Моделирование перемещения плазмиды pNARSLux в ризосфере пшеницы в условиях имитированной микрогравитации

Рубрика: 
Науки о жизни в космосе
Ковальчук, МВ, Негруцкая, ВВ, Ковтунович, ГЛ, Лар, ЕВ, Корнийчук, АС, Рогуцкий, ИС, 1Алпатов, АП, Козировская, НА, Кордюм, ВА
1Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України, Дніпропетровськ
Косм. наука технол. 2003, 9 ;(Supplement2):010-014
https://doi.org/10.15407/knit2003.02s.010
Язык публикации: Английский
Аннотация: 
В контексте необходимости предсказания перемещения генов между бактериями и оценки риска возникновения рекомбинационных событий в микроорганизмов в космической оранжерее при стрессовых условиях космических полетов проведено ряд модельных экспериментов по переносу конъюгативной плазмиды между бактериями в ризосфере пшеницы. Штаммы бактерий Klebsiella oxytoca VN13, Pseudomonas sp. 7, Agrobacterium sp., Escherichia coli S-17 были выбраны для моделирования перемещения генетического материала между бактериями в микрокосме пшеницы в условиях имитированной микрогравитации (ИМГ), которую создавали на клиностате при горизонтальном вращении микрокосма вокруг оси в течение 10 суток. В одном из вариантов не найдено переноса плазмиди pNARSLux бактериями в стерильных условиях. Однако действие ИМГ проявлялась в медленном развитии растений и уменьшении количества бактерий на поверхности корней пшеницы. В обоих вариантах опытов (ИМГ и нормальная гравитация) наблюдалось положительное влияние бактерий на развитие растений по сравнению с контролем растений без введения бактерий.
Полный текст (PDF)
References: 
1. Böltner D., MacMahon C., Pembroke J. T., et al. R391: a conjugative integrating mosaic comprised of phage, plasmid, and transposon elements . J. Bacteriol., 184, 5158—5169 (2002).
2. Brown J. R. Ancient horizontal transfer. Nature, 4, 121 — 132 (2003).
3. Cha C., Gao P., Chen Y. C., et al. Production of acyl-homoserine lactone quorum-sensing signals by gram-negative plant-associated bacteria. Mol. Plant-Microbe Interact., 11, 1119—1129.
4. Ferguson G. C., Heinemann J. A., Kennedy M. A. Gene transfer between Salmonella entericaserovartyphimurium inside epithelial cells. J. Bacteriol., 184, 2235— 2242 (2002).
5. Fry J. C., Day M. J. Plasmid transfer in the epilithon. In: Fry J. C., Day M. J. (Eds.) Bacterial genetics in natural environments, 55—80 (Chapman and Hall, London, 1990).
6. Hill K. E., Weightman A., Fry J. C. Isolation and screening of plasmids from the epilithon which mobilize recombinant plasmid pD10. Appl. Environ. Microbiol., 58, 1292— 1300 (1992).
7. Juergensmeyer M. A., Juergensmeyer E. A., Guikema J. A. Plasmid acquisition in microgravity. J. Gravitat. Physiol., 2, 161 — 162 (1995).
8. Khesin R., Karasyova E. V. Mercury-resistance plasmids in bacteria from a mercury and antimony deposit area. Mol. Gen. Genet., 97, 280—285 (1984).
9. Kozyrovska N. O., Gvozdyak R. I., Muras V. A., Kordyum V. A. Changes in properties of phytopathogenic bacteria effected by plasmid pRD1. Arch. Microbiol., 137 (4), 337—343 (1984).
10. Kozyrovska N. O., Kovtunovych G. L., Lar O. V., et al. A modeling molecular plant-bacteria interactions. Kosm. nauka tehnol., 8 (5-6), 81—85 (2002).
11. Lilley A. K., Fry J. C., Day M. J., Bailey M. J. In situ transfer of an exogenously isolated plasmid between Pseudomonas spp. in sugar beet rhizosphere. Microbiology, 140, 27—33 (1994).
12. Li M., Kotetishvili M., Chen Yu., Sozhamannan S. Comparative genomic analyses of the vibrio pathogenicity island and cholera toxin prophage regions in nonepidemic serogroup strains of Vibrio cholera. Appl. Environ. Microbiol., 69, 1728—1738 (2003).
13. Mishchenko L. T. The effect of artificial gravity on grow processes and photosynthetic apparatus of Triticumaestivum L. infected by the wheat streak mosaic virus. Kosm. nauka tehnol., 8 (5-6), 66—70 (2002) [in Russian].
14. Pukall R., Tschflpe H., Smalla K. Monitoring the spread of broad host and narrow host range plasmids in soil microcosms. FEMS Microbiol. Ecol., 20, 53—66 (1996.).
15. Richaume A., Smit E., Fauri G., van Elsas J. D. Influence of soil type on the transfer of RP4p from Pseudomonas fluores-censto indigenous bacteria. FEMS Microbiol. Ecol., 101, 263—292 (1992).
16. Simon R., Priefer U., Pühler A. A broad host range mobilization system for in vivo genetic engineering: transposon mutagenesis in Gram-negative bacteria. Nature Biotechnology, 1, 784—794 (1983)
17. Smit E., Venne D., van Elsas J. D. Mobilization of a recombinant IncQ plasmid between bacteria on agar and in soil via cotransfer or retrotransfer. Appl. Environ. Microbiol., 59, 2257—2263 (1993).
18. Smit E., van Elsas J. D., van Veen J. A., de Vos W. M. Detection of plasmid transfer from Pseudomonas fluorescens to indigenous bacteria in soil by using bacteriophage Phi-r2f for donor counterselection. Appl. Environ. Microbiol., 57, 3482—3488 (1991).
19. Stedman K. M., She O., Phan H., et al. pING Family of conjugative plasmids from the extremely thermophilic archaeon Sulfolobus islandicus: insights into recombination and conjugation in Crenarchaeota. J. Bacteriol., 182, 7014—7020 (2000).
20. Stotzky G. Gene transfer among bacteria in soil. In: Levy S. B., Miller R. V. (Eds) Gene transfer in the environment, 165—222 (McGraw-Hill, New York, 1989).
21. Sullivan J. T., Trzebiatowski J. R., Cruickshank R. W., et al. Comparative sequence analysis of the symbiosis ssland of Mesorhizobium lotistrain R7A. J. Bacteriol., 184, 3086—3095 (2002).
22. Sytnik K. M., Kordyum V. A., Kordyum E. L., et al. Microorganisms in a space flight, Ed. by K. M. Sytnik, 156 p. (Nauk. dumka, Kiev, 1983) [in Russian].
23. Top E. M., de Rore H., Collard J.-M., et al. Retromobilization of heavy metal resistance genes in unpolluted and heavy metal polluted soil. FEMS Microbiol. Ecol., 18, 191 — 203 (1995).
24. van Elsas J. D., Trevors J. T. Starodub M.-E. Bacterial conjugation in the rhizosphere of wheat. FEMS Microbiol. Ecol., 53, 299—306 (1988).
25. van Elsas J. D., McSpadden B. B., Wolters A. C., Smit E. Isolation, characterization, and transfer of cryptic gene-mobilizing plasmids in the wheat rhizosphere. Appl. Environ. Microbiol., 64 (3), 880—889 (1998).
26. Wellington E. M. H., van Elsas J. D. Genetic interaction among microorganisms in the natural environment, 356 p. (Pergamon Press, London, 1992).
27. Wilson K. J., Sessitsch A., Corbo J. C., et al. ß-Glucuronidase (GUS) transposons for ecological and genetic studies of rhizobia and other Gram-negative bacteria. Microbiology, 141, 1691 — 1705 (1995).