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Genetic profiling of noncultivated bacteria from the rhizospheres of sugar beet (Beta vulgaris) reveal field and annual variability but no effect of a transgenic herbicide resistance

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Abstract:



In this field study, we compared the bacterial communities inhabiting the rhizosphere of a transgenic, herbicide-resistant sugar beet (Beta vulgaris) cultivar with those of its nonengineered counterpart, using a genetic profiling technique based on PCR amplifications of partial 16S rRNA gene sequences and single-strand conformation polymorphism (SSCP). As a control for the plasticity of the bacterial community, we also analyzed the influence of herbicides, the field heterogeneity, and the annual variation. DNA was isolated from bacterial cell consortia that were directly collected from root material. PCR was carried out with primers that hybridized to evolutionarily conserved regions flanking variable regions 4 and 5 of the 16S rRNA gene. SSCP patterns of these PCR products were composed of approximately 50 distinguishable bands, as detected by silver staining of the gels after electrophoresis. Patterns of the replicates and the different treatments were highly similar, but digital image and similarity analyses revealed differences that corresponded to the positions of the replicates in the field. In addition, communities collected from sugar beet in two successive growing seasons could be distinguished. In contrast, no effect of the transgenic herbicide resistance was detectable. Sequencing of 24 dominant products of the SSCP profiles indicated the presence of bacteria from different phylogenetic groups, with Proteobacteria and members of the CytophagaFlavobacteriumBacteroides group being most abundant.Key words: genetic profiles, rRNA genes, transgenic sugar beet, risk assessment, rhizosphere, PCR–SSCP, microbial community analysis, glufosinate, phosphinothricin.

Dans cette étude menée en champ de culture, nous avons comparé les populations bactériennes colonisant la rhizosphère d'un cultivar transgénique de la betterave à sucre (Beta vulgaris) résistant aux herbicides et avons comparé ce cultivar avec son homologue non manipulé génétiquement. À cette fin, nous avons utilisé une technique de mesure du profil génétique basée sur des amplifications en PCR qui permettent de mesurer des séquences partielles du gène responsable de l'ARNr 16S et la technique du polymorphisme de la conformation des simples brins (SSCP). Pour contrôler la variabilité de la population bactérienne, nous avons aussi évalué l'influence des herbicides, de l'hétérogénicité du champ de culture et les variations annuelles. L'ADN a été isolé de populations de cellules bactériennes récoltées directement du matériel racinaire. L'analyse PCR a été effectuée avec des amorces qui hybridaient avec des régions conservées au plan évolutif flanquant les régions variables 4 et 5 du gène de l'ARNr 16S. Les profils SSCP de ces produits PCR ont révélé environ 50 bandes différentes après révélation à l'argent des gels après électrophorèse. Les profils des réplicats et ceux obtenus des différents traitements étaient fortement comparables mais des analyses de similitude et d'imagerie digitalisée ont démontré des différences correspondant aux positions des réplicats dans le champ. Il a aussi été possible de différencier les populations isolées de la betterave à sucre lors de deux saisons de croissance successives. Par contre aucun effet de résistance transgénique aux herbicides n'a pu être détectée. Le séquençage des 24 principaux produits présents dans les profils SSCP ont révélé la présence de bactéries appartenant à différents groupes phylogénétiques où les Proteobacteria et les membres du groupe CytophagaFlavobacteriumBacteroides étaient les plus abondants.Mots clés : profils génétiques, gènes de l'ARNr, betterave à sucre transgénique, mesure du risque, rhizosphère, PCR–SSCP, analyse de la communauté bactérienne, glufosinate, phosphinothricine.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: PCR–SSCP; analyse de la communauté bactérienne; betterave à sucre transgénique; genetic profiles; glufosinate; gènes de l'ARNr; mesure du risque; microbial community analysis; phosphinothricin; phosphinothricine; profils génétiques; rRNA genes; rhizosphere; rhizosphère; risk assessment; transgenic sugar beet

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2003

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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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nrc/cjm/2003/00000049/00000001/art00001
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