Washington, DC, USA
September 9, 2009
USDA Agricultural Research Service (ARS)
By Stephanie Yao
The complete genome of the pathogen that caused the infamous Irish potato famine and the recent loss of potato and tomato crops in the eastern United States has been sequenced by Agricultural Research Service (ARS) scientists and cooperators.
Phytophthora infestans is a fungus that causes the disease commonly known as late blight, the most destructive disease of potato. It can also infect tomatoes and other members of the Solanaceae family. Once the pathogen attacks, there is little a commercial grower or home gardener can do to save the crop, which can be completely destroyed in just one week. Additionally, the pathogen's ability to quickly mutate and develop resistance to current fungicides makes it difficult to control.
ARS plant pathologist Richard Jones, with the agency's Genetic Improvement of Fruits and Vegetables Laboratory in Beltsville, Md., led a group responsible for examining and annotating the genes that produce enzymes to degrade a plant's cell wall. Former postdoctoral researchers Stefano Costanzo, now a plant pathologist at the ARS Dale Bumpers National Rice Research Center in Stuttgart, Ark., and Manuel Ospina-Giraldo, now on the faculty of Lafayette College in Easton, Pa., contributed to this research. Ospina-Giraldo also conducted a significant amount of this research while with Lafayette College.
Jones and colleagues found several groups of enzymes located close to each other on the genome of P. infestans. The pathogen secretes these enzymes to attack the surface of the plant, allowing it to break through and begin feeding on the plant's nutrients. The scientists believe two of these enzyme groups may be used by the pathogen at the initial stage of infection.
The researchers were also the first to identify and report a unique pattern of gene segments called introns in the pathogen's genome that give the pathogen the ability to produce different proteins from the same gene and attack different compounds within the plant cell wall. This may further explain how the late blight pathogen is so successful in attacking plants, according to Jones.
This research is published in the scientific journal Nature.
ARS is the principal intramural scientific research agency of the U.S. Department of Agriculture.
Potato photo by Scott Bauer.
Tomato photo courtesy of Robert Wick, University of Massachusetts, Bugwood.org.
Científicos del ARS ayudan a secuenciar el genoma de un patógeno de la papa
El genoma entero del patógeno que causó la gran hambruna irlandesa y las pérdidas más recientes en cultivos de papa y tomate en la región oriental de EE.UU. ha sido secuenciado por científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) y sus colaboradores.
El patógeno Phytophthora infestans es un hongo que causa la enfermedad comúnmente conocida como el tizón tardío, el cual es la enfermedad más destructora de la papa. También puede infectar tomates y otros miembros de la familia de plantas Solanaceae. Después de los ataques por este patógeno, hay poco que un granjero o cultivador comercial puede hacer para salvar el cultivo, el cual puede destruido completamente en una sola semana. Además, la capacidad del patógeno de rápidamente mutar y desarrollar resistencia a los fungicidas actuales hace difícil el control de este patógeno.
Patólogo de plantas Richard Jones, quien trabaja en el Laboratorio del Mejoramiento Genético de Frutas y Hortalizas mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland, fue líder de un grupo que examinó y anotó los genes que producen enzimas que tienen la capacidad de degradar las paredes celulares de plantas. Dos antiguos investigadores postdoctorales–Stefano Costanzo, quien ahora es patólogo de plantas en el Centro Nacional Dale Bumpers de Investigación de Arroz mantenido por el ARS en Stuttgart, Arkansas, y Manuel Ospina-Giraldo, quien ahora es un miembro de la facultad del Colegio Lafayette en Easton, Pensilvania–contribuyeron a esta investigación. Ospina- Giraldo también realizó una cantidad significante de esta investigación durante su tiempo con el Colegio Lafayette.
Jones y sus colegas descubrieron varios grupos de enzimas situados muy cerca el uno al otro en el genoma de P. infestans. El patógeno secreta estas enzimas para atacar la superficie de la planta, permitiendo que el hongo pueda penetrar en la planta y comenzar a alimentarse en sus nutrientes. Los científicos creen que dos de estos grupos de enzimas podrían ser usados por el patógeno en la primera etapa de infección.
Los investigadores también fueron los primeros en identificar e informar sobre un patrón único de segmentos de genes–llamados intrones–en el genoma del patógeno que le da al patógeno la capacidad de producir proteínas diferentes del mismo gene y atacar compuestos diferentes dentro de las paredes celulares de la planta. Esta capacidad podría ayudar a explicar cómo el patógeno del tizón tardío es tan exitoso en atacar plantas, según Jones.
Los resultados de esta investigación fueron publicados en la revista científica 'Nature' (Naturaleza).
ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.
