El género Xanthomonas comprende bacterias Gram negativas, aeróbicas obligadas, y pertenecientes al grupo de las -proteobacterias. Estas bacterias poseen forma de bacilos, midiendo entre los 0,2 y 0,6 m de diámetro y entre los 0,8 y los 2,9 m de largo (Swings y Civerolo, 1993; Moreira et al., 2005). Presentan típicamente un único flagelo polar, y poseen una temperatura óptima de crecimiento de entre 25 ºC y 30 ºC (Bradbury, 1984). Son usualmente de color amarillo, origen del nombre del género, debido a la producción del pigmento xantomonadina de ese color que poseen unido a la membrana (Jenkins y Starr, 1985). Otra característica común entre las especies pertenecientes al género es la habilidad para formar colonias mucoides cuando son crecidas en medios de cultivos suplementados con glucosa. Este fenotipo resulta de la producción de grandes cantidades del polisacárido extracelular (EPS) conocido como xantano, el cual se genera por la actividad de los productos del operón gum (Katzen et al., 1996). Este EPS es un pentámero repetido compuesto de dos subunidades de glucosa, dos subunidades de manosa y una subunidad de ácido glucurónico, y contiene algunas modificaciones tales como la acetilación (Ielpi et al., 1993; Coplin y Cook, 1990).
Poseen una amplia distribución ambiental causando enfermedades en varias especies vegetales. Más de 124 especies de monocotiledóneas y 268 dicotiledóneas son hospedadores de especies de Xanthomonas, aunque también existen otro grupo de especies que, si bien proporcionan un nicho, no son hospedadoras de las bacterias de este género (Leite et al., 1994). Ejemplos de especies de plantas hospedadoras lo constituyen especies de árboles frutales, solanáceas, brasicáceas y cereales (Hayward, 1993).
Dentro del género Xanthomonas hay más de 140 variedades patogénicas (patovares) diferentes (Hayward, 1993). La clasificación se diversifica más aún al describir la especificidad de raza (o variedad), la que es determinada por los genes de avirulencia (Leach y White, 1996). Estas bacterias, causan una gran variedad de síntomas en las plantas incluyendo necrosis, cancrosis, puntos y manchas, afectando a diversas partes de las plantas, incluyendo hojas, tallos y frutos (Leyns et al., 1984). Los miembros del género Xanthomonas se agruparon inicialmente en especies separadas tomando como base su rango de hospedadores, pero según la nomenclatura clásica más tarde la mayoría de las especies se fusionaron en la única
especie Xanthomonas campestris, una de las especies más estudiadas del género, y fueron subagrupadas en diferentes patovares (Dye y Lelliott, 1974; Starr, 1981). Debido a varias reclasificaciones taxonómicas, la nomenclatura de las aproximadamente 19 especies actuales y más de 140 patovares sigue siendo objeto de debate en la actualidad (Schaad et al., 2000; Vauterin et al., 2000; Rademaker et al., 2005).
1.3.1. Xanthomonas axonopodis pv. citri, el agente causal de la Cancrosis de los Cítricos
Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) posee todas las características del género (Figura 1.4) e infecta a plantas Rutáceas, principalmente especias del género
Citrus, Fortunella y Poncirus. Las especies o grupos de especies que son utilizadas como hospedadoras por este patógeno son conocidas como rango de hospedador, el cual es indicado como patovar. Xac es el agente causal de la Cancrosis de los Cítricos, reconocida en la actualidad como una de las enfermedades más peligrosas y perjudiciales para los cítricos en todo el mundo, debido a los daños en el rendimiento y calidad de la fruta, y a que actualmente no existen medidas de control eficaces contra la misma. Se sabe que el xantano no juega un rol esencial en las etapas iniciales de la Cancrosis de los Cítricos o en interacciones incompatibles entre Xac y plantas no hospedadoras, pero facilita el mantenimiento de las bacterias en la planta hospedadora, posiblemente mejorando la eficiencia de la colonización de tejidos lejanos (Dunger et al., 2007).
A diferencia de otras bacterias fitopatógenas del género como Xanthomonas campestris pv. campestris, que también ingresa a la planta hospedadora a través de heridas y se esparce sistémicamente por el xilema generando putrefacción y marchitamiento (Alvarez et al., 1994), las lesiones causadas por Xac quedan confinadas al sitio de ingreso de la bacteria sin convertirse sistémica.
Figura 1.4. La bacteria agente causal de la Cancrosis de los Cítricos, Xanthomonas axonopodis pv. citri tiene forma de bacilo y posee un único flagelo polar tal como se puede observar por microscopía electrónica (A). Las colonias de este género de bacterias se caracterizan por ser de color amarillas, y además tener un aspecto mucoso debido a la excesiva producción del exopolisacárido xantano (B).
Fuente: www.apsnet.org/
En 1999, debido al éxito del secuenciamiento del fitopatógeno Xylella fastidiosa y de la ocurrencia de infecciones en cultivos de cítricos con Cancrosis de los Cítricos, se eligió la bacteria Xanthomonas axonopodis pv. citri para ser secuenciado su genoma; el cual se realizó por un consorcio de laboratorios de investigaciones del Estado de San Pablo, Brasil (da Silva et al., 2002). De esta forma, se determinó que Xac posee un cromosoma circular de 5,1 Mpb y dos plásmidos naturales, pXAC33 (de un tamaño de 33,7 kpb) y pXAC64 (de un tamaño de 64,9 kbp). Fueron identificados un total de 4313 posibles regiones codificantes (ORFs, del inglés Open Reading Frames), aproximadamente 2710 ORFs poseen homología con proteínas existentes en las bases de datos, 1272 presentan homología con proteínas de función desconocida, y 331 no presentan ninguna homología con las proteínas de las bases de datos (da Silva et al., 2002).
Comparaciones hechas en escala genómica con patógenos tanto de animales como de plantas identificaron la presencia de sistemas conservados para la exportación de proteínas, tal como el Sistema de Secreción Tipo III (Dunger et al., 2005), mecanismos asociados a la virulencia para la obtención de hierro y estrategias de patogenicidad convergentes. De las proteínas encontradas en Xac, muchas están asociadas a la patogenicidad, virulencia y adaptación, por lo menos potencialmente. Algunos ejemplos son: las proteínas de avirulencia de la familia AvrBs3/PthA, proteínas componentes de varios sistemas de secreción bacterianos, proteínas asociadas a la degradación de la pared celular del hospedador, enzimas
envueltas en la síntesis de exopolisacárido, más de 100 enzimas posiblemente involucradas en la producción de toxinas y detoxificación, y proteínas implicadas en los mecanismos de adaptación a condiciones de crecimiento atípicas, entre muchas otras (da Silva et al., 2002). Otros genes relevantes identificados en Xac son los que codifican para proteínas involucradas en la adhesión bacteriana (Gottig et al., 2010), y un mimetizador de un modulador de la homeostasis de las plantas encontrado únicamente en esta especie bacteriana (Gottig et al., 2008; Garavaglia et al., 2010).
Como otras bacterias patógenas, Xac regula la expresión de muchos de sus genes de patogenicidad a través de moléculas de señalización que son secretadas al medio extracelular y se acumulan a medida que aumenta el número de células bacterianas o en respuesta a distintos factores ambientales (Quorum Sensing). Por medio de sistemas reguladores transcripcionales de dos componentes, la bacteria sensa estas moléculas de señalización difusibles y activa cascadas de transducción de señales que regulan la expresión de distintos genes (Brunings y Gabriel, 2003).
1.3.2. El ciclo infectivo de Xac
Xanthomonas axonopodis pv. citri persiste sobre la superficie de la planta como epifita, en un estado durmiente y pasivo. Para comenzar con el ciclo infectivo (Figura 1.5), la bacteria ingresa en las plantas hospedadoras por acción de la lluvia o fuertes vientos a través de estomas o de heridas en tejidos jóvenes de hojas, frutos y vástagos. Una vez que ha ingresado, se dirige hacia el sitio de colonización y se establece en el espacio intercelular (apoplasto) del tejido meristemático y del parénquima de hojas, tallos y frutos, donde se produce el aumento (hipertrofia) y división (hiperplasia) celular en el sitio de contacto con el patógeno (Lawson et al., 1989; Swarup et al., 1991). Estos cambios producen una pérdida del espacio libre intercelular que pone en contacto las paredes celulares y aumenta el ingreso de agua desde el xilema por capilaridad, facilitando la dispersión dentro del tejido (Brunings y Gabriel, 2003). Posteriormente, las lesiones se elevan, engrosan y oscurecen dando como resultado el cancro característico. Finalmente, la epidermis se rompe permitiendo la salida de la bacteria hacia la superficie de la planta, que eventualmente será dispersada nuevamente por las lluvias y vientos, dando comienzo a nuevos ciclos de infección (Brunings y Gabriel, 2003). El agua de lluvia colectada desde el follaje de cítricos que presenta lesiones cancróticas puede contener entre 105 y 107 UFC/ml (Stall et al., 1980; Goto, 1992).
Figura 1.5. Ciclo de vida de Xac durante la Cancrosis de los Cítricos. Xanthomonas axonopodis pv. citri infecta hojas, tallos y frutos. Las bacterias persisten como epifitas sobre la superficie de la planta (1) antes de entrar a la misma principalmente a través de los estomas y heridas (2). La infección se visualiza en forma de manchas circulares en la superficie abaxial de las hojas. Las bacterias colonizan el apoplasto (3) y las lesiones se elevan, engrosan y oscurecen dando como resultado el cancro característico (4). La epidermis de la hoja se rompe como consecuencia de la hiperplasia celular inducida por el patógeno (5) permitiendo la liberación de las bacterias y su dispersión por el viento y la lluvia para iniciar un nuevo ciclo de infección. Adaptado de: Gottig et al., 2010.
Es importante destacar que Xac es una bacteria incapaz de sobrevivir fuera de la lesión en la planta hospedadora por lapsos de tiempo prolongados. Las bacterias permanecen con vida en las márgenes de las lesiones en hojas y frutos hasta que éstos caen de la planta. También, se ha reportado que Xac puede vivir por años en lesiones sobre la corteza leñosa de plantas cítricas (Goto, 1992). Cuando la bacteria queda expuesta en la superficie de hojas y frutos a la acción directa de rayos solares, la bacteria muere en pocas horas por deshidratación (Graham et al., 2000). En estudios previos, se determinó que Xac puede sobrevivir unos pocos días sobre el suelo, y meses si se encuentra sobre hojas en descomposición sobre el suelo (Graham et al., 1989). Por otro lado, en estudios realizados sobre superficies inertes, como metal, plástico, ropa y madera procesada, indicaron que los inóculos bacterianos expuestos mueren entre 24 y 72 horas luego de la aplicación (Graham