Field and soil microcosm studies on the survival and conjugation of a Pseudomonas putida strain bearing a recombinant plasmid, pADPTel

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Pseudomonas putida CR30RNS (pADPTel) is an antibiotic-resistant strain with a recombinant plasmid that confers resistance to tellurite and the ability to catabolize atrazine. The survival of this strain as well as its ability to transfer genes for atrazine degradation and tellurite resistance to indigenous soil bacteria were tested in both fallow soil and canola (Brassica napus) rhizosphere by the use of parallel field and laboratory releases. Culturable CR30RNS (pADPTel) were enumerated in field and microcosm soils at 7- to 14-day intervals over 49 d. Strain CR30RNS (pADPTel) survived for up to 7 weeks in microcosm soils at a density of 104 CFU/g soil, whereas in field soils the population declined to 103 CFU/g soil by the fourth week. In contrast, when CR30RNS (pADPTel) was introduced into the soil as a seed coating of canola (B. napus 'Karoo'), the bacterium established at higher cell densities in the rhizosphere (106–105 CFU/g fresh root mass), with no subsequent decrease in numbers. The presence of selective pressure (i.e., atrazine) had no significant effect on the survival of CR30RNS (pADPTel) in either field or microcosm soils. One year postinoculation field sites were examined for the presence of CR30RNS (pADPTel) and no evidence of culturable parental cells was observed when samples were plated onto selective media. However, the atzC and telAB gene segments were amplified from the field soils at that time. Under laboratory conditions, indigenous soil bacteria were capable of receiving and expressing the engineered plasmid construct at frequencies ranging from 1 to 10-3 transconjugants per donor. However, no plasmid transfer to indigenous soil bacteria was detected in the field or microcosm soils regardless of the presence of canola rhizosphere and (or) the application of atrazine. Our results show that the survival and population size of P. putida CR30RNS (pADPTel) might be sufficient for degradation of environmental pollutants but that the transfer frequency was too low to be detected under the conditions of this study.Key words: Pseudomonas putida CR30RNS (pADPTel), survival, gene transfer, field, microcosm.

Pseudomonas putida CR30RNS (pADPTel) est une souche résistante aux antibiotiques renfermant un plasmide recombinant qui fournit une résistance à la tellurite et la capacité de cataboliser l'atrazine. La survie de cette souche de même que sa capacité à transférer les gènes nécessaires à la dégradation de l'atrazine et à la résistance à la tellurite à des bactéries indigènes du sol ont été analysées dans du sol en jachère et dans des rhizosphère de canola en utilisant des applications parallèles dans le champ et en laboratoire. Des CR30RNS (pADPTel) cultivables ont été énumérés dans le champ et dans des sols de microcosmes à des intervalles de 7 à 14 jours pendant 49 jours. La souche CR30RNS (pADPTel) a survécu jusqu'à 7 semaines dans des sols de microcosmes à une densité de 104 UFC·g de sol–1, alors que les populations ont chuté dans les sols de champs jusqu'à 103 UFC·de g sol–1 dès la quatrième semaine. En revanche, lorsque CR30RNS (pADPTel) fut introduit dans les sols en tant qu'enrobage de semences de canola (Brassica napus 'Karoo'), les bactéries ont atteint des densités cellulaires supérieures dans la rhizosphère sans diminution ultérieure de leurs nombres. La présence d'une pression sélective (p.ex. l'atrazine) n'a pas eu d'effet significatif sur la survie de CR30RNS (pADPTel) dans les sols de champs ou de microcosmes. Nous avons tenté de déceler la présence de CR30RNS (pADPTel) dans les sites de champs un an après l'inoculation. Aucune preuve de l'existence de cellules parentales cultivables n'avait été constatée lorsque les échantillons ont été ensemencés sur du milieu sélectif. Toutefois, le segment des gènes atzC et telAB ont été amplifiés à partir des sols de champs, à l'occasion de cette analyse. Dans les conditions de laboratoire, les bactéries indigènes du sol furent capables de recevoir et d'exprimer la construction plasmidique à une fréquence de 1–10–3 transconjugants par donneur. Néanmoins, nous n'avons détecté aucun transfert de plasmide à des bactéries indigènes du sol dans les sols de champs ou de microcosmes, avec ou sans la présence de rhizosphères de canola et/ou l'application d'atrazine. Nos résultats démontrent que la survie et la taille de la population de P. putida CR30RNS (pADPTel) pourrait être suffisantes pour la dégradation de polluants environnementaux, mais que la fréquence de transfert fut trop basse pour être détectée dans les conditions de cette étude.Mots clés : Pseudomonas putida CR30RNS (pADPTel), survie, transfert de gènes, champs, microcosmes.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2004

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