Funktionale Genomanalyse von Pseudomonas putida KT2440

Regenhardt, Daniela

Pseudomonas putida KT2440 ist ein metabolisch vielseitiges, Gram-negatives Bodenbakterium, das als effizienter Besiedler von Pflanzenwurzeln gilt. Gene und Genprodukte, die für das Überleben des Organismus in der Rhizosphäre von Weizenkeimlingen bedeutsam sind, wurden identifiziert. Das methodische Vorgehen gliederte sich in folgende Teilbereiche: Zunächst erfolgte der Aufbau einer P. putida KT2440-Mutantenbibliothek unter Verwendung eines neuartigen Transposonsystems. Dadurch war die schnelle Bestimmung der Transposonintegrationsstelle im Genom durch direkte DNA-Sequenzierung möglich. Durch die weitergehende geno- und phänotypische Analyse (Adhäsion, Siderophorbildung, oxidative Stressantwort, Beweglichkeit) der Mutanten konnten die für die Besiedlung relevanten Gene und Genprodukte identifiziert werden. So hatte z.B. die Transposonintegration in dem flagellar motor switch protein fliG für die Mutante neben der Unbeweglichkeit auch eine signifikant herabgesetzte Fähigkeit zur Besiedlung der Weizenkeimlingswurzeln in Konkurrenz zum Wildtyp zur Folge. Proteomanalytische Untersuchungen des Wachstums von KT2440 in der Rhizosphäre im Vergleich zu Kontrollen (in Pflanzennährlösung) sowie mit Weizenwurzelexudaten und im Vollmedium zeigten unterschiedliche Proteinexpressionsmuster. Hierbei wurden vor allem Proteine des Energie- und Aminosäurestoffwechsels sowie Transport- und Bindeproteine differentiell exprimiert.

Pseudomonas putida strain KT2440 is a metabolically versatile plant root-colonising Gram-negative soil bacterium. Gene and gene products which are important for the organism´s lifestyle in the rhizosphere of wheat seedlings were identified. The experimental design was devided into different approaches. First a P. putida KT2440 mutant library was constructed using a new transposon mutagenesis technique that allows the direct sequencing of DNA sequence flanking the transposon in the genome. The identification of genes and gene products that are relevant for the colonisation was done by phenotypical (adhesion, siderophore production, oxidative stress response, flagellar mediated movement) and genotypical analysis of the transposon mutants. A transposon integration in the flagellar motor switch protein fliG resulted e.g. in a mutant impaired in the flagellar mediated movement, that additionally showed a significantly decreased ability to colonise the roots of wheat seedlings in competition to the wild type. Different protein patterns were obtained when the strain was grown in the rhizosphere in comparison to controls (in plant nutrient solution) as well as incubated with root exudates and in complex medium. Here proteins belonging to the energy and amino acid metabolism as well as transport and binding proteins were differently expressed.

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Regenhardt, Daniela: Funktionale Genomanalyse von Pseudomonas putida KT2440. 2003.

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