Morphological, pathogenic and molecular characterization of Streptomyces strains associated to potato scab from different producing areas of Brazil

Abstract

A batata ocupa o quarto lugar em volume de produção mundial de alimentos após o arroz, trigo e milho. O Brasil é o maior produtor dentre os países da América Latina, porém ainda apresenta baixa produtividade devida às doenças que afetam a cultura. Dentre as doenças bacterianas, a sarna da batata é uma das mais importantes economicamente e sua ocorrência é generalizada no mundo. Diferentes espécies do gênero Streptomyces estão associadas à essa doença e os principais sintomas se caracterizam por lesões irregulares que podem tomar toda a superfície do tubérculo, acarretando diminuição do seu valor comercial ou, até mesmo, impedindo a sua comercialização. Atualmente, a incidência da sarna está aumentando consideravelmente, tornando-se um fator limitante do cultivo de batata no Brasil. O presente trabalho teve por objetivo a identificação de linhagens de Streptomyces sp. associadas à sarna da batata, provenientes de diferentes regiões produtoras do Brasil, por meio de taxonomia polifásica. Cento e noventa linhagens de Streptomyces foram analisadas, sendo 165 nacionais obtidas dos estados da Bahia, Goiás, Minas Gerais, Paraná, São Paulo, Rio Grande do Sul e Santa Catarina; 13 de material vegetal importado do Chile, França e Holanda; e 12 linhagens Tipo de Streptomyces representantes de espécies associadas à sarna. Na caracterização morfológica as linhagens apresentaram heterogeneidade com relação à micromorfologia de hifas e coloração dos esporos. A patogenicidade das linhagens foi avaliada pela presença dos genes nec1, tomA (tomatinase) e txtAB (taxtomina A) e os resultados indicaram que 94 linhagens (52,8%) apresentaram amplificação dos três genes de patogenicidade avaliados, 14 (7,9%) não apresentaram nenhum dos genes e 70 (39,3%) mostraram sinal positivo de amplificação para um ou mais genes. Para algumas linhagens a confirmação da patogenicidade foi efetuada por meio de testes em minitubérculos de batata. Nos testes moleculares, incluindo amplificação com primers específicos para S. scabiei e S. turgidiscabies, PCR-RFLP do gene atpD e análises das seqüências dos genes atpD, gyrB, recA, rpoB e trpB, foi possível a separação das linhagens analisadas em diferentes perfis genéticos. As análises das características morfológicas, patogênicas e moleculares permitiram a identificação de 57 linhagens pertencentes à S. scabiei, 28 à espécie S. ipomoeae, 13 à S. caviscabies/S. setonii, 12 à S. europaeiscabiei e duas à S. sampsonii. As 66 linhagens restantes apresentaram características distintas das espécies Tipo testadas, podendo representar possíveis novas espécies de Streptomyces associadas à sarna no BrasilPotato is the world's fourth most important food crop after rice, wheat and maize. Brazil is the biggest producer among the countries of Latin America, but it still has low productivity due to diseases that affect the crop. Among the bacterial diseases, the potato scab is one of the most economically important, and its occurrence is widespread in the world. Different species of the genus Streptomyces are associated with this disease and the main symptoms are characterized by irregular lesions that can affect all the tuber surface causing decrease of its commercial value or preventing its commercialization. Currently, the incidence of potato scab is increasing considerably, becoming a limiting factor in potato production in Brazil. This study aimed to identify Streptomyces strains associated with potato scab, from different potato growing areas in Brazil, through polyphasic taxonomy. One hundred and ninety strains of Streptomyces were analyzed, including 165 Brazilian strains obtained from potatoes coming from the states of Bahia, Goias, Minas Gerais, Parana, Sao Paulo, Rio Grande do Sul and Santa Catarina; 13 of plant material from Chile, France and Netherlands; and 12 type strains of Streptomyces species associated with potato scab. In the morphological characterization, the strains showed heterogeneity in the hyphal micromorphology and color of spores. The pathogenicity of strains was investigated by presence of the nec1 and tomA genes, and txtAB operon (thaxtomin A). The results indicated that 94 strains (52.8%) showed amplification of the three pathogenicity genes, 14 (7.9%) showed no amplification of the genes and 70 (39.3%) showed positive signal for only one or more genes. The pathogenicity of some strains was confirmed with artificial inoculation onto potato minitubers. In the molecular tests, including PCR amplification with specific primers for S.scabiei and S. turgidiscabies, analysis of PCR-RFLP of atpD gene and sequences analysis of the atpD, gyrB, recA, rpoB and trpB genes, the strains could be separated into different genetic profiles. The morphological, pathogenic and molecular data allowed identifying of 57 strains belonging to S. scabiei, 28 to S. ipomoeae, 13 to S. caviscabies/S. setonii, 12 to S. europaeiscabiei and two to S. sampsonii. The 66 remaining strains showed different genetic profiles in comparison with the type strains of Streptomyces, and may represent new species of Streptomyces associated with potato scab in Brazi