A mobile genetic element in Serratia marcescens, a causative agent of onion disease

Abstract

Aim. To screen mobile genetic elements (MGE) in the bacterium which caused decay of field-grown onion bulb and to study an integron and gene cassettes associated. Methods. Polymerase chain reaction (PCR) and PCR products sequencing were used for both the bacterium and MGE identification. Terminally-labeled Restriction Fragment Length Polymorphism (TRFLP) analysis was performed for detection of any bacterium in the onion bulb tissue. Results. The bacterium, which caused field-grown onion decay, was identified by nucleotide sequence analysis of the 16S rRNA genes to be S. marcescens known as phytopathogen. However, this isolate did not respond to specific primers designed for pathogenic strains. Inoculation of onion (Allium cepa L.), Arabidopsis thaliana (L.) Heyhn, and lettuce (Lactuca sativa) seeds resulted in biomass promotion of symptomless plants. PCR revealed the presence of a class 1 integron in S. marcescens IMBG291 which represents the first isolation of this integron in phytopathogenic Serratia species. The gene cassettes harbored by the integron have been represented with the promoterless genes encoded formimino-glutamate deiminase and ascorbate-specific phosphotransferase system enzyme IIC, and with additional three senseless sequences flanked by a 59-bp element. Conclusion. S. marcescens IMBG291 exhibited plant growth promotion or pathogenicity, depending on the environmental situation, due to horizontally acquired new gene cassettes located in the integron.

Мета. Перевірити наявність мобільних генетичних елементів (МГЕ) у бактерії, що яка спричиняє гниття вирощеної за польових умов цибулі, та вивчити інтегрон разом з асоційованими з ним касетами генів. Методи. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) та секвенування продуктів ПЛР використано для ідентифікації бактерії та МГЕ. Метод аналізу поліморфізму довжини термінально мічених рестрикційних фрагментів ПЛР-продуктів застосовано для визначення ізольованої бактерії у тканинах цибулин. Результати. Аналізуючи послідовності нуклеотидів гена 16S рРНК ізоляту з гнилої цибулі, зроблено висновок про те, що бактерія належить до виду S. marcescens, відомого фітопатогену. Проте цей ізолят не реагував на специфічні праймери, характерні для фітопатогенних сератій. Інокулювання цибулі (Allium cepa L.), Arabidopsis thaliana (L.) Heyhn та салату (Lactuca sativa) призвело до зростання біомаси рослин без проявів симптомів захворювання. Інтегрон першого класу виявлено за допомогою ПЛР у геномі фітопатогенної S. marcescens вперше. Касети генів, які містили інтегрон, представлені безпромоторними генами, що кодують форміміноглутаматдеіміназу та фермент IIC аскорбатфосфотрансферазної системи, а також трьома некодуючими послідовностями, фланковами 59-п. н.-елементом. Висновки. S. marcescens IMBG291 проявляє патогенні властивості або стимулює розвиток рослини залежно від екологічної ситуації, завдяки гор

Цель. Проверить наявность мобильных генетических элементов (МГЭ) у бактерии, вызывающей гниль выращенного в полевых условиях лука, и изучеить интегрон вместе с ассоциированными с ним кассетами генов. Методы. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и секвенирование продуктов ПЦР использовали для идентификации бактерии и МГЭ. Метод анализа полиморфизма длины терминально-меченних рестрикционных фрагментов ПЦР-продуктов применен для определения изолированой бактерии в тканях луковиц. Результаты. Анализируя последовности нуклеотидов гена 16S рРНК изолята с гнилого лука, сделано вывод о том, что бактерия принадлежит к виду S. marcescens, известного фитопатогена. Однако этот изолят не реагировал на специфеские праймеры, характерные для фитопатогенных сератий. Инокулирование лука (Allium cepa L.), Arabidopsis thaliana (L.) Heyhn и салата (Lactuca sativa) приводило к возрастанию биомассы растений без проявления симптомов болезни. Интегрон первого класса выявлен с помощью ПЦР в геноме фитопатогенной S. marcescens впервые. Кассеты генов интегрона представлены беспромоторными генами, кодирующими формиминоглутамат деиминазу и фермент IIC аскорбатфосфотрансферазной системы, а также тремя некодирующими последовностями, фланкированными 59-п. н.-элементом. Выводы. S. marcescens IMBG291 проявляет патогенные свойства или стимулирует развитие растения в зависимости от экологической ситуации, благодаря горизонтально приобретенным генным кассетам, расположенным на интегроне.