Survival of genetically engineered Escherichia coli and recombinant plasmid mobilization by bacterial strains isolated from activated sludge or natural sludge biomass
Survie d'Escherichia coli génétiquement modifiée et mobilisation de plasmides recombinants par : des souches isolées de l'environnement ou des populations naturelles mixtes
Résumé
We studied OGMs survival and recombinant DNA (rDNA) dissemination by mobilization thanks to two experimental systems using bacterial biomass either fixed or in suspension. Initially the mobilization properties of pBR type recombinant plasmids between two strains of Escherichia coli were determined in the fixed-bed reactor. Only the mobilization of the recombinant Pce325 plasmid bearing a transfer origin was observed. A difference in fixation of donor strains could be explained by a difference in adhesion : adhesion could be influenced by plasmid copy number and by R388 plasmid (perhaps from conjugative pili). A mixture of 10 bacterial strains isolated from activated sludge was grown on a support in a continuously fed fixed-bed reactor or in suspension in a sequenced-batch reactor with biomass recycling. After reaching steady state, the bacteria in both type of reactors were used as the recipient population for evaluating the dissemination of the non-conjugative and non-mobilizable recombinant plasmide pCE328 derivated from pBR328 (tra- mob- oriT-). The dissemination of this plasmid, was studied in comparison with the natural broad host range conjugative plasmid R388 (Inc W). The survival of Escherichia coli strains bearing either the non-transferable plasmid pCE328 or the conjugative plasmid R388 and added to the activated sludge reactors was measured on the effluent of both type of reactors. In the fixed-bed reactor effluent, the donor populations remained stable after 3 days of operation and reached 10[3] to 10 [5] CFU cm-3, whereas they decreased in the sequenced-batch reactors : donors bearing the pCE328 plasmid decreased by 2 log units in 20 days, whereas those bearing R388 plasmid decreased by less than 1 log unit. Mobilization of the pCE328 plasmid could never be detected. DNA transfer between Escherichia coli strains by activated sludge mobilization on agar plate has been studied in order to assess the dissemination of pBR-type non mobilizable recombinant plasmids. The dissemination of pCE328 recombinant plasmid was compared to the one observed with the mobilizable recombinant pCE 325 PLASMID; The mobilization of pCE 325 plasmid was the only one which could be detected in presence of “helpers” plasmids R388 tra+ and pUB280 mob+ in the recipient strain. Transfer frequency was decreased by 1 log unit when activated sludge was present. Thus, pCE328 mobilization has not been determined with a detection limit reaching 10[-9] transconjugants per donors. The dissemination risk of plasmids tra- mob- oriT- in environment is not likely
Deux systèmes expérimentaux mettant en œuvre la biomasse bactérienne fixée ou en suspension ont été mis au point pour étudier la survie d'OGMs et la dissémination d'ADN recombinant (ADNr). Au préalable, les propriétés de mobilisation de plasmides recombinants de type pBR, entre deux souches d'Escherichia coli ont été déterminées dans le réacteur à lit fixe. Seule la mobilisation du plasmide recombinant pCE325 porteur d'une origine de transfert a été observée. Une différence de fixation des bactéries donatrices suivant leur contenu plasmidique a également été mise en évidence. Cette différence de fixation des bactéries donatrices pouvant s'expliquer par une différence d'adhésion. Et l'adhésion étant influencée à la fois par le nombre de copies des plasmides pCE et par le plasmide R388 (peut-être par l'intermédiaire des pili conjugatifs). Un mélange de 10 souches bactériennes isolées de boues activées a été cultive soit fixe sur un support dans un réacteur à lit fixe alimenté en continu, soit en suspension dans un réacteur batch-séquence avec recyclage de biomasse. Après avoir atteint un état d'équilibre, la population bactérienne des deux types de réacteurs a été utilisée comme population réceptrice pour évaluer la dissémination du plasmide recombinant non conjugatif et non mobilisable pCE328. La dissémination de ce plasmide dérive de pBR328 (tra- mob- orit-) a été étudiée comparativement à celle du plasmide naturel conjugatif R388 à large spectre d'hôte (Inc W). La survie des souches Escherichia coli porteuses soit du plasmide non transférable pCE328, soit du plasmide conjugatif R388 et introduites dans les réacteurs boues activées, a été mesurée dans l'effluent des deux types de réacteurs. Dans l'effluent du réacteur à lit fixe, les donatrices sont toujours stables après trois jours de fonctionnement et atteignent 10[exposant]3 à 10[exposant]5 UFC cm-3 alors qu'au niveau des réacteurs à alimentation séquencée, les donatrices diminuent de deux log en 20 jours pour celles contenant le plasmide pCE328 et de moins d'un log pour celles contenant le plasmide R388. Dans tous les cas, la mobilisation du plasmide pCE328 n'a pas été détectée. La mobilisation du plasmide pCE328 par la biomasse des boues activées a également été étudiée sur milieu solide pour évaluer le potentiel mobilisateur d'une population naturelle mixte. La dissémination du plasmide pCE328 a été étudiée comparativement à celle du plasmide pCE325. Seule la mobilisation du plasmide pCE325 a pu être mise en évidence. De plus, ce plasmide est mobilisé uniquement quand les plasmides helpers R388 tra+ et pUB2380 mob+ sont présents dans la souche réceptrice, et le transfert n'est pas observé vers les souches des boues. La fréquence de transfert diminue d'un facteur 10 en présence des souches des boues. La mobilisation par conduction du plasmide pCE328 n'a donc pu être mise en évidence malgré une limite de détection allant jusqu'a 10[exposant]-9 transconjugants par donatrices. Le risque de dissémination de plasmides tra- mob- orit- dans l'environnement est donc peu probable
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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