Proteus mirabilis and Klebsiella variicola associated with onion bacterial streak and bulb rot

Abstract

The bulb onion (Allium cepa) is second only to tomatoes in value of vegetable crops cultivated worldwide. Water-soaked lesions, bleaching and blight on leaves and slippery skin, sour skin, soft rot near the neck and centre rot on onion bulbs were observed in surveys of the onion fields, storage as well as fruit and vegetable markets of northwestern provinces of Iran in 2020. Thirty-four samples were collected from onion fields of East Azerbaijan, West Azerbaijan and Zanjan provinces and the central storage of Bonab city. Fifty bacterial strains were isolated from symptomatic samples. Pathogenicity of the strains was confirmed by inoculating on onion bulb cultivars Azarshahr and Ghermez Anari. Twenty-eight strains were able to induce soft rot on the inoculated sites of cut onion bulbs. Onion bulbs turned dark brown at lesion sites and became odorous over time. All pathogenic strains were Gram-negative, facultative aerobic and catalase positive. Strains mainly varied in starch and aesculin hydrolysis, potato rot and hypersensitive reaction. Pathogenic strains separated into four groups based on phenotypic assays. In the phylogenetic tree based on concatenated sequences of gyrB and infB genes, the strains were divided into four clusters containing the type strains of Enterobacter ludwigii, Klebsiella variicola, Proteus mirabilis and Pantoea agglomerans, confirming their identity as belonging to these four species. This is the first report of P. mirabilis as a plant pathogen and of K. variicola as a causal agent of onion bulb rot. Moreover, this is the first report of E. ludwigii and P. agglomerans associated with onion bulb rot in Iran.

Résumé

L’oignon bulbe (Allium cepa) est le deuxième derrière la tomate en valeur des cultures cultivé dans le monde entier. Des lésions imbibées d’eau, le blanchiment et le mildiou sur les feuilles et la peau glissante, la peau aigre, la pourriture molle près du cou et la pourriture centrale sur les bulbes d’oignon ont été observés lors d’enquêtes menées dans les champs d’oignons, les entrepôts ainsi que les marchés de fruits et légumes des provinces du nord-ouest de l’Iran en 2020. Trente-quatre échantillons ont été prélevés dans des champs d’oignons des provinces d’Azerbaïdjan oriental, d’Azerbaïdjan occidental et de Zanjan, ainsi que dans l’entrepôt central de la ville de Bonab. Cinquante souches bactériennes ont été isolées à partir d’échantillons symptomatiques. La pathogénicité des souches a été confirmée par inoculation sur les cultivateurs de bulbes d’oignon Azarsarshahr et Ghermez Anari. Vingt-huit souches ont été capables d’induire une pourriture molle sur les sites inoculés de bulbes d’oignon coupés. Les bulbes d’oignon ont pris une couleur brun foncé sur les sites des lésions et sont devenus odorants avec le temps. Toutes les souches pathogènes étaient Gram-négatives, aérobies facultatives et catalases positives. Les souches variaient principalement en ce qui concerne l’hydrolyse de l’amidon et de l’aesculine, la pourriture de la pomme de terre et la réaction d’hypersensibilité. Les souches pathogènes ont été réparties en quatre groupes sur la base de tests phénotypiques. Dans l’arbre phylogénétique basé sur les séquences concaténées des gènes gyrB et infB, les souches ont été divisées en quatre groupes contenant les souches types d’Enterobacter ludwigii, de Klebsiella variicola, de Proteus mirabilis et de Pantoea agglomerans, confirmant leur identité comme appartenant à ces quatre espèces. Il s’agit du premier rapport sur P. mirabilis en tant que pathogène végétal et sur K. variicola en tant qu’agent causal de la pourriture du bulbe de l’oignon. De plus, il s’agit du premier signalement d’E. ludwigii et de P. agglomerans associés à la pourriture du bulbe de l’oignon en Iran.

Keywords:

• Allium cepa
• emerging diseases
• enterobacterales
• MLSA

Mots-clés:

• Allium cepa
• entérobactéries
• maladies émergentes
• MLSA

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Data availability statement

Housekeeping gene sequences are available from GenBank with accession numbers:

gyrB: OQ994968, OQ994969, OQ994970, OQ994971, OQ994972, OQ994973, OQ994974, OQ994975, OQ994976, OR722673, OR722674

infB: OQ994977, OQ994978, OQ994979, OQ994980, OQ994981, OQ994982, OQ994983, OR722675, OR722676.

Ethical approval

This research does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.

Informed consent

Informed consent was obtained from all individual participants included in the study.

Supplementary material

Supplemental data for this article can be accessed online here: https://doi.org/10.1080/07060661.2024.2366937.

Additional information

Funding

This study was funded by the University of Tehran.