Inactivation of the "Sinorhizobium fredii" HH103 "rhcJ" gene abolishes nodulation outer proteins (Nops) secretion and decreases the symbiotic capacity with soybean

Abstract

Se ha propuesto que las proteínas externas de nodulación (Nops) impiden la nodulación efectiva de Sinorhizobium fredii USDA257 con las sojas americanas. S. fredii HH103 nodula de forma natural tanto conlas sojas asiáticas (no comercializadas) como con las americanas (comercializadas). La inactivación del gen rhcJ de HH103, que pertenece a la agrupación génica tts (secreción de tipo III), anuló la secreción de Nops y redujo la capacidad simbiótica de esta bacteria con las dos variedades de soja. Las cepas HH103 y USDA257 de S. fredii, que sólo nodula sojas asiáticas, mostraron perfiles SDS-PAGE diferentes de Nop, lo cual sugiere que estas cepas podrían secretar distintos conjuntos de Nops. Cuando las cepas USDA257 y HH103 fueron inoculadas conjuntamente, la capacidad de nodulación de esta última cepa con el cultivar americano Williams de soja se redujo significativamente. Estos resultados indican que las Nops secretadas por S. fredii pueden actuar como factores simbióticos tanto positivos como negativos dependiendo de la cepa-cultivar rizobiana. Se detectaron también diferencias entre la expresión mediada por flavonoides del gen rhcJ y del nodA. Además, una de las Nops secretadas por la cepa HH103 fue identificada como NopA.

It has been postulated that nodulation outer proteins (Nops) avoid effective nodulation of Sinorhizobium fredii USDA257 to nodulate with American soybeans. S. fredii HH103 naturally nodulates with both Asiatic (non-commercial) and American (commercial) soybeans. Inactivation of the S. fredii HH103 gene rhcJ, which belongs to the tts (type III secretion) cluster, abolished Nop secretion and decreased its symbiotic capacity with the two varieties of soybeans. S. fredii strains HH103 and USDA257, that only nodulates with Asian soybeans, showed different SDS-PAGE Nop profiles, indicating that these strains secrete different sets of Nops. In coinoculation experiments, the presence of strain USDA257 provoked a clear reduction of the nodulation ability of strain HH103 with the American soybean cultivar Williams. These results suggest that S. fredii Nops can act as either detrimental or beneficial symbiotic factors in a strain-cultivar-dependent manner. Differences in the flavonoid-mediated expression of rhcJ with respect to nodA were also detected. In addition, one of the Nops secreted by strain HH103 was identified as NopA.