Contribution of the Global Regulator Gene gacA to Persistence and Dissemination of Pseudomonas fluorescens Biocontrol Strain CHA0 Introduced into Soil Microcosms.

Structural and regulatory genes involved in the synthesis of antimicrobial metabolites are essential for the biocontrol activity of fluorescent pseudomonads and, in principle, amenable to genetic engineering for strain improvement. An eventual large-scale release of such bacteria raises the question of whether such genes also contribute to the persistence and dissemination of the bacteria in soil ecosystems. Pseudomonas fluorescens wild-type strain CHA0 protects plants against a variety of fungal diseases and produces several antimicrobial metabolites. The regulatory gene gacA globally controls antibiotic production and is crucial for disease suppression in CHA0. This gene also regulates the production of extracellular protease and phospholipase. The contribution of gacA to survival and vertical translocation of CHA0 in soil microcosms of increasing complexity was studied in coinoculation experiments with the wild type and a gacA mutant which lacks antibiotics and some exoenzymes. Both strains were marked with spontaneous resistance to rifampin. In a closed system with sterile soil, strain CHA0 and the gacA mutant multiplied for several weeks, whereas these strains declined exponentially in nonsterile soil of different Swiss origins. The gacA mutant was less persistent in nonrhizosphere raw soil than was the wild type, but no competitive disadvantage when colonizing the rhizosphere and roots of wheat was found in the particular soil type and during the period studied. Vertical translocation was assessed after strains had been applied to undisturbed, long (60-cm) or short (20-cm) soil columns, both planted with wheat. A smaller number of cells of the gacA mutant than of the wild type were detected in the percolated water and in different depths of the soil column. Single-strain inoculation gave similar results in all microcosms tested. We conclude that mutation in a single regulatory gene involved in antibiotic and exoenzyme synthesis can affect the survival of P. fluorescens more profoundly in unplanted soil than in the rhizosphere.

Regulation of mucoidy in the biological control agent Pseudomonas fluorescens CHA0 and construction of an exopolysaccharide-overproducing variant

Pseudomonas fluorescens CHA0, an effective biological control agent of soilborne plant diseases, is naturally non-mucoid. We have isolated a highly mucoid Tn5 insertion mutant of strain CHA0. The mucoid phenotype was found to be due to the overproduction of exopolysaccharide (EPS), as a result of a mutation in the mucA gene. The wild-type mucA gene was cloned by a two-step, Tn5-dependent cloning procedure previously described and the deduced amino acid sequence showed 71% identity with MucA of P. aeruginosa, a negative regulator of the alternative sigma factor AlgU (=s22, sE). As in P. aeruginosa, mucA is preceded by the algU gene encoding s22 (91% identity at the amino acid sequence level). A mucA in-frame deletion mutant of CHA0 overproduced EPS and formed mucoid colonies, whereas an algU in-frame deletion mutant showed a non-mucoid phenotype. Pyoluteorin, an antibiotic produced by P. fluorescens, was found to be entrapped in EPS of a mucoid mutant. In natural soil, mucoidy negatively affected survival of the bacteria, suggesting that under these conditions the potential to produce abundant EPS does not confer a selective advantage on the bacteria.

RpoN (sigma54) controls production of antifungal compounds and biocontrol activity in Pseudomonas fluorescens CHA0.

Pseudomonas fluorescens CHA0 is an effective biocontrol agent of root diseases caused by fungal pathogens. The strain produces the antibiotics 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) and pyoluteorin (PLT) that make essential contributions to pathogen suppression. This study focused on the role of the sigma factor RpoN (sigma54) in regulation of antibiotic production and biocontrol activity in P. fluorescens. An rpoN in-frame-deletion mutant of CHAO had a delayed growth, was impaired in the utilization of several carbon and nitrogen sources, and was more sensitive to salt stress. The rpoN mutant was defective for flagella and displayed drastically reduced swimming and swarming motilities. Interestingly, the rpoN mutant showed a severalfold enhanced production of DAPG and expression of the biosynthetic gene phlA compared with the wild type and the mutant complemented with monocopy rpoN+. By contrast, loss of RpoN function resulted in markedly lowered PLT production and plt gene expression, suggesting that RpoN controls the balance of the two antibiotics in strain CHA0. In natural soil microcosms, the rpoN mutant was less effective in protecting cucumber from a root rot caused by Pythium ultimum. Remarkably, the mutant was not significantly impaired in its root colonization capacity, even at early stages of root infection by Pythium spp. Taken together, our results establish RpoN for the first time as a major regulator of biocontrol activity in Pseudomonas fluorescens.

Mechanism of hcnA mRNA recognition in the Gac/Rsm signal transduction pathway of Pseudomonas fluorescens.

In the plant-beneficial bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0, the expression of antifungal exoproducts is controlled by the GacS/GacA two-component system. Two RNA binding proteins (RsmA, RsmE) ensure effective translational repression of exoproduct mRNAs. At high cell population densities, GacA induces three small RNAs (RsmX, RsmY, RsmZ) which sequester both RsmA and RsmE, thereby relieving translational repression. Here we systematically analyse the features that allow the RNA binding proteins to interact strongly with the 5' untranslated leader mRNA of the P. fluorescens hcnA gene (encoding hydrogen cyanide synthase subunit A). We obtained evidence for three major RsmA/RsmE recognition elements in the hcnA leader, based on directed mutagenesis, RsmE footprints and toeprints, and in vivo expression data. Two recognition elements were found in two stem-loop structures whose existence in the 5' leader region was confirmed by lead(II) cleavage analysis. The third recognition element, which overlapped the hcnA Shine-Dalgarno sequence, was postulated to adopt either an open conformation, which would favour ribosome binding, or a stem-loop structure, which may form upon interaction with RsmA/RsmE and would inhibit access of ribosomes. Effective control of hcnA expression by the Gac/Rsm system appears to result from the combination of the three appropriately spaced recognition elements.

Influence of biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0 and its antibiotic overproducing derivative on the diversity of root colonizing pseudomonads

Non-target effects of biocontrol strains of Pseudomonas on the population of resident pseudomonads should be assessed prior to their large scale application in the environment. The rifampicin resistant bacterium P. fluorescens CHA0-Rif and its antibiotic overproducing derivative CHA0-Rif/pME3424 were introduced into soil microcosms and the population of resident pseudomonads colonizing cucumber roots was investigated after 10 and 52 days. Both CHA0-Rif and CHA0-Rif/pME3424 displaced a part of the resident pseudomonad population after 10 days. To investigate the population structure, utilization of 10 carbon sources and production of two exoenzymes was assessed for 5600 individual pseudomonad isolates and 1700 isolates were subjected to amplified ribosomal DNA restriction analysis of the spacer region (spacer-ARDRA). After 10 days, only the proportion of pseudomonads able to degrade -tryptophan was reduced in treatments inoculated with either biocontrol strain. In parallel the phenotypic diversity was reduced. These effects were only observed 10 days after inoculation, and they were similar for inoculation with CHA0-Rif and CHA0-Rif/pME3424. Changes in the population structure of resident pseudomonads on cucumber roots during plant growth were more pronounced than changes due to the inoculants. The inoculants did not affect the genotypic diversity detected with spacer-ARDRA, but the genotypic fingerprints corresponded only partially to the phenotypic profiles. Overall CHA0-Rif had a small and transient impact on the population of resident pseudomonads and the effect was essentially the same for the genetically engineered derivative CHA0-

Molecular analysis of a novel gene cluster encoding an insect toxin in plant-associated strains of Pseudomonas fluorescens

Pseudomonas fluorescens CHA0 and the related strain Pf-5 are well-characterized representatives of rhizosphere bacteria that have the capacity to protect crop plants from fungal root diseases, mainly by releasing a variety of exoproducts that are toxic to plant pathogenic fungi. Here, we report that the two plant-beneficial pseudomonads also exhibit potent insecticidal activity. Anti-insect activity is linked to a novel genomic locus encoding a large protein toxin termed Fit (for P. fluorescensinsecticidal toxin) that is related to the insect toxin Mcf (Makes caterpillars floppy) of the entomopathogen Photorhabdus luminescens, a mutualist of insect-invading nematodes. When injected into the haemocoel, even low doses of P. fluorescens CHA0 or Pf-5 killed larvae of the tobacco hornworm Manduca sexta and the greater wax moth Galleria mellonella. In contrast, mutants of CHA0 or Pf-5 with deletions in the Fit toxin gene were significantly less virulent to the larvae. When expressed from an inducible promoter in a non-toxic Escherichia coli host, the Fit toxin gene was sufficient to render the bacterium toxic to both insect hosts. Our findings establish the Fit gene products of P. fluorescens CHA0 and Pf-5 as potent insect toxins that define previously unappreciated anti-insect properties of these plant-colonizing bacteria

Ação antagônica de rizobactérias contra Phytophthora parasitica e p. citrophthora e seu efeito no desenvolvimento de plântulas de citros

O antagonismo de Pseudomonas putida biovar A (C1-1B), P. putida biovar B (Santa Bárbara), P. fluorescens (C2-8C e RA2), Bacillus subtilis (OG e RC2) e Flavobacterium sp. (CIS/NA) contra Phytophthora parasitica e P. citrophthora , agentes da podridão radicular dos citros, foi avaliado através da inibição do crescimento micelial (cultura pareada) e redução na percentagem de infecção da doença em mudas de citros (tratamento de sementes com rizobactérias). Na seleção preliminar, 33 isolados bacterianos foram testados. Sementes de citros pré-germinadas foram tratadas por imersão nas suspensões das bactérias (10(9) ufc/ml), e plantadas em tubetes contendo solo natural infestado com o fitopatógeno (50 ml de suspensão/ kg de solo). A avaliação da percentagem de infecção foi efetuada após 15 dias. In vitro, os isolados bacterianos RC2, OG, CIS/NA e C1-1B foram os mais ativos inibidores do crescimento micelial de Phytophthora. Em condições de casa de vegetação, todos os isolados proporcionaram redução na percentagem de infecção da doença em todos os ensaios realizados. Promoção de crescimento de plantas foi verificada pela inoculação de plântulas com as linhagens OG, RC2, CiS/Na e C1-1B.

Mycorrhization between Cistus ladanifer L. and Boletus edulis Bull is enhanced by the mycorrhiza helper bacteria Pseudomonas fluorescens Migula.

Boletus edulis Bull. is one of the most economically and gastronomically valuable fungi worldwide. Sporocarp production normally occurs when symbiotically associated with a number of tree species in stands over 40 years old, but it has also been reported in 3-year-old Cistus ladanifer L. shrubs. Efforts toward the domestication of B. edulis have thus focused on successfully generating C. ladanifer seedlings associated with B. edulis under controlled conditions. Microorganisms have an important role mediating mycorrhizal symbiosis, such as some bacteria species which enhance mycorrhiza formation (mycorrhiza helper bacteria). Thus, in this study, we explored the effect that mycorrhiza helper bacteria have on the efficiency and intensity of the ectomycorrhizal symbiosis between C. ladanifer and B. edulis. The aim of this work was to optimize an in vitro protocol for the mycorrhizal synthesis of B. edulis with C. ladanifer by testing the effects of fungal culture time and coinoculation with the helper bacteria Pseudomonas fluorescens Migula. The results confirmed successful mycorrhizal synthesis between C. ladanifer and B. edulis. Coinoculation of B. edulis with P. fluorescens doubled within-plant mycorrhization levels although it did not result in an increased number of seedlings colonized with B. edulis mycorrhizae. B. edulis mycelium culture time also increased mycorrhization levels but not the presence of mycorrhizae. These findings bring us closer to controlled B. edulis sporocarp production in plantations.

Effectiveness of cleaning and sanitizing procedures in controlling the adherence of Pseudomonas fluorescens, Salmonella Enteritidis, and Staphylococcus aureus to domestic kitchen surfaces

The effectiveness of cleaning and sanitizing procedures in controlling Staphylococcus aureus, Salmonella Enteritidis, and Pseudomonasfluorescens adhered to granite and stainless steel was evaluated. There was no significant difference (p > 0.05) in the adherence of pure cultures of these microorganisms to stainless steel. The numbers of P. fluorescens and S. Enteritidis adhered to granite were greater (p < 0.05) than the numbers of S. aureus. Additionally, the adherence of P. fluorescens was similar to the adherence of S. Enteritidis on granite surface. In a mixed culture with P. fluorescens, S aureus adhered less (p < 0.05) to stainless steel surfaces (1.31 log CFU.cm-2) than when in a pure culture (6.10 log CFU.cm-2). These results suggest that P. fluorescens inhibited the adherence of S. aureus. However, this inhibition was not observed in the adherence process for granite. There was a significant difference (p < 0.05) between the number of adhered cells before and after pre-washing for S. aureus on stainless steel and granite surfaces, and after washing with detergent for all microorganisms and surfaces. The efficiency of the cleaning plus sanitizing procedures was not significantly different (p > 0.05) between the surfaces. However, a significant difference was observed (p < 0.05) between the sanitizer solutions. Sodium hypochlorite and peracetic acid were more bactericidal (p < 0.05) than a quaternary ammonium compound. With regard to microorganisms, S. aureus was the least resistant to the sanitizers. These results show the importance of good cleaning and sanitization procedures to prevent bacterial adherence and biofilm formation.

Anà lisi polifà sica de soques de "Pseudomonas fluorescens" potencials agents de biocontrol de malalties de fruiters

Molts bacteris del grup fluorescent del gènere Pseudomonas són capaços de controlar malalties de les plantes causades per fongs i bacteris fitopatògens (ACBs) o mostren activitat com a bacteris promotors del creixement de les plantes (BPCPs). S'han descrit diversos metabòlits que intervenen de manera important en la seva activitat com a ACBs i BPCPs entre els quals en destaquen el 2,4-diacetilfloroglucinol (Phl), àcid fenazin-1-carboxílic (PCA), Pirrolnitrina (Prn), àcid cianhídric (HCN), àcid 3-indolacètic (IAA), sideròfors i quitinases. L'objectiu principal del nostre treball ha estat la comparació de les característiques d'un grup de Pseudomonas del grup fluorescent utilitzant una aproximació polifàsica amb la finalitat d'establir possibles relacions entre algunes de les característiques i la capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Atesa la importància en el biocontrol de la producció de metabòlits com Phl, PCA i Prn, l'objectiu preliminar ha estat la recerca i obtenció de soques productores d'aquests metabòlits. Per assolir aquest objectiu s'ha emprat una aproximació molecular basada en la detecció dels gens biosintètics implicats en la seva producció en lloc de la detecció directa dels metabòlits per evitar els efectes que poden tenir les condicions de cultiu en la inducció o repressió de la seva síntesi. S'han realitzat diferents protocols basats (i) en la cerca assistida de productors mitjançant l'ús de marcadors fenotípics i posterior confirmació per PCR i, (ii) en l'ús de la PCR per a la detecció dels gens directament dels extractes bacterians, d'enriquiments d'aquests extractes i la realització de la hibridació en colònies per al posterior aïllament. La cerca assistida de productors de Phl mitjançant marcadors fenotípics i posteriorment la utilització de tècniques moleculars (amplificació per PCR del gen phlD), ha estat el millor mètode en el tipus de mostres processades en el nostre treball, on la proporció de productors és relativament baixa. En total s'han aïllat a partir de diversos ambients 4 soques portadores dels gens de la síntesi de PCA, 15 de Phl i 1 de Prn. S'ha constituït una col·lecció de 72 soques de Pseudomonas del grup fluorescent que inclou 18 aïllats propis portadors dels gens biosintètics necessaris per la producció de Phl PCA i Prn; 6 soques de referència procedents de col·leccions de cultius tipus, 14 soques productores dels diferents antibiòtics cedides per altres investigadors i una selecció de 34 soques procedents d'un treball previ realitzat en el nostre grup de recerca. A la col·lecció s'hi troben soques candidates a ACB i BPCP de diverses malalties i plantes. Les 72 soques s'han caracteritzat fenotípica i genotípicament. La caracterització fenotípica s'ha portat a terme mitjançant la identificació a nivell d'espècie amb galeries API 20NE i proves bioquímiques específiques; la producció de metabòlits com PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, quitinases i sideròfors mitjançant l'ús de diferents tècniques; antagonisme in vitro en diversos medis enfront dos fongs (Stemphylium vesicarium i Penicillium expansum) i tres bacteris fitopatògens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae i Xanthomonas arboricola pv. juglandis); l'eficàcia de la inhibició de la infecció en bioassaigs in vivo sobre material vegetal enfront els fongs P. expansum en poma i S. vesicarium en fulles de perera i enfront el bacteri E. amylovora en fruits immadurs de perera i, finalment, en assaigs de promoció de creixement en dos portaempelts comercials de Prunus. Cal destacar que P. expansum causa la podridura blava en pomes i peres en postcollita, S. vesicarium la taca bruna de la perera i E. amylovora el foc bacterià de les rosàcies. El nombre de soques de Pseudomonas, sobre el total de les 72 estudiades, productores d'IAA (4) i quitinases (6) és baix, mentre que és elevat en el cas del HCN (32), que a més està associat a la producció de Phl. Els resultats obtinguts en l'antagonisme in vitro han mostrat en el cas dels bacteris que és dependent del patogen indicador i del medi de cultiu. La presència o absència de ferro no sembla ser un factor que potencií l'antagonisme. En el cas dels fongs no s'ha observat però, influència del medi de cultiu emprat. En el total de 72 soques s'ha observat un percentatge baix de soques que manifesten antagonisme en tots els medis assajats vers 3 o 4 dels patògens (7). Solament 2 d'aquestes 7 soques han mostrat ser també efectives en bioassaigs d'inhibició de les infeccions causades per 2 dels 3 patògens assajats. Algunes de les soques efectives en els bioassaigs no són antagonistes in vitro en cap dels medis assajats enfront el mateix patogen. En el cas de la promoció del creixement, s'han observat més soques promotores del creixement del portaempelts de prunera Marianna 2624 que no en l'híbrid de presseguer-ametller GF677 i les eficàcies assolides són també majors en el cas de Marianna 2624, detectant una elevada especificitat soca/portaempelts La caracterització genotípica s'ha realitzat mitjançant l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de restricció de DNA ribosomal (RFLP-rDNA) i l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica de DNA cromosòmic separats per electroforesi en camp polsant (MRFLP-PFGE). Ambdues anàlisis van mostrar una gran heterogeneïtat genètica entre les soques caracteritzades i no s'ha pogut relacionar les agrupacions obtingudes amb les característiques fenotípiques o capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Els patrons de macrorestricció genòmica (MRFLP-PFGE) del bacteri model P. fluorescens EPS288 són estables en el temps i independents de les condicions de cultiu assajades al laboratori o en mostres naturals, mostrant ser una tècnica eficaç en la identificació de reaïllats de mostres naturals inoculades prèviament amb el bacteri. Una selecció de soques que comparteixen el fet de produir floroglucinol s'han caracteritzat mitjançant RFLP i seqüenciació del gen phlD. S'ha establert una relació entre les agrupacions obtingudes en les anàlisis RFLP-rDNA, RFLP-phlD i les seqüències del gen. En l'anàlisi filogenètica de les seqüències del gen phlD s'ha observat un elevat grau de polimorfisme obtenint-se 3 agrupacions principals. Les agrupacions semblen relacionar-se amb els patrons de producció de metabòlits (Phl, HCN i Prn en una primera agrupació; Phl i HCN en la segona i solament Phl en la tercera), però aquestes no s'han pogut relacionar amb l'origen geogràfic de les soques o la seva activitat com a ACBs i/o BPCP. Amb les dades obtingudes de la caracterització fenotípica i genotípica s'ha realitzat una anàlisi multivariant (correspondències, correlacions d'Spearman i de freqüències amb variables categòriques). S'ha demostrat la importància de disposar d'una tècnica que permeti depurar una col·lecció de soques descartant les soques genèticament idèntiques, ja que influeixen en els resultats de les anàlisis. Pels tres patògens assajats com a indicadors i els dos portaempelts emprats, no s'ha observat cap correlació entre la inhibició de la infecció o la promoció del creixement amb les característiques fenotípiques i genotípiques de les soques que fos significatiu i consistent en les tres tècniques emprades.

Caracterització de metabòlits produïts per soques de "Pseudomonas fluorescens" efectives en el control biològic de fongs fitopatògens

El principal objectiu d'aquest treball ha estat estudiar la producció de metabòlits amb activitat antibiòtica per soques de l'espècie Pseudomonas fluorescens de la col·lecció EPS, i també avaluar la seva potencialitat com a agents de biocontrol. Es va disposar també de diverses soques de P. fluorescens, cedides per altres investigadors, que van utilitzar-se com a referència perquè algunes són actives en control biològic i produeixen metabòlits secundaris d'interès en el biocontrol de malalties de plantes. La present memòria s'estructura en cinc capítols, que són, introducció al control biològic, descripció de l'etapa de selecció de soques i cerca dels metabòlits produïts, estudi de la producció d'HCN per la soca EPS288, estudi de la producció de l'antibiòtic 2,4-diacetilfloroglucinol (DAPG), i finalment, el darrer capítol, on s'ha estudiat la producció de DAPG sobre material vegetal i la capacitat de colonitzar arrels per diverses soques d'interès. En l'etapa de prospecció, va demostrar-se que un 37% del total de les soques de la col·lecció EPS produïen HCN, totes de l'espècie P. fluorescens, i un 90% d'aquestes provenien de les arrels de plantes. Es va confirmar la producció dels metabòlits secundaris 2,4-diacetilfloroglucinol, àcid fenazina-1-carboxílic, i pirrolnitrina, per diverses soques de la col·lecció EPS seleccionades mitjançant tècniques moleculars. Així, de la col·lecció EPS, les soques EPS317 i EPS808 produeixen DAPG, la EPS263 àcid fenazina-1-carboxílic i pirrolnitrina i, EPS894, EPS895, EPS945 produeixen àcid fenazina-1-carboxílic. La producció d'HCN es va estudiar més exhaustivament en la soca EPS288, seleccionada per la seva activitat antifúngica i candidata a agent de biocontrol contra Stemphylium vesicarium, causant de la estemfiliosi de la perera, i contra Penicillium expansum, causant de la podridura blava en conservació de fruita a postcollita. Per aquest estudi, es va dissenyar i validar un sistema per recollir l'HCN a partir de cultius en medi líquid. S'ha demostrat que la temperatura d'incubació, la concentració cel·lular de sembra i la composició del medi de cultiu afectaven a la producció d'HCN. Els medis complexos i la glicina n'afavorien la síntesi i la font de carboni no afectava. La soca EPS288 va produir més HCN que P. fluorescens CHA0, soca de referència productora d'HCN i descrita com a activa en processos de biocontrol de fongs fitopatògens. En l'estudi de la producció de DAPG, les soques de la col·lecció EPS i de referència, es van comparar en diversos medis de cultiu estudiant l'efecte de la complexitat i consistència del medi, i l'addició de ferro o de glucosa. Va demostrar-se que la producció de DAPG depèn principalment de la soca i de les característiques del medi de cultiu. La glucosa estimula la producció, mentre que el ferro pràcticament no afecta, i en general, el medi sòlid i complex estimula la producció de DAPG. Tanmateix, aquests efectes varien en alguna de les soques assajades donant lloc a comportaments singulars. En el seguiment del creixement amb un sistema automàtic es va comprovar que la velocitat específica de creixement i la concentració cel·lular assolida al final del cultiu, estaven condicionades per la composició del medi de cultiu. En les proves d'antagonisme vers fitopatògens que foren seleccionats com a indicadors, va observar-se que tant l'antagonisme in vitro com la inhibició d'infeccions sobre material vegetal estaven parcialment relacionades amb la producció dels metabòlits secundaris estudiats. La promoció del creixement de portaempelts per aquestes soques depenia de la soca i de l'hoste, però no es pogué establir una relació causa-efecte amb el metabòlits produïts. També es va comprovar que algunes de les soques podien sobreviure en ferides de pomes i de peres, on produïren DAPG. Mutants resistents a rifampicina de diverses soques de la col·lecció EPS i de referència es van inocular en llavors de pomera i de tomatera que es van sembrar i incubar en condicions controlades. Es va fer el seguiment de la població bacteriana total i resistent a rifampicina present a les arrels durant 72 dies. Totes les soques van colonitzar les arrels de les plantes, mantenint una elevada població durant 37 dies, cap d'elles va estimular el creixement ni mostrar efectes fitotòxics, no afectant tampoc signicativament a la població bacteriana espontània de les arrels. La soca EPS808, una de les seleccionades pel treball, va aconseguir uns nivells de producció de DAPG, una velocitat de creixement i una supervivència relativa a les arrels similar a altres soques de referència descrites com a bons agents de biocontrol. En conseqüència, se la considera una candidata a agent de biocontrol que hauria de ser objecte de futurs estudis d'eficàcia.

Genomic and genetic analyses of diversity and plant interactions of Pseudomonas fluorescens

Background: Pseudomonas fluorescens are common soil bacteria that can improve plant health through nutrient cycling, pathogen antagonism and induction of plant defenses. The genome sequences of strains SBW25 and Pf0-1 were determined and compared to each other and with P. fluorescens Pf-5. A functional genomic in vivo expression technology (IVET) screen provided insight into genes used by P. fluorescens in its natural environment and an improved understanding of the ecological significance of diversity within this species. Results: Comparisons of three P. fluorescens genomes (SBW25, Pf0-1, Pf-5) revealed considerable divergence: 61% of genes are shared, the majority located near the replication origin. Phylogenetic and average amino acid identity analyses showed a low overall relationship. A functional screen of SBW25 defined 125 plant-induced genes including a range of functions specific to the plant environment. Orthologues of 83 of these exist in Pf0-1 and Pf-5, with 73 shared by both strains. The P. fluorescens genomes carry numerous complex repetitive DNA sequences, some resembling Miniature Inverted-repeat Transposable Elements (MITEs). In SBW25, repeat density and distribution revealed 'repeat deserts' lacking repeats, covering approximately 40% of the genome. Conclusions: P. fluorescens genomes are highly diverse. Strain-specific regions around the replication terminus suggest genome compartmentalization. The genomic heterogeneity among the three strains is reminiscent of a species complex rather than a single species. That 42% of plant-inducible genes were not shared by all strains reinforces this conclusion and shows that ecological success requires specialized and core functions. The diversity also indicates the significant size of genetic information within the Pseudomonas pan genome.

Testing temperature-induced proteomic changes in the plant-associated bacterium Pseudomonas fluorescens SBW25.

Traits used by bacteria to enhance ecological performance in natural environments are not well understood. Recognizing that the saprophytic plant-colonizing bacterium Pseudomonas fluorescens SBW25 experiences temperatures in its natural environment significantly cooler than the 28°C routinely used in the laboratory, we identified proteins differentially expressed between 28°C and the more environmentally relevant temperature of 14°C. Of 2102 protein isoforms, 32 were temperature responsive and identified by mass spectrometry. Seven of these (OmpR, MucD, GuaD, OsmY and three of unknown function, Tee1, Tee2 and Tee3) were selected for genetic and ecological analyses. In each instance, changes in protein expression with temperature were mirrored by parallel transcriptional changes. The fitness contribution of the genes encoding each of the seven proteins was larger at 14°C than 28°C and included two cases of trade-offs (enhanced fitness at one temperature and reduced fitness at the other – mucD and tee2 deletions). The relationship between the fitness effects of genes in vitro and in vivo was variable, but two temperature-responsive genes – osmY and mucD – contribute substantially to the ability of P. fluorescens to colonize the plant environment.

Estudio sobre la influencia de la inoculación de las rizobacterias Azospirillum brasilense y Pseudomonas fluorescens sobre el desarrollo morfológico y el contenido de aceites esenciales en las especies aromáticas Ocimum basilicum var. genovesse, Ocimum basilicum var. minimum, Petroselinum sativum var. lisa y Salvia officinalis.

En el presente estudio se analiza la influencia de la inoculación con Azospirillum brasilense, con Pseudomonas fluorescens y la inoculación conjunta con ambas rizobacterias en las especies de plantas aromáticas Ocimum basilicum var. genovesse, Ocimum basilicum var. minimum, Petroselinum sativum var. lisa y Salvia officinalis. Se evaluará su desarrollo morfológico, atendiendo a tres parámetros: la longitud del tallo, el peso fresco y la superficie foliar. Así como el posible incremento en el contenido de aceite esencial que pueda tener la planta tratada. El cultivo se llevó a cabo en alveolos de ForestPot® 300, sobre mezcla de turba y vermiculita 3:1, con riego diario y sin adición de fertilizantes. Los resultados indican que en todas las especies y en todos los apartados estudiados, la inoculación de las rizobacterias produjo un incremento del desarrollo y del contenido de aceite esencial en comparación con el tratamiento Control, excepto en el caso de la longitud de las dos variedades de O. basilicum al inocularlas con P. fluorescens, en las que produjo una ligera disminución respecto al Control. En el caso de P. sativum var. lisa, solo las plantas que fueron inoculadas sobrevivieron. A partir de estos resultados, puede decirse que la inoculación con estas rizobacteras promotoras del crecimiento puede tener una gran importancia como sustitución de fertilizantes minerales, obteniéndose de este modo una producción más ecológica y respetuosa con el medio.

Global GacA-steered control of cyanide and exoprotease production in Pseudomonas fluorescens involves specific ribosome binding sites

The conserved two-component regulatory system GacS/GacA determines the expression of extracellular products and virulence factors in a variety of Gram-negative bacteria. In the biocontrol strain CHA0 of Pseudomonas fluorescens, the response regulator GacA is essential for the synthesis of extracellular protease (AprA) and secondary metabolites including hydrogen cyanide. GacA was found to exert its control on the hydrogen cyanide biosynthetic genes (hcnABC) and on the aprA gene indirectly via a posttranscriptional mechanism. Expression of a translational hcnA′-′lacZ fusion was GacA-dependent whereas a transcriptional hcnA-lacZ fusion was not. A distinct recognition site overlapping with the ribosome binding site appears to be primordial for GacA-steered regulation. GacA-dependence could be conferred to the Escherichia coli lacZ mRNA by a 3-bp substitution in the ribosome binding site. The gene coding for the global translational repressor RsmA of P. fluorescens was cloned. RsmA overexpression mimicked partial loss of GacA function and involved the same recognition site, suggesting that RsmA is a downstream regulatory element of the GacA control cascade. Mutational inactivation of the chromosomal rsmA gene partially suppressed a gacS defect. Thus, a central, GacA-dependent switch from primary to secondary metabolism may operate at the level of translation.