix about another research group of the Microbiology Department in our university.

This group focuses in plant diseases by bacterial pathogens. One of these diseases, which is studied by Elena Biosca and Milagros Lopez (workers in the Instituto Valenciano de Actividades Agrarias) is the Fire blight. The causal pathogen is Erwinia amylovora. Fire blight affects members of the family Rosaceae. The term “fire blight” describes the appearance of the disease, which can make affected areas appear blackened, shrunken and cracked, as though scorched by fire.

This disease causes big economic loss, running out apple and pear crops around the world.  It has been a major reason for an embargo on the importation of endemic Countries´ apples and pear to free-diseases countries. Although has never been proven the fruit transmission of this disease. Some authors argue that the embargo has no sense because the Erwinia amylovora bacteria present in fruits cannot growth in a culture media. However Biosca and Lopez detected an easy transition to the VBNC state in this group of bacteria. Therefore the no-growth fact cannot be an adequate criterion to establish the fruit transmission of this disease (Biosca E. G., López M. M. et al., 2009).

In the long distance transport the fruit is preserved at 5ºC with copper compounds, Copper (II) Sulfate to maintain the fruit optimal condition. In short distance transport the fruit is preserved at higher temperatures without metallic compounds. Our research group found that the VBNC state is an adaptive response to stress conditions such as starve or copper presence. It is amazing because shown that a higher number of colonies recover of stress conditions when fruit is preserved at 5ºC with copper compounds than when fruit is preserved at 26º without copper compounds. This shows that copper induces the VBNC state (Biosca E. G., López M. M. et al., 2006). The obvious conclusion says that the embargo was a correct action and urges a change of this fruit transport conditions.

To characterize the diversity of Erwinia amylovora Biosca and Lopez collect 63 different strains from isolated bacteria between 1995 and 2001. This was the first step to find out the fire blight source in our country, despite nowadays Spain is considered a free fire blight country by EU. This is an important research because is the first step to understand the Erwiniya behavior and the possible treatments of this disease. The used techniques were API20E, API50CH, PCR, Gel electrophoresis, Polymorphic DNA analysis… This was used to group together the Spanish strains by their geographic origins. It was determined that many Spanish outbreaks have been caused by plant material from different Europe countries (Biosca E. G., López M. M., et al. 2007).

Fire blight in plant. Note the scorched aspect, produced by necrotic injuries in plant tissue. The picture is from this web.

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