The ecological success of Burkholderia terrae BS001 and related strains in the mycosphere Nazir, Rashid

Transcriptie

1 University of Groningen The ecological success of Burkholderia terrae BS001 and related strains in the mycosphere Nazir, Rashid IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2012 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Nazir, R. (2012). The ecological success of Burkholderia terrae BS001 and related strains in the mycosphere Groningen: s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date:

2 Samenvatting Samenvatting Het ecologische succes van Burkholderia terrae BS001 en gerelateerde stammen in de mycosfeer Samen met een breed scala van abiotische factoren bevat de grond een complexe gemeenschap van organismen van onder andere bacteriën en schimmels. De activiteit van deze organismen samen met hun interacties zijn belangrijk voor de functies (life support functions: LSF) van de grond. Deze spelen een belangrijke rol in de levering van voedsel aan planten en op deze manier dus ook aan dieren. De interactie tussen bacteriën en schimmels in de grond kan zowel neutraal, positief of negatief zijn voor één of beide partners. Het is waarschijnlijk dat de bacteriën die zich ontwikkeld hebben met de beste mechanismen voor interacties met schimmels een groot voordeel hebben en uiteindelijk dominant worden in de bacteriële gemeenschap van de mycosfeer (grond onderinvloed van de schimmel). Het huidige proefschrift had tot doel een beter begrip van bacteriële-schimmel interacties in de bodem te verkrijgen en het verkennen van de mogelijke mechanismen / strategieën die de succesvolle ecologische interacties beheersen. In een meer algemene zin, lag de focus op de vraag: "hoe bodembacteriën zich passen aan de grond microhabitat die wordt gecreëerd door groeiende schimmeldraden en welke soorten mechanismen betrokken zijn bij deze interacties?" Het inleidende hoofdstuk 1 geeft een overzicht van de huidige kennis over bacteriële-schimmel interacties in de bodem. Het doel was om deze interacties te onderzoeken in de bodem 'hot spots' en om de belangrijkste mechanismen die betrokken zijn bij de selectie van schimmel-responsieve bacteriën te markeren. Een aantal interessante bacteriële mechanismen die mogelijk betrokken zijn bij deze interacties zijn voortgekomen uit deze literatuur studie. Hoofstuk 2 was opgezet om ontwikkeling van de bacteriële gemeenschap in verschillende grondsoorten te onderzoeken in de aan- en afwezigheid van de saprotrofische schimmel Lyophyllum sp. Strain Karsten. We zagen dat de grond matrix relatief een grotere invloed had op de uiteindelijke bacteriële samenstelling dan de bacteriële gemeenschap die was gebruikt om het grondsysteem aan te enten. Bovendien werden bepaalde organismen uit deze aangebrachte bacteriële gemeenschap geselecteerd door de koloniserende schimmel L. sp. stam Karsten. Het geslacht Burkholderia vormde het grootste deel van de geselecteerde bacteriën door de schimmel, ongeacht de herkomst en de aangebrachte bacteriële gemeenschap (grondsoort). Van de vele bacteriën die aanwezig zijn op de schimmel migratiefront werden van twee Burkholderia terrae stammen (BS001 en BS110) aangetoond dat ze sterke interactie aangaan met de bodem schimmel L. sp. stam Karsten. Hoofdstuk 3 gaat verder in op deze interacties van B. terrae en andere Burkholderia stammen (B. terricola, B. xenovorans en B. phytofirmans) welke eveneens geïsoleerd waren op 203

3 Samenvatting het schimmel migratie front. Deze bacteriën werden gevonden in de bacteriële gemeenschap die gezamenlijk migreerden op het schimmelfront. Alle afzonderlijke stammen werden getest op hun capaciteit om alleen te migreren op het schimmelfront zonder hulp van andere soorten. Eveneens werd de invloed van verschillende grondsoorten (matrix) getest. Uit de gevonden single migratie stammen werd B. terrae BS001 geselecteerd om de bacteriële mechanismen verder gedetailleerd te kunnen onderzoeken, die een rol spelen in de interactie tussen bacterie en schimmel aan het migratiefront. Hoofdstuk 4 laat twee nieuwe fenotypes zien die aan het licht komen tijdens co-cultivatie van B. terrae met L. sp. Strain Karsten. Dit zijn inhibitie/vertraging van de vorming van primordia (beginsel van een paddestoel) en de vorming van druppels (exudatie) op de schimmelmat. Deze exudatie bestaat onder andere uit glycerol welke geïdentificeerd is als een koolstofbron (energie) voor BS001. In hoofdstuk 5 wordt de kennis van migratie van B. terrae BS001 langs schimmeldraden uitgebreid door verschillende soorten schimmels te testen. Verder bevat dit hoofdstuk bewijs voor bescherming van de schimmelpartner door BS001 tegen antischimmel middelen. De schimmelbescherming is waarschijnlijk mogelijk door de vorming van biofilm vormende polysacchariden en een lokale verhoging van de (grond) ph. Beide factoren worden toegeschreven aan de aanwezigheid van B. terrae BS001. We stelden dan ook dat de B. terrae BS001-schimmel interacties vaak synergetisch zijn. De opvallende kenmerken van B. terrae BS001 heeft ons ertoe aangezet het gehele genoom te laten sequencen. Dit wordt beschreven in hoofdstuk 6. B. terrae BS001 bevat een genoom van ongeveer 11,5 Mb met een gemiddelde GC-gehalte van 61,5%. De collectieve bacteriële genetische lading is in overeenstemming met de ecologische succes dat B. terrae BS001 bereikt in de mycosphere, waar een koloniseerbaar oppervlak ontstaat, voortbeweegt en waar de afgifte van voedingsstoffen op een grillige manier plaatsvindt. Met B. terrae BS001 als een interessant model voor onderzoek naar bacteriële-schimmel interacties, werd een moleculaire strategie ontworpen om de transcriptionele profielen van deze bacterie te bepalen gedurende de associatie met Lyophyllum sp. stam Karsten. Het resultaat van dit werk is beschreven in hoofdstuk 7. De gegevens tonen aan dat vele interactieve bacteriële genen (bijvoorbeeld die voor biofilmvorming en secretiesystemen) kunnen worden geëvalueerd door de genexpressie te beoordelen in de aanwezigheid en / of afwezigheid van schimmel L. sp. stam Karsten. 204

4 Urdu summary 205

5 Urdu summary sp. 206