Genome Sequence of Bradyrhizobium japonicum E109, One of the Most Agronomically Used Nitrogen-Fixing Rhizobacteria in Argentina

Torres, Daniela; Revale, Santiago; Obando, Melissa; Maroniche, Guillermo Andrés; París, Gastón; Perticari, Alejandro; Vázquez, Martı́n; Wisniewski‐Dyé, Florence; Martı́nez-Abarca, Francisco; Cassán, Fabricio

doi:10.1128/genomea.01566-14

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“…Soybean bradyrhizobia are symbiotic nitrogen-fixing bacteria with soybean plants ( 1 ) and are composed of two major species, Bradyrhizobium diazoefficiens and B. japonicum , in temperate areas ( 2 ). The complete genomes of B. diazoefficiens USDA110 ( 3 ), B. diazoefficiens NK6 ( 4 ), B. japonicum USDA6 ( 5 ), and B. japonicum E109 ( 6 ) revealed their dynamic structures, including a symbiosis island and insertion sequence–mediated rearrangements ( 4 – 7 ). Strain J5 is phylogenetically far from USDA6 and E109 within the diverse B. japonicum linage.…”

Section: Genome Announcementmentioning

confidence: 99%

Complete Genome Sequence of Bradyrhizobium japonicum J5, Isolated from a Soybean Nodule in Hokkaido, Japan

Kanehara

Minamisawa

2017

Genome Announc

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Section: Genome Announcementmentioning

confidence: 99%

Complete Genome Sequence of Bradyrhizobium japonicum J5, Isolated from a Soybean Nodule in Hokkaido, Japan

Kanehara

Minamisawa

2017

Genome Announc

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“…La cepa E109 de B. japonicum es una de las rizobacterias más utilizadas en Argentina desde 1970, dado que ha sido la cepa comercial recomendada por el INTA (Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria), para emplearla en la formulación de inoculantes por su alta capacidad FBN (Torres et al 2015). En nuestro país, no existe la obligación de declarar con qué cepa o cepas se formulan los inoculantes.…”

Section: Capítulo Iunclassified

Diversidad de los rizobios que nodulan la soja en los suelos de la Pampa húmeda e identificación de cepas para la fabricación de inoculantes comerciales

Pastorino¹,

López²,

Lucentini³

et al.

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Las labores culturales, provocan modificaciones de las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos. Estas se clasifican en: labranza convencional, labranza vertical y siembra directa. Cada tecnología de manejo genera estreses a los que las poblaciones microbianas se adaptan, como resultado de cambios morfológicos, fisiológicos y genéticos. La inoculación de la soja (Glycine max [L.] Merr) es una tecnología que se introdujo en la Argentina junto con el cultivo y por ello los inoculantes fueron el vehículo de ingreso de las cepas exóticas de Bradyrhizobium, que una vez incorporadas al suelo, se adaptaron y establecieron dando origen a las poblaciones de rizobios naturalizadas. Lo que condujo a generar diversidad a nivel del genoma de los bradyrizobios. El objetivo de este trabajo fue evaluar la diversidad de los simbiontes de soja que se encuentran en la población del suelo y el rol que cumple como recurso en la selección de cepas para la producción comercial de inoculantes. Se evaluaron dos muestras de suelo que durante los últimos 8 años fueron trabajados con siembra directa (SD) y con labranza convencional (LC). Se realizó el recuento y aislamiento de rizobios. Los aislados se caracterizaron fisiológica y genéticamente. La diversidad se evaluó mediante la amplificación de las secuencias BOX A1R. Se seleccionaron 52 aislados que se identificaron amplificando las regiones RSα y nifD y la secuenciación del fragmento ITS 16S - 23S rDNA. El recuento de rizobios mostró que en el suelo bajo SD y antecesor soja la población fue mayor que en la muestra de suelo bajo LC y antecesor maíz. La caracterización fisiológica de 200 aislados reflejó que los suelos LC contuvieron un mayor número de cepas tolerantes a salinidad y alta temperatura. Además un porcentaje mayor de aislados del suelo LC, respecto del suelo bajo SD, resultó con capacidad de sobrevivencia sobre semilla superior a la cepa control E109. Los aislados además presentaron diferencias en la nodulación y fijación de nitrógeno, en la tolerancia a glifosato y en la producción de ácido indol acético (AIA). Sólo un aislado mostró capacidad de solubilización de fósforo. El análisis del dendrograma generado con los fingerprints BOX A1R, mostró que hay mayor diversidad en los suelos bajo SD. Sobre los 52 aislados analizados en base a la secuencia del ITS se encontró que el 70 % son Bradyrhizobium japonicum y 30 % B. elkanii. Se identificaron 4 aislados que comparten características genéticas de ambas especies de Bradyrhizobium. En esta tesis se confirmó que en los suelos con historia de cultivo de soja, manejados bajo distintos sistemas de labranzas, se indujeron cambios a nivel del genoma de las cepas de rizobios que contribuyó a modificar la diversidad de la población. Las poblaciones naturalizadas son un recurso para la identificación de rizobios con características superiores para la fabricación de inoculantes, sin embargo es necesario profundizar las evaluaciones de la supervivencia, tolerancia, competitividad y promoción del crecimiento vegetal de rizobios naturalizados para emplearlos como bioinoculantes.

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“…Durante las últimas dos décadas, varios autores han reportado una gran diversidad morfo-fisiológica, genética y simbiótica dentro de la especie B. japonicum (Ferreira y Hungría, 2002;Menna et al, 2006) (Perticari et al, 1996). El genoma completo de esta cepa también fue secuenciado recientemente (Torres et al, 2015). Este genoma consiste en 9.224.208 pb con un contenido de GC de 63,6 % (Torres et al, 2015).…”

Section: Bradyrhizobiumunclassified

“…El genoma completo de esta cepa también fue secuenciado recientemente (Torres et al, 2015). Este genoma consiste en 9.224.208 pb con un contenido de GC de 63,6 % (Torres et al, 2015).…”

Section: Bradyrhizobiumunclassified

“…Con el avance de las nuevas tecnologías de secuenciación, hoy se conocen los genomas de otros aislados. Entre ellos se incluye el de la cepa E109 una de las rizobacterias más utilizadas en Argentina desde 1970 (Torres et al, 2015), que es una cepa derivada de USDA138 y que corresponde al serogrupo Bradyrhizobium japonicum USDA6. Después de la evaluación, selección y reaislamiento de nódulos de soja, la cepa fue rebautizada E109.…”

Section: Islas Genómicas E Isla Simbióticaunclassified

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Análisis de las alteraciones estructurales y/o regulatorias en los genes de nodulación y fijación de nitrógeno, en aislados de <i>Bradyrhizobium japonicum</i> que difieren en su capacidad de fijar nitrógeno

López¹

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La fijación biológica de nitrógeno (N) que consiste en la reducción de N2 atmosférico a NH3 realizada por algunos organismos procariotas, constituye el mayor aporte de nitrógeno a la biosfera. Entre estos organismos, los que fijan el nitrógeno asociándose simbióticamente con las plantas de la familia de las leguminosas son los que realizan el mayor aporte. Las interacciones bacteria-planta conducen a la formación de nódulos como parte de un proceso complejo, de numerosos intercambios de señales entre los simbiontes. La superficie cultivada con soja en la Argentina es de alrededor de 19 millones de hectáreas, esto y el valor de su producción lo convierten en el cultivo más importante del país. La soja es exótica en Argentina y América del Sur y por ello el 90 % de la superficie se inocula con bacterias del género Bradyrhizobium en el momento de la siembra. La incorporación de bacterias simbiontes de la soja durante muchos años hizo que las poblaciones de las mismas se naturalizaran en los suelos. Estas bacterias alóctonas pertenecen al género Bradyrhizobium e inducen la formación de nódulos en soja. En general estos rizobios alóctonos o naturalizados no son eficientes fijadores de nitrógeno en relación a las cepas seleccionadas para la formulación de inoculantes comerciales. La explicación es que si bien derivan de cepas eficientes, cuando se establecen en los suelos, sufren cambios genéticos que contribuyen a su sobrevivencia en el medio ambiente; si bien esto conduce a una mejora en su capacidad competitiva, habitualmente estas se ven alteradas negativamente en su capacidad de fijación de nitrógeno. En este sentido, uno de los problemas del uso de cepas fijadoras de N seleccionadas es que no suelen ser tan competitivas como las poblaciones naturalizadas en los suelos. El género Bradyrhizobium fue descrito en 1982 y dentro de este género la especie B. japonicum es el simbionte por excelencia de la soja. El genoma de B. japonicum contiene un alto número de secuencias repetitivas entre las que se han descripto RSα y RSβ. En B. japonicum y probablemente en el resto de las especies, estas secuencias se concentran en los fragmentos de ADN que contienen gran parte de los genes que codifican las enzimas de fijación de N (genes nif y fix). Estas secuencias repetitivas poseen características estructurales de los elementos de inserción de los procariotas y fueron asociadas con mecanismos de recombinación de los genomas. Esto y el hecho de que en la naturaleza es frecuente la aparición de mutantes espontáneos que difieren en su capacidad para fijar N, sugiere que los mutantes naturales probablemente se generan por rearreglos del genoma que ocurren particularmente en la isla simbiótica, en los que las regiones repetitivas podrían jugar un rol clave. Esto podría explicar los cambios en la capacidad de fijación que suele caracterizar a los mutantes naturales. El objetivo de este trabajo se focalizó en analizar las diferencias genéticas presentes en los fragmentos del genoma en donde se concentran gran parte de los genes de nodulación y fijación de N en 12 cepas de Bradyrhizobium. Estas fueron aisladas de suelos bajo diversos sistemas de manejo y se seleccionaron en base a su capacidad diferencial de fijación de N. Se propuso además realizar una caracterización fisiológica de los aislados y establecer en base a diversos marcadores moleculares, la relación que existe entre los rizobios aislados con los que se han utilizado en formulaciones comerciales de inoculantes. Además se analizó la expresión de genes clave de los procesos de nodulación y fijación de nitrógeno. Los estudios confirmaron que las cepas naturalizadas en los suelos difieren de los fenotipos de las cepas de origen que fueron B. japonicum y B. elkanii. La colección de los aislados estudiados provino exclusivamente de las cepas utilizadas en inoculantes comerciales (B. japonicum y B. elkanii) y si bien se encontró que son cepas estrechamente relacionadas, el análisis de las regiones repetitivas del genoma (Southern blot) demostró diversidad genética. Un grupo de estos aislados de B. japonicum que fijan nitrógeno con mayor eficiencia presentaron adaptaciones que podrían beneficiar su vida saprofítica; entre las que se destacaron una mayor supervivencia sobre semilla, mayor tolerancia al glifosato; mayor síntesis de exopolisacáridos e inducción de la formación de biopelículas por exudados de semillas de soja. El análisis más detallado de la isla simbiótica no mostró diferencias entre los aislados y la cepa E109 (comercial), excepto la secuencia del gen nopP que fue diferente en los aislados 2112 y 366. Al comparar los perfiles de expresión de genes de fijación de nitrógeno entre el aislado 366 y la cepa E109, se detectaron diferencias en la expresión de alguno de ellos, que no estuvieron asociadas a ningún fenotipo en particular. Estudios proteómicos de las proteínas secretadas en la interacción simbiótica bradyrizobio-soja que establecen E109 y 366, mostraron diferentes perfiles de expresión en las cepas, que además no respondieron a la presencia de exudados de semillas en el medio de cultivo. Las diferencias entre las dos cepas se centraron en la expresión de proteínas relacionadas con la motilidad bacteriana. Se concluyó que los fenotipos de fijación de N en los aislados no estuvieron vinculados a rearreglos ocasionados por regiones repetitivas en la isla simbiótica, si bien estos ocurrieron en otras regiones del genoma. La supervivencia, infectividad, producción de exopolisacáridos, formación de biofilm y agregados bacterianos y la motilidad, son características de las cepas alóctonas que probablemente contribuyen a su adaptación en el suelo. En las cepas naturalizadas son frecuentes los cambios vinculados a los mecanismos que modifican la motilidad de los mismos en el suelo. Es claro que la motilidad de los rizobios es un elemento clave que influye en las características competitivas de las bacterias. El estudio en profundidad de cada una de las características diferenciales entre los aislados que se naturalizan y la implicancia de estas en el resultados final del proceso de nodulación y fijación biológica de nitrógeno, pueden contribuir a una selección de cepas que mejoren la eficiencia de la relación simbiótica entre el inoculante y la planta de soja.

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Genome Sequence of Bradyrhizobium japonicum E109, One of the Most Agronomically Used Nitrogen-Fixing Rhizobacteria in Argentina

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Complete Genome Sequence of Bradyrhizobium japonicum J5, Isolated from a Soybean Nodule in Hokkaido, Japan

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Diversidad de los rizobios que nodulan la soja en los suelos de la Pampa húmeda e identificación de cepas para la fabricación de inoculantes comerciales

Análisis de las alteraciones estructurales y/o regulatorias en los genes de nodulación y fijación de nitrógeno, en aislados de <i>Bradyrhizobium japonicum</i> que difieren en su capacidad de fijar nitrógeno

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