Soil microbial community responses to different sugarcane management strategies as revealed by 16S metagenomics

XXX Congress of the ISSCT (International Society of Sugar Cane Technologists), Tucumán, from 31 August to 8 September 2019Sugarcane cultivation in Argentina is distributed in three geographic regions: Tucumán, Northern (Salta and Jujuy) and Littoral (Santa Fe and Misiones), covering about 376,223 ha. Tucumán has traditionally been the most important region with 68% of the total production. Since new agricultural techniques, such as green-cane harvesting and sugarcane crop rotation with soybean, were implemented in the last decade, changes in the agroecosystem of sugarcane, specific pathosystems and epidemiological parameters have been observed. A 16S metagenomics approach to investigate total bacterial communities associated with sugarcane rhizospheric soil when soybean was the predecessor crop in a cultivation area with a high incidence of red stripe disease was applied; soil from sugarcane monoculture was also included. Two commercial sugarcane cultivars (Saccharum spp. hybrids) with differential responses to red stripe infection (tolerant and susceptible) were evaluated. Sampling was carried out in 2013-2014 and in 2014-2015 (first and second ratoon, respectively) at 30, 90 and 180 days after harvest. Total soil DNA was obtained using FastPrep® technology. The 16S RNA gene (variable region V3-V4) was sequenced using a MiSeq platform Illumina. Taxonomic assignment revealed Bacillales, Rhyzobiales, Rhodospirilliales, Xanthomonadales and Acidobacteriales among the most abundant orders in all samples. Soil samples from sugarcane without soybean rotation showed a marked decrease in Bacillaes, Rhizobiales and Sphingomonadales. Cluster analysis grouped together samples from the tolerant genotype, while those from the susceptible genotype formed two subgroups that were distinguished according to sampling time after harvest. The analysis showed that samples from sugarcane under monoculture were grouped distant to the rest of the samples showing different microbiota composition. The sugarcane rhizosphere microbiome and its biotechnological potential open a new opportunity in the concept of sustainable crop management. The data contribute significant knowledge about the microbial diversity in agricultural ecosystems.El cultivo de caña de azúcar en Argentina se distribuye en tres regiones geográficas: Tucumán, Norte (Salta y Jujuy) y Litoral (Santa Fe y Misiones), que cubren alrededor de 376,223 ha. Tucumán ha sido tradicionalmente la región más importante con el 68% de la producción total. En la última década, como consecuencia de los cambios en el manejo como la rotación con soja y la cosecha en verde, se han observado cambios en el agroecosistema de la caña de azúcar, en patosistemas específicos y parámetros epidemiológicos. En el presente estudio, se aplicó un enfoque metagenómica de gen 16S ARNr para investigar las comunidades bacterianas asociadas con el suelo rizosférico de caña de azúcar en un sistema con soja como cultivo predecesor en un área de cultivo con una alta incidencia de estría roja. A fines comparativos, se incluyó en el estudio muestras de suelo monocultivo de caña de azúcar. Se evaluaron dos cultivares comerciales de caña de azúcar (Saccharum spp. híbridos) con respuestas diferenciales a la infección de estría roja (tolerante y susceptible). A partir del ADN total del suelo de muestras obtenidas en las campañas 2013-2014 y en 2014-2015 (soca 1 y 2, respectivamente) a los 30, 90 y 180 días después de la cosecha, se amplificó la región variable V3-V4 del 16S rRNA y se secuenció utilizando una plataforma MiSeq Illumina. La asignación taxonómica de las secuencias, reveló Bacillales, Rhyzobiales, Rhodospirilliales, Xanthomonadales y Acidobacteriales entre las órdenes más abundantes en todas las muestras. Las muestras de suelo de caña de azúcar sin rotación con soja mostraron una marcada disminución en Bacillaes, Rhizobiales y Sphingomonadales. El análisis de conglomerados agrupó las muestras del genotipo tolerante, mientras que las del genotipo susceptible formaron dos subgrupos que se distinguieron según el tiempo de muestreo después de la cosecha. El análisis mostró además que las muestras de caña de azúcar provenientes de un sistema de monocultivo se agruparon distantes del resto de las muestras evidenciando las diferencias en la composición de microbiota. El microbioma de la rizosfera de la caña de azúcar y su potencial biotecnológico abren una nueva oportunidad en el concepto de manejo sostenible de cultivos. Los datos aportan un conocimiento significativo sobre la diversidad microbiana en los ecosistemas agrícolas.La culture de la canne à sucre en Argentine est répartie dans trois régions géographiques: Tucumán, le Nord (Salta et Jujuy) et le Littoral (Santa Fe et Misiones), couvrant environ 376 223 ha. Tucumán est traditionnellement la région la plus importante avec 68% de la production totale. Depuis que de nouvelles techniques agricoles, telles que la récolte de la canne verte et la rotation de la canne à sucre avec le soja, ont été mises en place au cours de la dernière décennie, des changements dans l’écosystème de la canne à sucre, des pathosystèmes spécifiques et des paramètres épidémiologiques ont été observés. Une approche métagénomique 16S pour étudier les communautés bactériennes totales associées au sol rhizosphérique de la canne à sucre lorsque le soja était la culture précédente dans une zone de culture présentant une incidence élevée de maladie à rayures rouges a été appliquée; le sol issu de la monoculture de canne à sucre a également été inclus. Deux cultivars commerciaux de la canne à sucre (hybrides Saccharum spp.) avec des réponses différentielles à l'infection à rayures rouges (tolérants et sensibles) ont été évalués. L'échantillonnage a été réalisé en 2013-2014 et en 2014-2015 (première et deuxième repousses, respectivement) à 30, 90 et 180 jours après la récolte. L'ADN total du sol a été obtenu en utilisant la technologie FastPrep®. Le gène de l'ARN 16S (région variable V3-V4) a été séquence en utilisant une plate-forme MiSeq Illumina. L'analyse taxonomique a révélé que Bacillales, Rhyzobiales, Rhodospirilliales, Xanthomonadales et Acidobacteriales étaient parmi les ordres les plus abondants dans tous les échantillons. Des échantillons de sol de canne à sucre sans rotation de soja ont montré une diminution marquée des bacilles, des rhizobiales et des sphingomonadales. L'analyse a regroupé des échantillons du génotype tolérant, tandis que ceux du génotype sensible ont formé deux sous-groupes qui ont été distingués en fonction de la période d'échantillonnage après la récolte. L'analyse a montré que les échantillons provenant de la canne à sucre en monoculture étaient regroupés à distance du reste des échantillons présentant une composition de microbiote différente. Le microbiome de la rhizosphère de canne à sucre et son potentiel biotechnologique ouvrent une nouvelle opportunité dans le concept de gestion durable des cultures. Les données fournissent des connaissances significatives sur la diversité microbienne dans les écosystèmes agricoles.EEA FamailláFil: Fontana, Paola Daniela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Orru, L. Council for Agricultural Research and Economics (CREA). Research Centre for Genomics & Bioinformatics; ItaliaFil: Fontana, Cecilia Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Cocconcelli, P.S. Università Cattolica del Sacro Cuore. Dipartimento di Scienze e Tecnologie Alimentari per una filiera agro-alimentare Sostenibile (DISTAS); ItaliaFil: Vignolo, Graciela Margarita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Centro de Referencia Para Lactobacilos; ArgentinaFil: Salazar, Sergio Miguel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; Argentin

Context matters-consensus molecular subtypes of colorectal cancer as biomarkers for clinical trials

The Colorectal Cancer Subtyping Consortium identified four gene expression consensus molecular subtypes, CMS1 (immune), CMS2 (canonical), CMS3 (metabolic), and CMS4 (mesenchymal), using multiple microarray or RNA-sequencing datasets of primary tumor samples mainly from early stage colon cancer patients. Consequently, rectal tumors and stage IV tumors (possibly reflective of more aggressive disease) were underrepresented, and no chemo-and/or radiotherapy pretreated samples or metastatic lesions were included. In view of their possible effect on gene expression and consequently subtype classification, sample source and treatments received by the patients before collection must be carefully considered when applying the classifier to new datasets. Recently, several correlative analyses of clinical trials demonstrated the applicability of this classification to the metastatic setting, confirmed the prognostic value of CMS subtypes after relapse and hinted at differential sensitivity to treatments. Here, we discuss why contexts and equivocal factors need to be taken into account when analyzing clinical trial data, including potential selection biases, type of platform, and type of algorithm used for subtype prediction. This perspective article facilitates both our clinical and research understanding of the application of this classifier to expedite subtype-based clinical trials

Multilocus Sequence Analysis highlights genetic diversity of Acidovorax avenae strains associated with sugarcane red stripe

XXX Congress of the ISSCT (International Society of Sugar Cane Technologists), Tucumán, from 31 August to 8 September 2019Pathogenic species of Acidovorax cause economically important diseases in monocotyledonous and dicotyledonous crops, including sugarcane, corn, rice, oats, millet, foxtail, watermelon and orchids. Sugarcane red stripe, caused by Acidovorax avenae, is present in the main production areas around the world. In Argentina, red stripe affects about 30% of stalks milled with important economic losses when severe infections occur. MLST was used to explore the genetic diversity of this bacterium associated with red stripe in Argentina, as well as their phylogenetic relationships. The MLST analysis included sequences from a total of 118 Acidovorax, 15 A. avenae strains isolated from Argentina sugarcane production areas, A. citrulli (93) from melon and watermelon, A. avenae (9) from rice, millet, corn, vasey grass and sorghum, and A. oryzae (1) from rice. MLST analysis revealed five novel sequence types (STs) for the sugarcane A. avenae strains, constituting a clonal complex with a common and close origin. When genetic relationships with other Acidovorax were explored, sugarcane strains were related to A. avenae from other hosts and more distantly to A. citrulli. Signals of frequent recombination in several lineages of A. avenae were detected and we observed that A. oryzae is closely related to A. avenae strains. This study provides valuable data in the field of epiphytological and evolutionary investigations of A. avenae strains causing sugarcane red stripe. Knowledge of the genetic diversity and host-strain specificity are important to select the genotypes with the best response to red stripe disease.Las especies fitopatógenas de Acidovorax causan enfermedades en cultivos tanto monocotiledóneos y dicotiledóneos, que incluyen caña de azúcar, maíz, arroz, avena, mijo, sandía y orquídeas. La estría roja de caña de azúcar, causada por Acidovorax avenae, está presente en las principales áreas de producción del mundo. En Argentina, esta enfermedad llegó a afectar hasta un 30% de tallos molibles en infecciones severas con importantes pérdidas económicas. Para explorar la diversidad genética de esta bacteria, así como sus relaciones filogenéticas, se aplicó un análisis MLST. El MLST incluyó un total de 118 secuencias de cepas de Acidovorax, 15 A. avenae aisladas de diferentes áreas de producción de caña de azúcar de Argentina, A. citrulli (93) de melón y sandía, A. avenae (9) de arroz, mijo, maíz, pasto vasey y sorgo y A. oryzae (1) de arroz. El análisis de MLST reveló cinco nuevos tipos de secuencia (ST) para las cepas de caña de azúcar A. avenae, que constituyen un complejo clonal con un origen común y cercano. Cuando se investigó la relación genética con otras Acidovorax, las cepas de caña de azúcar se mostraron cercanas con A. avenae de otros huéspedes, pero más distante de A. citrulli. Se evidenciaron señales de recombinación frecuente en varios linajes de A. avenae y observamos que A. oryzae está estrechamente relacionada con las cepas de A. avenae. Este estudio proporciona datos valiosos en el campo de las investigaciones epifitológicas y evolutivas de las cepas de A. avenae que causan estría roja en caña de azúcar. El conocimiento de la diversidad genética y la especificidad cepa-hospedante son importantes para seleccionar genotipos con la mejor respuesta frente a los biotipos más virulentos y predominantes en la región.Les espèces pathogènes d'Acidovorax sont responsables de maladies importantes sur le plan économique dans les cultures monocotylédones et dicotylédones, notamment la canne à sucre, le maïs, le riz, l'avoine, le millet, la sétaire, la pastèque et l’orchidée. Les rayures rouges de la canne à sucre, causée par Acidovorax avena, est présente dans les principales zones de production du monde. En Argentine, les rayures rouges touchent environ 30% des tiges usinables, entraînant d'importantes pertes économiques en cas d'infection grave. Le MLST a été utilisé pour explorer la diversité génétique de cette bactérie associée aux rayures rouges en Argentine, ainsi que leurs relations phylo-génétiques. L'analyse MLST comprenait des séquences provenant d'un total de 118 souches Acidovorax, 15 souches d'A. avenae isolées des zones de production de canne à sucre de l’Argentine, A. citrulli (93) du melon et de pastèque, A. avenae (9) du riz, le mil, le maïs, l’herbe de vasey et le sorgho et A. oryzae (1) obtenue du riz. L'analyse MLST a révélé cinq nouveaux types de séquence (ST) pour les souches de canne à sucre d’A. avenae, constituant un complexe clonal d'origine commune et proche. Lorsque les relations génétiques avec d'autres Acidovorax ont été explorées, les souches provenant de la canne à sucre étaient apparentées à A. avenae provenant d'autres hôtes et plus lointainement à A. citrulli. Des signaux de recombinaison fréquente dans plusieurs lignées d'A. avenae ont été détectés et nous avons observé qu'A. oryzae est étroitement apparenté aux souches d'A. avenae. Cette étude fournit des données précieuses dans le domaine des études épiphytologiques et évolutives des souches d'A. avenae provoquant les rayures rouges de la canne à sucre. La connaissance de la diversité génétique et de la spécificité souche-hôte est importante pour sélectionner les génotypes présentant la meilleure résistance à la maladie des rayures rouges.EEA FamailláFil: Fontana, Paola Daniela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Tomasini, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Salta. Instituto de Patología Experimental; ArgentinaFil: Tomasini, Nicolás. Universidad Nacional de Salta. Instituto de Patología Experimental; ArgentinaFil: Fontana, Cecilia Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Di Pauli, Valentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Cocconcelli, P.S. Università Cattolica del Sacro Cuore. Dipartimento di Scienze e Tecnologie Alimentari per una filiera agro-alimentare Sostenibile (DISTAS); ItaliaFil: Vignolo, Graciela Margarita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Tucumán. Centro de Referencia Para Lactobacilos; ArgentinaFil: Salazar, Sergio Miguel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; Argentin

Genome sequence of Azospirillum brasilense REC3, isolated from strawberry plants

The genome sequence of a plant growth-promoting bacterium and biocontrol agent, Azospirillum brasilense REC3, isolated from strawberry roots, is reported here. The A. brasilense REC3 total genome contains 7,229,924 bp and has a G C content of 68.7 mol%.EEA FamailláFil: Fontana, Cecilia Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Salazar, Sergio Miguel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Bassi, Daniela. Università Cattolica del Saco Cuore. Istituto di Microbiologia; ItaliaFil: Puglisi, Edoardo. Universita Cattolica del Sacro Cuore. Centro Ricerche Biotecnologiche. Istituto di Microbiologia; ItaliaFil: Lovaisa, Nadia. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Agronomía y Zootecnia; ArgentinaFil: Toffoli, Lucia Mercedes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Famaillá; ArgentinaFil: Pedraza, Raúl Osvaldo. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Agronomía y Zootecnia; ArgentinaFil: Cocconcelli, Pier Sandro. Università Cattolica del Saco Cuore. Istituto di Microbiologia; Itali

Neutrality and Robustness in Evo-Devo: Emergence of Lateral Inhibition

Embryonic development is defined by the hierarchical dynamical process that translates genetic information (genotype) into a spatial gene expression pattern (phenotype) providing the positional information for the correct unfolding of the organism. The nature and evolutionary implications of genotype–phenotype mapping still remain key topics in evolutionary developmental biology (evo-devo). We have explored here issues of neutrality, robustness, and diversity in evo-devo by means of a simple model of gene regulatory networks. The small size of the system allowed an exhaustive analysis of the entire fitness landscape and the extent of its neutrality. This analysis shows that evolution leads to a class of robust genetic networks with an expression pattern characteristic of lateral inhibition. This class is a repertoire of distinct implementations of this key developmental process, the diversity of which provides valuable clues about its underlying causal principles

Saturación sensorial y lactancia materna como métodos analgésicos no farmacológicos: estudio randomizado controlado.

OBJETIVOVerificar el efecto analgésico de la saturación sensorial (Sat) y compararlo con la lactancia materna (LM) y un grupo control.MATERIAL Y MÉTODOSEnsayo clínico, randomizado con 167 recién nacidos a término sanos, en quiénes se cuantificó la intensidad de dolor agudo al recibir una vacuna (hepatitis  B) a las 48 horas de vida. Se formaron tres grupos de manera aleatoria: grupo 1 (control, sin método analgésico), grupo 2 (analgesia con LM) y grupo 3 (analgesia con Sat); los estímulos sensoriales fueron: táctil (caricias de la madre sobre el rostro y espalda), olfatorio (colonia sin alcohol), auditivo (voz de la madre), gustativo (lactancia materna), visual (rostro de la madre frente a su bebé). Se utilizó la Escala para Dolor Agudo Neonatal (DAN: Douleur Aiguë du Nouveau-né), con un score de dolor del 1 al 10 y 7 categorías de dolor.RESULTADOSEl grupo con saturación sensorial tuvo menos dolor (3.02 en la escala de DAN); el grupo dos (lactancia materna): 4.15, y control: 9.02.   Hubo diferencia significativa entre grupos. Dolor extremo, se presentó en 60% del grupo control, 3,8% en el grupo lactancia materna y 0% en el grupo con saturación sensorial. La categoría NO DOLOR fue más frecuente en el grupo tres (Sat): 33,3% versus 16,9% del grupo con LM y 0% grupo control, p<0.0001.CONCLUSIONESLa saturación sensorial tuvo mayor efecto analgésico que la lactancia materna. Ambas demostraron buen efecto analgésico, comparadas con el grupo control. (Rev Horiz Med 2011;11(2):80

Molecular Evidence of the Toxic Effects of Diatom Diets on Gene Expression Patterns in Copepods

Diatoms are dominant photosynthetic organisms in the world's oceans and are considered essential in the transfer of energy through marine food chains. However, these unicellular plants at times produce secondary metabolites such as polyunsaturated aldehydes and other products deriving from the oxidation of fatty acids that are collectively termed oxylipins. These cytotoxic compounds are responsible for growth inhibition and teratogenic activity, potentially sabotaging future generations of grazers by inducing poor recruitment in marine organisms such as crustacean copepods.Here we show that two days of feeding on a strong oxylipin-producing diatom (Skeletonema marinoi) is sufficient to inhibit a series of genes involved in aldehyde detoxification, apoptosis, cytoskeleton structure and stress response in the copepod Calanus helgolandicus. Of the 18 transcripts analyzed by RT-qPCR at least 50% were strongly down-regulated (aldehyde dehydrogenase 9, 8 and 6, cellular apoptosis susceptibility and inhibitor of apoptosis IAP proteins, heat shock protein 40, alpha- and beta-tubulins) compared to animals fed on a weak oxylipin-producing diet (Chaetoceros socialis) which showed no changes in gene expression profiles.Our results provide molecular evidence of the toxic effects of strong oxylipin-producing diatoms on grazers, showing that primary defense systems that should be activated to protect copepods against toxic algae can be inhibited. On the other hand other classical detoxification genes (glutathione S-transferase, superoxide dismutase, catalase, cytochrome P450) were not affected possibly due to short exposure times. Given the importance of diatom blooms in nutrient-rich aquatic environments these results offer a plausible explanation for the inefficient use of a potentially valuable food resource, the spring diatom bloom, by some copepod species