Sự định cư nội sinh của Vitis vinifera L. bởi vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật Burkholderia chủng PsJN

Applied and Environmental Microbiology - Tập 71 Số 4 - Trang 1685-1693 - 2005
Stéphane Compant1, Birgit Reiter2, Angela Sessitsch2, Jerzy Nowak3, Christophe Clément1, Essaïd Ait Barka1
1Laboratoire de Stress, Défenses et Reproduction des Plantes, Unité de Recherche Vignes et Vins de Champagne, UPRES EA 2069, UFR Sciences, Université de Reims Champagne-Ardenne, Reims, France
2Department of Bioresources, ARC Seibersdorf research GmbH, Seibersdorf, Austria
3Department of Horticulture, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia

Tóm tắt

TÓM TẮT

Các kiểu định cư của Vitis vinifera L. giống Chardonnay bởi một vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật, Burkholderia sp. chủng PsJN, đã được nghiên cứu trong điều kiện gnotobiotic. Chủng PsJN hoang dã và các dẫn xuất được biến đổi gen của chủng này được đánh dấu với gfp (PsJN:: gfp 2x) hoặc gusA (PsJN:: gusA 11) gen được sử dụng để đếm và trực quan hóa sự định cư mô. Rhizospheres của các cây con 4 đến 5 tuần tuổi với năm lá phát triển được tiêm vi khuẩn. Các kiểu định cư biểu sinh và nội sinh sau đó được theo dõi qua các thử nghiệm pha loãng và quan sát vi thể các phần của cơ quan. Vi khuẩn được phát hiện theo thứ tự thời gian đầu tiên trên bề mặt rễ, sau đó trong các mô rễ nội và cuối cùng là ở đốt thứ năm và các mô của lá thứ năm. Phân tích các kiểu định cư của PsJN cho thấy chủng này đã định cư bề mặt rễ nho, cũng như các vách tế bào và toàn bộ bề mặt của một số tế bào rhizodermal. Tế bào cũng phong phú ở các vị trí nhú mầm rễ bên và đầu rễ. Hơn nữa, enzyme thủy phân vách tế bào như endoglucanase và endopolygalacturonase được tiết ra bởi PsJN giải thích cách vi khuẩn xâm nhập vào các mô nội rễ. Phản ứng bảo vệ chủ được quan sát thấy ở exodermis và các lớp tế bào vỏ ngoài. Vi khuẩn không được quan sát thấy trên bề mặt thân và lá nhưng được phát hiện trong mạch gỗ của đốt thứ năm và lá thứ năm của cây con. Hơn nữa, vi khuẩn phong phú hơn trong lá thứ năm so với đốt thứ năm và được tìm thấy trong các buồng dưới khí khổng. Do đó, có vẻ như Burkholderia sp. chủng PsJN kích thích phản ứng bảo vệ cục bộ và lan truyền hệ thống đến các bộ phận aérol thông qua dòng chảy.

Từ khóa

#Vitis vinifera #Burkholderia #nội sinh #định cư #thúc đẩy tăng trưởng #khuẩn rhizodermal #enzyme thủy phân #phản ứng bảo vệ #nho

Tài liệu tham khảo

Ait Barka, E., A. Belarbi, C. Hachet, J. Nowak, and J.-C. Audran. 2000. Enhancement of in vitro growth and resistance to gray mould of Vitis vinifera L. co-cultured with plant growth-promoting rhizobacteria. FEMS Microbiol. Lett.186:91-95.

10.1016/S1049-9644(02)00034-8

Amann, R., and M. Kühl. 1998. In situ methods for assessment of microorganisms and their activities. Curr. Opin. Biotechnol.1:352-358.

Chanway, C. P., M. Shishido, J. Nairn, S. Jungwirth, J. Markham, G. Xiao, and F. B. Holl. 2000. Endophytic colonization and field responses of hybrid spruce seedlings after inoculation with plant growth-promoting rhizobacteria. For. Ecol. Manag.133:81-88.

10.1046/j.1462-2920.2002.00291.x

10.1139/m97-117

Conrath, U., C. M. J. Pieterse, and B. Mauch-Mani. 2002. Priming in plant-pathogen interactions. Trends Plant Sci.7:210-216.

10.1128/AEM.69.3.1783-1790.2003

10.1046/j.1469-8137.1997.00646.x

10.1128/AEM.67.11.5285-5293.2001

10.1104/pp.96.3.928

10.1128/jb.178.24.7159-7166.1996

10.1007/s002480000096

10.1139/m95-015

10.1111/j.1574-6941.2001.tb00862.x

10.1128/JB.183.8.2634-2645.2001

10.1139/m97-131

10.1111/j.1574-6941.1997.tb00416.x

10.1128/jb.176.7.1913-1923.1994

Hutzler, P., R. Fischbach, R., W. Heller, T. P. Jungblut, S. Reuber, R. Schmitz, M. Veit, G. Weissenböck, and J. P. Schnitzler. 1998. Tissue localization of phenolic compounds in plants by confocal laser scanning microscopy. J. Exp. Bot.49:953-965.

James, E. K., F. L. Olivares, A. L. M. de Oliveira, F. B. dos Reis, Jr., L. G. da Silva, and V. M. Reis. 1997. Further observations on the interaction between sugar cane and Gluconacetobacter diazotrophicus under laboratory and greenhouse conditions. J. Exp. Bot.52:747-760.

10.1080/07352689891304195

10.1094/MPMI.2002.15.9.894

10.1002/j.1460-2075.1987.tb02730.x

Kim, B. H., and J. W. T. Wimpenny. 1981. Growth and cellulolytic activity of Cellulomonas flavigena. Can. J. Microbiol.27:1260-1266.

King, E. O., M. K. Ward, and D. E. Raney. 1954. Two simple media for demonstration of pyocyanin and fluorescin. J. Lab. Clin. Med.44:301-307.

10.1016/0167-7799(89)90057-7

10.1139/m96-143

Lindow, S. E. 1991. Determinants of epiphytic fitness in bacteria, p. 295-314. In J. H. Andrews and S. S. Hirano (ed.), Microbial ecology of leaves. Springer-Verlag, New York, N.Y.

10.1080/0735-260291044377

10.1094/Phyto-74-1454

Martin, C., R. Vernoy, M. Carr, G. Vesselle, A. Collas, and C. Bougerey. 1987. The vine and techniques of in vitro cultivation. Bull. Org. Int. Vigne675-676:447-458.

McKay, A. M. 1988. A plate assay method for the detection of fungal polygalacturonase secretions. FEMS Microbiol. Lett.56:355-358.

10.1094/Phyto-80-808

10.1146/annurev.py.30.090192.002101

10.1128/AEM.64.5.1902-1909.1998

Nowak, J., S. K. Asiedu, G. Lazarovits, V., Pillay, A. Stewart, C. Smith, and Z. Liu. 1995. Enhancement of in vitro growth and transplant stress tolerance of potato and vegetable plantlets co-cultured with a plant growth promoting rhizobacterium, p. 173-180. In F. Carré and P. Chagvardieff (ed.), Proceedings of the International Symposium on Ecophysiology and Photosynthetic In Vitro Cultures. CEA, Aix-en-Provence, France.

Nowak, J., S. K. Asiedu, S. Bensalim, J. Richards, A. Stewart, C. Smith, D. Stevens, and A. V. Sturz. 1997. From laboratory to applications: challenges and progress with in vitro dual cultures of potato and beneficial bacteria, p. 321-329. In A. Cassels (ed.), Pathogen and microbial contamination in management in micropropagation. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands.

10.1007/BF02822776

Nowak, J., S. K. Asiedu, S. Bensalim, J. Richards, A. Stewart, C. Smith, D. Stevens, and A. V. Sturz. 1998. From laboratory to applications: challenges and progress with in vitro dual cultures of potato and beneficial bacteria. Plant Cell Tissue Organ Cult.52:97-103.

Pal Bais, H., S. W. Park, T. L. Weir, R. M. Callaway, and J. M. Vivanco. 2004. How plants communicate using the underground information superhighway. Trends Plant Sci.9:26-32.

10.1139/m97-049

10.1128/AEM.67.6.2545-2554.2001

10.1128/jb.175.21.7056-7065.1993

10.1016/S0966-842X(98)01229-3

10.1128/AEM.68.5.2261-2268.2002

10.1007/BF00435503

10.1128/AEM.69.2.1220-1228.2003

Sambrook J. E. F. Fritsch and T. Maniatis. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press Cold Spring Harbor N.Y

10.1128/aem.62.11.4191-4194.1996

Sessitsch, A., P. K. Jjemba, G. Hardarson, A. D. L. Akkermans, and K. J. Wilson. 1997. Measurement of the competiveness index of Rhizobium tropici strain CIAT899 derivatives marked with the gusA gene. Soil Biol. Biochem.29:1099-1110.

10.1111/j.1574-6941.2002.tb00903.x

Schroth, M. N., and J. G. Hancock. 1981. Selected topics in biological control. Annu. Rev. Microbiol.35:453-476.

10.1111/j.1574-6941.1999.tb00610.x

10.1080/07352680091139169

10.1016/S0929-1393(00)00094-9

10.1016/S0958-1669(96)80042-5

10.1111/j.1574-6941.1997.tb00352.x

Tombolini, R., and J. K. Jansson. 1998. Monitoring of GFP-tagged bacterial cells, p. 285-298. In R. A. LaRossa (ed.), Methods in molecular biology. Bioluminescence methods and protocols. Humana Press Inc., Totowa, N.J.

10.1128/AEM.65.8.3674-3680.1999

Unge, A., R. Tombolini, M. E. Davey, F. J. de Bruijn, and J. K. Jansson. 1998. GFP as a marker gene, p. 1-16. In F. J. de Bruijn, J. D. van Elsas, and A. D. L. Akkermans (ed.), Molecular microbial ecology manual. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands.

van Loon, L. C., and P. A. H. M. Bakker. 2004. Signalling in rhizobacteria-plant interactions, p. 287-330. In J. De Kroon and E. J. W. Visser (ed.), Ecological studies, vol. 168. Root ecology. Springer Verlag, Berlin, Germany.

Welbaum, G. E., A. V. Sturz, Z. Dong, and J. Nowak. 2004. Managing soil microorganisms to improve productivity of agro-ecosystems. Crit. Rev. Plant Sci.23:175-193.

10.1146/annurev.py.26.090188.002115

10.1093/jexbot/52.suppl_1.487

Wilson, K. J., S. G. Hughes, and R. A. Jefferson. 1992. The Escherichia coli gus operon, induction and expression of the gus operon in E. coli and the occurrence and use of GUS in other bacteria, p. 7-23. In S. Gallagher (ed.), GUS protocols: using the gus gene as a reporter of gene expression. Academic Press, New York, N.Y.

10.1099/13500872-141-7-1691

10.1128/aem.60.7.2232-2237.1994

10.1128/AEM.65.4.1435-1443.1999

Yan, Z., M. S. Reddy, and J. Kloepper. 2003. Survival and colonization of rhizobacteria in a tomato transplant system. Can. J. Microbiol.49:383-389.