Identification of traits implicated in the rhizosphere competence of fluorescent pseudomonads: description of a strategy based on population and model strain studies

Abstract

The lack of consistency of the beneficial effects of inoculated fluorescent pseudomonads has often been related to their bad survival in the rhizosphere. In this review, we describe the strategy followed over the last decade to study traits involved in the rhizosphere competence of these bacteria. The diversity of indigenous populations associated with plant roots was first compared to that of populations associated with uncultivated soils in order to identify traits that discriminate these populations. The involvement of these bacterial traits in the rhizosphere competence was then assessed by comparing the competitiveness of a wild-type strain to that of mutants affected in the corresponding phenotypes. Finally, traits shared by populations adapted to the rhizosphere were identified by comparing both the competitiveness in the rhizosphere and the metabolism of a collection of bacterial strains. The data yielded indicated that rhizosphere-competent pseudomonads show a specific metabolism especially characterized by the efficiency of the pyoverdine-mediated iron uptake and by the ability to reduce nitrogen oxides. population / diversity / model strain / mutant / metabolism Résumé-Identification de caractères impliqués dans la compétence rhizosphérique des Pseudomonas spp. fluorescents : description d'une stratégie basée sur des études de populations et de souche modèle. Le manque de fiabilité des effets bénéfiques déterminés par les Pseudomonas spp. fluorescents inoculés a souvent été attribué à leur mauvaise survie dans la rhizosphère. Au cours de cette synthèse, nous décrivons la stratégie suivie lors des dix dernières années pour étudier les caractères impliqués dans la compétence rhizosphérique de ces bactéries. La diversité des populations indigènes associées aux racines a d'abord été comparée à celle des populations associées à des sols nus. L'implication de ces caractères bactériens dans la compétence rhizosphérique a ensuite été évaluée en comparant la compétitivité d'une souche modèle à celle de mutants affectés dans les phénotypes correspondants. Finalement, des caractères partagés par les populations adaptées à la rhizosphère ont été identifiés en comparant la compétitivité rhizosphérique et le métabolisme d'une collection de souches. Les données recueillies indiquent que les Pseudomonas spp. fluorescents adaptés à la rhizosphère présentent un métabolisme spécifique caractérisé, en particulier, par l'efficacité de leur système d'acquisition du fer basé sur les pyoverdines et par leur aptitude à réduire les oxydes d'azote. population / diversité / souche modèle / mutant / métabolisme

Genetic and functional heterogeneities among fluorescent Pseudomonas isolated from environmental samples

“…Consequently, fl uorescent Pseudomonas strains reported in this study with biocontrol and biofertilizing properties could be effi cient bioinoculants in plant rhizospheres (Latour et al, 2003).…”

“…Hence, the AHL-degrading bacteria such as PsTp171, PsTp172, PsTp157, PsS102 etc. can disrupt and manipulate quorum-sensing signalling specially in agricultural pathogenic bacteria, contributing to a reduction in their saprophytic growth (Choo et al, 2006;Latour et al, 2003). The concept of biological disease control, using non-pathogenic bacterial strains as a potential biopesticide, is considered an alternative to chemical control, because chemical pesticides result in the accumulation of hazardous compounds toxic to soil biota (Costa et al, 2006;Gupta et al, 2001).…”

Rhodococcus erythropolis and Its γ-Lactone Catabolic Pathway: An Unusual Biocontrol System That Disrupts Pathogen Quorum Sensing Communication

“…The beneficial effects are the consequences of diverse mechanisms, including those involving microbial siderophores, the biosynthesis of antibiotics, surfactants and phytohormones, nutrient and spatial competition, mycoparasitism, predation, cell lysis by phages and plant-induced systemic resistance. However, there is skepticism about the reliability of biocontrol, partly because published accounts of control include evidence of a lack of consistency [101,102]. Moreover, antibiotic and cyanide production by biocontrol agents can affect not only the pathogen, but, in some cases, plant development [103,104].…”

Lutte contre les maladies bactériennes de la pomme de terre dues aux Pectobacterium spp. (Erwinia carotovora)

“…Ce type d'échec est communément attribué aux différences de caractéristiques biotiques et abiotiques des sols, qui ne permettent pas à ces souches de maintenir dans le temps une population suffisamment élevée pour être efficace (Duffy et al, 2003 ;Compant et al, 2005). En effet, même si les Pseudomonas antagonistes introduits présentent une capacité élevée à coloniser la plante et le sol, il demeure que ces souches entrent en compétition avec les autres bactéries autochtones primo-installées et généralement mieux adaptées qu'elles aux conditions du milieu, y compris à la lignée végétale à protéger (Latour et al, 2003). Malgré ces échecs lors des essais en champ, cette stratégie ne doit pas être rejetée en bloc.…”