Establishing a risk-assessment process for release of genetically modified wine yeast into the environment

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Abstract:

The use and release of genetically modified organisms (GMOs) is an issue of intense public concern and, in the case of food and beverages, products containing GMOs or products thereof carry the risk of consumer rejection. The recent commercialization of 2 GM wine yeasts in the United States and Canada has made research and development of risk assessments for GM microorganisms a priority. The purpose of this study was to take a first step in establishing a risk-assessment process for future use and potential release of GM wine yeasts into the environment. The behaviour and spread of a GM wine yeast was monitored in saturated sand columns, saturated sand flow cells, and conventional flow cells. A widely used commercial Saccharomyces cerevisiae wine yeast, VIN13, a VIN13 transgenic strain (LKA1, which carries the LKA1 α-amylase gene of Lipomyces kononenkoae), a soil bacterium (Dyadobacter fermentens), and a nonwine soil-borne yeast (Cryptococcus laurentii) were compared in laboratory-scale microcosm systems designed to monitor microbial mobility behaviour, survival, and attachment to surfaces. It was found that LKA1 cells survived in saturated sand columns, but showed little mobility in the porous matrix, suggesting that the cells attached with high efficiency to sand. There was no significant difference between the mobility patterns of LKA1 and VIN13. All 3 yeasts (VIN13, LKA1, and C. laurentii) were shown to form stable biofilms; the 2 S. cerevisiae strains either had no difference in biofilm density or the LKA1 biofilm was less dense than that of VIN13. When co-inoculated with C. laurentii, LKA1 had no negative influence on the breakthrough of the Cryptococcus yeast in a sand column or on its ability to form biofilms. In addition, LKA1 did not successfully integrate into a stable mixed-biofilm community, nor did it disrupt the biofilm community. Overall, it was concluded that the LKA1 transgenic yeast had the same reproductive success as VIN13 in these 3 microcosms and had no selective advantage over the untransformed parental strain.

L’utilisation et la commercialisation d’organismes génétiquement modifiés (OGM) est l’objet d’une grande préoccupation publique et, dans le cas des aliments et boissons, les produits contenant des OGM ou leurs sous-produits risquent d’être rejetés par le consommateur. La commercialisation récente aux États-Unis et au Canada de 2 lignées de levures de vin GM a fait de la recherche et développement en évaluation du risque des microorganismes GM une priorité. Le but de cette étude était de franchir une première étape en établissant un processus d’évaluation du risque de l’utilisation future et de la commercialisation de levures de vin GM pour l’environnement. Le comportement et la dispersion de la levure de vin GM ont été suivis dans des colonnes de sable saturées, des cellules à écoulement de sable saturées et dans des cellules à écoulement conventionnelles. Saccharomyces cerevisiae VIN13, une levure de vin commerciale largement utilisée, une lignée VIN13 transgénique (LKA1, qui comporte le gène de l’α-amylase LKA1 de Lipomyces kononenkoae), une bactérie du sol (Dyadobacter fermentes) et une levure du sol non œnologique (Cryptococcus laurentii) ont été comparées dans ces microcosmes expérimentaux conçus pour suivre la mobilité microbienne, la survie et l’attachement à des surfaces. Les cellules LKA1 survivaient dans les colonnes de sables saturées mais étaient peu mobiles dans la matrice poreuse, suggérant que les cellules s’attachaient au sable avec haute efficacité. Il n’y avait pas de différences significatives entre les patrons de mobilité de LKA1 et ceux de VIN13. Les 3 souches de levures (VIN13, LKA1 et C. laurentii) formaient des biofilms stables; la densité des biofilms formés par les 2 souches de S. cerevisiae était la même, ou sinon, le biofilm formé par LKA1 était moins dense que celui de VIN13. Lorsqu’elle était inoculée avec C. laurentii, LKA1 n’avait pas d’influence négative sur l’écoulement de Cryptococcus dans la colonne de sable, ou sur sa capacité de former des biofilms. De plus, LKA1 ne s’intégrait pas efficacement dans une communauté mixte stable au sein d’un biofilm, et ne perturbait pas la communauté du biofilm. En somme, nous pouvons conclure que la réussite de reproduction de la levure transgénique LKA1 est la même que celle de VIN13 dans ces trois microcosmes, et que LKA1 ne possède pas d’avantages sélectifs par rapport à la souche parentale non transformée.

Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2009

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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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