Back to Search Start Over

Biofilm constructing variants of Paraburkholderia phytofirmans PsJN outcompete the wild-type form in free-living and static conditions but not in planta

Authors :
Isabelle Gosselin
Ludovic Vial
Jérôme Crouzet
Denis Faure
Miguel Pernes
Cédric Jacquard
Lisa Sanchez
Marine Rondeau
Qassim Esmaeel
Catherine Sarazin
Christophe Clément
Florence Wisniewski-Dyé
Pauline Blin
Essaid Ait Barka
Johnny Beaugrand
Adaptation au froid du pois (AFP)
Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture
Résistance Induite et Bioprotection des Plantes - EA 4707 (RIBP)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-SFR Condorcet
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
SFR Condorcet
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-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)
Département Microbiologie (Dpt Microbio)
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)
Intéractions Plantes-Bactéries (PBI)
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)
Génie Enzymatique et Cellulaire (GEC)
Université de Technologie de Compiègne (UTC)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Fractionnement des AgroRessources et Environnement (FARE)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages (BIA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
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)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Unité de Recherche Vigne et Vins de Champagne Stress et Environnement - EA 4707 (URVVC)
Laboratoire d'Eco-Toxicologie / Vignes et Vins de Champagne-Stress et Environnement - EA 2069
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)
SFR Condorcet FR CNRS 3417
European Funds of INTERREG V SmartBiocontrol Project
Region Champagne-Ardenne
Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille-Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Génie Enzymatique et Cellulaire. Reconnaissance Moléculaire et Catalyse - UMR CNRS 7025 (GEC UPJV)
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)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC)
Fractionnement des AgroRessources et Environnement - UMR-A 614 (FARE)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
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)
Source :
Applied and Environmental Microbiology, Applied and Environmental Microbiology, 2019, 85 (11), pp.UNSP e02670--18. ⟨10.1128/AEM.02670-18⟩, Applied and Environmental Microbiology, American Society for Microbiology, 2019, 85 (11), ⟨10.1128/AEM.02670-18⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Members of the genus Burkholderia colonize diverse ecological niches. Among the plant-associated strains, Paraburkholderia phytofirmans PsJN is an endophyte with a broad host range. In spatially structured environment (unshaken broth cultures), biofilm-constructing specialists of P. phytofirmans PsJN colonizing the air-liquid interface arose at high frequency. In addition to forming a robust biofilm in vitro and in planta on Arabidopsis roots, those mucoid phenotypic variants display a reduced swimming ability and modulate the expression of several Microbe Associated Molecular Pattern (MAMPs) including exopolysaccharides (EPS), flagellin and GroEL. Interestingly, the variants induce a low PR1 and PDF1.2 expression compared to the parental strain, suggesting a possible evasion of plant host immunity. We further demonstrated that switching from the planktonic to the sessile form did not involve quorum-sensing genes but arose from spontaneous mutations in two genes belonging to an Iron-Sulfur Cluster: hscA (encoding a co-chaperone protein) and iscS (encoding a cysteine desulfurase). A mutational approach validated the implication of these two genes in the appearance of variants. We showed for the first time that in heterogeneous environment, P. phytofirmans strain PsJN is able to rapidly diversify and co-express a variant that outcompete the wild-type form in free-living and static conditions but not in planta . IMPORTANCE Paraburkholderia phytofirmans strain PsJN is a well-studied plant-associated bacterium known to induce resistance against biotic and abiotic stresses. In this work, we described the spontaneaous appearance of mucoid variants in PsJN from static cultures. We showed that the conversion from wild-type (WT) form to variants (V) correlates with an overproduction of EPS, an enhanced ability to form biofilm in vitro and in planta and a reduced swimming motility. Our results revealed also that these phenotypes are in part associated with spontaneaous mutations in an Iron-Sulfur Cluster. Overall, the data provided here allowed a better understanding of the adaptive mechanisms likely developed by P. phytofirmans PsJN in heterogeneous environment.

Details

Language :
English
ISSN :
00992240 and 10985336
Database :
OpenAIRE
Journal :
Applied and Environmental Microbiology, Applied and Environmental Microbiology, 2019, 85 (11), pp.UNSP e02670--18. ⟨10.1128/AEM.02670-18⟩, Applied and Environmental Microbiology, American Society for Microbiology, 2019, 85 (11), ⟨10.1128/AEM.02670-18⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....eeefccd112307f4e2f7756cdd7844a3c