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Adaptaci贸n de Azoarcus sp. CIB a diferentes condiciones ambientales
Tesis Doctoral in茅dita le铆ada en la Universidad Aut贸noma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biolog铆a. Fecha de lectura: 14-06-2018Las bacterias del g茅nero Azoarcus descritas hasta la fecha pueden
clasificarse en dos grupos ecofisiol贸gicos bien diferenciados, por un lado,
bacterias con capacidad para establecerse como end贸fitos de plantas y, por otro
lado, bacterias capaces de degradar anaer贸bicamente una gran variedad de
compuestos arom谩ticos. En esta Tesis Doctoral se ha utilizado como modelo de
estudio la bacteria Azoarcus sp. CIB, una cepa anaer贸bica facultativa que ha sido
ampliamente utilizada para el estudio del catabolismo anaer贸bico de compuestos
arom谩ticos. Se ha demostrado por primera vez la capacidad de una bacteria del
g茅nero Azoarcus perteneciente al subgrupo de degradadores anaer贸bicos de
compuestos arom谩ticos para establecerse como end贸fito de arroz y se han
estudiado las propiedades que posee Azoarcus sp. CIB para promover el
crecimiento de la planta. Adem谩s, se ha demostrado el papel de los pili tipo IV, el
flagelo y el exopolisac谩rido en la colonizaci贸n del arroz, y se han implementado
las propiedades beneficiosas de la cepa CIB mediante la construcci贸n de una cepa
recombinante con actividad ACC desaminasa. Con el fin de entender los
mecanismos moleculares implicados en el estilo de vida endof铆tico, se ha realizado
un an谩lisis transcript贸mico global frente a extractos de ra铆z de arroz y se ha
abordado el papel regulador que puede tener el di-GMPc en la interacci贸n plantaend贸fito.
Por otro lado, en esta Tesis tambi茅n se ha investigado la adaptaci贸n de
Azoarcus sp. CIB a otras condiciones ambientales que no hab铆an sido estudiadas
anteriormente y que revelan la gran versatilidad metab贸lica de esta bacteria. As铆,
se han abordado algunos de los mecanismos de resistencia a metales pesados
(cadmio, n铆quel, zinc) y metaloides (selenito, telurito, arseniato y arsenito), que no
hab铆an sido previamente caracterizados en ninguna cepa del g茅nero Azoarcus.
Un aspecto de gran relevancia biotecnol贸gica ha sido el estudio de la capacidad
de acoplar la resistencia a selenito y telurito a la formaci贸n de nanopart铆culas.
Finalmente, se ha confirmado que la cepa CIB es capaz de resistir arseniato
(genes ars) y de utilizar arsenito como fuente adicional de energ铆a en condiciones
anaer贸bicas, caracteriz谩ndose el primer cluster arx, que codifica una arsenito
oxidasa anaer贸bica, en un organismo heter贸trofo y que tambi茅n est谩 implicada en la resistencia al arsenito.The genus Azoarcus harbors a high diversity of bacteria that have been
classified in two different ecophysiological groups: on one hand, a group of bacteria
that can live as plant endophytes and, on the other hand, a group of bacteria
specialized in the anaerobic degradation of a wide range of aromatic compounds.
In this thesis, we have used Azoarcus sp. CIB, a facultative anaerobe studied by
its ability to degrade aromatic compounds anaerobically, as a model. For the first
time, this work proves the ability to develop an endophytic lifestyle of an Azoarcus
strain belonging to the specialized group of aromatic compounds degraders in
anoxic conditions and its plant growth promotion properties has been
characterized. Furthermore, the role of type IV pili, flagella and exopolysaccharide
during plant colonization has been elucidated and its plant beneficial properties
has been improved by the construction of a recombinant strain with ACC
deaminase activity. A global transcriptomic approach in response to rice root
extracts has been also carried out in order to understand the molecular
mechanisms involved in the endophytic lifestyle and the role of the global regulator
c-di-GMP during plant-endophyte interaction has been addressed.
On the other hand, in this thesis has also been investigated the adaptation
of Azoarcus sp. CIB to environmental conditions that have never been studied
before and that confirms the high metabolic versatility of this strain. Thus, the
resistance to some heavy metals (cadmium, nickel, zinc) and metalloids (selenite,
tellurite, arsenate and arsenite) has been determined representing the first report
about heavy metal and metalloid resistance in a strain of the genus Azoarcus. In
this sense, the fact that selenite and tellurite resistance is couple to nanoparticles
formation have also a great biotechnological interest. Finally, it has been
demonstrated that Azoarcus sp. CIB is able to resist arsenate (ars genes) and to
use arsenite as supplementary energy source, under anaerobic conditions, and the
putative arx cluster, coding the anaerobic arsenite oxidase, has been characterized
for the first time in a heterotrophic strain, being related with the use of arsenite as
energy source and in arsenite resistance.La investigaci贸n ha sido financiada mediante los proyectos
BIO2012-39501 y BIO2016-79736