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
