Detoxification of the Plant Toxin Fluoroacetate by a Genetically Modified Rumen Bacterium

Abstract

We isolated the fluoroacetate dehalogenase gene (H1), from Moraxella species strain B, and placed it under the transcriptional control of a 154 bp fragment of the erm gene promoter. The promoter/gene construct was attached to the Butyrivibrio fibrisolvens shuttle vector pBHerm, and the resulting dehalogenase expression plasmid (pBHf) was transferred to B. fibrisolvens OB156 by electroporation. The erm gene promoter directed expression of dehalogenase activity in both E. coli and B. fibrisolvens OB156. Cell-free lysates of the genetically modified OB156 defluorinated 10.6 nmol fluoroacetate/min/mg protein. Growing cultures of OB156 were able to detoxify fluoroacetate in the culture medium, at the rate of 9.9 nmol/min/mg. Plasmid pBHf was retained by 100% of OB156 cells after 500 generations of non-selective culture. The restriction pattern of pBHf remained unchanged after extensive non-selective growth and host bacteria continued to produce active dehalogenase. The construction of rumen bacteria that are able to detoxify an important natural poison supports the feasibility of using genetically modified rumen bacteria to aid animal production.

Butyrivibrio hungatei sp. nov. and Pseudobutyrivibrio xylanivorans sp. nov., butyrate-producing bacteria from the rumen

“…DNA of selected strains was isolated (Gregg et al, 1994) and 16S rDNA regions (1490 bp) were amplified by PCR with the aid of primers fD1 and rP2 (Weisburg et al, 1991;Barcenilla et al, 2000). Obtained fragments were digested at 37˚C for 2 h with restriction endonucleases HaeIII and AluI and then analysed by electrophoresis in 2 % agarose gels (Sambrook et al, 1989).…”

Efeito protetor da acetamida em bovinos indica monofluoroacetato como princípio tóxico de Palicourea marcgravii (Rubiaceae)

“…Cabe dizer que, pesquisadores australianos modiϐicaram geneticamente a bactéria ruminal Butyrivibrio ϔibrisolvens, através da introdução de um gene isolado de Moxarella sp., que codiϐica uma dehalogenase, capaz de hidrolizar o MF tornando-o inócuo (Gregg et al 1994(Gregg et al , 1998. No Brasil, pesquisadores envolvidos no Projeto Milênio isolaram nove bactérias (duas ruminais e sete do solo, próximo a plantas que contêm MF), que hidrolizam o MF, as quais serão na próxima etapa deste projeto, inoculadas no rúmen de caprinos no intuito de avaliar se tais bactérias conferem a resitência desejada aos animais que ingerem plantas que contêm MF (Riet-Correa, comunicação pessoal).…”

Administração repetida de doses não tóxicas de monofluoroacetato de sódio não protege contra a intoxicação por este composto em ovinos

“…Para ovinos, experimentalmente, relatam-se as doses tóxi-cas para as plantas subsequentes: P. marcgravii 0,5-1,0g/ kg (Tokarnia et al 1986), A. pubiflora1,5-20g/kg (Becker et al 2013) e A. septentrionalis 5,0-20g/kg (Vasconcelos et al 2008). Na Austrália, a possibilidade de prevenir intoxicações por MFA em ruminantes através da inoculação ruminal de bactérias geneticamente modificadas, contendo um gene que codifica uma fluoroacetato dehalogenase tem sido investigada (Gregg et al 1994, Gregg et al 1998. No Brasil, estudos para implantar medidas de controle e profilaxia efetivas para as intoxicações por plantas que contenham MFA encontram-se em desenvolvimento pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para o Controle das Intoxicações por Plantas (INCTCIP).…”