Experimental evolution of the phytopathogenic Ralstonia solanacearum into legume symbiont: genetics and dynamics of lifestyle change

Informations

Funding country

France

Acronym

SYMPA

URL

-

Start date

1/1/2009

End date

-

Budget

330,000 EUR

Fundings

Abstract

Le projet vise à l'évolution d'une bactérie phytopathogène, Ralstonia solanacearum, en symbiote de légumineuse (Mimosa) et à l'élucidation des bases génétiques de ce changement de style de vie. L'évolution de R. solanacearum en symbiote sera réalisée au moyen d'une approche de type « design, then evolve », qui consiste à i) la construction d'une bactérie ayant un potentiel symbiotique par transfert du plasmide symbiotique (pRalta) du rhizobium de Mimosa, Cupriavidus taiwanensis dans la souche GMI1000 de R. solanacearum et ii) l'évolution progressive des capacités symbiotiques de cette souche au cours de passages successifs sur plante. Deux régimes de sélection in planta, basés sur des cycles courts (15 jours) ou longs (45 jours) seront testés car ils peuvent façonner différemment l'évolution des propriétés symbiotiques. Des expériences préliminaires ont démontré la faisabilité d'une telle approche, des dérivés nodulants et infectieux intracellulaires de GMI1000(pRalta) ayant été obtenus par mutagenèse dirigée ou sélection in planta. Les clones finaux ainsi que des clones intermédiaires de certaines lignées seront caractérisés d'un point de vue phénotypique afin d'identifier ceux ayant développé les meilleures (ou une variété de) propriétés symbiotiques. Les génomes de 9 clones ayant acquis les capacités de nodulation, d'infection intracellulaire voire de fixation de l'azote seront re-séquencés au Génoscope par la technologie Roche (454) FLX et leur génome comparé à celui de la bactérie chimère ancestrale GMI1000(pRalta). Les disparités de séquence observées seront analysées de façon experte (élimination des erreurs de séquence, re-séquençage de produits PCR) jusqu'à identifier toutes les modifications génomiques acquises au cours des expériences d'évolution expérimentale. L'interface MicroScope de la plateforme d'annotation Mage sera implémentée d'outils spécifiques dédiés à la comparaison de génomes très proches et facilitant l'analyse des mutations acquises. Une analyse des corrélations génotype-phénotype sera réalisée afin d'identifier les mutations responsables de l'amélioration des propriétés symbiotiques. Le rôle des mutations identifiées comme potentiellement clés dans l'évolution du processus symbiotique sera analysé par génétique moléculaire. La cinétique et la dynamique de l'apparition des modifications phénotypiques seront analysées sur les populations bactériennes intermédiaires de la lignée la plus aboutie symbiotiquement. Enfin, une interprétation des scénarios évolutifs sera réalisée (compromis vis-à-vis du pouvoir pathogène, régimes favorisant l'évolution en symbiote). La connaissance des évènements moléculaires qui accompagnent la conversion d'un microorganisme pathogène en symbiote devrait permettre de nouvelles avancées dans la connaissance du déterminisme de la symbiose, en particulier quant au contrôle de la nodulation, au processus d'infection intracellulaire et des relations entre symbiose et pathogénicité. De plus, l'analyse d'une transition écologique vers une fonction aussi complexe que la symbiose pourrait avoir des répercussions dans les domaines de la biodiversité, de la microbiologie de l'environnement et de l'évolution bactérienne.