Detection and identification of Xanthomonas pathotypes associated with citrus diseases using comparative genomics and multiplex PCR
Natasha P. Fonseca,
Érica B. Felestrino,
Washington L. Caneschi,
Angélica B. Sanchez,
Isabella F. Cordeiro,
Camila G.C. Lemes,
Renata A.B. Assis,
Flávia M.S. Carvalho,
Jesus A. Ferro,
Alessandro M. Varani,
José Belasque,
Joao C. Setubal,
Guilherme P. Telles,
Deiviston S. Aguena,
Nalvo F. Almeida,
Leandro M. Moreira
Affiliations
Natasha P. Fonseca
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Érica B. Felestrino
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Washington L. Caneschi
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Angélica B. Sanchez
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Isabella F. Cordeiro
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Camila G.C. Lemes
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Renata A.B. Assis
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Flávia M.S. Carvalho
Departamento de Tecnologia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal, Universidade Estadual Paulista-Unesp, Jaboticabal, São Paulo, Brazil
Jesus A. Ferro
Departamento de Tecnologia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal, Universidade Estadual Paulista-Unesp, Jaboticabal, São Paulo, Brazil
Alessandro M. Varani
Departamento de Tecnologia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal, Universidade Estadual Paulista-Unesp, Jaboticabal, São Paulo, Brazil
José Belasque
Departamento de Fitopatologia e Nematologia, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, São Paulo, Brazil
Joao C. Setubal
Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil
Guilherme P. Telles
Instituto de Computação, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo, Brazil
Deiviston S. Aguena
Faculdade de Computação, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil
Nalvo F. Almeida
Faculdade de Computação, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil
Leandro M. Moreira
Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Minas Gerais, Brazil
Background In Citrus cultures, three species of Xanthomonas are known to cause distinct diseases. X. citri subsp. citri patothype A, X. fuscans subsp. aurantifolii pathotypes B and C, and X. alfalfae subsp. citrumelonis, are the causative agents of cancrosis A, B, C, and citrus bacterial spots, respectively. Although these species exhibit different levels of virulence and aggressiveness, only limited alternatives are currently available for proper and early detection of these diseases in the fields. The present study aimed to develop a new molecular diagnostic method based on genomic sequences derived from the four species of Xanthomonas. Results Using comparative genomics approaches, primers were synthesized for the identification of the four causative agents of citrus diseases. These primers were validated for their specificity to their target DNA by both conventional and multiplex PCR. Upon evaluation, their sensitivity was found to be 0.02 ng/µl in vitro and 1.5 × 104 CFU ml−1 in infected leaves. Additionally, none of the primers were able to generate amplicons in 19 other genomes of Xanthomonas not associated with Citrus and one species of Xylella, the causal agent of citrus variegated chlorosis (CVC). This denotes strong specificity of the primers for the different species of Xanthomonas investigated in this study. Conclusions We demonstrated that these markers can be used as potential candidates for performing in vivo molecular diagnosis exclusively for citrus-associated Xanthomonas. The bioinformatics pipeline developed in this study to design specific genomic regions is capable of generating specific primers. It is freely available and can be utilized for any other model organism.