Stéphane Cruveiller, Carine Gris, Delphine Capela, Alain Jauneau, Catherine Masson-Boivin, Camille Clerissi, Marta Marchetti, Yasmine Yousfi, Olivier Bouchez, Eduardo P. C. Rocha, Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génomique évolutive des Microbes / Microbial Evolutionary Genomics, Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage (GenPhySE ), École nationale supérieure agronomique de Toulouse [ENSAT]-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique (GeT-PlaGe), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), UPS - Fédération de Recherches Agrobiosciences, Interaction, Biodiversity Plateforme d'Imagerie, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), French National Research Agency : ANR-12-ADAP-0014-01, French Laboratory of Excellence project 'TULIP' : ANR-10-LABX-41, ANR-11-IDEX-0002-02, France Genomique National Infrastructure : ANR-10-INBS-09, ANR-12-ADAP-0014,SHAPE,Design de nouveaux rhizobia par évolution expérimentale: vers une compréhension de l'adaptation des bactéries à l'environnement plante(2012), ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), European Project: 281605,EC:FP7:ERC,ERC-2011-StG_20101109,EVOMOBILOME(2012), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-École nationale supérieure agronomique de Toulouse (ENSAT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris], Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-École nationale supérieure agronomique de Toulouse [ENSAT], GeT PlaGe, Genotoul, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ANR-11-IDEX-0002-02/10-LABX-0041,TULIP,Towards a Unified theory of biotic Interactions: the roLe of environmental(2011), ANR-10-INBS-09-01/10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)
Special Issue: Microbial Local Adaptation; Experimental evolution is a powerful approach to study the process of adaptation to new environments, including the colonization of eukaryotic hosts. Facultative endosymbionts, including pathogens and mutualists, face changing and spatially structured environments during the symbiotic process, which impose diverse selection pressures. Here, we provide evidence that different selection regimes, involving different times spent in the plant environment, can result in either intra- or extracellular symbiotic adaptations. In previous work, we introduced the symbiotic plasmid of Cupriavidus taiwanensis, the rhizobial symbiont of Mimosa pudica, into the phytopathogen Ralstonia solanacearum and selected three variants able to form root nodules on M. pudica, two (CBM212 and CBM349) being able to rudimentarily infect nodule cells and the third one (CBM356) only capable of extracellular infection of nodules. Each nodulating ancestor was further challenged to evolve using serial ex planta-in planta cycles of either 21 (three short-cycle lineages) or 42 days (three long-cycle lineages). In this study, we compared the phenotype of the 18 final evolved clones. Evolution through short and long cycles resulted in similar adaptive paths on lineages deriving from the two intracellularly infectious ancestors, CBM212 and CBM349. In contrast, only short cycles allowed a stable acquisition of intracellular infection in lineages deriving from the extracellularly infecting ancestor, CBM356. Long cycles, instead, favoured improvement of extracellular infection. Our work highlights the importance of the selection regime in shaping desired traits during host-mediated selection experiments.