Genômica populacional do fitopatógeno obrigatório Candidatus Liberibacter Asiaticus

As bactérias ambientais desenvolvem múltiplas relações ecológicas com as plantas, desde a fitopatogenia até a promoção do crescimento vegetal. Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) é uma bactéria ambiental, não cultivável por ser um patógeno intracelular obrigatório. Nos citros, CLas é o agente etiológico da doença Huanglongbing (HLB), um flagelo que causa impactos significativos aos produtores desta importante commodity agrícola. A contaminação das plantas ocorre via hospedeiro invertebrado, o psilídeo Diaphorina citri. Apesar de amplamente conhecida quanto aos seus efeitos devastadores nos citros, o manejo do HLB é feito majoritariamente por práticas que visam conter o contágio ou a dispersão do vetor, uma vez que pouco se sabe sobre os mecanismos moleculares que possibilitem o controle da infecção após a colonização da planta. Nos últimos anos, a popularização dos métodos de sequenciamento de reads longos tornou possível a obtenção de genomas montados a partir de metagenomas (MAGs) de qualidade superior. Desde então, análises bioinformática de MAGs de várias espécies de Candidatus Liberibacter em associação com genomas da espécie cultivável Liberibacter crescens estão desvendando aspectos sobre a biologia e evolução deste elusivo grupo de procariotos. Apesar dos avanços, nenhum estudo se aprofundou nas características genômicas populacionais do principal fitopatógeno do grupo, a bactéria CLas. Os dados genômicos obtidos a partir do NCBI totalizou um dataset de 179 assemblies, destes, 37 estão presente no RefSeq e 142 no GenBank. A anotação dos genes foi feita pelo software Bakta. A partir dos genomas do RefSeq foi determinado o pangenoma da espécie, no qual identificou-se a presença de 1252 genes, nos quais 944 estão presentes no core e 308 são acessórios. Essas informações possibilitaram a reconstrução da árvore filogenética desses 37 assemblies, realizada por máxima verossimilhança a partir dos SNPs do core genoma. A tentativa de uma estrutura de população não forneceu uma árvore filogenética de confiança, feita a partir dos SNPs dos grupos ortólogos dos assemblies do RefSeq junto com os do GenBank. Por isso, foi obtido um esquema alélico de core genoma (cgMLST) e uma Minimal Spanning Tree que revelou três grupos clonais bem delineados. Os resultados obtidos contribuem para o entendimento da estrutura genômica de Candidatus Liberibacter asiaticus e fornecem subsídios para futuros estudos comparativos e evolutivos.

Resumo (inglês)

Environmental bacteria develop multiple ecological relationships with plants, ranging from phytopathogenesis to plant growth promotion. Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) is an environmental bacterium that is unable to be cultivated due to its obligate intracellular lifestyle. In citrus, CLas is the etiological agent of Huanglongbing disease (HLB), a scourge that causes significant impacts to producers of this important agricultural commodity. It infects plants via an invertebrate host, the psyllid Diaphorina citri. Although HLB is widely known for its devastating effects on citrus, it is mostly managed through practices aimed at containing the infection or dispersal of the insect vector as little is known about the molecular mechanisms involved in the plant infection. In recent years, due to the popularization of long-read sequencing methods, it has become possible to obtain high-quality metagenome-assembled genomes (MAGs). Since then, bioinformatic analyses of MAGs from different Candidatus Liberibacter species, along with genomes from the culturable species Liberibacter crescens, are unraveling aspects of the biology and evolution of this elusive group of prokaryotes. Despite these advances, no study has addressed the population genomics features of the group's major phytopathogen, the CLas bacterium. Genomic data obtained from NCBI totaled a dataset of 179 assemblies, of which 37 were from RefSeq and 142 from GenBank. Gene annotation was performed using the Bakta software. From the RefSeq genomes, the species’ pangenome was determined, in which 1,252 genes were identified, of which 944 are present in the core and 308 are accessory. This information enabled the reconstruction of the phylogenetic tree of these 37 assemblies, performed by maximum likelihood based on SNPs from the core genome. The attempt to infer a population structure did not yield a reliable phylogenetic tree, generated from SNPs of orthologous groups of the RefSeq assemblies together with those from GenBank. Therefore, a core genome allelic scheme (cgMLST) and a Minimal Spanning Tree were obtained, which revealed three well-defined clonal groups. The results obtained contribute to the understanding of the genomic structure of Candidatus Liberibacter asiaticus and provide support for future comparative and evolutionary studies.

Palavras-chave

Bioinformática, Genômica, Fitopatógeno

Idioma

Português

Citação

CHEN, Anna Julia. Genômica populacional do fitopatógeno obrigatório Candidatus Liberibacter Asiaticus. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências Biológicas) – Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Bauru, 2025.