Streptomyces spp.: Cultivo; Diagnóstico molecular (PCR).

Streptomyces spp: Cultivo; Diagnóstico molecular (PCR).[Streptomyces spp: Culture; Molecular diagnosis (PCR).]

 

Información 03-01-2020.

 

Streptomyces es el género más amplio dentro de los Actinomycetales. Incluye a más de 500 especies de bacterias que se caracterizan por ser gram-positivas, aerobias y de aspecto filamentoso, que forman hifas vegetativas bien desarrolladas con ramificaciones. Su genoma tiene un alto contenido en guanina y citosina, y poseen un metabolismo secundario muy complejo. Se encuentran principalmente en el suelo y entre la materia vegetal en descomposición, y poseen un característico olor a “tierra húmeda” que es debido a la producción de un metabolito volátil, la geosmina.

Las hifas de estas bacterias forman un complejo micelio, similar al de los hongos, que ayuda en la búsqueda de compuestos orgánicos a partir de sus sustratos. Los micelios y las hifas son inmóviles, pero producen esporas que contribuyen a su dispersión. Las esporas se forman por la fragmentación de las hifas y nacen en cadenas rectas, onduladas o helicoidales. Las colonias de Streptomyces son de crecimiento lento, y producen una gran variedad de pigmentos, responsables del color tanto de la parte vegetativa como del micelio.

Las especies de Streptomyces son catalasa positiva, reducen nitratos a nitritos y degradan adenina, esculina, caseína, gelatina, hipoxantina, almidón y L-tirosina. El peptidoglicano de su pared celular contiene grandes cantidades de ácido L-diaminopimélico (L-DAP), y no contienen ácidos micólicos.

La característica más importante de las especies de Streptomyces es su capacidad de producir metabolitos secundarios con propiedades antibacterianas (cloranfenicol, daptomicina, fosfomicina, estreptomicina, tetraciclina, etc.), antifúngicas (nistatina, anfotericina B, natamicina), antiparasitarias (ivermectina), antitumorales (bleomicina) e inmunosupresoras (tacrolimus, sirolimus). El análisis genómico ha demostrado que cualquier cepa tiene el potencial de producir decenas de dichos metabolitos secundarios, y el análisis metagenómico ha revelado un gran número de conjuntos de genes biosintéticos relevantes. Por ello, estos organismos se están estudiando cada vez más con la expectativa de que contribuirán significativamente al desarrollo de nuevos agentes terapéuticos para combatir la aparición global de resistencias a los antibióticos en bacterias patógenas, así como proporcionar otras sustancias bioactivas con aplicaciones diversas, tanto en medicina como en agricultura y otros ámbitos.

Sin embargo, esto es solo un aspecto del interés e importancia de estas bacterias. Ecológicamente, los estreptomicetos tienen papeles clave en el reciclaje natural de las paredes celulares de hongos y vegetales. Algunos de ellos han desarrollado asociaciones íntimas con insectos o plantas, y unos pocos han adquirido características patogénicas.

La mayoría de los Streptomyces son eficientes colonizadores de la rizosfera, aunque también pueden ser endófitos, colonizando los tejidos internos de las plantas hospedadoras. Estos atributos pueden deberse a características tales como la expresión génica controlada por el “quorum sensing”, la tasa de multiplicación, la producción de antibióticos, sideróforos, celulasas, fitohormonas, síntesis de aminoácidos, quitinasa, lipasa y producción de β-1,3-glucanasa. Así, son considerados microorganismos de gran importancia para favorecer el crecimiento de los vegetales, así como para proteger a las plantas de la acción de diferentes patógenos.

De particular relevancia es la capacidad de algunas especies de Streptomyces para establecer interacciones parasitarias con plantas, lo que lleva al desarrollo de enfermedades de cultivo económicamente importantes. Este es un atributo raro entre los Streptomyces, ya que solo unas pocas especies de los cientos descritas que se sabe que funcionan como patógenos de plantas.

La mayoría de las especies fitopatógenas de Streptomyces causan una enfermedad denominada “sarna común”, que resulta sobre todo importante a nivel económico porque afecta a la patata, aunque también puede afectar a otros cultivos como la remolacha, el rábano o la zanahoria. El principal síntoma de esta enfermedad es la aparición de lesiones oscuras con aspecto de costra en la superficie del tubérculo, que pueden ser superficiales, elevadas o profundas. Se cree que el tipo de lesión producida depende de factores como las condiciones medioambientales, la carga de patógeno y su agresividad, y la susceptibilidad del cultivo. La enfermedad afecta solo a las partes subterráneas de los hospedadores susceptibles, y se restringe a aquellos tejidos de la planta de rápido crecimiento, como los tubérculos en desarrollo.

La primera especie que se describió como causante de la “sarna común” fue Streptomyces scabiei, pero existen otras especies que se han relacionado con esta enfermedad, como S. turgidiscabies, S. steliscabiei, S. niveiscabiei, S. luridiscabiei y S. puniciscabiei. Una enfermedad similar llamada “sarna ácida” es causada por S. acidiscabies y es idéntica a la “sarna común” en su sintomatología, pero ocurre en suelos de pH bajo (pH≤5.2) donde el crecimiento de S. scabiei y otras especies es inhibido.

S. scabiei también produce una enfermedad en el cacahuete llamada “verruga del cacahuete”. Una especie estrechamente relacionada, S. europaeiscabiei, que se ha encontrado en Europa, América del Norte y Corea, causa la “sarna común”, pero algunas cepas también pueden causar una “sarna enredada”, que se caracteriza por lesiones superficiales con una apariencia de red. Esta enfermedad también puede ser causada por S. reticuliscabiei y S. aureofaciens, y se distingue de la “sarna común” porque también produce necrosis severa de las raíces fibrosas y conduce a pérdidas de rendimiento significativas.

Otra enfermedad, asociada a S. ipomoeae, es la denominada “podredumbre del suelo de la batata”. En este caso, la bacteria infecta tanto las raíces fibrosas como las raíces carnosas de almacenamiento de la batata. Las raíces fibrosas infectadas se vuelven necróticas y mueren, lo que resulta en una reducción del soporte y del crecimiento de la planta, así como una disminución en el rendimiento de la plantación y en la comerciabilidad.

El tumor de raíz de las cucurbitáceas fue descubierto por primera vez en melones en 1982 en la isla de Kyushu, Japón. Esta enfermedad se caracteriza por grandes agallas en las raíces fibrosas, menor crecimiento de las plantas y marchitamiento, lo que indica una función radicular reducida. Posteriormente, se encontró tumor de raíz en pepinos en la misma región de Japón. Los síntomas de esta enfermedad son diferentes a los atribuidos previamente a otras especies de Streptomyces, y la similitud morfológica de las agallas con las causadas por Agrobacterium tumefaciens y Pseudomonas savastanoi sugiere la participación de reguladores del crecimiento de las plantas. La bacteria que causa el tumor de la raíz del melón está presente solo en las células externas de las agallas. Las células en el interior del tumor no están infectadas. Se sugirió que el aumento de la división celular o el agrandamiento se debe a una sustancia fisiológicamente activa producida por el patógeno.

Las primeras investigaciones sobre los mecanismos de patogenicidad de Streptomyces en las plantas revelaron el papel de metabolitos fitotóxicos especializados (fitotoxinas) como factores clave de patogenicidad en estos organismos. Las primeras fitotoxinas asociadas con la patogenicidad de estas bacterias fueron la thaxtomina A y B, que se aislaron del tejido de tubérculo infectado por S. scabiei. Aunque las thaxtominas ahora se consideran el principal determinante de patogenicidad asociado con enfermedades como la “sarna común” y la “sarna ácida”, ahora hay evidencia de que otras fitotoxinas pueden desempeñar un papel clave en el desarrollo o en la gravedad de las enfermedades de las plantas causadas por Streptomyces spp.

Pruebas realizadas en IVAMI:

  • Aislamiento en cultivo e identificación presuntiva por examen microscópico.
  • Aislamiento en cultivo e identificación mediante métodos moleculares (PCR y secuenciación).

Muestra recomendada: 

  • Tubérculos con sospecha de afectación por Streptomyces spp.
  • Tierras o aguas de cultivos donde se produzca la alteración de los cultivos.
  • Cultivos de bacterias aisladas de plantas, tierras, aguas, …, compatibles con Streptomyces spp. para identificación. 

Conservación y envío de la muestra:

  • Refrigerada (preferido) durante menos de 2 días.
  • Congelada: más de 48 horas. 

Plazo de entrega de resultados: 

  • Cultivo de Streptomyces spp. a partir de muestras (tierras, plantas, aguas, …): 7 días.
  • Detección molecular (PCR) de algunas especies de Streptomyces: 48 a 72 horas.
  • Identificación molecular de bacterias supuestamente correspondientes a Streptomyces aisladas en cultivo: 48 a 72 horas. 

Coste de la prueba: