1. Fitness costs restrict niche expansion by generalist niche-constructing pathogens
- Author
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Abbas El Sahili, Yves Dessaux, Denis Faure, Magali Aumont-Nicaise, Solange Moréra, Julien Lang, Armelle Vigouroux, Jacqui A. Shykoff, Anthony Kwasiborski, Intéractions Plantes-Bactéries (PBI), Département Microbiologie (Dpt Microbio), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Mesures d'interactions protéine-protéine (PIM), Département Plateforme (PF I2BC), Ecologie Systématique et Evolution (ESE), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANRBlanc SENSOR (ANR-12-BSV8-0003-01/02/03), Intéractions Plantes-Bactéries ( PBI ), Département Microbiologie ( Dpt Microbio ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Microbiologie et enzymologie structurale ( MESB3S ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Mesures d'interactions protéine-protéine ( PIM ), Département Plateforme ( PF I2BC ), Ecologie Systématique et Evolution ( ESE ), and Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
- Subjects
0301 basic medicine ,Models, Molecular ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Niche ,Opine ,Generalist and specialist species ,Arginine ,Microbiology ,03 medical and health sciences ,chemistry.chemical_compound ,Bacterial Proteins ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,2. Zero hunger ,Octopine ,Ecological niche ,biology ,[ SDV ] Life Sciences [q-bio] ,Ecology ,Agrobacterium tumefaciens ,Plants ,biology.organism_classification ,Plants, Genetically Modified ,030104 developmental biology ,chemistry ,Evolutionary biology ,Sympatric speciation ,Original Article ,Nopaline ,Carrier Proteins - Abstract
International audience; We investigated the molecular and ecological mechanisms involved in niche expansion, or generalism, versus specialization in sympatric plant pathogens. Nopaline-type and octopine-type Agrobacterium tumefaciens engineer distinct niches in their plant hosts that provide different nutrients: nopaline or octopine, respectively. Previous studies revealed that nopaline-type pathogens may expand their niche to also assimilate octopine in the presence of nopaline, but consequences of this phenomenon on pathogen dynamics in planta were not known. Here, we provided molecular insight into how the transport protein NocT can bind octopine as well as nopaline, contributing to niche expansion. We further showed that despite the ability for niche expansion, nopaline-type pathogens had no competitive advantage over octopine-type pathogens in co-infected plants. We also demonstrated that a single nucleotide polymorphism in the nocR gene was sufficient to allow octopine assimilation by nopaline-type strains even in absence of nopaline. The evolved nocR bacteria had higher fitness than their ancestor in octopine-rich transgenic plants but lower fitness in tumors induced by octopine-type pathogens. Overall, this work elucidates the specialization of A. tumefaciens to particular opine niches and explains why generalists do not always spread despite the advantage associated with broader nutritional niches.The ISME Journal advance online publication, 1 November 2016; doi:10.1038/ismej.2016.137.
- Published
- 2016
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