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Survival of Escherichia coli O157:H7 in soil and on lettuce after soil fumigation

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Abstract:

Long-term survival of Escherichia coli O157:H7 in soil and in the rhizosphere of many crops after fumigation is relatively unknown. One of the critical concerns with food safety is the transfer of pathogens from contaminated soil to the edible portion of the plants. Multiplex fluorogenic polymerase chain reaction was used in conjunction with plate counts to quantify the survival of E.coli O157:H7 in soil after fumigation with methyl bromide and methyl iodide in growth chamber and microcosm laboratory experiments. Plants were grown at 20°C in growth chambers during the first experiment and soils were irrigated with water contaminated with E.coli O157:H7. For the second experiment, soil microcosms were used in the laboratory without plants and were inoculated with E.coli O157:H7 and spiked with the two fumigants. Primers and probes were designed to amplify and quantify the Shiga-like toxin 1 (stx1) and 2 (stx2) genes and the intimin (eae) gene of E.coli O157:H7. Both fumigants were effective in reducing pathogen concentrations in soil, and when fumigated soils were compared with nonfumigated soils, pathogen concentrations were significantly higher in the nonfumigated soils throughout the study. This resulted in a longer survival of the pathogen on the leaf surface especially in sandy soil than observed in fumigated soils. Therefore, application of fumigant may play some roles in reducing the transfer of E.coli O157:H7 from soil to leaf. Regression models showed that survival of the pathogen in the growth chamber study followed a linear model while that of the microcosm followed a curvilinear model, suggesting long-term survival of the pathogen in soil. Both experiments showed that E.coli O157:H7 can survive in the environment for a long period of time, even under harsh conditions, and the pathogen can survive in soil for more than 90days. This provides a very significant pathway for pathogen recontamination in the environment.

La survie à long terme de Escherichia coli O157:H7 dans le sol et la rhizosphère de plusieurs récoltes après fumigation est relativement inconnue. Une des préoccupations principales dans un contexte de sécurité alimentaire est le transfert de pathogènes du sol contaminé aux parties comestibles des plantes. Un essai en réaction de la polymérase en chaîne multiplex fluorogène a été utilisé conjointement à des décomptes sur plaque pour quantifier la survie de E.coli O157:H7 dans le sol après fumigation au bromure de méthyle et à l’iodure de méthyle, en chambre de croissance et lors d’expériences en laboratoire en microcosme. Les plantes ont été cultivées à 20°C dans des chambres de croissance lors de la première expérience, et les sols ont été irrigués avec de l’eau contaminée par E. coli O157:H7. Lors de la deuxième expérience, les microcosmes du sol ont été utilisés en laboratoire en absence de plantes, inoculés avec E. coli O157:H7 et traités aux deux agents de fumigation. Les amorces et les sondes ont été conçues pour amplifier et quantifier les gènes codant les toxines (ou analogues) Shiga 1 (stx1) et 2 (stx2), ainsi que le gène de l’intimine eae de E.coli O157:H7. Les deux agents de fumigation ont été efficaces dans la réduction de la concentration du pathogène dans le sol et lorsque les sols traités ont été comparés aux sols non-traités, les concentrations de pathogène étaient significativement plus élevées dans les sols non-traités tout au long de l’étude. Ceci a résulté en une survie plus longue du pathogène à la surface des feuilles, spécialement dans la terre sablonneuse, comparativement à ce que l’on a observé avec les sols soumis à la fumigation. Ainsi, l’application d’agents de fumigation peut jouer un certain rôle dans la réduction du transfert de E. coli O157:H7 du sol à la feuille. Des modèles de régression ont montré que la survie du pathogène dans les chambres de croissance suit un modèle linéaire alors que ceux des microcosmes suivent un modèle curviligne, suggérant une survie à long terme du pathogène dans le sol. Les deux expériences ont montré que E.coli O157:H7 peut survivre dans l’environnement pour une longue période de temps et même sous des conditions difficiles, le pathogène peut survivre dans le sol pendant plus de 90 jours. Ceci constitue une voie de recontamination pathogène significative dans l’environnement.

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2007

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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/2007/00000053/00000005/art00010
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