1. Adaptation of genetically monomorphic bacteria: evolution of copper resistance through multiple horizontal gene transfers of complex and versatile mobile genetic elements
- Author
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Aude Chabirand, Christian Vernière, Pierre Lefeuvre, Olivier Pruvost, Claudine Boyer, Pierre Grygiel, Damien Richard, Virginie Ravigné, Adrien Rieux, Marie Annabelle Terville, Isabelle Robène, B.I. Canteros, Stéphanie Javegny, Benoit Facon, Karine Boyer, Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (UMR PVBMT), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Réunion (UR), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES), Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (UMR CBGP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), Biologie et Génétique des Interactions Plante-Parasite (UMR BGPI), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), European Regional Development Fund (ERDF), European Agricultural Fund for Rural Development (EAFRD), Conseil Departemental de la Reunion, Region Reunion, Etat francais, French Agropolis Foundation (Labex Agro - Montpellier, E-SPACE) : 1504-004, ANSES, CIRAD, Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), The European Regional Development Fund (ERDF) and European Agricultural Fund for Rural Development (EAFRD), Conseil Departemental de la Reunion, Region Reunion, Etat francais, the French Agropolis Foundation (Labex Agro - Montpellier, E-SPACE project number 1504-004), ANSES and CIRAD provided financial support., ANR-10-LABX-0001,AGRO,Agricultural Sciences for sustainable Development(2010), and Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
- Subjects
0301 basic medicine ,Citrus ,heavy metal resistance ,Xanthomonas campestris citri ,Xanthomonas citri ,Plasmid ,Genetics ,biology ,Adaptation, Physiological ,Épidémiologie ,MESH: Copper ,Stenotrophomonas ,PCR ,Organisme génétiquement modifié ,Cuivre ,Citrus canker ,mobile DNA ,Martinique ,MESH: Interspersed Repetitive Sequences ,résistance aux maladies ,DNA, Bacterial ,Séquence nucléotidique ,Xanthomonas ,Gene Transfer, Horizontal ,Genotype ,Argentina ,Bacterial genome size ,MESH: Xanthomonas ,03 medical and health sciences ,stomatognathic system ,plasmid ,MESH: Drug Resistance, Bacterial ,Drug Resistance, Bacterial ,protection des plantes ,contemporary adaptation ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Adaptation ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,H20 - Maladies des plantes ,Plant Diseases ,Résistance aux pesticides ,amélioration génétique ,Résistance aux produits chimiques ,Xanthomonadaceae ,Biologie moléculaire ,Microsatellite ,biology.organism_classification ,Interspersed Repetitive Sequences ,resistance to diseases ,030104 developmental biology ,Genetics, Population ,Gène ,Genes, Bacterial ,Évaluation ,U30 - Méthodes de recherche ,Mobile genetic elements ,Reunion ,Copper ,crop protection ,Microsatellite Repeats - Abstract
Copper-based compounds are widely used in integrated pest management (1PM) programs aiming at controlling agriculturally important plant bacterial pathogens and the latter have adapted in response to this selective pressure. Copper resistance of Xanthomonas citri pv. citri (Xcc), a major citrus pathogen worldwide causing Asialie citrus canker, was first observed in Argentina two decades ago and subsequently reported as a copLAB-based, plasmid-encoded system. The emergence of resistant strains has since been reported in Réunion (South West lndian Ocean) and Martinique (Eastern Caribbean Sea). Disease severity was found markedly increased in groves established with susceptible cultivars and infected with copper-resistant Xcc. Using tandem repeat-based genotyping and copLAB PCR, we demonstrated that the genetic structure of the copperresistant strains from these three regions was made up of two distant clusters and varied for the detection of copLAB amplicons. ln order to investigate this pattern more closely, we sequenced six copper-resistant Xcc strains from Argentina, Martinique and Réunion, together with reference copper-resistant Xanthomonas and Stenotrophomonas strains using long-read sequencing technology. Genes involved in copper resistance were found to be strain-dependent with the nove! identification in Xcc of copABCD and a eus heavy metal efflux resistance-nodulation-division system. The genes providing the adaptive trait were part of a mobile genetic element similar to Tn3-like transposons and included in a conjugative plasmid. The mining of ail bacterial genomes available from public databases suggested that the mobile elements containing copper resistance genes and their plasmid environments were primarily detected in the Xanthomonadaceae family.
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- 2016
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