Detection and characterization of bacteria from the potato rhizosphere degrading N-acyl-homoserine lactone

摘要

Quorum sensing plays a role in the regulation of soft rot diseases caused by the plant pathogenic bacterium Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum. The signal molecules involved in quorum sensing in P. carotovorum subsp. carotovorum belong to the group of N-acyl homoserine lactones (AHLs). In our study, we screened bacteria isolated from the potato rhizosphere for the ability to degrade AHLs produced by P. carotovorum subsp. carotovorum. Six isolates able to degrade AHLs were selected for further studies. According to 16S rDNA sequence analysis and fatty acid methyl ester profiling, the isolates belonged to the genera Ochrobactrum, Rhodococcus, Pseudomonas, Bacillus, and Delftia. For the genera Ochrobactrum and Delftia, for the first time AHL-degrading isolates were found. Data presented in this study revealed for the first time that Ochrobactrum sp. strain A44 showed the capacity to inactivate various synthetic AHL molecules; the substituted AHLs were inactivated with a lower efficiency than the unsubstituted AHLs. Compared with the other isolates, A44 was very effective in the degradation of AHLs produced by P. carotovorum subsp. carotovorum. It was verified by polymerase chain reaction, DNA-DNA hybridization, and a lactone ring reconstruction assay that Ochrobactrum sp. strain A44 did not possess AHL lactonase activity. AHL degradation in Ochrobactrum sp. strain A44 occurred intracellularly; it was not found in the culture supernatant. AHL-degrading activity of A44 was thermo sensitive. Experiments in planta revealed that Ochrobactrum sp. strain A44 significantly inhibited the maceration of potato tuber tissue. Since A44 did not produce antibiotics, the attenuation of the decay might be due to the quenching of quorum- sensing-regulated production of pectinolytic enzymes. The strain can potentially serve to control P. carotovorum subsp. carotovorum in potato.Key words: AHL degradation, Ochrobactrum sp., Pectobacterium carotovorum.Le quorum sensing joue un rôle dans a régulation de la pourriture molle causée par la bactérie pathogène Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum. Les molécules signalétiques impliquées dans le quorum sensing chez P. carotovorum subsp. carotovorum appartiennent à la famille des N-acyl homosérine lactones (AHLs). Dans notre étude, nous avons criblé des bactéries isolées de la rhizosphère de la pomme de terre en fonction de leur capacité à dégrader les AHL produites par P. carotovorum subsp. carotovorum. Six isolats capables de dégrader les AHL ont été sélectionnés pour des études supplémentaires. Selon la séquence d'ADNr 16S et le profil des méthyl-esters d'acides gras, les isolats appartenaient au genre Ochrobactrum, Rhodococcus, Pseudomonas, Bacillus et Delftia. C'est la première fois que des isolats dégradant les AHL appartenant aux genres Ochrobactrum et Delftia étaient trouvés. Les résultats présentés dans cette étude révèlent pour la première fois que Ochrobactrum sp. souche A44 avait la capacité d'inactiver différentes AHL synthétiques, les AHL substituées étant inactivées moins efficacement que les AHL non substituées. Comparativement aux autres isolats, A44 était très efficace dans la dégradation des AHL produites par P. carotovorum subsp. carotovorum. La confirmation que Ochrobactrum sp. souche A44 ne possédait pas d'activité AHL lactonase a été obtenue par réaction en chaîne de la polymérase, hybridation ADN-ADN et grâce à un essai de reconstruction de l'anneau lactone. La dégradation des AHL par Ochrobactrum sp. souche A44 se produisait à l'intérieur de la cellule; elle était absente du surnageant de culture. L'activité de dégradation des AHL de A44 était thermosensible. Les expériences in planta ont révélées que Ochrobactrum sp. souche A44 inhibait significativement la macération des tubercules de pommes de terre. Puisque A44 ne produisait pas d'antibiotiques, l'atténuation de la dégradation pourrait être due à une atténuation de la production d'enzymes pectinolytiques régulée par quorum sensing. Cette souche pourrait potentiellement servir au contrôle de P. carotovorum subsp.