The molecular mechanisms of plant recognition, colonization, and nutrient exchange between diazotrophic endophytes and plants are scarcely known. Herbaspirillum seropedicae is an endophytic bacterium capable of colonizing intercellular spaces of grasses such as rice and sugar cane. The genome of H. seropedicae strain SmR1 was sequenced and annotated by The Paraná State Genome Programme—GENOPAR. The genome is composed of a circular chromosome of 5,513,887 bp and contains a total of 4,804 genes. The genome sequence revealed that H. seropedicae is a highly versatile microorganism with capacity to metabolize a wide range of carbon and nitrogen sources and with possession of four distinct terminal oxidases. The genome contains a multitude of protein secretion systems, including type I, type II, type III, type V, and type VI secretion systems, and type IV pili, suggesting a high potential to interact with host plants. H. seropedicae is able to synthesize indole acetic acid as reflected by the four IAA biosynthetic pathways present. A gene coding for ACC deaminase, which may be involved in modulating the associated plant ethylene-signaling pathway, is also present. Genes for hemagglutinins/hemolysins/adhesins were found and may play a role in plant cell surface adhesion. These features may endow H. seropedicae with the ability to establish an endophytic life-style in a large number of plant species.

The Brazilian Atlantic Forest is one of the 25 biodiversity hot spots in the world. Although the diversity of its fauna and flora has been studied fairly well, little is known of its microbial communities. In this work, we analyzed the Atlantic Forest ecosystem to determine its bacterial biodiversity, using 16S rRNA gene sequencing, and correlated changes in deduced taxonomic profiles with the physicochemical characteristics of the soil. DNAs were purified from soil samples, and the 16S rRNA gene was amplified to construct libraries. Comparison of 754 independent 16S rRNA gene sequences from 10 soil samples collected along a transect in an altitude gradient showed the prevalence of Acidobacteria (63%), followed by Proteobacteria (25.2%), Gemmatimonadetes (1.6%), Actinobacteria (1.2%), Bacteroidetes (1%), Chloroflexi (0.66%), Nitrospira (0.4%), Planctomycetes (0.4%), Firmicutes (0.26%), and OP10 (0.13%). Forty-eight sequences (6.5%) represented unidentified bacteria. The Shannon diversity indices of the samples varied from 4.12 to 3.57, indicating that the soils have a high level of diversity. Statistical analysis showed that the bacterial diversity is influenced by factors such as altitude, Ca(2+)/Mg(2+) ratio, and Al(3+) and phosphorus content, which also affected the diversity within the same lineage. In the samples analyzed, pH had no significant impact on diversity.

Sugarcane is an important agricultural product of Brazil, with a total production of more than 500 million tons. Knowledge of the bacterial community associated with agricultural crops and the soil status is a decisive step towards understanding how microorganisms influence crop productivity. However, most studies aim to isolate endophytic or rhizosphere bacteria associated with the plant by culture-dependent approaches. Culture-independent approaches allow a more comprehensive view of entire bacterial communities in the environment. In the present study, we have used this approach to assess the bacterial community in the rhizosphere soil of sugarcane at different times and under different nitrogen fertilization conditions. At the high taxonomic level, few differences between samples were observed, with the phylum Proteobacteria (29.6%) predominating, followed by Acidobacteria (23.4%), Bacteroidetes (12.1%), Firmicutes (10.2%), and Actinobacteria (5.6%). The exception was the Verrucomicrobia phylum whose prevalence in N-fertilized soils was approximately 0.7% and increased to 5.2% in the non-fertilized soil, suggesting that this group may be an indicator of nitrogen availability in soils. However, at low taxonomic levels a higher diversity was found associated with plants receiving nitrogen fertilizer. Bacillus was the most predominant genus, accounting for 19.7% of all genera observed. Classically reported nitrogen-fixing and/or plant growth-promoting bacterial genera, such as Azospirillum, Rhizobium, Mesorhizobium, Bradyrhizobium, and Burkholderia were also found although at a lower prevalence.

Herbaspirillum rubrisubalbicans M1 causes the mottled stripe disease in sugarcane cv. B-4362. Inoculation of this cultivar with Herbaspirillum seropedicae SmR1 does not produce disease symptoms. A comparison of the genomic sequences of these closely related species may permit a better understanding of contrasting phenotype such as endophytic association and pathogenic life style. To achieve this goal, we constructed suppressive subtractive hybridization (SSH) libraries to identify DNA fragments present in one species and absent in the other. In a parallel approach, partial genomic sequence from H. rubrisubalbicans M1 was directly compared in silico with the H. seropedicae SmR1 genome. The genomic differences between the two organisms revealed by SSH suggested that lipopolysaccharide and adhesins are potential molecular factors involved in the different phenotypic behavior. The cluster wss probably involved in cellulose biosynthesis was found in H. rubrisubalbicans M1. Expression of this gene cluster was increased in H. rubrisubalbicans M1 cells attached to the surface of maize root, and knockout of wssD gene led to decrease in maize root surface attachment and endophytic colonization. The production of cellulose could be responsible for the maize attachment pattern of H. rubrisubalbicans M1 that is capable of outcompeting H. seropedicae SmR1.

Summary The genome of Azoarcus olearius DQS‐4 T , a N 2 ‐fixing Betaproteobacterium isolated from oil‐contaminated soil in Taiwan, was sequenced and compared with other Azoarcus strains. The genome sequence showed high synteny with Azoarcus sp. BH72, a model endophytic diazotroph, but low synteny with five non‐plant‐associated strains ( Azoarcus CIB, Azoarcus EBN1, Azoarcus KH32C, A. toluclasticus MF63 T and Azoarcus PA01). Average Nucleotide Identity (ANI) revealed that DQS‐4 T shares 98.98% identity with Azoarcus BH72, which should now be included in the species A. olearius . The genome of DQS‐4 T contained several genes related to plant colonization and plant growth promotion, such as nitrogen fixation, plant adhesion and root surface colonization. In accordance with the presence of these genes, DQS‐4 T colonized rice ( Oryza sativa ) and Setaria viridis , where it was observed within the intercellular spaces and aerenchyma mainly of the roots. Although they promote the growth of grasses, the mechanism(s) of plant growth promotion by A. olearius strains is unknown, as the genomes of DQS‐4 T and BH72 do not contain genes for indole acetic acid (IAA) synthesis nor phosphate solubilization. In spite of its original source, both the genome and behaviour of DQS‐4 T suggest that it has the capacity to be an endophytic, nitrogen‐fixing plant growth‐promoting bacterium.

A clone (LP001) expressing a new lipase gene was isolated from a metagenomic library of the Brazilian Atlantic Forest soil. The DNA insert of LP001 was fully sequenced, and 38 ORFs were identified. Comparison of ORFs, %G + C content and gene organization with sequenced bacterial genomes suggested that the fosmid DNA insert belongs to an organism of the Acidobacteria phylum. Protein domain analysis and inactivation by transposon insertion showed that the protein encoded by ORF29 was responsible for the lipase activity and was named LipAAc. The purified LipAAc lipase was capable of hydrolyzing a broad range of substrates, showing the highest activity against p-nitrophenol (pNP) decanoate. The lipase was active over a pH range of 5.0-10.0 and was insensitive to divalent cations. LipAAc is moderately thermostable with optimum temperature between 50 and 60 °C and was thermally activated (80% activity increase) after 1 h incubation at 50 °C. Phylogenetic analysis suggested that the LipAAc is a member of family I of bacterial lipases and clusters with other moderately thermostable lipases of this group. Comparisons of the DNA insert of fosmid LP001 with other acidobacterial genomes and sequence database suggest that lipAAc gene has a fungal origin and was acquired by horizontal transfer.

Herbaspirillum rubrisubalbicans was first identified as a bacterial plant pathogen, causing the mottled stripe disease in sugarcane. H. rubrisubalbicans can also associate with various plants of economic interest in a non pathogenic manner.A 21 kb DNA region of the H. rubrisubalbicans genome contains a cluster of 26 hrp/hrc genes encoding for the type three secretion system (T3SS) proteins. To investigate the contribution of T3SS to the plant-bacterial interaction process we generated mutant strains of H. rubrisubalbicans M1 carrying a Tn5 insertion in both the hrcN and hrpE genes. H. rubrisulbalbicans hrpE and hrcN mutant strains of the T3SS system failed to cause the mottled stripe disease in the sugarcane susceptible variety B-4362. These mutant strains also did not produce lesions on Vigna unguiculata leaves. Oryza sativa and Zea mays colonization experiments showed that mutations in hrpE and hrcN genes reduced the capacity of H. rubrisulbalbicans to colonize these plants, suggesting that hrpE and hrcN genes are involved in the endophytic colonization.Our results indicate that the T3SS of H. rubrisubalbicans is necessary for the development of the mottled stripe disease and endophytic colonization of rice.

Sugarcane is an economically important culture in Brazil.Endophytic bacteria live inside plants, and can provide many benefits to the plant host.We analyzed the bacterial diversity of sugarcane cultivar RB-72454 by cultivation-independent techniques.Total DNA from sugarcane stems from a commercial plantation located in Paraná State was extracted.Partial 16S rRNA genes were amplified and sequenced for library construction.Of 152 sequences obtained, 52% were similar to 16S rRNA from Pseudomonas sp, and 35.5% to Enterobacter sp.The genera Pantoea, Serratia, Citrobacter, and Klebsiella were also represented.The endophytic communities in these sugarcane samples were dominated by ©FUNPEC-RP www.funpecrp.com.

ABSTRACT Herbaspirillum lusitanum strain P6-12 (DSM 17154) is, so far, the only species of Herbaspirillum isolated from plant root nodules. Here we report a draft genome sequence of this organism.

Herbaspirillum seropedicae is a diazotrophic bacterium which associates endophytically with economically important gramineae. Flavonoids such as naringenin have been shown to have an effect on the interaction between H. seropedicae and its host plants. We used a high-throughput sequencing based method (RNA-Seq) to access the influence of naringenin on the whole transcriptome profile of H. seropedicae. Three hundred and four genes were downregulated and seventy seven were upregulated by naringenin. Data analysis revealed that genes related to bacterial flagella biosynthesis, chemotaxis and biosynthesis of peptidoglycan were repressed by naringenin. Moreover, genes involved in aromatic metabolism and multidrug transport efllux were actived.