Genome characteristics of facultatively symbiotic Frankia sp. strains reflect host range and host plant biogeography

Autor: Ying Wang, Chantal Schenowitz, Jeffrey P. Tomkins, Claudine Médigue, Luis Gabriel Wall, Claudio Valverde, Benoit Cournoyer, Nadia Demange, Philippe Normand, Alison M. Berry, Louis S. Tisa, Juliana E. Mastronunzio, David Vallenet, David R. Benson, Pascal Lapierre, Emilie Bagnarol, Tania Rawnsley, Nathalie Choisne, Zoé Rouy, Johann Peter Gogarten, Céline Lavire, Alla Lapidus, Nicole Alloisio, Vincent Daubin, Arnaud Couloux, Stéphane Cruveiller, Ying Huang, Carla A. Bassi, James Niemann, Maria Pilar Francino, Derek M. Bickhart, J Maréchal, Laurent Labarre, Beth C. Mullin, Fernando Tavares, Olga R. Kopp, Michele Martinez, Eugene Goltsman, Anita Sellstedt, Pierre Pujic
Přispěvatelé: Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Department of Molecular and Cell Biology, University of Connecticut (UCONN), Department of Microbiology, University of New Hampshire (UNH), Department of Plant Sciences [Davis, CA], University of California [Davis] (UC Davis), University of California-University of California, Unité de recherche en génomique végétale (URGV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Génomique métabolique (UMR 8030), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Bioinformatique, phylogénie et génomique évolutive (BPGE), Département PEGASE [LBBE] (PEGASE), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Energy / Joint Genome Institute (DOE), Los Alamos National Laboratory (LANL), Department of Biochemistry & Cellular & Molecular Biology and the Genome Science & Technology Program, The University of Tennessee [Knoxville], Department of Biochemistry & Cellular 1 Molecular Biology and The Genome Science & Technology Program, Department of Plant Physiology, Umeå University, Genomics Institute, Clemson University, Departamento de Ciencia y Tecnología [Buenos Aires], Universidad Nacional de Quilmes (UNQ), Ecologie microbienne ( EM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon ( ENVL ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -VetAgro Sup ( VAS ), University of Connecticut ( UCONN ), University of New Hampshire ( UNH ), University of California [Davis] ( UC Davis ), Unité de recherche en génomique végétale ( URGV ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] ( GENOSCOPE ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Génomique métabolique ( UMR 8030 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive ( LBBE ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Energy / Joint Genome Institute ( DOE ), Los Alamos National Laboratory ( LANL ), Programa Interacciones Biologicas, Departamento de Cienca y Tecnologia, Universidad Nacional de Quilmes, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Plant Sciences [Univ California Davis] (Plant - UC Davis), University of California (UC)-University of California (UC)
Rok vydání: 2006
Předmět:
DNA
Bacterial
Root nodule
Prophages
[SDE.BE.ECOM]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology/domain_sde.be.ecom
Molecular Sequence Data
Frankia
Plant Roots
Genome
Article
Actinobacteria
Evolution
Molecular
Magnoliopsida
03 medical and health sciences
Symbiosis
Gene Duplication
Nitrogen Fixation
[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]
Botany
Genetics
Phylogeny
Genetics (clinical)
030304 developmental biology
2. Zero hunger
Frankia alni
[ SDE.BE ] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
0303 health sciences
Facultative
Geography
biology
030306 microbiology
fungi
food and beverages
Sequence Analysis
DNA
15. Life on land
biology.organism_classification
[ SDV.BBM.GTP ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]
DNA Transposable Elements
[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
Actinorhizal plant
[ SDE.BE.ECOM ] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology/domain_sde.be.ecom
Gene Deletion
Genome
Bacterial
Zdroj: Genome Research
Genome Research, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2007, 17, pp.7-15. ⟨10.1101/gr.5798407⟩
Genome Research, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2007, 17, pp.7-15. 〈10.1101/gr.5798407〉
Genome Research, 2007, 17, pp.7-15. ⟨10.1101/gr.5798407⟩
ISSN: 1088-9051
1549-5469
Popis: Soil bacteria that also form mutualistic symbioses in plants encounter two major levels of selection. One occurs during adaptation to and survival in soil, and the other occurs in concert with host plant speciation and adaptation. Actinobacteria from the genus Frankia are facultative symbionts that form N2-fixing root nodules on diverse and globally distributed angiosperms in the “actinorhizal” symbioses. Three closely related clades of Frankia sp. strains are recognized; members of each clade infect a subset of plants from among eight angiosperm families. We sequenced the genomes from three strains; their sizes varied from 5.43 Mbp for a narrow host range strain (Frankia sp. strain HFPCcI3) to 7.50 Mbp for a medium host range strain (Frankia alni strain ACN14a) to 9.04 Mbp for a broad host range strain (Frankia sp. strain EAN1pec.) This size divergence is the largest yet reported for such closely related soil bacteria (97.8%–98.9% identity of 16S rRNA genes). The extent of gene deletion, duplication, and acquisition is in concert with the biogeographic history of the symbioses and host plant speciation. Host plant isolation favored genome contraction, whereas host plant diversification favored genome expansion. The results support the idea that major genome expansions as well as reductions can occur in facultative symbiotic soil bacteria as they respond to new environments in the context of their symbioses.
Databáze: OpenAIRE
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