New Test to Find, Recruit Pest-Fighting Bacteria

ARS News Service
Agricultural Research Service, USDA
Jan Suszkiw, (301) 504-1630, jsuszkiw@ars.usda.gov
March 5, 2004

A genetic fingerprinting technique developed by Agricultural Research Service scientists could point the way to new strains of Pasteuria bacteria with potential to biologically control soybean cyst nematodes.

ARS nematologist Greg Noel and colleagues developed the method to help resolve confusion surrounding Pasteuria's taxonomic classification and clarify its parasite-host relationship with soil-dwelling roundworms like the soybean cyst nematode, a crop pest that costs $324 million to $1.4 billion annually in U.S. soy losses.

Since Pasteuria can't be cultured in the lab, researchers seeking to determine its genetic affiliation must resort to extracting DNA from the spore-infected bodies of nematodes. It's a laborious, time-consuming affair that's sometimes prone to DNA contamination by other microbes, according to Noel. He is in the ARS Soybean/Maize Germplasm, Pathology and Genetics Research Unit at Urbana, Ill.

There, rather than using centrifuging, heat and chemicals to obtain Pasteuria DNA, Noel resorted to "glass bead beating." The procedure involves grinding spore-infected nematodes so that any DNA within them is released into a sterile solution. Lab-built molecules called primers are then added. These bind only with Pasteuria DNA--if it's present--and ready the material for amplification by polymerase chain reaction. The DNA can then be cloned and sequenced as Pasteuria's unique, genetic fingerprint.

According to Noel, the method is fast, easy to use, and highly specific. Besides its taxonomic applications, it should aid scientists in identification of Pasteuria species that attack different nematode species. Some of these Pasteuria also complete their life cycles in juvenile nematodes, while others do so in female nematodes.

Either way, the pests face a grisly demise. Within a month, for example, infected soybean cyst nematode females become fragile to the point of crumbling apart, a fate that diminished the pest's population by 87 percent in Noel's field studies at Urbana.

Read more about this research in the March issue of Agricultural Research magazine, on the Web at:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/mar04/nema0304.htm

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.
 

Ensayo nuevo para encontrar y alistar bacterias para combatir plagas

Servicio Noticiero del Servicio de Investigación Agrícola (ARS siglas en inglés)
Departamento de Agricultura (USDA siglas en inglés)
Jan Suszkiw, (301) 504-1630, jsuszkiw@ars.usda.gov
5 de marzo 2004

Una técnica desarrollada por los científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) para obtener la "huella dactilar genética" de bacteria podría ayudar a identificar razas nuevas de la bacteria Pasteuria que tienen la capacidad de biológicamente controlar el nematodo de los quistes de la soya.

El nematólogo del ARS Greg Noel y sus colegas desarrollaron el método para ayudar a resolver la confusión sobre la clasificación taxonómica de Pasteuria y aclarar su relación de "parásito-y-huésped" con los gusanos que viven en el suelo, tales como el nematodo de los quistes de la soya, una plaga que causa pérdidas de soya de 324 millones de dólares a 1,4 mil millones de dólares anualmente.

Ya que Pasteuria no se puede cultivar en el laboratorio, investigadores que quieren determinar su afiliación genética tienen que extraer DNA de los cuerpos de los nematodos que son infectados con esporas. Es un proceso muy laborioso que toma mucho tiempo, y a veces el DNA es contaminado con otros microbios, según Noel, quien trabaja en la Unidad de Investigación del Germen Plasma, Patología y Genética de Soya y Maíz, en Urbana, Illinois.

Allá, en vez de usar una centrifuga, calor y productos químicos para obtener el DNA de Pasteuria, Noel usó un procedimiento llamado "glass bead beating" (ruptura de la membrana). En este procedimiento, los nematodos infectados con esporas se muelen para que el DNA dentro de ellos se suelte a una solución estéril. Luego se agregan moléculas llamadas primers, las cuales son construidas en el laboratorio. Estas se atan solamente al DNA de Pasteuria -- si está presente -- y preparan la materia para amplificación por la reacción en cadena de la polimerasa.
El DNA entonces se puede duplicar y secuenciar como una "huella dactilar genética" única de Pasteuria.

Según Noel, el método es rápido, fácil de usar, y altamente específico. Además de sus aplicaciones taxonómicas, el método debe ayudar a los científicos a identificar las especies de Pasteuria que atacan diferentes especies de nematodos. Algunas de estas especies de Pasteuria también terminan su ciclo de vida en los nematodos juveniles, mientras otras lo terminan en los nematodos femeninos.

De cualquiera manera, las plagas sufren un fallecimiento horrible.
Entre un mes, por ejemplo, los nematodos femeninos infectados son frágiles al punto de desintegrarse, un destino que disminuyó la población de la plaga por 87 por ciento en los estudios de campo de Noel en Urbana.

Más información sobre esta investigación aparece en la revista 'Agricultural Research' de marzo, disponible en Internet en:
http://www.ars.usda.gov/is/AR/archive/mar04/nema0304.htm

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.