Función y origen de los plásmidos en especies de Erwinia patógenas y epifitas de frutales de pepita

Abstract

El fuego bacteriano está considerada la enfermedad más grave que afecta a frutales de pepita y rosáceas ornamentales y silvestres. El agente causal es la bacteria Erwinia amylovora, perteneciente a la familia Erwiniaceae, organismo de cuarentena en la UE. Esta especie ha sido ampliamente estudiada, pero a nivel genómico todavía queda mucho por conocer, ya que en la actualidad existen únicamente dos genomas completamente secuenciados y anotados, y otros trece en scaffolds, de cepas de E. amylovora de diferentes orígenes geográficos y huéspedes. Su pangenoma se considera abierto, aunque con un core con una alta identidad de secuencia en estas cepas. Existe muy poca variabilidad intraespecífica, lo que se manifiesta en una escasa diversidad genotípica, advirtiéndose que los plásmidos son la mayor fuente de variabilidad genética que podría explicar las diferencias en virulencia en cepas portadoras de plásmidos, así como su mejor adaptación a diferentes condiciones ambientales. El plásmido pEA29 descrito en la mayoría de las cepas de E. amylovora, y con un efecto cuantitativo en virulencia. El estudio de estas cepas sin plásmido dio paso al descubrimiento de otro plásmido que se ha denominado pEI70, presente en cepas de varios países europeos. Se ha estudiado su función, distribución y contenido genético, así como el efecto del pEA29 y del pEI70 sobre la expresión de los genes cromosómicos de la cepa que los porta, tras la infección en fruto inmaduro. Los experimentos de inoculación con las cepas a las que se les había introducido el plásmido pEI70 o el pEA29, en comparación con esa misma cepa sin plásmidos, mostraron un aumento de la virulencia. Por todo ello, con el fin de estudiar si la presencia de cada uno de estos dos plásmidos podría producir efectos sobre determinados genes cromosómicos que explicarían esa variación en virulencia, se realizó un experimento de expresión génica diferencial usando un microarray. Los resultados demostraron el papel de ambos plásmidos al afectar a la expresión de entre 120 y 180 genes cromosómicos según el plásmido que porte la cepa, enriqueciéndose en cada caso categorías funcionales diferentes. Por otro lado, E. piriflorinigrans es una especie patógena descrita recientemente que produce necrosis sólo en las flores de peral, pero no parece afectar a otros órganos. Además, ambas especies comparten características fenotípicas y moleculares. Su detección y correcta identificación era un reto debido a que los síntomas que provoca en flores son prácticamente indistinguibles a los causados por E. amylovora. Se ha estudiado el contenido genético de un plásmido de 37 Kb, pEPIR37 presente en todas las cepas analizadas de la especie. Además, se ha observado que cuando este plásmido es introducido en cepas de la especie E. amylovora curadas de plásmidos, mostraron un nivel de virulencia mayor, comparable a la observada en las cepas portadoras del plásmido pEA29, lo que parece indicar que este plásmido produce un efecto similar. En este trabajo también se han desarrollado dos protocolos específicos y sensibles de PCR en tiempo real y convencional para identificar, detectar y diferenciar E. piriflorinigrans de E. amylovora y de otras especies de este género, usando secuencias específicas del plásmido pEPIR37. Ello ha permitido identificar esta nueva especie en otros huéspedes como en otras regiones en donde no se había detectado. Asimismo, estos resultados han permitido conocer aspectos biológicos y epidemiológicos de E. piriflorinigrans que aportan nueva información científica que resultaría para establecer estrategias para su control. El estudio de los plásmidos y sus funciones en estas dos especies tan relacionadas filogenéticamente y su papel en la adaptación al medio en el que ambas habitan, así como en la virulencia de las cepas que los portan, podría dar nuevas pistas sobre el origen de estos patógenos, su evolución