Yong Ju, Jin;Dawon, Jo;Soon-Wo, Kwon;Samnyu, Jee;Jeong-Seon, Kim;Jegadeesh, Raman;Soo-Jin, Kim
The Plant Pathology Journal
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v.38
no.6
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pp.656-664
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2022
Pectobacterium odoriferum is the primary causative agent in Kimchi cabbage soft-rot diseases. The pathogenic bacteria Pectobacterium genera are responsible for significant yield losses in crops. However, P. odoriferum shares a vast range of hosts with P. carotovorum, P. versatile, and P. brasiliense, and has similar biochemical, phenotypic, and genetic characteristics to these species. Therefore, it is essential to develop a P. odoriferumspecific diagnostic method for soft-rot disease because of the complicated diagnostic process and management as described above. Therefore, in this study, to select P. odoriferum-specific genes, species-specific genes were selected using the data of the P. odoriferum JK2.1 whole genome and similar bacterial species registered with NCBI. Thereafter, the specificity of the selected gene was tested through blast analysis. We identified novel species-specific genes to detect and quantify targeted P. odoriferum and designed specific primer sets targeting HAD family hydrolases. It was confirmed that the selected primer set formed a specific amplicon of 360 bp only in the DNA of P. odoriferum using 29 Pectobacterium species and related species. Furthermore, the population density of P. odoriferum can be estimated without genomic DNA extraction through SYBR Green-based real-time quantitative PCR using a primer set in plants. As a result, the newly developed diagnostic method enables rapid and accurate diagnosis and continuous monitoring of soft-rot disease in Kimchi cabbage without additional procedures from the plant tissue.
Vu, Nguyen Trung;Roh, Eunjung;Thi, Thuong Nguyen;Oh, Chang Sik
Research in Plant Disease
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v.28
no.3
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pp.166-171
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2022
Commercial products with antibiotics like streptomycin as active ingredients have been used to control soft rot disease caused by Pectobacterium species for a long time. In this study, antibiotic resistance of twenty-seven Korean strains of Pectobacterium species including P. carotovorum, P. odoriferum, P. brasiliense, and P. parmenteri, which were previously shown to be susceptible to the bacteriophage phiPccP-1 was surveyed using a disk diffusion assay. While all strains were highly susceptible to ampicillin, kanamycin, chloramphenicol, tetracycline, and rifampicin, some strains showed weak susceptibility to 300 ㎍/ml of streptomycin. Furthermore, some of them are partially or completely resistant to commercial pesticides-Buramycinand streptomycin at the concentration of 250 ㎍/ml that is recommended by the manufacturer for streptomycin-based pesticides. These results indicate the presence of streptomycin-resistant Pectobacterium strains in South Korea, and the development of antibiotic alternatives to control soft rot is needed.
Pectobacterium, which causes soft rot disease, is divided into 18 species based on the current classification. A total of 225 Pectobacterium strains were isolated from 10 main cultivation regions of potato (Solanum tuberosum), napa cabbage (Brassica rapa subsp. pekinensis), and radish (Raphanus sativus) in South Korea; 202 isolates (90%) were from potato, 18 from napa cabbage, and five from radish. Strains were identified using the Biolog test and phylogenetic analysis. The pathogenicity and swimming motility were tested at four different temperatures. Pectolytic activity and plant cell-wall degrading enzyme (PCWDE) activity were evaluated for six species (P. carotovorum subsp. carotovorum, Pcc; P. odoriferum, Pod; P. brasiliense, Pbr; P. versatile, Pve; P. polaris, Ppo; P. parmentieri, Ppa). Pod, Pcc, Pbr, and Pve were the most prevalent species. Although P. atrosepticum is a widespread pathogen in other countries, it was not found here. This is the first report of Ppo, Ppa, and Pve in South Korea. Pectobacterium species showed stronger activity at 28℃ and 32℃ than at 24℃, and showed weak activity at 37℃. Pectolytic activity decreased with increasing temperature. Activity of pectate lyase was not significantly affected by temperature. Activity of protease, cellulase, and polygalacturonase decreased with increasing temperature. The inability of isolated Pectobacterium to soften host tissues at 37℃ may be a consequence of decreased motility and PCWDE activity. These data suggest that future increases in temperature as a result of climate change may affect the population dynamics of Pectobacterium.
In order to control Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, a novel virulent bacteriophage PM2 was isolated. Bacteriophage PM2 can infect 48% of P. carotovorum subsp. carotovorum and 78% of P. carotovorum subsp. brasilliensis but none of atrosepticum, betavasculorum, odoriferum and wasabiae isolates had been infected with PM2. PM2 phage belongs to the family Myoviridae, and contains a large head and contractile tail. It has a 170,286 base pair genome that encodes 291 open reading frames (ORFs) and 12 tRNAs. Most ORFs in bacteriophage PM2 share a high level of homology with T4-like phages including IME08, RB69, and JS98. Phylogenetic analysis based on the amino acid sequence of terminase large subunits confirmed that PM2 is classified as a T4-like phage. It contains no integrase- or no repressor-coding genes related to the lysogenic cycle, and lifestyle prediction using PHACT software suggested that PM2 is a virulent bacteriophage.
Cinnamaldehyde is a natural compound extracted from cinnamon bark essential oil, acclaimed for its versatile properties in both pharmaceutical and agricultural fields, including antimicrobial, antioxidant, and anticancer activities. Although potential of cinnamaldehyde against plant pathogenic bacteria like Agrobacterium tumefaciens and Pseudomonas syringae pv. actinidiae causative agents of crown gall and bacterial canker diseases, respectively has been documented, in-depth studies into cinnamaldehyde's broader influence on plant pathogenic bacteria are relatively unexplored. Particularly, Pectobacterium spp., gram-negative soil-borne pathogens, notoriously cause soft rot damage across a spectrum of plant families, emphasizing the urgency for effective treatments. Our investigation established that the Minimum Inhibitory Concentrations (MICs) of cinnamaldehyde against strains P. odoriferum JK2, P. carotovorum BP201601, and P. versatile MYP201603 were 250 ㎍/ml, 125 ㎍/ml, and 125 ㎍/ml, respectively. Concurrently, their Minimum Bactericidal Concentrations (MBCs) were found to be 500 ㎍/ml, 250 ㎍/ml, and 500 ㎍/ml, respectively. Using RNA-sequencing analysis, we identified 1,907 differentially expressed genes in P. carotovorum BP201601 treated with 500 ㎍/ml cinnamaldehyde. Notably, our results indicate that cinnamaldehyde upregulated nitrate reductase pathways while downregulating the citrate cycle, suggesting a potential disruption in the aerobic respiration system of P. carotovorum during cinnamaldehyde exposure. This study serves as a pioneering exploration of the transcriptional response of P. carotovorum to cinnamaldehyde, providing insights into the bactericidal mechanisms employed by cinnamaldehyde against this bacterium.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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