Hydroxamate siderophores produced by Streptomyces acidiscabies E13 bind nickel and promote growth in cowpea (Vigna unguiculata L.) under nickel stress

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Abstract:

The siderophore-producing ability of nickel-resistant Streptomyces acidiscabies E13 and the role of the elicited siderophores in promoting plant growth under iron and nickel stress are described. Siderophore assays indicated that S. acidiscabies E13 can produce siderophores. Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) revealed that the bacterium simultaneously produces 3 different hydroxamate siderophores. ESI-MS showed that in addition to iron, all 3 siderophores can bind nickel. In vitro plant growth tests were conducted with cowpea (Vigna unguiculata) in the presence and absence of the elicited siderophores. Culture filtrates containing hydroxamate siderophores significantly increased cowpea height and biomass, irrespective of the iron status of the plants, under nickel stress. The presence of reduced iron was found to be high in siderophore-containing treatments in the presence of nickel. Measurements of iron and nickel contents of cowpea roots and shoots indicated that the siderophore-mediated plant growth promotion reported here involves the simultaneous inhibition of nickel uptake and solubilization and supply of iron to plants. We conclude that hydroxamate siderophores contained in culture filtrates of S. acidiscabies E13 promoted cowpea growth under nickel contamination by binding iron and nickel, thus playing a dual role of sourcing iron for plant use and protecting against nickel toxicity.

La capacité de production de sidérophores de Streptomyces acidiscabies E13 résistante au nickel, et le rôle joué par les sidérophores produits dans la promotion de la croissance des plantes sous un stress en fer ou en nickel sont décrits. Un essai de détection de sidérophores a indiqué que S. acidiscabies E13 peut produire des sidérophores. La spectrométrie de masse par ionisation en mode electrospray (ESI-MS) a révélé que la bactérie produit trois hydroxamates sidérophores simultanément. L’ESI-MS a montré qu’en plus du fer, les trois sidérophores peuvent lier le nickel. Des tests de croissance de plantes in vitro ont été réalisés avec la dolique à œil noir (Vigna unguiculata) en présence ou non des sidérophores produits. Des filtrats de culture contenant les hydroxamates sidérophores ont augmenté significativement la hauteur et la biomasse des plants de dolique à œil noir, sans égard au statut en fer de la plante, sous un stress au nickel. La quantité de fer réduit était élevée lors des traitements en présence de sidérophores et de nickel. Des mesures des contenus en fer et en nickel des racines et des pousses de doliques à œil noir ont indiqué que la promotion de la croissance des plants assurée par les sidérophores décrite ici implique l’inhibition simultanée de la captation de nickel et la solubilization et l’alimentation en fer des plants. Nous concluons que les hydroxamates sidérophores contenus dans les filtrats de culture de S. acidiscabies E13 font la promotion de la croissance de la dolique à œil noir lors d’une contamination en nickel en liant le fer et le nickel, jouant ainsi un double rôle en permettant l’utilisation de fer par la plante et en la protégeant de la toxicité du nickel.

Document Type: Research Article

Publication date: March 3, 2008

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