A GacS deficiency does not affect Pseudomonas chlororaphis PA23 fitness when growing on canola, in aged batch culture or as a biofilm

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Abstract:

Pseudomonas chlororaphis PA23 is a biocontrol agent that protects against the fungal pathogen Sclerotinia sclerotiorum. Employing transposon mutagenesis, we isolated a gacS mutant that no longer exhibited antifungal activity. Pseudomonas chlororaphis PA23 was previously reported to produce the nonvolatile antibiotics phenazine 1-carboxylic acid and 2-hydroxyphenazine. We report here that PA23 produces additional compounds, including protease, lipase, hydrogen cyanide, and siderophores, that may contribute to its biocontrol ability. In the gacS mutant background, generation of these products was markedly reduced or delayed with the exception of siderophores, which were elevated. Not surprisingly, this mutant was unable to protect canola from disease incited by S. sclerotiorum. The gacS mutant was able to sustain itself in the canola phyllosphere, therefore, the loss of biocontrol activity can be attributed to a reduced production of antifungal compounds and not a declining population size. Competition assays between the mutant and wild type revealed equivalent fitness in aged batch culture; consequently, the gacS mutation did not impart a growth advantage in the stationary phase phenotype. Under minimal nutrient conditions, the gacS-deficient strain produced a tenfold less biofilm than the wild type. However, no difference was observed in the ability of the mutant biofilm to protect cells from lethal antibiotic challenge.Key words: Pseudomonas, biocontrol, gacS, fitness, biofilms.

La souche PA23 de Pseudomonas chlororaphis est un agent de lutte biologique au pathogène fongique Sclerotina sclerotiorum. En utilisant une mutagenèse par transposon, nous avons isolé un mutant gacS qui n'exerce plus d'activité antifongique. On a rapporté précédemment que Pseudomonas chlororaphis PA23 produisait des antibiotiques non volatiles : l'acide phénazine-1-carboxylique et le 2-hydroxyphénazine. Nous rapportons ici que PA23 produit des composés additionnels y compris une protéase, une lipase, du cyanure d'hydrogène et des sidérophores qui pourraient contribuer à ses propriétés de contrôle biologique. Dans un contexte gacS, la génération de ces produits est fortement réduite ou retardée, à l'exception des sidérophores, dont la production demeure élevée. Tel que prévu, ce mutant est incapable de protéger le canola contre la maladie causée par S. sclerotiorum. Le mutant gacS est capable de se suffire à lui-même dans la phyllosphère de canola; ainsi, la perte d'activité de contrôle biologique peut être attribuée à la réduction de la production de composés antifongiques et non pas à un déclin de la taille de la population. Des essais de compétition entre le mutant et la souche sauvage a révélé une compétence équivalente en culture avancée; en conséquence, la mutation gacS ne confère pas d'avantage de croissance en phase stationnaire. Sous des conditions nutritives minimales, la souche déficiente gacS produit 10 fois moins de biofilm que la souche sauvage. Cependant, aucune différence n'a été trouvée dans la capacité du biofilm mutant à protéger les cellules contre un traitement antibiotique létal.Mots clés : Pseudomonas, lutte biologique, gacS, compétence, biofilms.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2006

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