SERAMIX EN BIOGRADO 2013SERAMIX AL BIOGRAU 2013

Los miembros de Seramix, junto con los de A-probando la evolución y EduCactus, hemos sido invitados a participar en una mesa redonda dentro del congreso de Biología “Biogrado 2013”. El acto tendrá lugar el miércoles 22 de mayo a las 11:00 h. en el salón de actos de la facultad de Farmacia, en nuestro campus de Burjassot. Os animamos a asistir si queréis conocer mejor nuestro proyecto.Els membres de Seramix, juntament amb els d’A-provant l’evolució i EduCactus, hem sigut convidats a participar a una taula rodona dins del congrés de Biologia “Biogrado 2013”. L’acte tindrà lloc el dimecres 22 de maig a les 11:00 h. a la sala d’actes de la facultat de Farmàcia, en el nostre campus de Burjassot. Us animem a assistir si voleu conèixer millor el nostre projecte.The members of Seramix, together with the members of  A-probando la evolución and EduCactus, we have been invited to participate in the Biograu 2013. The event will take place March 22, Wendesday, at 11:00 hours at the hall of the Pharmacy Faculty, at the Burjassot campus. We encourage you to come if you want to know about our project.

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.

Caracterización filogenética en bacterias fermentadoras del vino.Caracterització filogenètica en bacteris fermentadors del vi.

Sergi Ferrer e Isabel Pardo son dos investigadores de la unidad docente de biólogicas, interesados en la microbiología de la elaboración de los vinos, concretamente en la fermentación maloláctica. La fermentación maloláctica es el proceso por el cual el ácido málico, presente de forma natural en la pulpa de muchos frutos como la uva y la manzana verde es convertido en ácido láctico. El ácido málico proporciona sabor ácido a las frutas  y su función es la de proteger frente a depredadores. La mayoría de los vinos sufren, natural o intencionadamente, la fermentación maloláctica.

Los lactobacilos son bacterias Gram +, no formadoras de esporas, sin enzima catalasa que se encuentran en una gran variedad de hábitats como bebidas fermentadas y alimentos, las membranas mucosas, el tracto intestinal de los animales y los seres humanos etc. Los lactobacilos son importantes en el proceso de elaboración del vino ya que pueden transformar los compuestos presentes en este. Algunos lactobacilos realizan fermentación maloláctica, aunque la especie Oenococcus oeni se asocia muy frecuentemente a este proceso. La fermentación maloláctica es empleada en la elaboración de vinos de calidad ya que reducen la acidez, aumenta la estabilidad microbiológica y mejora las propiedades organolépticas. La caracterización de las cepas de Lactobacillus es un hecho relevante para conocer mejor el proceso de vinificación y S. Ferrer e I. Pardo  caracterizaron filogenéticamente 10 cepas de lactobacilos conocidas. Las cepas fueron aisladas a partir de vinos de Bobal de bodegas con denominación de origen Utiel-Requena. Más tarde se secuenciaron la subunidad 16S del rRNA de las 10 cepas y posteriormente se realizó un análisis filogenético. El resultado puede verse en la figura. Mediante experimentos de hibridación determinaron que la cepa 59bT es un miembro de una nueva especie. Realizaron más estudios para la caracterización de las diferentes cepas, pero nos centraremos en los que hicieron en un estudio posterior, con una cepa descubierta en Korea,  en un lago de agua dulce.

En 2009, pusieron en duda el status taxonómico otorgado a una cepa de Lactobacillus aislada de un estanque en Korea. Song et al. mediante análisis de la subunidad 16S del rRNA llegaron a la conclusión de que esta cepa estaba estrechamente relacionada con Lactobacillus satsumensis =&047T NRIC. Más tarde se consiguó aislar estos lactobacilos de heces de ratón y del propio vino. En este momento I. Pardo y S. Ferrer inician un estudio de esta cepa realizando análisis de reconstrucción filogenética (máxima parsimonia, máxima verosimilitud) para determinar la taxonomía de la bacteria. En todos los árboles filogenéticos la cepa IMCC1736T formaba un clado con L. uvarum. Después, se realizaron estudios de hibridación de DNA obteniendo resultados de porcentaje de hibridación inferiores al 70% con lo que se concluyó que la cepa constituía una nueva especie. Más tarde, se contabilizó el número de guaninas y citosinas, determinándose que se encontraban dentro del rango para bacterias del género Lactobacillus. Además, se observó que la bacteria era incapaz de crecer en una concentración 5% de NaCl y a pH 3,3 (vive en un pH de 4,5-8), que no utilizaba gluconato ni pentosas en las fermentaciones (aunque sí otros carbohidratos como metil- α-D-manósido y celobiosa, mientras que L. uvarum no es capaz). La bacteria es Gram + y microaerófila. La propuesta de estos investigadores para el nombre de la bacteria es Lactobacillus aquaticus sp.

Con todo esto, se pone de manifiesto que el grupo de investigación formado por I. Pardo y S. Ferrer se preocupan en la determinación filogenética de lactobacilos implicados en la fermentación del vino, además de los diferentes aspectos de la fermentación maloláctica.

Sergi Ferrer i Isabel Pardo són dos investigadors de la unitat docent de biològiques, interessats en la microbiologia de l’elaboració dels vins, concretament en la fermentació malolàctica. La fermentació malolàctica és el procés pel qual l’àcid màlic, present de forma natural a la polpa de molts fruits com el raïm i la poma verda és convertit en àcid làctic. L’àcid màlic proporciona sabor àcid a les fruites i la seva funció és la de protegir enfront de depredadors. La majoria dels vins pateixen, natural o intencionadament, la fermentació malolàctica.

Els lactobacils són bacteris Gram +, no formadors d’espores, sense enzim catalasa que es troben en una gran varietat d’hàbitats com begudes fermentades i aliments, les membranes mucoses, el tracte intestinal dels animals i els éssers humans etc. Els lactobacils són importants en el procés d’elaboració del vi ja que poden transformar els compostos presents en aquest. Alguns lactobacils realitzen fermentació malolàctica, encara que l’espècie Oenococcus oeni s’associa moltes vegades a aquest procés. La fermentació malolàctica és emprada en l’elaboració de vins de qualitat ja que redueixen l’acidesa,

augmenta l’estabilitat microbiològica i millora les propietats organolèptiques. La caracterització de les soques de Lactobacillus és un fet rellevant per conèixer millor el procés de vinificació i S. Ferrer i I. Pardo caracteritzaren filogenèticament 10 soques de lactobacils conegudes. Les soques van ser aïllades a partir de vins de Bobal de cellers amb denominació d’origen Utiel-Requena. Més tard es van seqüenciar la subunitat 16S del rRNA de les 10 soques i posteriorment es va realitzar una anàlisi filogenètica. El resultat es pot veure a la figura. Mitjançant experiments d’hibridació determinaren que la soca 59bT és un membre d’una nova espècie. Van realitzar més estudis per a la caracterització de les diferents soques, però ens centrarem en els que van fer en un estudi posterior, amb una soca descoberta en un llac d’aigua dolça a Korea, en un llac d’aigua dolça.

El 2009, van posar en dubte l’estatus taxonòmic otorgat a una soca de Lactobacillus aïllada d’un estany a Korea. Song et al. mitjançant anàlisi de la subunitat 16S del rRNA van arribar a la conclusió que aquesta soca estava estretament relacionada amb Lactobacillus satsumensis =&047T NRIC. Més tard es va aconseguir aïllar aquests lactobacils d’excrements de ratolí i del propi vi. En aquest moment I. Pardo i S. Ferrer inicien un estudi d’aquesta soca realitzant anàlisi de reconstrucció filogenètica (màxima parsimònia, màxima versemblança) per determinar la taxonomia del bacteri. En tots els arbres filogenètics la soca IMCC1736T formava un clado amb L. uvarum. Després, es van realitzar estudis d’hibridació de DNA obtenint resultats de percentatge d’hibridació inferiors al 70% amb el que es va concloure que la soca constituïa una nova espècie. Més tard, es va comptabilitzar el nombre de guanines i citosines, determinant-se que es trobaven dins del rang per bacteris del gènere Lactobacillus. A més, es va observar que el bacteri era incapaç de créixer en una concentració 5% de NaCl i a pH 3,3 (viu en un pH de 4,5-8), que no utilitzava gluconat ni pentoses a les fermentacions (encara que sí altres carbohidrats com metil-α-D-manósido i celobiosa, mentre que L. uvarum no és capaç). El bacteri és Gram + i microaerófil. La proposta d’aquests investigadors per al nom del bacteri és Lactobacillus aquaticus sp.

Amb tot això, es posa de manifest que el grup de recerca format per I. Pardo i S. Ferrer es preocupen en la determinació filogenètica de lactobacils implicats en la fermentació del vi, a més dels diferents aspectes de la fermentació malolàctica.