Regulation of indoleacetic acid production in Pseudomonas putida GR12-2 by tryptophan and the stationary-phase sigma factor RpoS

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Abstract:

The phytohormone indole-3-acetic acid (IAA) accumulates in the culture medium of the plant growth-promoting bacterium Pseudomonas putida GR12-2 only when grown in the presence of exogenous tryptophan, suggesting that expression of indolepyruvate decarboxylase, a key enzyme in the IAA biosynthesis pathway in this bacterium, may be regulated by tryptophan. To test this hypothesis, we isolated the promoter region for the ipdc gene encoding indolepyruvate decarboxylase by inverse polymerase chain reaction (PCR) and inserted it upstream of the bioluminescent reporter gene luxAB on a plasmid in P. putida GR12-2. Activity of the ipdc promoter, measured by quantifying light production, increased fivefold in the presence of L-tryptophan, confirming that ipdc expression is induced by tryptophan. In addition, transcription of ipdc is regulated by the stationary phase sigma factor RpoS: the ipdc promoter contains a sequence similar to the RpoS recognition sequence, and transformation of P. putida GR12-2 with a plasmid carrying rpoS under the control of a constitutive promoter induced promoter activity before the onset of stationary phase when RpoS is not normally produced and prolonged a higher level of transcription at the later stages of the cell cycle.Key words: indoleacetic acid, indolepyruvate decarboxylase, regulation, tryptophan, RpoS.

L`acide 3-indole acétique (IAA), une phytohormone, s'accumule dans le milieu de culture du Pseudomonas putida GR12-2, une bactérie favorisant la croissance des végétaux mais seulement lorsque la croissance a lieu en présence de tryptophane exogène. Cette observation suggère que l'expression de l'indole pyruvate décarboxylase, une enzyme-clé du sentier de la biosynthèse de l'IAA chez cette bactérie, pourrait être régularisée par le tryptophane. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons isolé la région du promoteur du gène ipdc responsable de l'indole pyruvate décarboxylase par PCR inversée et l'avons insérée sur un plasmide de P. putida GR12-2 en amont du gène rapporteur bioluminescentluxAB. L'activité du promoteur ipdc, mesurée par la quantité de lumière produite, augmentait de cinq fois en présence de L-tryptophane, ce qui confirme que l'expression du gène ipdc est induite par le tryptophane. De plus, la transcription de l'ipdc est régularisée par le facteur sigma RpoS retrouvé dans la phase stationnaire: le promoteur ipdc contient une séquence semblable à la séquence de reconnaissance RpoS et la transformation du P. putida GR12-2 avec un plasmide porteur de rpoS sous le contrôle d'un promoteur constitutif a induit une activité promotrice avant le début de la phase stationnaire où le RpoS est normalement produit et a prolongé à un niveau plus élevé la transcription aux stades plus tardifs du cycle cellulaire.Mots clés : acide indoleacétique, indolepyruvate décarboxylase, régulation, tryptophane, RpoS.[Traduit par la Rédaction]
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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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