Hôte

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9445 (2023) Citer cet article

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Les pseudomonades sont métaboliquement flexibles et peuvent prospérer sur différents hôtes végétaux. Cependant, les adaptations métaboliques nécessaires à la promiscuité de l'hôte sont inconnues. Ici, nous avons comblé cette lacune dans les connaissances en utilisant RNAseq et en comparant les réponses transcriptomiques de Pseudomonas donghuensis P482 aux exsudats racinaires de deux plantes hôtes : la tomate et le maïs. Notre objectif principal était d’identifier les différences et les points communs entre ces deux réponses. Les voies régulées positivement uniquement par les exsudats de tomates comprenaient la détoxification de l'oxyde nitrique, la réparation des amas fer-soufre, la respiration à travers le cytochrome bd insensible au cyanure et le catabolisme des acides aminés et/ou gras. Les deux premiers indiquent la présence de donneurs de NO dans les exsudats des plantes testées. Le maïs a spécifiquement induit l’activité de la pompe à efflux de type MexE RND et la tolérance au cuivre. Les gènes associés à la motilité ont été induits par le maïs mais réprimés par la tomate. La réponse commune aux exsudats semblait être affectée à la fois par les composés provenant des plantes et par ceux de leur environnement de croissance : la résistance à l'arsenic et la synthèse de la bactérioferritine étaient régulées positivement, tandis que l'assimilation du soufre, la détection du citrate ferrique et/ou d'autres porteurs de fer, l'acquisition de l'hème et le transport des acides aminés polaires était régulé négativement. Nos résultats fournissent des orientations pour explorer les mécanismes d’adaptation de l’hôte chez les micro-organismes associés aux plantes.

Les plantes nourrissent les communautés microbiennes de la rhizosphère en libérant des mélanges de composés organiques par les racines1. Les exsudats racinaires contiennent des métabolites primaires tels que des acides organiques, des acides aminés, des sucres et des métabolites secondaires dotés de propriétés bioactives ou de signalisation. La composition chimique exacte des exsudats dépend de l'espèce végétale et de l'état physiologique de la plante, ce dernier dépendant du stade de développement, de la disponibilité des nutriments et de la présence de facteurs de stress2. Les différences dans la composition des exsudats et le fonctionnement de l’immunité innée de la plante façonnent la composition et l’activité du microbiote racinaire3.

La bactérie Pseudomonas peut prospérer dans diverses niches environnementales, notamment dans les racines de diverses plantes hôtes. Leur avantage concurrentiel réside dans leur flexibilité métabolique et dans la production d’un large éventail de métabolites secondaires, notamment des antimicrobiens et des composés piégeurs de fer4. De nombreuses souches associées aux plantes facilitent la croissance des plantes, atténuent le stress abiotique ou protègent les plantes contre les agents pathogènes5. Il n’existe pas d’études approfondies sur l’étendue phylogénétique des plantes qu’une souche donnée de Pseudomonas peut coloniser. Cependant, certaines pseudomonades se sont révélées efficaces comme agents de biocontrôle sur des espèces végétales différentes de celle d’origine ou sur de multiples cultures, suggérant que les pseudomonades sont des colons plutôt promiscuités des plantes6.

Il est de plus en plus reconnu que les espèces végétales sélectionnent des communautés microbiennes distinctes7, les plantes hôtes plus éloignées sur le plan phylogénétique recrutant les populations de microbiote les plus distinctes8. Par conséquent, la promiscuité apparente de certains micro-organismes, tels que les pseudomonades, soulève des questions sur les changements métaboliques nécessaires aux bactéries pour coloniser plusieurs hôtes ou pour maintenir une association avec un hôte qui subit des changements physiologiques. Ce problème a été difficile à résoudre avec les données existantes puisque la plupart des études ne portent que sur les interactions hôte-microbe. De plus, bien que les déterminants de la spécificité de l’hôte dans les interactions plante-microbe aient été étudiés en profondeur pour les rhizobiums symbiotiques, ils ont reçu peu d’attention chez les bactéries qui forment des associations moins intimes avec leurs hôtes9.

Pseudomonas donghuensis P482 est une souche de biocontrôle qui inhibe la croissance de plusieurs phytopathogènes bactériens et fongiques10,11. Initialement isolée de la rhizosphère de la tomate (Solanum lycopersicum L.), la bactérie peut également coloniser la rhizosphère de la pomme de terre12 et, comme le montre cette étude, les racines du maïs, ce qui en fait un modèle prometteur pour l'étude des caractères adaptatifs à l'hôte dans les colonies de promiscuité. bactéries colonisant les racines.