Elimination of GlnKAmtB affects serine biosynthesis and improves growth and stress tolerance of Escherichia coli under nutrient-rich conditions

Nitrogen is a most important nutrient resource for Escherichia coli and other bacteria that harbor the glnKamtB operon, a high-affinity ammonium uptake system highly interconnected with cellular metabolism. Although this system confers an advantage to bacteria when growing under nitrogen-limiting conditions, little is known about the impact of these genes on microbial fitness under nutrient-rich conditions. Here, the genetically tractable E. coli BW25113 strain and its glnKamtB-null mutant (JW0441) were used to analyze the impact of GlnK-AmtB on growth rates and oxidative stress tolerance. Strain JW0441 showed a shorter initial lag phase, higher growth rate, higher citrate synthase activity, higher oxidative stress tolerance and lower expression of serA than strain BW25113 under nutrient-rich conditions, suggesting a fitness cost to increase metabolic plasticity associated with serine metabolism. The overexpression of serA in strain JW0441 resulted in a decreased growth rate and stress tolerance in nutrient-rich conditions similar to that of strain BW25113, suggesting that the negative influence on bacterial fitness imposed by GlnK-AmtB can be traced to the control of serine biosynthesis. Finally, we discuss the potential applications of glnKamtB mutants in bioproduction processes.Fil: Frare, Romina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; ArgentinaFil: Stritzler, Margarita. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; ArgentinaFil: Pascuan, Cecilia Gabriela. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; ArgentinaFil: Liebrenz, Karen Ivana. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; ArgentinaFil: Galindo Sotomonte, Luisa. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cynthia. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; ArgentinaFil: Nikel, Pablo Iván. Technical University of Denmark; DinamarcaFil: Ayub, Nicolas Daniel. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo | Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Agrobiotecnologia y Biologia Molecular. Grupo Vinculado Instituto de Genetica "ewald A. Favret" Al Iabimo.; Argentin

Exploring the role of the NO‑detoxifying enzyme HmpA in the evolution of domesticated Alfalfa Rhizobia

We have previously shown the extensive loss of genes during the domestication of alfalfa rhizobia and the high nitrous oxide emission associated with the extreme genomic instability of commercial inoculants. In the present note, we describe the molecular mechanism involved in the evolution of alfalfa rhizobia. Genomic analysis showed that most of the gene losses in inoculants are due to large genomic deletions rather than to small deletions or point mutations, a fact consistent with recurrent DNA double-strand breaks (DSBs) at numerous locations throughout the microbial genome. Genetic analysis showed that the loss of the NO-detoxifying enzyme HmpA in inoculants results in growth inhibition and high DSB levels under nitrosative stress, and large genomic deletions in planta but not in the soil. Therefore, besides its known function in the effective establishment of the symbiosis, HmpA can play a critical role in the preservation of the genomic integrity of alfalfa rhizobia under host-derived nitrosative stress.Instituto de BiotecnologíaFil: Frare, Romina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Frare, Romina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Frare, Romina Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pascuan, Cecilia Gabriela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Pascuan, Cecilia Gabriela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Pascuan, Cecilia Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Galindo Sotomonte, Luisa Fernanda. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Galindo Sotomonte, Luisa Fernanda. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Galindo Sotomonte, Luisa Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: McCormick, Wayne. Ottawa Research and Development Centre; CanadáFil: Soto, Gabriela Cinthia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cinthia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cinthia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ayub, Nicolás Daniel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ayub, Nicolás Daniel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Ayub, Nicolás Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

CRISPR/Cas9-mediated knockout of a polyester synthase-like gene delays flowering time in alfalfa

Alfalfa (Medicago sativa), commonly known as the “Queen of Forages”, is the main source of plant protein for meat and milk production systems worldwide. Since alfalfa is a perennial vegetative-harvest forage, delaying flowering is a promising strategy to increase alfalfa biomass yield and quality (Adhikari et al. 2019). The production of transgenic alfalfa either overexpressing or underexpressing different genes has led to delayed flowering phenotypes (Lorenzo et al. 2020; Ma et al. 2021). Unfortunately, the deregulation of transgenic events involves long-term and expensive procedures that limit their commercial utilization. The recently described increased efficiency of the CRISPR/Cas9 system in regenerative alfalfa allowed full allelic knockout of target genes, and the production of edited alfalfa plants (Stritzler et al. 2022), opening the way for a new generation of transgene-free alfalfa varieties displaying delayed flowering.Instituto de BiotecnologíaFil: Galindo Sotomonte, Luisa Fernanda. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Galindo Sotomonte, Luisa Fernanda. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Galindo Sotomonte, Luisa Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Jozefkowicz, Cintia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Jozefkowicz, Cintia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Jozefkowicz, Cintia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gomez, Maria Cristina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Gomez, Maria Cristina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Gomez, Maria Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Stritzler, Margarita. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Stritzler, Margarita. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Stritzler, Margarita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Frare, Romina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Frare, Romina Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Frare, Romina Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bottero, Ana Emilia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Bottero, Ana Emilia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Bottero, Ana Emilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tajima, Hiromi. University of California, Davis. Department of Plant Sciences; Estados UnidosFil: Blumwald, Eduardo. University of California, Davis. Department of Plant Sciences; Estados UnidosFil: Ayub, Nicolás Daniel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ayub, Nicolás Daniel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Ayub, Nicolás Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cynthia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cynthia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Genética; ArgentinaFil: Soto, Gabriela Cynthia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin