Priming for enhanced defence responses by specific inhibition of the Arabidopsis response to coronatine.

The priming agent β-aminobutyric acid (BABA) is known to enhance Arabidopsis resistance to the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) DC3000 by potentiating salicylic acid (SA) defence signalling, notably PR1 expression. The molecular mechanisms underlying this phenomenon remain unknown. A genome-wide microarray analysis of BABA priming during Pst DC3000 infection revealed direct and primed up-regulation of genes that are responsive to SA, the SA analogue benzothiadiazole and pathogens. In addition, BABA was found to inhibit the Arabidopsis response to the bacterial effector coronatine (COR). COR is known to promote bacterial virulence by inducing the jasmonic acid (JA) response to antagonize SA signalling activation. BABA specifically repressed the JA response induced by COR without affecting other plant JA responses. This repression was largely SA-independent, suggesting that it is not caused by negative cross-talk between SA and JA signalling cascades. Treatment with relatively high concentrations of purified COR counteracted BABA inhibition. Under these conditions, BABA failed to protect Arabidopsis against Pst DC3000. BABA did not induce priming and resistance in plants inoculated with a COR-deficient strain of Pst DC3000 or in the COR-insensitive mutant coi1-16. In addition, BABA blocked the COR-dependent re-opening of stomata during Pst DC3000 infection. Our data suggest that BABA primes for enhanced resistance to Pst DC3000 by interfering with the bacterial suppression of Arabidopsis SA-dependent defences. This study also suggests the existence of a signalling node that distinguishes COR from other JA responses.

Bacterial variations on the methionine salvage pathway.

BACKGROUND: The thiomethyl group of S-adenosylmethionine is often recycled as methionine from methylthioadenosine. The corresponding pathway has been unravelled in Bacillus subtilis. However methylthioadenosine is subjected to alternative degradative pathways depending on the organism. RESULTS: This work uses genome in silico analysis to propose methionine salvage pathways for Klebsiella pneumoniae, Leptospira interrogans, Thermoanaerobacter tengcongensis and Xylella fastidiosa. Experiments performed with mutants of B. subtilis and Pseudomonas aeruginosa substantiate the hypotheses proposed. The enzymes that catalyze the reactions are recruited from a variety of origins. The first, ubiquitous, enzyme of the pathway, MtnA (methylthioribose-1-phosphate isomerase), belongs to a family of proteins related to eukaryotic intiation factor 2B alpha. mtnB codes for a methylthioribulose-1-phosphate dehydratase. Two reactions follow, that of an enolase and that of a phosphatase. While in B. subtilis this is performed by two distinct polypeptides, in the other organisms analyzed here an enolase-phosphatase yields 1,2-dihydroxy-3-keto-5-methylthiopentene. In the presence of dioxygen an aci-reductone dioxygenase yields the immediate precursor of methionine, ketomethylthiobutyrate. Under some conditions this enzyme produces carbon monoxide in B. subtilis, suggesting a route for a new gaseous mediator in bacteria. Ketomethylthiobutyrate is finally transaminated by an aminotransferase that exists usually as a broad specificity enzyme (often able to transaminate aromatic aminoacid keto-acid precursors or histidinol-phosphate). CONCLUSION: A functional methionine salvage pathway was experimentally demonstrated, for the first time, in P. aeruginosa. Apparently, methionine salvage pathways are frequent in Bacteria (and in Eukarya), with recruitment of different polypeptides to perform the needed reactions (an ancestor of a translation initiation factor and RuBisCO, as an enolase, in some Firmicutes). Many are highly dependent on the presence of oxygen, suggesting that the ecological niche may play an important role for the existence and/or metabolic steps of the pathway, even in phylogenetically related bacteria. Further work is needed to uncover the corresponding steps when dioxygen is scarce or absent (this is important to explore the presence of the pathway in Archaea). The thermophile T. tengcongensis, that thrives in the absence of oxygen, appears to possess the pathway. It will be an interesting link to uncover the missing reactions in anaerobic environments.

Phylogenetic position of Fit insect toxin producing pseudomonads

Fit produced by Pseudomonas fluorescens CHA0 is a novel insect toxin in root colonizing pseudomonads, of which a homologue is described in Photorhabdus species.However, occurrence and abundance of insect pathogenicity in plant-associated pseudomonads is still unclear. An extensive screening outside the P. fluorescens complex identified strains of Pseudomonas chlororaphis as further Fit toxin producing candidates. Sequences of five different P. chlororaphis strains generated in this study were used to reconstruct the evolutionary history of the Fit toxin gene and to analyse its mode of evolution. We found that P. chlororaphis is closely associated with a small subgroup of 2,4-diacetylphloroglucinol and pyoluteorin- producing pseudomonads, both when analyzing four housekeeping genes and the nucleotide sequences for the Fit toxin gene. Additionally, we identified purifying selection to be the predominant mode of Fit toxin evolution.

Wood ants use resin to protect themselves against pathogens

Social life is generally associated with an increased exposure to pathogens and parasites, due to factors such as high population density, frequent physical contact and the use of perennial nest sites. However, sociality also permits the evolution of new collective behavioural defences. Wood ants, Formica paralugubris, commonly bring back pieces of solidified coniferous resin to their nest. Many birds and a few mammals also incorporate green plant material into their nests. Collecting plant material rich in volatile compounds might be an efficient way to fight bacteria and fungi. However, no study has demonstrated that this behaviour has a positive effect on survival. Here, we provide the first experimental evidence that animals using plant compounds with antibacterial and antifungal properties survive better when exposed to detrimental micro-organisms. The presence of resin strongly improves the survival of F. paralugubris adults and larvae exposed to the bacteria Pseudomonas fluorescens, and the survival of larvae exposed to the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae. These results show that wood ants capitalize on the chemical defences which have evolved in plants to collectively protect themselves against pathogens.

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.

Aproximación de química genómica para el entendimiento de la repuesta defensiva vegetal frente a patógenos: Identificación de moléculas antagonistas y agonistas de la regulación transcripcional en el mutante ocp1 de Arabidopsis thaliana

La genètica química en plantes constitueix una poderosa ferramenta en auge. Per a profunditzar en l’enteniment dels mecanismes defensius vegetals front a l’atac de microorganismes patògens es va realitzar un rastreig de molècules moduladores de l’expressió del gen Ep5C, que s’activa en resposta a l’aplicació de H2O2 y a l’atac de Pseudomonas syringae. S’ha utilizat el mutant ocp1 d’ Arabidopsis thaliana, obtés per mutagènesi a partir de plantes transgèniques pEp5C::GUS. Coneguda la relació d’Ep5C amb la RdDM gràcies a la implicació funcional d’OCP1 i OCP11, s’identifica a MOD18, MOD2 i MOD1 com a potencials molècules implicades en aquesta ruta. A més a més, s’identifica a MOD1 com a molècula activadora de les defenses a través de la ruta mediada per àcid salicílic.

Toxicity assessment of refill liquids for electronic cigarettes.

We analyzed 42 models from 14 brands of refill liquids for e-cigarettes for the presence of micro-organisms, diethylene glycol, ethylene glycol, hydrocarbons, ethanol, aldehydes, tobacco-specific nitrosamines, and solvents. All the liquids under scrutiny complied with norms for the absence of yeast, mold, aerobic microbes, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa. Diethylene glycol, ethylene glycol and ethanol were detected, but remained within limits authorized for food and pharmaceutical products. Terpenic compounds and aldehydes were found in the products, in particular formaldehyde and acrolein. No sample contained nitrosamines at levels above the limit of detection (1 μg/g). Residual solvents such as 1,3-butadiene, cyclohexane and acetone, to name a few, were found in some products. None of the products under scrutiny were totally exempt of potentially toxic compounds. However, for products other than nicotine, the oral acute toxicity of the e-liquids tested seems to be of minor concern. However, a minority of liquids, especially those with flavorings, showed particularly high ranges of chemicals, causing concerns about their potential toxicity in case of chronic oral exposure.

Nanocharacterization of Soft Biological Samples in Shear Mode with Quartz Tuning Fork Probes

Quartz tuning forks are extremely good resonators and their use is growing in scanning probe microscopy. Nevertheless, only a few studies on soft biological samples have been reported using these probes. In this work, we present the methodology to develop and use these nanosensors to properly work with biological samples. The working principles, fabrication and experimental setup are presented. The results in the nanocharacterization of different samples in different ambients are presented by using different working modes: amplitude modulation with and without the use of a Phase-Locked Loop (PLL) and frequency modulation. Pseudomonas aeruginosa bacteria are imaged in nitrogen using amplitude modulation. Microcontact printed antibodies are imaged in buffer using amplitude modulation with a PLL. Finally, metastatic cells are imaged in air using frequency modulation.

Mouthrinses: a comparative microbiological study

This study was performed in order to evaluate the efficacy of different mouthrinses whose use is extended in Spain. Six different antiseptic mouthrinses were studied by means of determination of Minimal Inhibitory Concentration (MIC) values against Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis, Streptococcus mutans, Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis and Actinobacillus actinomycetemcomitans. Also in vivo experiments were carried out in volunteers by the use of mouthrinses and evaluation of bacterial populations before and after the treatment. Finally, the kinetics of bacterial death was determined. Results suggested that the determination of MIC values is not a reliable method to evaluate the antibacterial effect of such products. On the other hand those rinsing solutions based on the effect of oxygen, such as those containing carbamide peroxide have a greater efficacy against anaerobic bacteria compared with rinses whose active molecule is a disinfectant. Finally, the kinetics of bacterial death demonstrates that the essential oil rinse kills bacteria much faster. All tested mouthrinses were active as antibacterial although those based on oxygen production or essential oils were more active than solutions based on chlorhexidine and Triclosan

Evolutionary patchwork of an insecticidal toxin shared between plant-associated pseudomonads and the insect pathogens Photorhabdus and Xenorhabdus.

BACKGROUND: Root-colonizing fluorescent pseudomonads are known for their excellent abilities to protect plants against soil-borne fungal pathogens. Some of these bacteria produce an insecticidal toxin (Fit) suggesting that they may exploit insect hosts as a secondary niche. However, the ecological relevance of insect toxicity and the mechanisms driving the evolution of toxin production remain puzzling. RESULTS: Screening a large collection of plant-associated pseudomonads for insecticidal activity and presence of the Fit toxin revealed that Fit is highly indicative of insecticidal activity and predicts that Pseudomonas protegens and P. chlororaphis are exclusive Fit producers. A comparative evolutionary analysis of Fit toxin-producing Pseudomonas including the insect-pathogenic bacteria Photorhabdus and Xenorhadus, which produce the Fit related Mcf toxin, showed that fit genes are part of a dynamic genomic region with substantial presence/absence polymorphism and local variation in GC base composition. The patchy distribution and phylogenetic incongruence of fit genes indicate that the Fit cluster evolved via horizontal transfer, followed by functional integration of vertically transmitted genes, generating a unique Pseudomonas-specific insect toxin cluster. CONCLUSIONS: Our findings suggest that multiple independent evolutionary events led to formation of at least three versions of the Mcf/Fit toxin highlighting the dynamic nature of insect toxin evolution.

Diagnostic microbiologique de la pneumonie [Microbiological diagnosis of pneumonia].

Les pneumonies causent une mortalité et une morbidité significatives. De manière simplifiée, deux types de pneumonie sont décrits : la pneumonie communautaire et la pneumonie nosocomiale avec le pneumocoque et l'Haemophilus influenzae comme causes principales pour la première, le Pseudomonas et diverses entérobactéries pour la deuxième. La réalité est cependant plus complexe puisque l'on distingue aussi la pneumonie d'aspiration par exemple. La culture est très importante dans le cas des pneumonies nosocomiales car elle permet de déterminer la sensibilité aux antibiotiques de l'agent infectieux et d'adapter le traitement. Pour les patients immunosupprimés, le diagnostic différentiel est plus large et la recherche par tests moléculaires de certains virus, de champignons filamenteux et du Pneumocystis peut se révéler informative. Pneumonia is an importance cause of mortality and morbidity in adults. Two types of pneumonia are defined: community-acquired and nosocomial pneumonia with their corresponding etiology such as pneumococci or Haemophilus influenzae and Pseudomonas or enterobacteriaceae, respectively. However, the reality is more complex with aspiration pneumonia, pneumonia in immunocompromised patient, and pneumonia in ventilated patients. Culture in the case of nosocomial pneumonia is especially important to obtain the antibiotic susceptibility of the infectious agent and to adjust therapy. Moreover for immunocompromised patients, the differential diagnosis is much wider looking for viruses, filamentous fungi and Pneumocystis can be very informative, using new molecular assays.

Gut physiology mediates a trade-off between adaptation to malnutrition and susceptibility to food-borne pathogens.

The animal gut plays a central role in tackling two common ecological challenges, nutrient shortage and food-borne parasites, the former by efficient digestion and nutrient absorption, the latter by acting as an immune organ and a barrier. It remains unknown whether these functions can be independently optimised by evolution, or whether they interfere with each other. We report that Drosophila melanogaster populations adapted during 160 generations of experimental evolution to chronic larval malnutrition became more susceptible to intestinal infection with the opportunistic bacterial pathogen Pseudomonas entomophila. However, they do not show suppressed immune response or higher bacterial loads. Rather, their increased susceptibility to P. entomophila is largely mediated by an elevated predisposition to loss of intestinal barrier integrity upon infection. These results may reflect a trade-off between the efficiency of nutrient extraction from poor food and the protective function of the gut, in particular its tolerance to pathogen-induced damage.

Environmental activity of bacteria degrading pollutants

Une des meilleures techniques pour décontaminer l'environnement d'éléments toxiques (comme par exemple le dibenzofuan, DBF et le 4-chlorophenol, 4CP) déposés par l'homme, à bas coûts et sans le perturber considérablement, est sans doute la biorémédiation, et particulièrement la bioaugmentation. Malheureusement, si plusieurs microorganismes ont démontré leur efficacité à dégrader les composés toxiques en conditions de laboratoire, plusieurs tentatives afin de les utiliser dans l'environnement n'ont pas abouti. Ces échecs sont probablement le résultat des pauvres connaissances des réactions de ces mêmes microorganismes dans l'environnement. L'objectif de mon travail a été de mieux comprendre les réponses de ces bactéries au niveau de leurs gènes lorsqu'elles sont introduites ou prospèrent dans des conditions plus proches de la réalité, mais encore suffisamment contrôlées pour pouvoir élucider leur comportement. Le fait de résister à des conditions de sécheresse a été considéré en tant que facteur clé dans la survie des bactéries amenées à être utilisées pour la biorémédiation; cela implique une série de mécanismes utilisés par la cellule pour faire face au stress hydrique. Le chapitre II, par une approche métagénomique, compare les réactions de trois souches prometteuses pour la biorémédiation (Arthrobacter chlorophenolicus A6, Sphingomonas wittichii RW1 and Pseudomonas veronii 1YdBTEX2) vis-à-vis du stress hydrique simulé en conditions de laboratoire. L'objectif ici est de découvrir et de décrire les stratégies de résistance au stress, communes ou spécifiques, employées par les bactéries. Mes résultats montrent que les trois souches ont des sensibilités différentes au stress hydrique. Entre les traits communs trouvés, il y a une diminution de l'expression des gènes flagellaires ainsi qu'une augmentation de l'expression de solutes compatibles, mais qui sont souche-spécifiques. J'ai étudié plus en détail la réponse génomique de RW1 par rapport aux inoculations ainsi que sa croissance dans le sable contaminé et non-stérile (chapitre III), et je les ai comparé à des cultures en milieu liquide. Mes résultats indiquent que RW1 peut résister efficacement et peut croître dans des conditions presque sèches et peut également dégrader le contaminant (DBF, dans le cas présent) si les pré-cultures sont réalisées dans le même type de contaminant. Par contre, notre hypothèse du chapitre II se révèle fausse car le comportement de RW1 est très diffèrent de celui observé dans des conditions avec stress hydrique induit par l'addition de sel ou de PEG. Plus intéressant, les réponses de RW1 en milieu liquide sont très différentes de celles observées dans le sable, révélant ainsi que cette souche peut reconnaître le milieu dans lequel elle se trouve. Les mêmes expériences en sable contaminé, cette fois-ci avec 4CP, ont été réalisées pour A6 (chapitre IV) dans l'espoir de compléter la comparaison entre le stress hydrique et l'adaptation dans le sol. Malheureusement, il n'a pas été possible d'obtenir d'échantillons de bonne qualité pour les hybridations des microarrays afin d'étudier la réponse transcriptionnelle dans les différentes phases de croissance dans le sable (contaminé ou non). Toutefois, j'ai appris qu'Arthrobacter ne peut pas croitre dans les sols hautement contaminés si les conditions du sol sont très sèches, elles ont en effet besoin de suffisamment d'eau pour dégrader des quantités importantes de 4CP. Ces observations dirigent l'attention sur le fait que les études sur l'efficacité de l'inoculation de bactéries doivent être testées dans des conditions le plus proche possible de l'environnement ciblé, tout comme les concentrations optimales pour l'inoculum. Finalement, nous avons étudié le comportement de A6 dans la phytosphère avec deux dégrés d'humidité (chapitre V). A6 ne montre pas de réaction particulière face aux changements d'humidité, et à nouveau, ces réponses ne peuvent être liées aux changements d'expression des gènes observées dans les conditions de stress hydrique simulées. Cette étude a permis d'identifier la présence de composés phénoliques dans les feuilles qui peuvent potentiellement améliorer les propriétés de dégradation ou qui permettent d'effectuer de façon plus rapide la réaction de dégradation des contaminants dans un processus de phytoremédiation par A. chlorophenolicus.

Molecular basis and regulation of insect pathogenicity in plant-beneficial pseudomonads

Les bactéries du genre Pseudomonas ont la capacité étonnante de s'adapter à différents habitats et d'y survivre, ce qui leur a permis de conquérir un large éventail de niches écologiques et d'interagir avec différents organismes hôte. Les espèces du groupe Pseudomonas fluorescens peuvent être facilement isolées de la rhizosphère et sont communément connues comme des Pseudomonas bénéfiques pour les plantes. Elles sont capables d'induire la résistance systémique des plantes, d'induire leur croissance et de contrer des phytopathogènes du sol. Un sous-groupe de ces Pseudomonas a de plus développé la capacité d'infecter et de tuer certaines espèces d'insectes. Approfondir les connaissances sur l'interaction de ces bactéries avec les insectes pourraient conduire au développement de nouveaux biopesticides pour la protection des cultures. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre la base moléculaire, l'évolution et la régulation de la pathogénicité des Pseudomonas plante-bénéfiques envers les insectes. Plus spécifiquement, ce travail a été orienté sur l'étude de la production de la toxine insecticide appelée Fit et sur l'indentification d'autres facteurs de virulence participant à la toxicité de la bactérie envers les insectes. Dans la première partie de ce travail, la régulation de la production de la toxine Fit a été évaluée par microscopie à épifluorescence en utilisant des souches rapportrices de Pseudomonas protegens CHA0 qui expriment la toxine insecticide fusionnée à une protéine fluorescente rouge, au site natif du gène de la toxine. Celle-ci a été détectée uniquement dans l'hémolymphe des insectes et pas sur les racines des plantes, ni dans les milieux de laboratoire standards, indiquant une production dépendante de l'hôte. L'activation de la production de la toxine est contrôlée par trois protéines régulatrices dont l'histidine kinase FitF, essentielle pour un contrôle précis de l'expression et possédant un domaine "senseur" similaire à celui de la kinase DctB qui régule l'absorption de carbone chez les Protéobactéries. Il est donc probable que, durant l'évolution de FitF, un réarrangement de ce domaine "senseur" largement répandu ait contribué à une production hôte-spécifique de la toxine. Les résultats de cette étude suggèrent aussi que l'expression de la toxine Fit est plutôt réprimée en présence de composés dérivés des plantes qu'induite par la perception d'un signal d'insecte spécifique. Dans la deuxième partie de ce travail, des souches mutantes ciblant des facteurs de virulence importants identifiés dans des pathogènes connus ont été générées, dans le but d'identifier ceux avec une virulence envers les insectes atténuée. Les résultats ont suggéré que l'antigène O du lipopolysaccharide (LPS) et le système régulateur à deux composantes PhoP/PhoQ contribuent significativement à la virulence de P. protegens CHA0. La base génétique de la biosynthèse de l'antigène O dans les Pseudomonas plante-bénéfiques et avec une activité insecticide a été élucidée et a révélé des différences considérables entre les lignées suite à des pertes de gènes ou des acquisitions de gènes par transfert horizontal durant l'évolution de certaines souches. Les chaînes latérales du LPS ont été montrées comme vitales pour une infection des insectes réussie par la souche CHA0, après ingestion ou injection. Les Pseudomonas plante-bénéfiques, avec une activité insecticide sont naturellement résistants à la polymyxine B, un peptide antimicrobien modèle. La protection contre ce composé antimicrobien particulier dépend de la présence de l'antigène O et de la modification du lipide A, une partie du LPS, avec du 4-aminoarabinose. Comme les peptides antimicrobiens cationiques jouent un rôle important dans le système immunitaire des insectes, l'antigène O pourrait être important chez les Pseudomonas insecticides pour surmonter les mécanismes de défense de l'hôte. Le système PhoP/PhoQ, connu pour contrôler les modifications du lipide A chez plusieurs bactéries pathogènes, a été identifié chez Pseudomonas chlororaphis PCL1391 et P. protegens CHA0. Pour l'instant, il n'y a pas d'évidence que des modifications du lipide A contribuent à la pathogénicité de cette bactérie envers les insectes. Cependant, le senseur-kinase PhoQ est requis pour une virulence optimale de la souche CHA0, ce qui suggère qu'il régule aussi l'expression des facteurs de virulence de cette bactérie. Les découvertes de cette thèse démontrent que certains Pseudomonas associés aux plantes sont de véritables pathogènes d'insectes et donnent quelques indices sur l'évolution de ces microbes pour survivre dans l'insecte-hôte et éventuellement le tuer. Les résultats suggèrent également qu'une recherche plus approfondie est nécessaire pour comprendre comment ces bactéries sont capables de contourner ou surmonter la réponse immunitaire de l'hôte et de briser les barrières physiques pour envahir l'insecte lors d'une infection orale. Pour cela, les futures études ne devraient pas uniquement se concentrer sur le côté bactérien de l'interaction hôte-microbe, mais aussi étudier l'infection du point de vue de l'hôte. Les connaissances gagnées sur la pathogénicité envers les insectes des Pseudomonas plante-bénéfiques donnent un espoir pour une future application en agriculture, pour protéger les plantes, non seulement contre les maladies, mais aussi contre les insectes ravageurs. -- Pseudomonas bacteria have the astonishing ability to survive within and adapt to different habitats, which has allowed them to conquer a wide range of ecological niches and to interact with different host organisms. Species of the Pseudomonas fluorescens group can readily be isolated from plant roots and are commonly known as plant-beneficial pseudomonads. They are capable of promoting plant growth, inducing systemic resistance in the plant host and antagonizing soil-borne phytopathogens. A defined subgroup of these pseudomonads evolved in addition the ability to infect and kill certain insect species. Profound knowledge about the interaction of these particular bacteria with insects could lead to the development of novel biopesticides for crop protection. This thesis thus aimed at a better understanding of the molecular basis, evolution and regulation of insect pathogenicity in plant-beneficial pseudomonads. More specifically, it was outlined to investigate the production of an insecticidal toxin termed Fit and to identify additional factors contributing to the entomopathogenicity of the bacteria. In the first part of this work, the regulation of Fit toxin production was probed by epifluorescence microscopy using reporter strains of Pseudomonas protegens CHAO that express a fusion between the insecticidal toxin and a red fluorescent protein in place of the native toxin gene. The bacterium was found to express its insecticidal toxin only in insect hemolymph but not on plant roots or in common laboratory media. The host-dependent activation of Fit toxin production is controlled by three local regulatory proteins. The histidine kinase of this regulatory system, FitF, is essential for the tight control of toxin expression and shares a sensing domain with DctB, a sensor kinase regulating carbon uptake in Proteobacteria. It is therefore likely that shuffling of a ubiquitous sensor domain during the evolution of FitF contributed to host- specific production of the Fit toxin. Findings of this study additionally suggest that host-specific expression of the Fit toxin is mainly achieved by repression in the presence of plant-derived compounds rather than by induction upon perceiving an insect-specific signal molecule. In the second part of this thesis, mutant strains were generated that lack factors previously shown to be important for virulence in prominent pathogens. A screening for attenuation in insect virulence suggested that lipopolysaccharide (LPS) O-antigen and the PhoP-PhoQ two-component regulatory system significantly contribute to virulence of P. protegens CHAO. The genetic basis of O-antigen biosynthesis in plant-beneficial pseudomonads displaying insect pathogenicity was elucidated and revealed extensive differences between lineages due to reduction and horizontal acquisition of gene clusters during the evolution of several strains. Specific 0 side chains of LPS were found to be vital for strain CHAO to successfully infect insects by ingestion or upon injection. Insecticidal pseudomonads with plant-beneficial properties were observed to be naturally resistant to polymyxin B, a model antimicrobial peptide. Protection against this particular antimicrobial compound was dependent on the presence of O-antigen and modification of the lipid A portion of LPS with 4-aminoarabinose. Since cationic antimicrobial peptides play a major role in the immune system of insects, O-antigenic polysaccharides could be important for insecticidal pseudomonads to overcome host defense mechanisms. The PhoP-PhoQ system, which is well-known to control lipid A modifications in several pathogenic bacteria, was identified in Pseudomonas chlororaphis PCL1391 and P. protegens CHAO. No evidence was found so far that lipid A modifications contribute to insect pathogenicity in this bacterium. However, the sensor kinase PhoQ was required for full virulence of strain CHAO suggesting that it additionally regulates the expression of virulence factors in this bacterium. The findings of this thesis demonstrate that certain plant-associated pseudomonads are true insect pathogens and give some insights into how these microbes evolved to survive within and eventually kill the insect host. Results however also point out that more in-depth research is needed to know how exactly these fascinating bacteria manage to bypass or overcome host immune responses and to breach physical barriers to invade insects upon oral infection. To achieve this, future studies should not only focus on the bacterial side of the microbe-host interactions but also investigate the infection from a host-oriented view. The knowledge gained about the entomopathogenicity of plant-beneficial pseudomonads gives hope for their future application in agriculture to protect plants not only against plant diseases but also against insect pests.

Eficàcia d'un biopreparat de microorganismes nadius de muntanya sobre el nematode Meloidogyne javanica en cultiu de tomàquet

Es va determinar l’efecte nematicida d’un biopreparat fet a partir de material de mantell de bosc autòcton, tècnica coneguda com a Activació de Microorganismes de Muntanya, sobre una població de Meloidogyne javanica, en cultiu de tomàquet cv. Durinta, en condicions de semicamp i sota hivernacle. Es van realitzar 5 aplicacions de biopreparat actiu (MMactivat) i el mateix biopreparat esterilitzat en autoclau (MMautoclavat) en un volum d’1L de sorra de riera autoclavada a raó de 8,4 mL per planta. La primera aplicació es va fer just desprès de trasplantar el conreu i una setmana abans d’inocular 1 J2·cm-3 de sòl, i els quatre tractaments restants amb cadència setmanal. Paral·lelament, es va determinar les unitats formadores de colònia de fongs i bacteris del biopreparat actiu i esterilitzat, així com la presència de coliformes fecals. Al final de l’assaig, desprès que el nematode completés una generació, es va avaluar el pes sec aeri i el pes fresc de les arrels, el nombre d’ous per planta, i la freqüència d’aïllament de fongs endòfits d’arrel i tija de tomaquera. El pH del biopreparat era de 3,7. Les mostres contenien nivells superiors a 107 UFC ml-1 tant de fongs com de bactèries. No es va detectar la presència de coliformes totals obtenint un valor < 3 NMP/mL amb p≤0,05. No es van aïllar colònies de bacteris termodúrics ni de Pseudomonas aureginosa ni P. fluorescens que poguessin actuar com a organismes de control biològic. El biopreparat no va mostrar cap efecte sobre el desenvolupament aeri i radicular de la planta. La producció d’ous en les plantes tractades amb el biopreparat actiu i esterilitzat va ser un 63% i un 67% menor que en el testimoni sense tractar. Es van detectar fongs endòfits en arrel i tija de tomaquera en la majoria de les mostres sense atendre a cap tractament, inclòs el control sense tractar.