Revista Mexicana de Fitopatología ISSN: 0185-3309 [email protected] Sociedad Mexicana de Fitopatología, A.C. México Slabbinck, Bram; De Baets, Bernard; Dawyndt, Peter; Vos, Paul De Análisis de Pseudomonas Fitopatógenas Usando Métodos Inteligentes de Aprendizaje: Un Enfoque General Sobre Taxonomía y Análisis de Ácidos Grasos Dentro del Género Pseudomonas Revista Mexicana de Fitopatología, vol. 28, núm. 1, 2010, pp. 1-16 Sociedad Mexicana de Fitopatología, A.C. Texcoco, México Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=61214206001 Cómo citar el artículo Número completo Sistema de Información Científica Más información del artículo Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Página de la revista en redalyc.org Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto REVISTA MEXICANA DE FITOPATOLOGÍA/1 Análisis de Pseudomonas Fitopatógenas Usando Métodos Inteligentes de Aprendizaje: Un Enfoque General Sobre Taxonomía y Análisis de Ácidos Grasos Dentro del Género Pseudomonas Analysis of Plant-Pathogenic Pseudomonas Species Using Intelligent Learning Methods: A General Focus on Taxonomy and Fatty Acid Analysis Within the Genus Pseudomonas Bram Slabbinck, Bernard De Baets, Research Group Knowledge-based Systems, Department of Applied Mathematics, Biometrics and Process Control, Ghent University, Coupure links 653, 9000 Ghent, Belgium, Peter Dawyndt, Department of Applied Mathematics and Computer Science, Ghent University, Krijgslaan 281 S9, 9000 Ghent, Belgium y Paul De Vos, Research Group Knowledge-based Systems, Department of Applied Mathematics, Biometrics and Process Control, Ghent University, Coupure links 653, 9000 Ghent, Belgium. (Recibido: Septiembre 20, 2009 Aceptado Enero 12, 2010) Slabbinck, B., De Baets, B., Dawyndt, P., y De Vos, P. 2010. Slabbinck, B., De Baets, B., Dawyndt, P., y De Vos, P. 2010. Análisis de especies de Pseudomonas fitopatógenas usando Análysis of plant-pathogenic pseudomonas species using métodos inteligentes de aprendizaje: un enfoque general intelligent learning methods: A general focus on taxonomy sobre taxonomía y análisis de ácidos grasos dentro del género and fatty acid analysis within the genus Pseudomonas. Pseudomonas. Revista Mexicana de Fitopatología 28:1-16. Revista Mexicana de Fitopatología 28:1-16. Resumen. La identificación de bacterias fitopatógenas es de Abstract. The identification of plant-pathogenic bacteria is alta relavancia. En este trabajo se evaluó la identificación de often of high importance. In this paper, we evaluate the especies fitopatógenas dentro del género Pseudomonas identification of plant-pathogenic species within the genus mediante análisis de esteres metílicos de ácidos grasos Pseudomonas by fatty acid methyl ester (FAME) analysis. (FAME). A partir de una base de datos de FAME, se han Starting from a FAME database, high quality data sets were generado conjuntos de conjuntos de datos de alta calidad. Dos generated. Two research questions were investigated: can aspectos fueron investigados: la separación de especies plant-pathogenic Pseudomonas species be discriminated fitopatógenas de Pseudomonas, y la diferenciación del grupo from each other and can the group of plant-pathogenic de espcies fitopatógenas de Pseudomonas de las no Pseudomonas species be distinguished from the group of fitopatógenas. En la primera fase se realizó un análisis de non-plant-pathogenic Pseudomonas species. In a first stage, componentes principales para evaluar la variabilidad de los a principal component analysis was performed to evaluate datos. Posteriormente el método de aprendizaje árboles the variability within the data. Secondly, the machine aleatorios fue evaluado para propósitos de identificación. El learning method Random Forests was evaluated for método inteligente permite aprender de la variabilidad y los identification purposes. This intelligent method allows to patrones de los datos y mejorar la identificación de especies. learn from the variability and patterns in the data and to El análisis de componente principal de especies fitopatógenas improve the species identification. The principal component mostró claramente sobreposición de grupos de datos. Se analysis of plant-pathogenic species clearly showed desarrolló un modelo de árboles aleatorios que permitió overlapping data clouds. A Random Forests model was alcanzar una eficiencia de identificación de especies del developed that achieved a species identification performance 71.1%. Discriminar el grupo de especies fitopatógenas del of 71.1%. Discriminating the group of plant-pathogenic 2/VOLUMEN 28, NÚMERO 1, 2010 grupo de especies no fitopatógenas fue más sencillo, dado el plant-pathogenic species from the group of non-plant- desempeño de los bosques al azar del 85.9%. Por otra parte se pathogenic species was more straightforward, given by the demostró que existe una relación estadística entre los perfiles Random Forests identification performance of 85.9%. de ácidos grasos y la patogénesis sobre la planta. Moreover, it was shown that a statistical relation exists between the fatty acid profiles and plant pathogenesis. Palabras clave adicionales: Diagnóstico, bacterias no patogénicas. Additional key words: Diagnosis, non-pathogenic bacteria. The genus Pseudomonas is classified in the domain of El género Pseudomonas está clasificado en el dominio Bacteria, phylum of Proteobacteria class of B a c t e r i a , p h y l u m P r o t e o b a c t e r i a , c l a s e Gammaproteobacteria, order of Pseudomonadales and Gammaproteobacteria, orden Pseudomonadales y familia family of Pseudomonaceae (Brenner et al., 2005). The type Pseudomonaceae (Brenner et al., 2005). La especie tipo del species of the genus is Pseudomonas aeruginosa, which was género es Pseudomonas aeruginosa, la cual fue originalmente originally discovered by Schroeter in 1872. The genus was, descubierta por Schroeter en 1872. El género, sin embargo fue however, proposed by Migula in 1894. On 03/2008, 95 propuesto por Migula en 1894. En marzo de 2008, 95 especies Pseudomonas species were validly published. Pseudomonas de Pseudomonas fueron válidamente publicadas. Los members are typically straight or slightly curved motile rods miembros del género Pseudomonas son bastones típicamente with merely polar flagella, respiratory but never rectos o ligeramente curvados con flagelos polares, presentan fermentative. Most species fail to grow under acid conditions un mecanismo aeróbico (respiratorio), pero ninguna especie (pH lower than 4.5) and natural habitats are water or soil. es fermentativa. La mayoría de especies no crecen en Different subgroupings can be made based on the phenotype condiciones ácidas (pH menor de 4.5) y son habitantes or pathogenetic features. In the former case, grouping can be naturales del agua o suelo. Se han establecido diferentes based on the production of pigments that fluorescence under subgrupos dentro de este género basado en las características UV radiation (e.g. P. fluorescens). In the latter case, a straight fenotípicas o patogénicas. Anteriormente, el agrupamiento forward grouping of pathogenic and non-pathogenic species pudo estar basado en la producción de pigmentos can be made. Two examples are P. aeruginosa which is an fluorescentes bajo radiación UV (e.g. P. fluorescens) opportunistic pathogen of humans, while P. syringae is a posteriormente se formaron grupos de especies patogénicas y plant pathogen (Palleroni, 2005; 2008). Pioneers in the no patogénicas. Dos ejemplos son P. aeruginosa, un patógeno taxonomic classificlassification of the genus Pseudomonas oportunista de humanos, mientras que P. syringae es un are Palleroni and coworkers (University of California, patógeno de plantas (Palleroni, 2005; 2008). Los pioneros en Berkeley, USA), who in 1973 described an initial grouping of la clasificación taxonómica del género Pseudomonas fueron five discrete Pseudomonas clusters based on rRNA-DNA Palleroni y colaboradores (Universidad de California, hybridization (Palleroni, 1973; 1984). Since then, the Berkeley, USA) quien en 1963 describió cinco grupos de taxonomy of the genus Pseudomonas underwent a series of Pseudomonas basados en la hibridación rRNA-DNA. Desde rearrangements and the genus as described today entonces, la taxonomía del género Pseudomonas ha sufrido corresponds to rRNA group I. This implies that numerous una serie de re-arreglos y hoy en día solamente el grupo I de species, previously assigned to the genus Pseudomonas rRNA corresponde al género Pseudomonas. Esto implica que sensu lato (often referred to as the “Pseudmonads”) were un gran número de especies previamente asignadas al género transferred to the generic or suprageneric ranks, mainly Pseudomonas sensu lato (a menudo referida como las residing in the Alpha-Beta, and Gammaproteobacteria “Pseudomonas”) fueron transferidos a rangos genéricos o classes. Examples are Acidivorax, Aminobacter, supra genéricos, principalmente pertenecientes a las clases: Brevundimonas, Burkholderia, Comamonas, Halomonas, Alfa, Beta y Gammaproteobacteria. Ejemplos: Acidovorax, Methylobacterium, Ralstonia, Sphingomonas, Aminobacter, Brevundimonas, Burkholderia, Comamonas, Xanthomonas, etc. (Kersters et al., 1996; Palleroni, 2005). In Halomonas, Methylobacterium, Ralstonia, Sphingomonas, 1996, Moore et al, discriminated two intrageneric clusters in Xanthomonas, etc., citado por Kersters et al., (1996) y 16S rRNA gene sequences of the Pseudomonas sensu stricto Palleroni (2005). En 1996, Moore et al.,