Bacterial gene diversity related to tryptophan metabolism and indole-3-acetic acid (IAA) production in the rhizosphere

Abstract

Desde hace años, las rizobacterias han suscitado interés por su capacidad de promover el crecimiento vegetal. Una de las hormonas que estas bacterias producen y que tiene uno de los principales papeles en esta promoción es el ácido indoleacético. En este trabajo, se recoge toda la evidencia registrada hasta el momento de las rutas de biosíntesis de esta hormona en rizobacterias, así como de su precursor, el aminoácido triptófano. Para cada una de las rutas y especies identificadas, se obtuvieron los genes y proteínas que intervienen en los diferentes puntos de cada ruta. A fin de analizar su diversidad, se realizó un estudio filogenético de cada una de las enzimas bajo estudio, se documentó su perfil proteico y se analizó la co-ocurrencia de rutas. Para estudiar su origen y evolución, se realizó a su vez una comparación con un marcador filogenético conocido (gyrB). Los resultados muestran una clara co-ocurrencia de enzimas y rutas, que en algunos casos puede ser explicada por la presencia de operones, así como ciertas divergencias en algunos casos en las comparaciones con los marcadores.

Des de fa anys, els rhizobacteris han suscitat interès per la seva capacitat de promoure el creixement vegetal. Una de les hormones que aquests bacteris produeixen i que té un dels principals papers en aquesta promoció és l'àcid indolacètic. En aquest treball, es recull tota l'evidència registrada fins al moment de les rutes de biosíntesi d'aquesta hormona en rhizobacteris, així com del seu precursor, l'aminoàcid triptòfan. Per a cadascuna de les rutes i espècies identificades, es van obtenir els gens i proteïnes que intervenen en els diferents punts de cada ruta. Per tal d'analitzar la seva diversitat, es va realitzar un estudi filogenètic de cadascuna dels enzims sota estudi, es va documentar el seu perfil proteic i es va analitzar la co-ocurrència de rutes. Per estudiar el seu origen i evolució, es va realitzar al seu torn una comparació amb un marcador filogenètic conegut (gyrB). Els resultats mostren una clara co-ocurrència d'enzims i rutes, que en alguns casos pot ser explicada per la presència d'operons, així com certes divergències en alguns casos en les comparacions amb els marcadors.

For years, growth-promoting rhizobacteria have been a topic of interest. Indole3-acetic acid or IAA is one of the principal hormones that can be find in these species. In this study, we have gathered all the evidence so far about IAA biosynthesis. Besides, we have followed the same procedure for the substrate of the IAA pathways (tryptophan). For each one of the identified species and pathways, genes and proteins sequences that are involved have been obtained. We have analyzed these gene pool diversity through phylogenetic analysis, and at the same time we have documented their protein profile and co-occurrence level. In order to study their origin and evolution, comparisons using the phylogenetic marker gyrB have been performed. Results show high co-occurrence (both at enzyme/pathway level), that in some cases can be justified attending to the existence of operons. Besides, several differences of interest have been found in the gyrB comparisons