Patogenômica para estudos de classificação taxonômica de Dickeya spp.

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

Título alternativo

Pathogenomics for taxonomic classification studies of Dickeya spp.

Primeiro orientador

Membros da banca

José Miguel Ortega
Leandro Cardoso Ribeiro
Flavia Figueira Aburjaile

Resumo

O gênero Dickeya é composto por bactérias Gram-negativas, fitopatogênicas e são um dos principais gêneros causadores da podridão mole em diversas culturas. Estas bactérias podem infectar plantas através de feridas ou aberturas naturais levando ao surgimento dos sintomas, que se caracterizam pela liquefação do tecido das plantas, principalmente órgãos de armazenamento como rizomas, bulbos e tubérculos. Isto apresenta implicações económicas significativas, afetando os principais produtos agrícolas, como a batata, o milho e até plantas ornamentais, estando entre as dez bactérias fitopatogênicas mais relevantes do mundo. Este trabalho emprega uma abordagem de análise genômica para classificar taxonomicamente dois isolados (CCRMP144 e CCRMP250) de Dickeya spp. além de identificar e caracterizar o os genes de resistência e virulência da espécie Dickeya dadantii. A metodologia utilizou técnicas de bioinformática, incluindo análise de Tetra Correlação (TCS) e Identidade Média de Nucleotídeos (ANI), em associação com uma inferência de árvore filogenômica. Os genes de resistência e virulência foram obtidos através de um alinhamento contra três bancos de dados, sendo eles o CARD para resistência a antibióticos, o BacMet para genes relacionados à resistência a metais pesados e biocidas e o VFDB para identificar os genes de virulência. A metodologia conseguiu confirmar os genomas como pertencentes a espécie Dickeya dadantii. Os genes de resistência e virulência foram identificados e caracterizados, expondo os genes centrais, acessórios e exclusivos da espécie. Este estudo demonstrou a eficácia de nossa metodologia para classificação taxonômica e fornece insights sobre a patogênese, o ambiente e adaptabilidade desses isolados que são cruciais para o desenvolvimento de estratégias de manejo e controle mais eficazes da podridão mole.

Abstract

The Dickeya genus comprises Gram-negative, mesophilic, phytopathogenic bacteria that are among the primary causes of soft rot in various crops. These bacteria can infect plants through wounds or natural openings, leading to the emergence of symptoms that are characterized by the liquefaction of plant tissue, particularly storage organs such as rhizomes, bulbs, and tubers. This has significant economic implications, affecting the main agricultural products, such as potatoes, corn and even ornamental plants, which are among the top 10 most relevant phytopathogenic bacteria. This study employs a genomic analysis approach to taxonomically classify two isolates (CCRMP144 and CCRMP250) of Dickeya spp. in addition to identifying and characterizing the resistance and virulence genes of the Dickeya dadantii species. The methodology employed bioinformatics techniques, including Tetra Correlation Search analysis (TCS) and Average Nucleotide Identity (ANI), in association with a phylogenomic tree inference. Resistance and virulence genes were obtained through an alignment against three databases, CARD for antibiotic resistance, BacMet for genes related to resistance to heavy metals and biocides, and VFDB to identify virulence genes. The methodology successfully characterized the isolates as belonging to the Dickeya dadantii species. The identification and characterization of resistance and virulence genes revealed the core, accessory, and exclusive genes of the species. This study demonstrated the effectiveness of our methodology for taxonomic classification and provided insights into the pathogenesis, environment, and adaptability of these isolates, which are crucial for developing more effective soft rot management and control strategies.

Assunto

Bioinformática, Genômica, Doença de planta, Resistencia genética, Podridão mole

Palavras-chave

genômica, fitopatógeno, resistoma, podridão mole, taxogenômica, viruloma

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