Caracterización morfológica, bioquímica y molecular de bacterias patogénicas de cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L.) y su sensibilidad a antibióticos

Abstract

El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una de las hortalizas más cultivadas a nivel mundial. En Costa Rica, su producción se ve favorecida durante todo el año debido a las condiciones ambientales. Sin embargo, la producción también se ve afectada por el desarrollo de enfermedades de origen biótico, como las causadas por bacterias fitopatógenas. La identificación precisa de las bacterias patogénicas presentes en el cultivo, así como su caracterización y la determinación de la efectividad de los métodos utilizados para su manejo son herramientas necesarias para el desarrollo de estrategias de control efectivas. En este estudio se realizó la caracterización morfológica y bioquímica de bacterias aisladas de plantas de tomate con síntomas de infecciones bacterianas provenientes de diferentes localidades del Valle Central de Costa Rica. Se realizaron pruebas de diagnóstico con cebadores específicos mediante la amplificación de ADN a partir de muestras de tejido, en las que se detectó la presencia de los géneros Pseudomonas y Xanthomonas, y las especies P. mediterranea, P. syringae pv. tomato y Pectobacterium carotovorum pv. carotovorum. Se analizó la comunidad bacteriana por medio de la secuenciación parcial del gen 16S ARNr a partir de aislamientos puros y se determinó que 55.74% de los aislamientos eran de la clase Gammaproteobacteria con Pseudomonas como el género dominante. También se determinó la patogenicidad y virulencia de las cepas de Pseudomonas alliivorans LTM 13.1.2, P. flavescens LTM 14.2.2, P. capsici LTM 78.3.2, reportadas por primera vez en Costa Rica como agentes causales de la necrosis medular del tomate e identificadas mediante MLSA, además de las cepas de P. straminea LTM 78.2.1 y Cedecea neteri LTM 72.2.1 identificadas como causantes de la decoloración del tejido vascular. Se evaluó la sensibilidad de cepas patogénicas y no patogénicas a cinco antibióticos de uso agrícola y se determinó que 23% de los aislamientos evaluados crecieron en presencia de estreptomicina y la misma proporción creció en presencia de tetraciclina, 85% creció en presencia de kasugamicina y 100% en presencia de validamicina. El crecimiento de todos los aislamientos fue inhibido en presencia de gentamicina. De los aislamientos patogénicos, uno creció en presencia de estreptomicina y dos en presencia de kasugamicina. Además, se registró que 85% de los aislamientos presentó crecimiento en presencia de múltiples antibióticos. Este estudio presenta resultados de interés para todos los involucrados en la cadena de producción de tomate en Costa Rica, con una base de conocimiento sobre la estructura de la comunidad bacteriana, la identificación de bacterias fitopatógenas que atacan el cultivo, además de la identificación de cepas resistentes a los antimicrobianos comúnmente utilizados en el país.

Tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most widely cultivated vegetables worldwide. In Costa Rica, its production benefits from favorable environmental conditions throughout the year. However, this production is also affected by the development of biotic diseases, such as those caused by phytopathogenic bacteria. Accurate identification of the pathogenic bacteria present in the crop, along with their characterization and the assessment of the effectiveness of management methods, are essential tools for developing effective control strategies. In this study, the morphological and biochemical characterization of bacteria isolated from tomato plants showing symptoms of bacterial infections from different localities in the Central Valley of Costa Rica was performed. Diagnostic tests were conducted using specific primers through DNA amplification from tissue samples, which revealed the presence of the genera Pseudomonas and Xanthomonas, as well as the species P. mediterranea, P. syringae pv. tomato, and Pectobacterium carotovorum pv. carotovorum. The bacterial community was analyzed through partial sequencing of the 16S rRNA gene from pure isolates, identifying that 55.74% of the isolates belonged to the class Gammaproteobacteria, with Pseudomonas as the dominant genus. Pathogenicity and virulence of Pseudomonas alliivorans LTM 13.1.2, P. flavescens LTM 14.2.2, and P. capsici LTM 78.3.2 strains were also determined, which were reported for the first time in Costa Rica as causal agents of tomato pith necrosis and were identified using MLSA. Additionally, strains of P. straminea LTM 78.2.1 and Cedecea neteri LTM 72.2.1 were identified as the causal agents of vascular tissue discoloration. The sensitivity of pathogenic and non-pathogenic strains to five agricultural antibiotics was evaluated. It was determined that 23% of the isolates grew in the presence of streptomycin and the same proportion exhibited growth in the presence of tetracycline, 85% of the isolates grew in the presence of kasugamycin, and 100% grew in the presence of validamycin. The growth of all isolates was inhibited in the presence of gentamicin. Among the pathogenic isolates, one grew in the presence of streptomycin, and two in the presence of kasugamycin. Moreover, 85% of the isolates exhibited growth in the presence of multiple antibiotics. This study provides valuable insights for all stakeholders involved in the tomato production chain in Costa Rica, offering a knowledge base on bacterial community structure, the identification of phytopathogenic bacteria affecting the crop, and the identification of strains resistant to commonly used antimicrobials in the country.