Herbaspirillum seropedicae as a degrading bacterium of monofluoroacetate: effects of its inoculation in goats by ingesting Amorimia septentrionalis and the concentrations of this compound in plants sprayed with the bacterium / Herbaspirillum seropedicae como bactéria degradadora de monofluoroacetato de sódio: efeitos de sua inoculação em caprinos ingerindo Amorimia septentrionalis e nas concentrações deste composto em plantas pulverizadas com a bactéria

Herbaspirillum seropedicae is a nitrogen-fixing bacterium capable of using toxic compounds as a source of carbon. Bacteria with this capacity can be used to make animals resistant to plant poisoning containing monofluoroacetate (MFA), such as Amorimia septentrionalis. The aim of this study was to evaluate if H. seropedicae is efficient in the degradation of MFA present in A. septentrionalis and if the inoculation of this bacterium in goats confers protection to A. septentrionalis intoxication. Two experiments were performed: in the first experiment 12 goats were divided into 2 groups. Goats in Group 1 were orally administered a solution containing the H. seropedicae bacterium for 10 days. From day 10 onwards, they received a daily dose of 5g/kg of A. septentrionalis with the bacteriauntil clinical signs of intoxication were observed. Group 2 goats received only the plant at the same dose, also until the observation of clinical signs of intoxication. The amount of MFA found in A. septentrionalis used in the experiment with goats was 1.6±0.058μg/mg. The total plant dose ingested by all goats in Group 1 was 80.83±12.81g/kg (129.33±20.50mg/kg MFA), which were significantly greater ​​(p<0.05) than those of Group 2 goats (39.16±19.08g/kg plant and 62.66±30.53mg/kg MFA). Group 1 goats took an average of 16.16±2.56 days to develop clinical signs of intoxication, significantly longer (p=0.0012) than Group 2 goats (7.83±3.81 days). Two Group 2 goats died on the same day that they developed clinical signs of intoxication. At necropsy of these two animals, no significant changes were observed. In the second experiment, samples of A. septentrionalis were sprayed with a solution containing H. seropedicae. Before and eight days after spraying, the samples were pressed and dried for quantitation of MFA. The amount of MFA present in samples of A. septentrionalis 8 days after spraying with H. seropedicae was significantly lower (p=0.017) than that found prior to spraying. It can be concluded that administration of H. seropedicae in goats is capable of causing greater resistance to A. septentrionalis intoxication, and spraying the plant with this bacterium significantly reduces the amount of MFA in the plant.(AU)

Herbaspirillum seropedicae é uma bactéria fixadora de nitrogênio, capaz de utilizar compostos tóxicos como fonte de carbono. Bactérias com essa capacidade podem ser utilizadas para tornar os animais resistentes à intoxicação por plantas que contém monofluoroacetato (MFA), como Amorimia septentrionalis. O objetivo do presente estudo é avaliar se H. seropedicae é eficiente na degradação do MFA presente em A. septentrionalis e se a inoculação dessa bactéria, em caprinos, confere proteção à intoxicação por A. septentrionalis. Foram realizados dois experimentos: no primeiro experimento foram utilizados 12 caprinos, divididos em dois grupos. Os caprinos do Grupo 1 receberam diariamente, oralmente, uma solução contendo a bactéria H. seropedicae durante 10 dias. A partir do décimo dia passaram a receber, diariamente, além da solução com a bactéria 5g/kg de A. septentrionalis até a observação de sinal clínico de intoxicação. Os caprinos do Grupo 2 receberam apenas a planta na mesma dose, também até que a observação de sinais clínicos de intoxicação. A quantidade de MFA encontrada em A. septentrionalis utilizada no experimento com caprinos foi de 1,6± 0,058µg/mg de planta em média. A dose total de planta ingerida por todos os caprinos do Grupo 1 foi de 80,83±12,81g/kg (129,33±20,50mg/kg de MFA), valores significativamente maiores (p<0,05) do que os dos caprinos do Grupo 2 (39,16±19,08g/kg de planta e 62,66± 30,53mg/Kg de MFA). Os caprinos do Grupo 1 demoraram em média 16,16 ±2,56 dias para desenvolver sinais clínicos da intoxicação, período significativamente maior (p=0,0012) que os caprinos do Grupo 2 (7,83±3,81dias). Dois caprinos do Grupo 2 morreram no mesmo dia que desenvolveram sinais clínicos da intoxicação. Na necropsia desses dois animais não foram observadas alterações significativas. No segundo experimento, amostras de A. septentrionalis foram pulverizadas com uma solução contendo a bactéria H. seropedicae. Antes e oito dias após a pulverização, as amostras foram prensadas e secas para posterior quantificação do MFA. A quantidade de MFA presente nas amostras de A. septentrionalis oito dias após a pulverização com H. seropedicae foi significativamente menor (p=0,017) do que a encontrada antes da pulverização. Pode-se concluir que a administração de H. seropedicae em caprinos é capaz de causar uma maior resistência à intoxicação por A. septentrionalis, e a pulverização da planta com esta bactéria reduz significativamente a quantidade de MFA na planta.(AU)

Early colonization pattern of maize (Zea mays L. Poales, Poaceae) roots by Herbaspirillum seropedicae (Burkholderiales, Oxalobacteraceae)

The bacterium Herbaspirillum seropedicae is an endophytic diazotroph found in several plants, including economically important poaceous species. However, the mechanisms involved in the interaction between H. seropedicae and these plants are not completely characterized. We investigated the attachment of Herbaspirillum to maize roots and the invasion of the roots by this bacterium using H. seropedicae strain SMR1 transformed with the suicide plasmid pUTKandsRed, which carries a mini-Tn5 transposon containing the gene for the Discosoma red fluorescent protein (Dsred) constitutively expressed together with the kanamycin resistance gene. Integration of the mini-Tn5 into the bacterial chromosome yielded the mutant H. seropedicae strain RAM4 which was capable of expressing Dsred and could be observed on and inside fresh maize root samples. Confocal microscopy of maize roots inoculated with H. seropedicae three days after germination showed that H. seropedicae cell were attached to the root surface 30 min after inoculation, were visible in the internal tissues after twenty-four hours and in the endodermis, the central cylinder and xylem after three days.

Expression, purification and DNA-binding activities of two putative ModE proteins of Herbaspirillum seropedicae (Burkholderiales, Oxalobacteraceae)

In prokaryotes molybdenum is taken up by a high-affinity ABC-type transporter system encoded by the modABC genes. The endophyte â-Proteobacterium Herbaspirillum seropedicae has two modABC gene clusters and two genes encoding putative Mo-dependent regulator proteins (ModE1 and ModE2). Analysis of the amino acid sequence of the ModE1 protein of H. seropedicae revealed the presence of an N-terminal domain containing a DNA-binding helix-turn-helix motif (HTH) and a C-terminal domain with a molybdate-binding motif. The second putative regulator protein, ModE2, contains only the helix-turn-helix motif, similar to that observed in some sequenced genomes. We cloned the modE1 (810 bp) and modE2 (372 bp) genes and expressed them in Escherichia coli as His-tagged fusion proteins, which we subsequently purified. The over-expressed recombinant His-ModE1 was insoluble and was purified after solubilization with urea and then on-column refolded during affinity chromatography. The His-ModE2 was expressed as a soluble protein and purified by affinity chromatography. These purified proteins were analyzed by DNA band-shift assays using the modA2 promoter region as probe. Our results indicate that His-ModE1 and His-ModE2 are able to bind to the modA2 promoter region, suggesting that both proteins may play a role in the regulation of molybdenum uptake and metabolism in H. seropedicae.

Structural characterization of the bglH gene encoding a beta-glucosidase-like enzyme in an endophytic Bacillus pumilus strain

A beta-glucosidase-like enzyme-encoding gene (bglH) of an endophytic Bacillus pumilus strain (CL16) was cloned using a shotgun genomic library constructed in Escherichia coli. The nucleotide sequence of the entire cloned fragment (2484 bp) was determined and characterized. An incomplete open reading frame (ORF) of 534 bp (ORF1) designated bglP and a complete ORF of 1419 bp (ORF2) designated bglH, located in the fragment, are organized in an operon. The protein deduced from 1419 bp (ORF2) had 472 amino acid residues without a characteristic signal peptide sequence, suggesting that the enzyme is localized in the cytoplasm. The amino acid sequence deduced from bglH gene had high similarity with beta-glucosidases from the glycosyl hydrolase family 1. Over-expression of the B. pumilus bglH gene in E. coli showed a 54 kDa protein whose identity was confirmed by mass spectrometry (MALDI-TOF).

Detecção de Escherichia coli Shiga Toxigênica (STEC) através da amplificação dos genes Stx / Detection of Shiga Toxigenic Escherichia coli (STEC) by amplification of Stx genes

As Escherichia coli Shiga Toxigênicas (STEC) são patógenos emergentes, causadores de diarréia e doenças graves como colite hemorrágica e síndrome hemolítico-urêmica. As STEC diferenciam-se das demais estirpes de E. Coli pela produção de um ou mais tipos de toxina denominadas toxina Shiga 1 e 2, codificadas pelos genes Stx1 e Stx2, respectivamente. O diagnóstico microbiológico das infecções causadas por STEC é dificultado pelo rápido decréscimo no número de organismos excretados nas fezes após o início dos sintomas e pela diversidade bioquímica e sorológica das estirpes de STEC. O objetivo deste trabalho é estabelecer um protocolo de PCR para a detecção de STEC que seja adequado para a rotina dos laboratórios clínicos. As culturas de estirpes de STEC e outros organismos usados como controles e das amostras de fezes diarréicas foram realizadas em ágar MacConkey e incubadas a 36ºC por 18-24 horas. A extração de DNA foi realizada pelo métoda da fervura. Na PCR foi utilizado um único par de iniciadores, ATACAGAGGGA/GGA/GATTTCGT e CC/ATGATGATGG/ACAATTCAG, capaz de detectar os genes Stx, Stx2 e seus variantes numa mesma reação através da ampliação de um fragmento de DNA de aproximadamente 220 pares de base (pb). A PCR foi realizada em volume de 50ml, contendo 10 ml de DNA, tampão Taq 1X; MgCl2, 1,5mM, dNTP 200mM, iniciadores 1mM cada, Taq DNA polimerase 2U. Empregou-se 1 ciclo de 94ºC por 5 minutos e 35 ciclos de 94ºC por 1 minuto, 47ºC por 30 segundos e 72ºC por 30 segundos, seguidos de 1 ciclo de 72ºC por 10 minutos. Os produtos de amplificação foram detectados através de eletroforese em gel de agarose a 2%. DNA extraído das estirpes de STEC O157:H7 (Stx1, Stx2) e O111 (Stx1) permitiu a amplificação de um fragmento de cerca de 220pb, mas nenhum produto de amplificação foi produzido quando o DNA de E. coli ATCC 25922 e de outros organismos controle não produtores de Stx foi utilizado. Foram analisadas 123 cultura de fezes e 3 apresentaram amplificação do fragmento de DNA de cerca de 220 pb, sugerindo a presença de Stx. O protocolo descrito neste trabalho mostrou-se sensível, específico e adequado ao laboratório clínico.

Comparative molecular analysis of Herbaspirillum strains by RAPD, RFLP, and 16S rDNA sequencing

Herbaspirillum spp. are endophytic diazotrophic bacteria associated with important agricultural crops. In this work, we analyzed six strains of H. seropedicae (Z78, M2, ZA69, ZA95, Z152, and Z67) and one strain of H. rubrisubalbicans (M4) by restriction fragment length polymorphism (RFLP) using HindIII or DraI restriction endonucleases, random amplified polymorphic DNA (RAPD), and partial sequencing of 16S rDNA. The results of these analyses ascribed the strains studied to three distinct groups: group I, consisting of M2 and M4; group II, of ZA69; and group III, of ZA95, Z78, Z67, and Z152. RAPD fingerprinting showed a higher variability than the other methods, and each strain had a unique electrophoretic pattern with five of the six primers used. Interestingly, H. seropedicae M2 was found by all analyses to be genetically very close to H. rubrisubalbicans M4. Our results show that RAPD can distinguish between all Herbaspirillum strains tested.