Microbiome analysis using High-Throughput Sequencing (HTS) to investigate the etiology of Foamy Canker disease in Almond trees

Abstract

[ES] España es el segundo productor mundial de almendra por detrás de EEUU. El almendro es un cultivo susceptible diversas enfermedades que necesitan diferentes estrategias de gestión. Desde 2012 se han observado parcelas de almendro en España afectadas por una enfermedad de etiología desconocida denominada el chancro espumoso. El agente causal de esta enfermedad es desconocido y existen muy pocas referencias bibliográficas al respecto. En este contexto, el objetivo del presente trabajo es mejorar el conocimiento sobre esta enfermedad estudiando el microbioma de plantas sintomáticas y asintomáticas mediante análisis genómicos utilizando PCR convencional y secuenciación masiva. Para ello se analizaron mediante PCR 19 almendros con y sin síntomas del chancro espumoso para determinar posibles bacterias asociadas con la enfermedad. Además, una de las muestras sintomáticas se seleccionó para el estudio del microbioma mediante análisis de secuenciación masiva. Los resultados mostraron que en todas las muestras sintomáticas y en ninguna de las asintomáticas se detectó la presencia de la bacteria Zymobacter palmae. Se analizó también la presencia de otras bacterias con potencial interés pero no se observó una correlación clara con los síntomas. Los resultados demuestran que la bacteria Z. palmae podría asociarse con la enfermedad del chancro espumoso del almendro. Además, se intentó ensamblar el genoma de la bacteria a partir de los resultados obtenidos mediante secuenciación masiva para obtener mayor información a nivel genético sobre Z. palmae.

[EN] Spain is the second largest producer of almonds globally, after the United States of America. Almond trees are susceptible to a variety of diseases, each requiring a different management approach. Since 2012 the foamy canker disease of almonds, which is a disease with an unknown etiology, has started appearing in some Spanish orchards. Because its causal agent(s) is not known yet, and due to the very limited literature on this subject, the aim of this study is to provide more information about this disease, by studying the microbiomes of symptomatic and asymptomatic plants with genomic approaches, using molecular methods such as conventional PCR and the high-throughput sequencing. To this end, nineteen different foamy canker symptomatic and asymptomatic almond trees were analyzed by PCR looking for possible bacteria associated with this disease; and one of the symptomatic samples was selected for high throughput sequencing to reveal its microbiome. Results showed that the bacterium Zymobacter palmae was present in all symptomatic samples and absent in all asymptomatic ones. Other bacteria of potential interest were also screened, but the results could not be correlated with the symptoms. These findings suggest that Z. palmae could be associated with the foamy canker disease. In addition, from the HTS data, an attempt to assemble the genome of this bacterium was made, in order to provide genetic information on this new isolate of Z. palmae.