Céline Lavire, David Chapulliot, Abdelkarim Filali-Maltouf, H. S. Gehlot, Antoine Le Quéré, José-Antonio Munive, Sonam Rathi, Guadalupe Rocha, Marine Rohmer, Nisha Tak, Ilham Sakrouhi, Thibault Meyer, Dany Severac, Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes (UMR LSTM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Laboratoire de Microbiologie et Biologie Moléculaire, Université Mohammed V de Rabat [Agdal], BNF & Microbial Genomics Lab, Department of Botany, Jai Narain Vyas University, Université de Lyon, Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma, Institut de Génomique Fonctionnelle - Montpellier GenomiX (IGF MGX), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Project SEP-CONACYT-ANUIES-ECOS NORD France [M08-A02], Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Le Quéré, Antoine, Université Mohammed V de Rabat [Agdal] (UM5), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-BioCampus (BCM), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes ( LSTM ), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement ( CIRAD ) -Université Montpellier 1 ( UM1 ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Université de Montpellier ( UM ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ), Université Mohammed 5 Agdal, Université de Lyon (COMUE), Ecologie microbienne ( EM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon ( ENVL ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -VetAgro Sup ( VAS ), Montpellier GenomiX, and Institut de Génomique Fonctionnelle
Background Nitrogen fixing bacteria isolated from hot arid areas in Asia, Africa and America but from diverse leguminous plants have been recently identified as belonging to a possible new species of Ensifer (Sinorhizobium). In this study, 6 strains belonging to this new clade were compared with Ensifer species at the genome-wide level. Their capacities to utilize various carbon sources and to establish a symbiotic interaction with several leguminous plants were examined. Results Draft genomes of selected strains isolated from Morocco (Merzouga desert), Mexico (Baja California) as well as from India (Thar desert) were produced. Genome based species delineation tools demonstrated that they belong to a new species of Ensifer. Comparison of its core genome with those of E. meliloti, E. medicae and E. fredii enabled the identification of a species conserved gene set. Predicted functions of associated proteins and pathway reconstruction revealed notably the presence of transport systems for octopine/nopaline and inositol phosphates. Phenotypic characterization of this new desert rhizobium species showed that it was capable to utilize malonate, to grow at 48 °C or under high pH while NaCl tolerance levels were comparable to other Ensifer species. Analysis of accessory genomes and plasmid profiling demonstrated the presence of large plasmids that varied in size from strain to strain. As symbiotic functions were found in the accessory genomes, the differences in symbiotic interactions between strains may be well related to the difference in plasmid content that could explain the different legumes with which they can develop the symbiosis. Conclusions The genomic analysis performed here confirms that the selected rhizobial strains isolated from desert regions in three continents belong to a new species. As until now only recovered from such harsh environment, we propose to name it Ensifer aridi. The presented genomic data offers a good basis to explore adaptations and functionalities that enable them to adapt to alkalinity, low water potential, salt and high temperature stresses. Finally, given the original phylogeographic distribution and the different hosts with which it can develop a beneficial symbiotic interaction, Ensifer aridi may provide new biotechnological opportunities for degraded land restoration initiatives in the future. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s12864-016-3447-y) contains supplementary material, which is available to authorized users.