Intact soil-core microcosms compared with multi-site field releases for pre-release testing of microbes in diverse soils and climates

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Abstract:

Intact soil-core microcosms were used to compare persistence of Pseudomonas chlororaphis 3732RN-L11 in fallow soil and on wheat roots with field releases at diverse sites. Parallel field and microcosm releases at four sites in 1996 were repeated with addition of one site in 1997. Microcosms were obtained fresh and maintained at 60% soil water holding capacity in a growth chamber at 70% relative humidity, a 12-hour photoperiod, and constant temperature. Persistence of 3732RN-L11 was measured at each site in field plots and microcosms at 7–21 day intervals, and in duplicate microcosms sampled at an independent laboratory. Linear regression slopes of field plot and microcosm persistence were compared for each site, and between identical microcosms sampled at different sites, using log10 transformed plate counts. Microcosm persistence closely matched field plots for wheat roots, but persistence in fallow soil differed significantly in several instances where persistence in field plots was lower than in microcosms. Analysis of weather variations at each site indicated that rainfall events of 30–40 mm caused decreased persistence in fallow soil. Cooler temperatures enhanced persistence in field plots at later time points. Inter-laboratory comparison of regression slopes showed good agreement for data generated at different sites, though in two instances, longer sampling periods at one site caused significant differences between the sites. Soil characteristics were compared and it was found that fertility, namely the carbon to nitrogen ratio, and the presence of expanding clays, were related to persistence. These microcosm protocols produced reliable data at low cost, and were useable for pre-release risk analyses for microorganisms.Key words: microcosm, soil, microbiology, risk assessment, 3732RN-L11.

Des microcosmes intacts de carottes de sol furent utilisés afin de comparer la persistance de Pseudomonas chlororaphis 3732RN-L11 dans du sol en jachère et sur des racines de blé par rapport à celle des micro-organismes libérés dans divers sites naturels. Des introductions parallèles en 1996 dans les microcosmes et dans la nature à quatre sites furent répétés avec l'ajout d'un site additionnel en 1997. Les microcosmes ont été fraîchement obtenus et leur capacité de rétention d'eau de sol fut maintenue à 60% dans une chambre de croissance à 70% d'humidité relative, avec une photopériode de 12 heures et maintenant une température constante. La persistance de 3732RN-L11 fut mesurée à chaque site dans des parcelles de terrain et dans les microcosmes, à des intervalles de 7 et 21 jours, et dans des paires de microcosmes échantillonnés dans un laboratoire indépendant. Les pentes des régressions linéaires de la persistance dans les parcelles de terrain et dans les microcosmes furent comparées pour chaque site, et entre des microcosmes identiques échantillonnés à différents endroits, en utilisant des comptes de colonies convertis en log10. La persistance dans les microcosmes a bien correspondu à celle dans des parcelles de terrain dans le cas de racines de blé, mais la persistance dans les sols en jachère a divergé significativement dans plusieurs situations où la celle mesurée dans les parcelles de terrain était inférieure à celle mesurée dans les microcosmes. Une analyse des variations climatiques à chaque site ont signalé que des précipitations de 30-40 mm provoquent une diminution de la persistance dans les sols en jachère. Des températures plus fraîches renforcèrent la persistance à des temps plus avancés. Une comparaison inter-laboratoire des pentes de régression a montré une bonne concordance des données générées à différents sites, quoique dans deux cas, des périodes d'échantillonnage prolongées à une site ont provoqué l'apparition de différences significatives entre les sites. Les caractéristiques des sols furent comparées et il fut constaté que la fertilité, à savoir le rapport carbone sur azote, et la présence d'argiles en expansion, étaient reliées à la persistance. Ces protocoles avec usage de microcosmes ont généré des données fiables à faible coût, et furent utilisables pour l'analyse de risque précédant la propagation de micro-organismes.Mots clés : microcosmes, sol, microbiologie, évaluation des risques, 373RN-L11.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: 3732RN-L11; microbiology; microcosm; risk assessment; soil

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2001

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