Inativação fotodinâmica da bactéria fitopatogénica Xanthomonas citri subsp. citri

Abstract

Xanthomonas citri subsp. citri é uma bactéria fitopatogénica que afeta os citrinos, causando o cancro cítrico. Esta doença tem distribuição global e representa perdas económicas significativas. Face à baixa eficácia e elevada toxicidade ambiental dos tratamentos com cobre atualmente praticados, existe a necessidade de desenvolver novas abordagens ao controle do patogénico que sejam simultaneamente eficazes, economicamente viáveis e ambientalmente sustentáveis. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a aplicabilidade da inativação fotodinâmica (PDI) de X. citri subsp. citri com um fotossensibilizador comercial, como estratégia de controle da bactéria e prevenção do cancro cítrico. Foi avaliada a PDI de X. citri subsp. citri em suspensões de células e em biofilmes construídos em suportes artificiais (ensaios in vitro) ou em folhas de laranjeira (ensaios ex-vivo). Foram testadas diferentes concentrações (1-100 μM) do fotossensibilizador azul de toluidina O (TBO) e do coadjuvante KI (1-100 mM) com irradiação durante 60 minutos com luz branca (400-700 nm, 150 mW.cm-2) artificial. Nos ensaios ex-vivo, foi também testada a irradiação com luz solar natural. Os resultados mostraram uma redução de 5,9 log na concentração de células viáveis nas suspensões expostas 80 μM de PS e uma redução de apenas 1,7 log na concentração de células viáveis nos biofilmes, com 100 μM de TBO. No entanto, na presença de KI (10-100 mM), foi possível erradicar completamente os biofilmes (redução > 6 log) com 5 μM de TBO (in vitro) ou 10 μM de TBO (ex vivo). Com luz solar natural, conseguiu-se inativação completa de biofilmes em folhas de laranjeira tratadas com 50 μM de TBO e 100 mM de KI. Os resultados mostram que embora os biofilmes de X. citri subsp. citri sejam menos suscetíveis à PDI do que as células planctónicas, a presença de KI aumenta a eficiência de inativação sendo possível atingir inativação completa após 4 horas de irradiação das folhas com luz solar natural. A PDI apresenta assim potencial de aplicação no controle do cancro cítrico em condições de campo, embora seja necessário aprofundar os estudos que permitam demonstrar que não há riscos para a fisiologia da planta ou para a qualidade dos frutos.

Xanthomonas citri subsp. citri is a phytopathogenic bacterium of citrus and the causative agent of citrus canker. The disease occurs worldwide and represents important economic losses for the sector. Given the low efficacy and high environmental toxicity of current copper treatments, there is a need to develop new approaches to control the pathogen that are effective, economically viable and environmentally sustainable. The present work intended to evaluate the applicability of photodynamic inactivation (PDI) of X. citri subsp. citri with a commercial photosensitizer, as a strategy to control the bacterium and prevent citrus canker. Assays of PDI of X. citri subsp. citri were conducted with planktonic cell suspensions and with biofilms constructed either on artificial supports (in vitro assays) or on the surface of orange leaves (ex vivo assays). Different concentrations (1-100 μM) of the photosensitizer toluidine blue O (TBO) and KI (1-100 mM) were tested, under irradiation conditions corresponding to 60 minutes of exposure to artificial white light (400-700 nm, 150 mW.cm-2). In ex vivo assays, irradiation with natural sunlight was also tested. The results showed a 5.9 log reduction of viable cells in suspensions, with 80 μM of TBO and a much smaller inactivation (1.7 log) of biofilms with 100 μM of TBO, under similar irradiation conditions. However, in presence of KI, the biofilms were completely eradicated (> 6 log reduction) with 5 μM TBO (in vitro) or 10 μM TBO (ex vivo). Under natural sunlight, complete biofilm inactivation was achieved in orange tree leaves treated with 50 μM TBO and 100 mM KI. The results show that although the biofilms of X. citri subsp. citri are less susceptible to PDI than planktonic cells, the presence of KI increases inactivation efficiency so that complete inactivation can be achieved after 4 hours of irradiation of leaf biofilms with natural sunlight. PDI has potential to be applied in the control of citrus canker in field conditions although further studies are needed to show that there are no risks to plant physiology or fruit quality.