Evaluation of alternative IAA biosynthetic pathways in the bacteria from the pseudomonas syringae complex

Indole-3-acetic acid (IAA) is a phytohormone belonging to the auxin group which production is widely distributed among plant-associated bacteria. In phytopathogenic bacteria, several IAA biosynthetic pathways have been described. The best characterized is the indole-3-acetamide (IAM) pathway, where tryptophan is initially converted into IAM by a monooxygenase (iaaM gene), and later transformed to IAA in a reaction catalysed by a hydrolase (iaaH gene). Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi NCPPB 3335 (Psv), which synthesizes IAA through IAM, encodes two paralogs of these two genes organized in two operons (iaaMH-1 and iaaMH-2). Previously, we have demonstrated that a Psv mutant in the iaaMH-1 operon produces an amount of IAA significantly lower than that synthesized by the wild type strain. This strain, shows a reduced virulence in olive plants. In contrast, a mutant in the iaaMH-2 operon (which encodes a iaaM-2 pseudogene), produces IAA levels similar to those of the wild type strain and is not affected in virulence. Unexpectedly, the iaaMH-1 mutant and the double mutant iaaMH- 1/iaaMH-2 synthesize a residual amount of IAA, suggesting the existence of an alternative route for the production of this compound in Psv.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Evaluación de rutas alternativas de síntesis de IAA en el complejo Pseudomonas syringae.

El ácido indol-3-acético (IAA) es una fitohormona perteneciente al grupo de las auxinas cuya producción está ampliamente distribuida entre bacterias asociadas a plantas. El IAA está implicado, entre otros procesos, en proliferación celular y maduración de las plantas. Además, se ha descrito el papel de esta hormona en la regulación de la expresión génica en bacterias. En bacterias fitopatógenas, se han descrito varias rutas de síntesis de IAA, siendo la mejor caracterizada la ruta de la indol-3-acetamida (IAM), proveniente del triptófano por la acción de una monooxigenasa (gen iaaM), y transformándose en IAA mediante la acción de una hidrolasa (gen iaaH). Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi NCPPB 3335 (Psv) utiliza esta ruta para la síntesis de IAA, codificando dos parálogos de los genes iaaM e iaaH (operones iaaMH-1 e iaaMH-2). Anteriormente, demostramos que un mutante de Psv en el operón iaaMH-1 produce una cantidad de IAA significativamente inferior que la sintetizada por la cepa silvestre, así como induce una sintomatología reducida en olivo. Por el contrario, un mutante en el operón iaaMH-2 (que codifica un pseudogen iaaM-2), produce una cantidad de IAA similar a la cepa silvestre y no induce una virulencia atenuada. Sin embargo, e inesperadamente, tanto el mutante iaaMH-1 como en el doble mutante iaaMH- 1/iaaMH-2 sintetizan una cantidad residual de IAA, lo que sugiere la existencia de una ruta alternativa para la producción de este compuesto en Psv. Recientemente, hemos identificado otras cepas del complejo Pseudomonas syringae capaces de producir IAA que no codifican genes homólogos a los implicados en las rutas conocidas hasta la fecha. Tras la obtención de los borradores de los genomas de varios aislados pertenecientes a los diferentes patovares de P. savastanoi, y utilizando también otros genomas de cepas modelo incluidas en el complejo P. syringae, hemos llevado a cabo un análisis bioinformático de genes potencialmente implicados en la biosíntesis de IAA. Actualmente, estamos llevando a cabo la construcción de mutantes en algunos de estos genes, para posteriormente determinar su implicación en la biosíntesis de esta fitohormona.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Aplicación interactiva para el análisis de datos mediante mapas autoorganizados

Grado en Ingeniería InformáticaLos mapas autoorganizados son un tipo de redes neuronales no supervisadas, inspirados en la neurobiología, que consiguen obtener una reducción de la dimensionalidad de los datos preservando las relaciones de similitud entre los mismos dentro de su estructura. Junto con sus numerosas variantes, han demostrado obtener buenos resultados en diversos campos de la investigación, destacándose su uso principalmente en la clasificación de datos y detección relaciones complejas, patrones y anomalías, permitiendo una analítica de los mismos muy visual dada a su reducida dimensión, normalmente en forma de mapa. Es por ello por lo que en este trabajo se ha hecho un estudio y selección de las implementaciones disponibles del algoritmo y sus variantes en Python. Posteriormente se han realizado las adaptaciones e implementaciones oportunas de las librerías para la incorporación a la herramienta interactiva desarrollada en Dash. Esta utilidad incluye tres tipos de algoritmos para su analítica, los mapas autoorganizados (SOM), los mapas autoorganizados crecientes (GSOM), y los mapas autoorganizados jerárquico-crecientes(GHSOM). Siendo estas dos últimas variantes especialmente interesantes ya que adaptan su tamaño/estructura de modo totalmente automático de los datos, para conseguir una representación óptima de los mismos, independientemente de su distribución estadística. La aplicación desarrollada dispone de una interfaz web (disponible para desplegar en un servidor en producción), con un diseño adaptativo a la pantalla e intuitivo que permite al usuario el uso de la herramienta de modo totalmente gráfico e interactivo. Se incorpora a la herramienta diversas utilidades para el preprocesamiento de los datos (y exportación de estos cambios), que permiten obtener mejores resultados en las analíticas, evitando la dependencia de uso de herramientas externas. También se permite el guardado/carga de todos los modelos usados en la aplicación para mayor flexibilidad. Las gráficas de la aplicación permiten analizar de un modo simplificado las relaciones entre las características de los datos para descubrir relaciones complejas entre ellas. Se implementa, además, de modo adicional, un algoritmo de detección de anomalías, que proporciona un mecanismo más para la detección de comportamientos anómalos o fuera de lo esperado en los datos. Concluyendo la herramienta de este modo, en un entorno completo de analítica de datos para la investigación

Features associated to woody hosts in the bacterial pathogen of olive plants Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi

The causal agent of olive knot disease, Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi, belongs to the Pseudomonas syringae complex, a bacterial group causing diseases in a broad variety of both woody and herbaceous plant species. Here we summarize our results regarding a set of P. savastanoi pv. savastanoi features exclusively found in the genomes of bacteria from the P. syringae complex isolated from woody hosts. Comparative genomics and evolutionary studies allowed us to identify a 15 kb genomic island (WHOP, from woody host and Pseudomonas), carrying a set of genes involved in degradation of phenolic compounds and exclusively found in bacterial pathogens of woody hosts. Deletion of several WHOP-encoded genes in Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi NCPPB 3335 revealed that they play a role in the virulence of the strain in woody olive plants but not in in vitro-grown (nonwoody) plants. In addition, several type III secretion system effectors belonging to the HopAF, HopAO and HopBL families were shown to be clustered across the P. syringae complex according to the woody/herbaceous nature of their host of isolation. Further functional analyses of these virulence factors are needed to facilitate the design of novel strategies directed to control bacterial pathogens of woody hosts.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Biosynthesis of IAA in Pseudomonas savastanoi: a comparative genomic approach

Bacteria belonging to the Pseudomonas syringae complex cause diseases in a variety of woody and herbaceous plants. Pseudomonas savastanoi is a member of this complex and produces tumors or excrescences in the aerial parts of woody plants. The species is classified into four pathovars, i.e. savastanoi (Psv, olive), nerii (Psn, oleander), retacarpa (Psr, Spanish broom) and fraxini (Psf, ash). Our research group have carried out the sequencing, annotation and comparative analysis of the genomes of several strains belonging to these pathovars. These analyses have identified the set of genes belonging to the P. savastanoi pan-genome and the collection of pathovar- and strain-specific genes. Through the web app PIFAR (Plant-bacterium Interaction Factors Resource) we have determined the presence of potential virulence factors involved in the interaction of these pathovars with their hosts. Special attention was given to genes putatively involved in the production of indole-3-acetic acid (IAA), a pathogenicity factor in these bacteria. With the exception of Psf, P. savastanoi strains produce IAA from tryptophan through the indole-3-acetamide pathway (iaaM and iaaH genes). We have shown that a Psv iaaMH mutant drastically reduces IAA levels. However, this mutant produces amounts of this phytohormone similar to those synthesized by Psf strains. We are currently analyzing the role of several Psv genes in the biosynthesis of IAA through alternative pathways.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Análisis metabolómico de la producción de compuestos indólicos por bacterias fitopatógenas del complejo Pseudomonas syringae

Las bacterias Gram negativas del complejo Pseudomonas syringae, entre las que se incluye Pseudomonas savastanoi, infectan gran variedad de plantas herbáceas y leñosas de relevancia agrícola y económica. Las cepas de P. savastanoi productoras de tumores o excrecencias en las partes aéreas de plantas leñosas se incluyen en los patovares savastanoi (Psv, aislados de olivo), nerii (Psn, aislados de adelfa), retacarpa (Psr, aislados de retama) y fraxini (Psf, aislados de fresno). La mayoría de las cepas de P. savastanoi producen ácido indol-3-acético (IAA) a través de la ruta de la indole-3-acetamida, en la cual intervienen los genes iaaM e iaaH. Esta ruta es la mejor caracterizada en bacterias fitopatógenas, sin embargo, estos genes no se codifican en cepas de Psf ni se encuentran ampliamente distribuidos en el complejo P. syringae. Aunque un mutante de Psv afectado en el operón iaaMH reduce drásticamente los niveles de IAA producidos, en el sobrenadante de cultivos de esta cepa se detecta una cantidad basal de IAA, similar a la presente en cultivos de cepas de Psf y de P. syringae carentes de estos genes. Esto sugiere la presencia de una ruta de biosíntesis de IAA alternativa en estas cepas. Con el fin de identificar dicha ruta hemos llevado a cabo un análisis metabolómico de los compuestos indólicos producidos por cepas pertenecientes a todos los patovares de P. savastanoi y por la cepa P. syringae DC3000 patógena de tomate (Pto). El agrupamiento de estas cepas según sus perfiles metabólicos es concordante con sus relaciones filogenéticas. Además, hemos observado una mayor similitud metabólica entre las cepas de Psf y Pto con un mutante de Psv carente del operón iaaMH.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Aproximación multi-ómica a la biosíntesis de IAA en la bacteria fitopatógena Pseudomonas savastanoi

Las cepas de Pseudomonas savastanoi productoras de tumores en las partes aéreas de plantas leñosas, pertenecen al complejo Pseudomonas syringae y se incluyen en los patovares savastanoi (Psv olivo), nerii (Psn adelfa), retacarpa (Psr retama) y fraxini (Psf fresno). La mayoría de estas cepas producen ácido indol-3-acético (IAA) desde el triptófano (Trp) a través de la ruta de la indol-3-acetamida (operón iaaMH). Aunque este operón no se codifica en Psf ni es frecuente en este complejo bacteriano, la mayoría contienen uno o varios alelos del gen iaaL, responsable en Psn de la síntesis de IAA-Lys, un derivado con menor actividad biológica que el IAA. Aunque las cepas de Psv codifican 2 alelos del gen iaaL, no se ha detectado IAA-Lys en cultivos de estas. Resultados previos de nuestro grupo de investigación demostraron que un mutante de Psv iaaMH reduce drásticamente los niveles de IAA y no induce tumores en olivo. No obstante, en el sobrenadante de cultivos de esta cepa se detecta una concentración de IAA similar a la producida por cepas de Psf y otras P. syringae carentes de estos genes. Esto sugieren la existencia de una ruta de biosíntesis de IAA alternativa. Con el fin de identificar dicha ruta y conocer el papel de los diversos alelos iaaL en estas cepas, hemos realizado un análisis genómico comparativo de 10 cepas de P. savastanoi, y se están construyendo mutantes de Psv en genes potencialmente implicados en la biosíntesis de IAA. De manera complementaria, estamos comparando los transcriptomas y metabolomas de una cepa silvestre de Psv y del mutante iaaMH, tanto en presencia como en ausencia de Trp. Hasta la fecha, hemos detectado varios intermediarios indólicos posiblemente implicados en la producción de IAA en estas cepas y en el patógeno de tomate P. syringae DC3000. Asimismo, estamos ensayando la funcionalidad de 4 alelos iaaL diferentes mediante expresión heteróloga en Psv y análisis del efecto de estas cepas sobre la elongación de raíces de Arabidopsis.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec

The iaaL gene in the Pseudomonas syringae complex: functional characterization and biological activity

Phytopathogenic bacteria of the Pseudomonas syringae complex are causal agents of diseases in a wide variety of woody and herbaceous plants with agronomic and ornamental interest. Indole-3-acetic acid (IAA) is an auxin phytohormone whose production is widely distributed among plant-associated bacteria. Some P. syringae strains can further metabolize IAA to the amino acid conjugate 3-indole-acetyl-ε-L-lysine (IAA-Lys), a process involving the enzyme IAA-Lys synthase, encoded by the iaaL gene. IAA-Lys is less biologically active than IAA, so it has been speculated that the conjugation of IAA with L-Lysine could allow the bacteria to control the levels of free IAA accumulated in the bacterial cytoplasm and/or secreted to the plant tissues. The iaaL gene is widespread in the P. syringae complex, and three different alleles (iaaLPsv, iaaLPsn and iaaLPto) have been described. Recently, we have identified a fourth allele (iaaLPsf) specifically encoded in the genome of strains isolated from Fraxinus excelsior. However, comparative analyses of the biochemical and biological activities of the different iaaL alleles have not been performed. In this work, the genomic context of these four alleles in a collection of P. syringae complex strains has been analyzed. In addition, we have constructed strains overexpressing each of these iaaL alleles and analysed their biological activities using an elongation assay of Arabidopsis thaliana roots. Finally, expression of these alleles in E. coli allowed the purification of these four IaaL proteins and the analysis of their specific activities using an in vitro enzymatic coupling assay.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Tuning the Integration Rate of Ce(Ln)O2 Nanoclusters into Nanoparticulated ZrO2 Supports: When the Cation Size Matters

Three nanostructured catalysts with low total rare earth elements (REEs) content (i.e., 15 mol.%) were prepared by depositing CeO(2)or Ln(3+)-doped CeO2(Ln(3+)= Y(3+)or La3+; Ln/Ce = 0.15) on the surface of ZrO(2)nanoparticles, as nanometre-thick, fluorite-type clusters. These samples were subjected to successive reduction treatments at increasing temperatures, from 500 to 900 degrees C. A characterisation study by XPS was performed to clarify the diffusion process of cerium into the bulk of ZrO(2)crystallites upon reduction to yield Ce(x)Zr(1-x)O(2-delta)surface phases, and the influence of the incorporation of non-reducible trivalent REE cations, with sizes smaller (Y3+) and larger (La3+) than Ce(4+)and Ce3+. For all nanocatalysts, a reduction treatment at a minimum temperature of 900 degrees C was required to accomplish a significant cerium diffusion. Notwithstanding, the size of the dopant noticeably affected the extent of this diffusion process. As compared to the undoped ZrO2-CeO(2)sample, Y(3+)incorporation slightly hindered the cerium diffusion, while the opposite effect was found for the La3+-doped nanocatalyst. Furthermore, such differences in cerium diffusion led to changes in the surface and nanostructural features of the oxides, which were tentatively correlated with the redox response of the thermally aged samples

Tailoring CO2 adsorption and activation properties of ceria nanocubes by coating with nanometre-thick yttria layers

[EN] Ceria (CeO2) is a ubiquitous component in catalysts for environmental protection processes, especially those devoted to CO2 valorisation. Aimed at preparing ceria-based nanomaterials with enhanced CO2 adsorption and activation properties, both the surface acid-base and redox features of ceria nanocubes were modulated by a novel, simple, wet chemistry synthetic strategy consisting of their coating with yttria (Y2O3) layers of variable thickness in the nanometre scale. The as-synthesised samples were characterised with special attention to their surface basicity and reducibility. Characterisation results revealed that the surface doping with yttria not only improved both the reducibility at low temperature and CO2 adsorption capacity of ceria nanocubes, but also introduced a variety of basic sites with different strength. Finally, the careful control of the yttria layer thickness allowed to modulate these effects and thereby the ability of nanostructured ceria to adsorb and activate the CO2 molecule