The genome of a steinernematid-associated Pseudomonas piscis bacterium encodes the biosynthesis of insect toxins
- 1. Kenya Plant Health Inspectorate Services
- 2. World Agroforestry Centre
- 3. University of Nairobi
Description
Several species of soil-dwelling Steinernema nematodes are used in the biocontrol of crop pests, due to their natural capacity to kill diverse species of lepidopterans. Although this insect-killing trait is known to be augmented by the nematodes' Xenorhabdus endosymbionts, the role of other steinernematid-associated bacterial genera in the nematode lifecycle remains unclear. This genomic study aimed to determine the potential of Pseudomonaspiscis to contribute to the entomopathogenicity of its Steinernema host. Insect larvae were infected with three separate Steinernema cultures. From each of the three treatments, the prevalent bacteria in the haemocoel of cadavers, four days post-infection were isolated. These three bacterial isolates were morphologically characterised. DNA was extracted from each of three bacterial isolates and used for genome sequencing and assembly. Assemblies were used to delineate species and identify genes that encode insect toxins, antimicrobials, and confer antibiotic resistance. We assembled three complete genomes. Through digital DNA-DNA hybridisation analyses, we ascertained that the haemocoels of insect cadavers previously infected with Steinernema sp. Kalro, Steinernema sp. 75, and Steinernema sp. 97 were dominated by Xenorhabdus griffiniae Kalro, Pseudomonas piscis 75, and X. griffiniae 97, respectively. X. griffiniae Kalro and X. griffiniae 97 formed a subspecies with other X. griffiniae symbionts of steinernematids from Kenya. P. piscis 75 phylogenetically clustered with pseudomonads that are characterised by high insecticidal activity. The P. piscis 75 genome encoded the production pathway of insect toxins such as orfamides and rhizoxins, antifungals such as pyrrolnitrin and pyoluteorin, and the broad-spectrum antimicrobial 2,4-diacetyl phloroglucinol. Its genome encoded resistance to over ten classes of antibiotics, including cationic lipopeptides. Steinernematid-associated P. piscis bacteria hence have the biosynthetic potential to contribute to nematode entomopathogenicity.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تُستخدم عدة أنواع من الديدان الخيطية شتاينرنيما التي تعيش في التربة في المكافحة الحيوية لآفات المحاصيل، نظرًا لقدرتها الطبيعية على قتل أنواع متنوعة من الأجنحة. على الرغم من أنه من المعروف أن هذه السمة القاتلة للحشرات تتعزز من خلال التعايش الداخلي Xenorhabdus للديدان الخيطية، إلا أن دور الأجناس البكتيرية الأخرى المرتبطة بالديدان الخيطية في دورة حياة الديدان الخيطية لا يزال غير واضح. تهدف هذه الدراسة الجينية إلى تحديد إمكانات Pseudomonaspiscis للمساهمة في إمراض الحشرات لمضيفها Steinernema. أصيبت يرقات الحشرات بثلاث مزارع شتاينرنيما منفصلة. من كل من العلاجات الثلاثة، تم عزل البكتيريا السائدة في هيموكويل الجثث، بعد أربعة أيام من العدوى. تم تمييز هذه العزلات البكتيرية الثلاثة من الناحية الشكلية. تم استخراج الحمض النووي من كل من العزلات البكتيرية الثلاثة واستخدامه لتسلسل الجينوم وتجميعه. تم استخدام التجميعات لتحديد الأنواع وتحديد الجينات التي تشفر سموم الحشرات ومضادات الميكروبات وتمنح مقاومة للمضادات الحيوية. جمعنا ثلاثة جينومات كاملة. من خلال تحليلات تهجين الحمض النووي DNA - DNA الرقمية، تأكدنا من أن جثث جثث الحشرات المصابة سابقًا بـ Steinernema sp. Kalro، Steinernema sp. 75، و Steinernema sp. 97 سيطر عليها Xenorhabdus griffiniae Kalro، Pseudomonas piscis 75، و X. griffiniae 97، على التوالي. شكل X. griffiniae Kalro و X. griffiniae 97 نوعًا فرعيًا مع متكافلات X. griffiniae الأخرى من steinernematids من كينيا. P. piscis 75 متجمعة وراثيًا مع pseudomonads التي تتميز بنشاط مبيد حشري مرتفع. قام جينوم P. piscis 75 بتشفير مسار إنتاج سموم الحشرات مثل الأورفاميدات والجذور، ومضادات الفطريات مثل البيرولنيترين والبيرولوتورين، ومضادات الميكروبات واسعة الطيف 2،4 - داياسيتيل فلوروغلوسينول. قام جينومها بتشفير المقاومة لأكثر من عشر فئات من المضادات الحيوية، بما في ذلك الببتيدات الدهنية الموجبة. وبالتالي فإن بكتيريا P. piscis المرتبطة بالديدان الخيطية لديها القدرة على التخليق الحيوي للمساهمة في الإمراض الحشري للديدان الخيطية.Translated Description (French)
Plusieurs espèces de nématodes Steinernema vivant dans le sol sont utilisées dans la lutte biologique contre les ravageurs des cultures, en raison de leur capacité naturelle à tuer diverses espèces de lépidoptères. Bien que ce trait tuant les insectes soit connu pour être augmenté par les endosymbiotes Xenorhabdus des nématodes, le rôle d'autres genres bactériens associés à la stéinernematide dans le cycle de vie des nématodes reste incertain. Cette étude génomique visait à déterminer le potentiel de Pseudomonaspiscis à contribuer à l'entomopathogénicité de son hôte Steinernema. Les larves d'insectes ont été infectées par trois cultures distinctes de Steinernema. De chacun des trois traitements, les bactéries prévalentes dans l'hémocèle des cadavres, quatre jours après l'infection ont été isolées. Ces trois isolats bactériens ont été caractérisés morphologiquement. L'ADN a été extrait de chacun des trois isolats bactériens et utilisé pour le séquençage et l'assemblage du génome. Des assemblages ont été utilisés pour délimiter les espèces et identifier les gènes qui codent pour les toxines d'insectes, les antimicrobiens et confèrent une résistance aux antibiotiques. Nous avons assemblé trois génomes complets. Grâce à des analyses numériques d'hybridation ADN-ADN, nous avons constaté que les hémocoques de cadavres d'insectes précédemment infectés par Steinernema sp. Kalro, Steinernema sp. 75 et Steinernema sp. 97 étaient dominés par Xenorhabdus griffiniae Kalro, Pseudomonas piscis 75 et X. griffiniae 97, respectivement. X. griffiniae Kalro et X. griffiniae 97 ont formé une sous-espèce avec d'autres symbiotes X. griffiniae de stéinernematides du Kenya. P. piscis 75 phylogénétiquement regroupé avec des pseudomonades qui se caractérisent par une activité insecticide élevée. Le génome de P. piscis 75 a codé la voie de production de toxines d'insectes telles que les orfamides et les rhizoxines, les antifongiques tels que la pyrrolnitrine et la pyolutéorine, et l'antimicrobien à large spectre 2,4-diacétyl phloroglucinol. Son génome a codé la résistance à plus de dix classes d'antibiotiques, y compris les lipopeptides cationiques. Les bactéries P. piscis associées à la stéinernematide ont donc le potentiel biosynthétique de contribuer à l'entomopathogénicité des nématodes.Translated Description (Spanish)
Varias especies de nematodos Steinernema que habitan en el suelo se utilizan en el biocontrol de plagas de cultivos, debido a su capacidad natural para matar diversas especies de lepidópteros. Aunque se sabe que este rasgo que mata insectos aumenta con los endosimbiontes Xenorhabdus de los nematodos, el papel de otros géneros bacterianos asociados a esteinernemátidas en el ciclo de vida de los nematodos sigue sin estar claro. Este estudio genómico tuvo como objetivo determinar el potencial de Pseudomonaspiscis para contribuir a la entomopatogenicidad de su huésped Steinernema. Las larvas de insectos se infectaron con tres cultivos separados de Steinernema. De cada uno de los tres tratamientos, se aislaron las bacterias prevalentes en el hemocoel de cadáveres, cuatro días después de la infección. Estos tres aislados bacterianos se caracterizaron morfológicamente. El ADN se extrajo de cada uno de los tres aislados bacterianos y se utilizó para la secuenciación y el ensamblaje del genoma. Los ensamblajes se utilizaron para delinear especies e identificar genes que codifican toxinas de insectos, antimicrobianos y confieren resistencia a los antibióticos. Montamos tres genomas completos. A través de análisis digitales de hibridación ADN-ADN, comprobamos que las hemocoel de cadáveres de insectos previamente infectados con Steinernema sp. Kalro, Steinernema sp. 75 y Steinernema sp. 97 estuvieron dominados por Xenorhabdus griffiniae Kalro, Pseudomonas piscis 75 y X. griffiniae 97, respectivamente. X. griffiniae Kalro y X. griffiniae 97 formaron una subespecie con otros simbiontes de X. griffiniae de steinernematids de Kenia. P. piscis 75 se agrupa filogenéticamente con pseudomonas que se caracterizan por una alta actividad insecticida. El genoma de P. piscis 75 codificó la vía de producción de toxinas de insectos como orfamidas y rizoxinas, antifúngicos como pirrolnitrina y pioluteorina, y el antimicrobiano de amplio espectro 2,4-diacetil floroglucinol. Su genoma codificaba la resistencia a más de diez clases de antibióticos, incluidos los lipopéptidos catiónicos. Por lo tanto, las bacterias P. piscis asociadas a Steinernematid tienen el potencial biosintético de contribuir a la entomopatogenicidad de los nematodos.Files
acmi.0.000659.v1.1&mimeType=pdf.pdf
Files
(6.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:63d71c58917a91dafe00d062c4b6f7fc
|
6.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يشفر جينوم بكتيريا Pseudomonas piscis المرتبطة بـ steinernematid التخليق الحيوي لسموم الحشرات
- Translated title (French)
- Le génome d'une bactérie Pseudomonas piscis associée à la stéinernematide code pour la biosynthèse des toxines d'insectes
- Translated title (Spanish)
- El genoma de una bacteria Pseudomonas piscis asociada a steinernematid codifica la biosíntesis de toxinas de insectos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386511366
- DOI
- 10.1099/acmi.0.000659.v2