Het is het "Vreemde geval van Dr. Jekyll en Mr. Hyde" in een kinderkamer.

Er zijn meestal goedaardige soorten in de bodem, plant-geassocieerd geslacht van bacteriën bekend als Rhodococcus , maar een paar soorten kunnen pathogeen zijn. Een team van onderzoekers van de Oregon State University gebruikte genoomsequencing om soorten te identificeren Rhodococcus die overgang tussen gunstig en pathogeen - in het eerste geval de groei van sommige planten stimulerend, terwijl in het laatste de weefsels worden vervormd.

De bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift eLife .

De sleutel naar Rhodococcus de overgang tussen een 'goede' en een 'slechte' bacterie wordt mogelijk gemaakt door DNA-moleculen die bekend staan ​​als plasmiden, zei Jeff Chang, een microbiële genomicist in OSU's College of Agricultural Sciences en leider van de studie. Een plasmide is een DNA-molecuul dat apart van het chromosoom van bacteriën wordt gehouden.

"Het gemak waarmee de overgang plaatsvindt is nogal ongebruikelijk, en het vormt een moeilijke uitdaging voor kinderdagverblijven, "zei hij. "Heilzame stammen van Rhodococcus groei van de plant veroorzaken die verkeerd kan worden geïnterpreteerd als ziektesymptomen. We hebben nagegaan hoe de heilzame en pathogene leden van Rhodococcus gaan van plant naar plant en kwekerij naar kwekerij. Nu kunnen we de boomkwekerijsector informeren om praktijken toe te passen om de verspreiding ervan te beperken."

Rhodococcus infecteert voornamelijk kruidachtige vaste planten, inclusief Shasta madeliefje, speedwell en chrysant. Er zijn minder houtachtige gastheren die vaak worden geïnfecteerd, maar ze omvatten vlinderstruik en valse spirea.

De evolutionaire overgang door de beweging van plasmiden heeft het potentieel om nieuwe afstammelingen van pathogene Rhodococcus in kinderdagverblijven en andere omgevingen, zei Chang.

De onderzoeksresultaten kunnen een impact hebben op Oregon's $ 900 miljoen kas- en boomkwekerijindustrie. De misvormde planten zijn niet esthetisch en zieke planten kunnen niet buiten de staat worden verscheept. dus het enige alternatief is om de geïnfecteerde planten te vernietigen.

Om kinderdagverblijven te helpen, OSU ontwikkelde moleculaire hulpmiddelen om te werken met commercieel verkrijgbare kits waarmee de gebruiker snel en effectief onderscheid kan maken tussen de gunstige en pathogene stammen van Rhodococcus . OSU heeft een patent aangevraagd voor de moleculaire gereedschappen, ontwikkeld door Skylar Fuller, die afgelopen voorjaar een masterdiploma in moleculaire en cellulaire biologie behaalde aan OSU.

De waarneming dat plasmiden bewegen tussen stammen van Rhodococcus werd gemaakt door Alexandra Weisberg, een postdoctoraal onderzoeker in het lab van Chang. Weisberg gebruikte genomische hulpmiddelen om plasmidepatronen te bestuderen.

"Deze plasmiden kunnen van de ene bacterie naar de andere worden overgebracht, wat het volgen van de ziekte moeilijk maakt, " Zei Weisberg. "Het opsporen van de plasmiden afzonderlijk van het chromosoom was de sleutel om te begrijpen hoe deze overgangen zich tot elkaar verhouden."

Al meer dan tien jaar Melodie Putnam, hoofd diagnosticus bij OSU's Plant Clinic, werkt samen met kwekerijen in Oregon om bacteriën die ongebruikelijke groeistoornissen veroorzaken bij geïnfecteerde planten correct te identificeren.

"De symptomen van Rhodococcus zijn vaak niet gemakkelijk te herkennen, "Zei Putnam. "Tot deze studie, we wisten niet hoe Rhodococcus gedroeg zich in kinderdagverblijven. We wisten niet of er een lokale populatie was die steeds opnieuw besmette of dat de kwekerijen het van andere kwekerijen kregen. Nu hebben we een duidelijker beeld van verschillende scenario's."

In 2014, Putnam werd benaderd door een onderzoeker van een andere universiteit die vreemde symptomen vond in pistachebomen. Ze waren kort en ruig, had knobbelige stengels en zou niet goed enten. De onderzoeker ging uit van pathogene Rhodococcus was de boosdoener, maar Putnam vond de niet-pathogene bacteriestammen alleen in de 100 of meer symptomatische plantenmonsters die bij de Plant Clinic waren ingediend.

Putnam en haar onderzoeksgroep werkten samen met Chang en zijn groep onder leiding van Elizabeth Savory, daarna een postdoctoraal onderzoeker in Chang's lab, en Voller. De twee groepen bestudeerden enkele van de pistache-geassocieerde bacteriën en testten ze op verschillende soorten planten. De onderzoeken leidden tot vergelijkbare conclusies:de uit pistache gekweekte stammen bleken niet-pathogeen te zijn.

"Dat was onze eerste indicatie dat deze soorten die ze kweekten uit de pistache, waren wat we vinden op planten in het algemeen die een gunstig effect hebben, " zei Hartig, nu de plantgezondheidsmanager voor het Oregon Department of Agriculture. "Het is mogelijk dat gunstige stammen van Rhodococcus groeiveranderingen aan de plant veroorzaken die ten onrechte als ziektesymptomen kunnen worden geïnterpreteerd."