Using Ecology, Physiology, and Genomics to Understand Host Specificity in Xanthomonas.
How pathogens coevolve with and adapt to their hosts are critical to understanding how host jumps and/or acquisition of novel traits can lead to new disease emergences. The Xanthomonas genus includes Gram-negative plant-pathogenic bacteria that collectively infect a broad range of crops and wild plant species. However, individual Xanthomonas strains usually cause disease on only a few plant species and are highly adapted to their hosts, making them pertinent models to study host specificity. This review summarizes our current understanding of the molecular basis of host specificity in the Xanthomonas genus, with a particular focus on the ecology, physiology, and pathogenicity of the bacterium. Despite our limited understanding of the basis of host specificity, type III effectors, microbe-associated molecular patterns, lipopolysaccharides, transcriptional regulators, and chemotactic sensors emerge as key determinants for shaping host specificity.
INRA, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: marie-agnes.jacques@angers.inra.fr , sophie.cesbron@angers.inra.fr , armelle.darrasse@angers.inra.fr , nicolas.denance@angers.inra.fr , marion.lesaux@angers.inra.fr , perrine.portier@angers.inra.fr.
Marie-Agnès
MA
Jacques
INRA, UMR 441 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France; email: matthieu.arlat@toulouse.inra.fr , alice.boulanger@toulouse.inra.fr , sebastien.carrere@toulouse.inra.fr , emmanuelle.lauber@toulouse.inra.fr , laurent.noel@toulouse.inra.fr.|CNRS, UMR 2594 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France.|Université de Toulouse, Université Paul Sabatier, F-31062 Toulouse, France.
Matthieu
M
Arlat
INRA, UMR 441 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France; email: matthieu.arlat@toulouse.inra.fr , alice.boulanger@toulouse.inra.fr , sebastien.carrere@toulouse.inra.fr , emmanuelle.lauber@toulouse.inra.fr , laurent.noel@toulouse.inra.fr.|CNRS, UMR 2594 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France.|Université de Toulouse, Université Paul Sabatier, F-31062 Toulouse, France.
Alice
A
Boulanger
Université Angers, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: tristan.boureau@univ-angers.fr.
Tristan
T
Boureau
INRA, UMR 441 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France; email: matthieu.arlat@toulouse.inra.fr , alice.boulanger@toulouse.inra.fr , sebastien.carrere@toulouse.inra.fr , emmanuelle.lauber@toulouse.inra.fr , laurent.noel@toulouse.inra.fr.
Sébastien
S
Carrère
INRA, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: marie-agnes.jacques@angers.inra.fr , sophie.cesbron@angers.inra.fr , armelle.darrasse@angers.inra.fr , nicolas.denance@angers.inra.fr , marion.lesaux@angers.inra.fr , perrine.portier@angers.inra.fr.
Sophie
S
Cesbron
Agrocampus Ouest, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: nicolas.chen@agrocampus-ouest.fr.
Nicolas W G
NW
Chen
CIRAD, UMR Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite (BGPI), F-34398 Montpellier, France; email: stephane.cociancich@cirad.fr , isabelle.pieretti@cirad.fr , monique.royer@cirad.fr , christian.verniere@cirad.fr.
Stéphane
S
Cociancich
INRA, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: marie-agnes.jacques@angers.inra.fr , sophie.cesbron@angers.inra.fr , armelle.darrasse@angers.inra.fr , nicolas.denance@angers.inra.fr , marion.lesaux@angers.inra.fr , perrine.portier@angers.inra.fr.
Armelle
A
Darrasse
INRA, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: marie-agnes.jacques@angers.inra.fr , sophie.cesbron@angers.inra.fr , armelle.darrasse@angers.inra.fr , nicolas.denance@angers.inra.fr , marion.lesaux@angers.inra.fr , perrine.portier@angers.inra.fr.
Nicolas
N
Denancé
INRA, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: marie-agnes.jacques@angers.inra.fr , sophie.cesbron@angers.inra.fr , armelle.darrasse@angers.inra.fr , nicolas.denance@angers.inra.fr , marion.lesaux@angers.inra.fr , perrine.portier@angers.inra.fr.
Marion
M
Fischer-Le Saux
IRD, CIRAD, University of Montpellier, Interactions Plantes Micro-organismes Environnement (IPME), F-34394 Montpellier, France; email: lionel.gagnevin@cirad.fr , ralf.koebnik@ird.fr , Boris.Szurek@ird.fr , valerie.verdier@ird.fr.
Lionel
L
Gagnevin
IRD, CIRAD, University of Montpellier, Interactions Plantes Micro-organismes Environnement (IPME), F-34394 Montpellier, France; email: lionel.gagnevin@cirad.fr , ralf.koebnik@ird.fr , Boris.Szurek@ird.fr , valerie.verdier@ird.fr.
Ralf
R
Koebnik
INRA, UMR 441 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France; email: matthieu.arlat@toulouse.inra.fr , alice.boulanger@toulouse.inra.fr , sebastien.carrere@toulouse.inra.fr , emmanuelle.lauber@toulouse.inra.fr , laurent.noel@toulouse.inra.fr.|CNRS, UMR 2594 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France.
Emmanuelle
E
Lauber
INRA, UMR 441 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France; email: matthieu.arlat@toulouse.inra.fr , alice.boulanger@toulouse.inra.fr , sebastien.carrere@toulouse.inra.fr , emmanuelle.lauber@toulouse.inra.fr , laurent.noel@toulouse.inra.fr.|CNRS, UMR 2594 Laboratoire des Interactions Plantes Micro-organismes (LIPM), F-31326 Castanet-Tolosan, France.
Laurent D
LD
Noël
CIRAD, UMR Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite (BGPI), F-34398 Montpellier, France; email: stephane.cociancich@cirad.fr , isabelle.pieretti@cirad.fr , monique.royer@cirad.fr , christian.verniere@cirad.fr.
Isabelle
I
Pieretti
INRA, UMR 1345 Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), F-49071 Beaucouzé, France; email: marie-agnes.jacques@angers.inra.fr , sophie.cesbron@angers.inra.fr , armelle.darrasse@angers.inra.fr , nicolas.denance@angers.inra.fr , marion.lesaux@angers.inra.fr , perrine.portier@angers.inra.fr.
Perrine
P
Portier
CIRAD, UMR Peuplements Végétaux et Bioagresseurs en Milieu Tropical (PVBMT), F-97410 Saint-Pierre, La Réunion, France; email: olivier.pruvost@cirad.fr , adrien.rieux@cirad.fr , isabelle.robene@cirad.fr.
Olivier
O
Pruvost
CIRAD, UMR Peuplements Végétaux et Bioagresseurs en Milieu Tropical (PVBMT), F-97410 Saint-Pierre, La Réunion, France; email: olivier.pruvost@cirad.fr , adrien.rieux@cirad.fr , isabelle.robene@cirad.fr.
Adrien
A
Rieux
CIRAD, UMR Peuplements Végétaux et Bioagresseurs en Milieu Tropical (PVBMT), F-97410 Saint-Pierre, La Réunion, France; email: olivier.pruvost@cirad.fr , adrien.rieux@cirad.fr , isabelle.robene@cirad.fr.
Isabelle
I
Robène
CIRAD, UMR Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite (BGPI), F-34398 Montpellier, France; email: stephane.cociancich@cirad.fr , isabelle.pieretti@cirad.fr , monique.royer@cirad.fr , christian.verniere@cirad.fr.
Monique
M
Royer
IRD, CIRAD, University of Montpellier, Interactions Plantes Micro-organismes Environnement (IPME), F-34394 Montpellier, France; email: lionel.gagnevin@cirad.fr , ralf.koebnik@ird.fr , Boris.Szurek@ird.fr , valerie.verdier@ird.fr.
Boris
B
Szurek
IRD, CIRAD, University of Montpellier, Interactions Plantes Micro-organismes Environnement (IPME), F-34394 Montpellier, France; email: lionel.gagnevin@cirad.fr , ralf.koebnik@ird.fr , Boris.Szurek@ird.fr , valerie.verdier@ird.fr.
Valérie
V
Verdier
CIRAD, UMR Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite (BGPI), F-34398 Montpellier, France; email: stephane.cociancich@cirad.fr , isabelle.pieretti@cirad.fr , monique.royer@cirad.fr , christian.verniere@cirad.fr.
Christian
C
Vernière
D016680:Genome, Bacterial; D058507:Host Specificity; D010935:Plant Diseases / Q000382:microbiology*; D014974:Xanthomonas / Q000235:genetics / Q000502:physiology*
adaptation; emergence; habitat; host jump; type III effectors