Directed mutagenesis affects recombination in Azospirillum brasilense nif genes

Abstract

In order to improve the gene transfer/mutagenesis system for Azospirillum brasilense, gene-cartridge mutagenesis was used to replace the nifD gene with the Tn5 kanamycin resistance gene. The construct was transferred to A. brasilense by electrotransformation. Of the 12 colonies isolated using the suicide plasmid pSUP202 as vector, only four did not show vector integration into the chromosome. Nevertheless, all 12 colonies were deficient in acetylene reduction, indicating an Nif- phenotype. Four Nif- mutants were analyzed by Southern blot, using six different probes spanning the nif and Km r genes and the plasmid vector. Apparently, several recombination events occurred in the mutant genomes, probably caused mainly by gene disruption owing to the mutagenesis technique used: resistance gene-cartridge mutagenesis combined with electrotransformation.<br>Com o objetivo de melhorar os sistemas de transferência gênica e mutagênese para Azospirillum brasilense, a técnica de mutagênese através do uso de um gene marcador ("gene-cartridge mutagenesis") foi utilizada para substituir a região genômica de A. brasilense correspondente ao gene nifD por um segmento de DNA do transposon Tn5 contendo o gene que confere resistência ao antibiótico canamicina. A construção foi transferida para a linhagem de A. brasilense por eletrotransformação. Doze colônias transformantes foram isoladas com o plasmídeo suicida pSUP202 servindo como vetor. Dessas, somente quatro não possuíam o vetor integrado no cromossomo da bactéria. Independentemente da integração ou não do vetor, as 12 colônias foram deficientes na redução do gás acetileno, evidenciando o fenótipo Nif -. Quatro mutantes Nif - foram analisados através da técnica de Southern blot, utilizando-se seis diferentes fragmentos contendo genes nif, de resistência à canamicina e do vetor como sondas. Os resultados sugerem a ocorrência de eventos recombinacionais variados no genoma dos mutantes. A combinação entre a disrupção gênica através da técnica de mutagênese utilizada e eletrotransformação foi, provavelmente, a causa principal do rearranjo genômico ocorrido nessas bactérias