Although siderophore compounds are mainly biosynthesized as a response to iron deficiency in the environment, they also bind with other metals. A few studies have been conducted on the impact of heavy metals on the siderophore-mediated iron uptake by microbiome. Here, we investigated siderophore production by a variety of rhizosphere fungi under different concentrations of $Zn^{2+}$ ion. These strains were specifically isolated from the rhizosphere of Panax ginseng (Korean ginseng). The siderophore production of isolated fungi was investigated with chrome azurol S (CAS) assay liquid media amended with different concentrations of $Zn^{2+}$ (50 to $250{\mu}g/ml$). The percentage of siderophore units was quantified using the ultra-violet (UV) irradiation method. The results indicated that high concentrations of $Zn^{2+}$ ion increase the production of siderophore in iron-limited cultures. Maximum siderophore production by the fungal strains was detected at $Zn^{2+}$ ion concentration of $150{\mu}g/ml$ except for Mortierella sp., which had the highest siderophore production at $200{\mu}g/ml$. One potent siderophore-producing strain (Penicillium sp. JJHO) was strongly influenced by the presence of $Zn^{2+}$ ions and showed high identity to P. commune (100% using 18S-rRNA sequencing). The purified siderophores of the Penicillium sp. JJHO strain were chemically identified using UV, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometer (MALDI-TOF-MS) spectra.
Park, Yeal;Kim, Hyun Hee;Myeong-gu Yeo;Young-woo Seo;Han-cheol Koh;Young-gi Yang;Hyeon-Sook Cheong;Sung-jun Kim
Korean Journal of Microbiology
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v.30
no.4
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pp.286-290
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1992
The present study was performed to isolate the fluorescent pseudomonads from Kwang-Ju soil and to construct a mutant strain defective in siderophore biosynthesis. The siderophore-secreting pseudomonads were screened on Blue agar (Chrome Azuol S agar) plates and one strain of them was designated to Pseudominas fluorescens (P. fluorescens) PY002. To construct a mutant defective in siderophore biosynthesis, P. fluorescens PY002 was randomly mutagenized with a transposon Tn5. The location of Tn5 integrated into chromosomal of the mutants strain was determined by Southern blot analysis. The mutagenized strain showed non-fluorescent on a King's B agar plate and were defective in iron (III) acquisition ability.
Kim, Sang-Dal;Lee, Eun-Tag;Lim, Si-Kyu;Nam, Doo-Hyun;Khang, Yong-Ho
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.13
no.3
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pp.415-421
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2003
A bacterium, Pseudomonas fluorescens 2112, that is antagonistic against a red-pepper blight-causing fungus, Phytophthora capsici, was isolated from the local soil of Gyongju, Korea. This strain formed an orange-colored clear halo zone on chrome azurol S (CAS) blue agar, suggesting the production of a siderophore in addition to an antifungal antibiotic. The optimal culture conditions for siderophore production by P. fluorescens 2112 were 30-h cultivation at $25^{\circ}C$ and pH 6.5 in King's B medium. The presence of $20{\mu}g/ml\;of\;Fe^3+$ ion or EDDHA promoted the production of siderophore in King's B medium. The siderophore was purified from culture broth by CM-Sephadex C-25 and Sephadex G-25 column chromatographies. The UV spectra of the purified siderophore was the same as that of pyoverdins or pseudobactins. The molecular mass was 1,958 Da determined by FAB-rlass spectrometer, and the amino acid composition analysis showed that the purified siderophore consisted of glycine/threonine/serine/glutamic acid/alanine/lysine with the molar ratio of 3:2:1:1:1:1, DL-Threo-${\beta}$-hydroxyaspartic acid and $N^{\delta}$-hydroxyornithine, two of the essential constituents of pyoverdin, were also found. The purified siderophore pyoverdin showed strong in vitro and in vivo antagonistic activities against phytophthora blight-causing P. capsici. Especially in an in vivo pot test, the siderophore protected red-pepper Capsicum annum L. very well from the attack of P. capsici. These results indicated that the purified siderophore of P. fluorescens 2112 played a critical role in the biocontrol of the red-pepper blight disease, equivalent to treatment by P.fluorescens 2112 cells.
Park, Soo-Jung;Ju, Seong-A;Heo, Moon-Soo;Jung, Cho-Rok;Ju, Jin-Woo
The Journal of the Korean Society for Microbiology
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v.34
no.5
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pp.461-470
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1999
Growth under conditions of iron-restriction and the production of siderophore was examined in Vibrio mimicus ATCC 33653. This strain grew and multiplied in the presence of the high-affinity iron chelators ethylenediamine-di (o-hydroxyphenylacetic acid). Chrome azurol S (CAS) agar and solution were used to detect the production of siderophore under these condition. Siderophore could be detected in the iron-restricted culture supernatants. The siderophore was extracted from iron-restricted culture supernatants by phenol-chloroform-ether method and purified by Dowex ion-exchange and Sephadex G-25 gel filtracton chromatography. The purified siderophore was confirmed by paper chromatography and HPLC. The Purified siderophore enhanced the growth of V. mimicus when the bacterium was grown in iron limited medium. Injection of both the siderohore and the bacteria to mice resulted in more rapid death than that of the only bacteria. However, the siderophore did not show lethality to mice and any toxicity to cell line like HeLa and U937.
To isolate a bacterium that produces plant growth promoting hormone, a total of 29 bacteria were obtained from the soil in Gyeongsan, Korea. Among these, 14 strains were selected by their positive reaction on Salkowski to produce auxin. All of these were then tested for their property to produce siderophore using CAS (chrome azurol S) blue agar, and one was chosen for its ability to produce both, auxin and siderophore. This strain, denoted, AHl8, showed 1.5 times higher adventitious root induction rates than controls, using mung-beans. The strain also showed efficient biocontrol properties towards Fusarium-wilt of tomatoes in artificial pot assays. The strain was identified as Bacillus subtilis by 16s rDNA comparison and Biolog analyses. Growth and media conditions for Bacillus subtilis AH1 8 to highly produce siderophore were also investigated.
Previously, we isolated plant growth promoting rhizobacterium (PGPR) Bacillus licheniformis K11 which could produce auxin, cellulase and siderophore. The siderophore of B. licheniformis K11 $(siderophore_{K11})$ was determined to be a catechol type siderophore which is produced generally by Bacillus spp. B. licheniformis K11 could produce the siderophore most highly after 96 h of incubation under nutrient broth at $20^{\circ}C$ with initial pH 9.0. For the production of the $siderophore_{K11}$, trehalose and $NH_4Cl$ were the best carbon and nitrogen sources in Davis minimal medium, respectively. The $siderophore_{K11}$ was Produced in M9 medium (pH 9.0) after 4 days at $20^{\circ}C$, and purified from culture broth of B. licheniformis K11 by using Amberlite XAD-2, Sephadex LH-20 column chromatography, and reversed-phase HPLC. The $siderophore_{K11}$ had the biocontrol activity against spore germination of P. capsici and F. oxysporum on potato dextrose agar (PDA). The results indicate that the $siderophore_{K11}$ is an antifungal mechanism of B. licheniformis K11 against phytopathogenic fungi.
이글은 siderophore의 식물과의 관계에 집중될것이다. 독자들은 Neilands와 Leong의 review에서 많은 도움을 얻으리라 믿는다. 한편 siderophore의 또다른 면모(관점)에 관심이 있는 독자를 위하여 몇가지 참고문헌을 제시하고자 한다. 미생물에 의해 생성되는 siderophore의 종류및 화학성분에 관한 것, 철분을 포함하는 항생물질에 관한 것들이 있고 철분에 의한 조절기작의 최근의 분자 생물학적 연구도 있다. 그외에 철분의 흡수과정에 필요한 유전적 배경에 관한 것도 있다.
For the development of a multifunctional biocontrol agent, the siderophore-producing strain GL7 was isolated from a rhizosphere on chrome azurol S agar. The GL7 was identified as a strain of Pseudomonas fluorescents on the basis of their reactions to standard physicochemcial tests from Bergey's manual, API diagnostic test, and fatty acid analysis. P. fluorescents GL7 considerably inhibited spore germination and hyphal growth of phytopathogenic fungus Funsarium solani in a dual culture. In pot trials of bean with P. fluorescens GL7, the disease incidence was significantly reduced down to 5% from 70% of incidence in the untreated control. P. fluorescens GL7 also enhanced plant growth to nearly 1.5 times than that of the untreated control, promoting elongation and development of the roots. These results suggest that the plant growth-promoting P. fluorescens GL7 can play an important role in the biological control of soil-borne plant disease in a rhizosphere.
For prevention of atrophic rhinitis of swine by Bordetella bronchiseptica and fowl typhoid by Salmonella gallinarum, bacterial strains showing antimicrobial activity against those pathogenic bacteria were isolated from various samples collected at animal farms. Among 372 bacterial isolates strain TK3 showed the highest antibacterial activity against both pathogens, and was identified as Bacillus amyloliquefaciens by 16S rRNA gene sequence analysis. B. amyloliquefaciens TK3 could inhibit growth of both pathogens by secretion of antibacterial compounds such as siderophore, rhamnolipid and antimicrobial peptide. Production radius of siderophore on Chrome azurol S agar plate by strain TK3 was 0.53 cm after 14 days of incubation, and concentration of siderophore in King's B medium was 1.06 mmol/ml. It also secreted 82.4 mg/L of rhamnolipid, and antimicrobial peptide that completely inhibited growth of both pathogens at concentration of $30{\mu}l/ml$ in LB medium.
Pseudomonas fluorescens GL20 is a plant growth-promoting rhizobacterium that produces a large amount of hydroxamate siderophore under iron-limited conditions. The strain GL20 considerably inhibited the spore germination and hyphal growth of a plant pathogenic fungus, Fusarium solani, when iron was limited, significantly suppressed the root-rot disease on beans caused by F. solani, and enhanced the plant growth. The mechanism for the beneficial effect of strain GL20 on the disease suppression was due to the siderophore production, evidenced by mutant strains derived from the strain. Analysis of the outer membrane protein profile revealed that the growth of strain GL20 induced the synthesis of specific iron-regulated outer membrane proteins with molecular masses of 85- and 90 kDa as the high-affinity receptors for the ferric siderophore. In addition, a cross-feeding assay revealed the presence of multiple inducible receptors for heterologous siderophores in the strain. In order to induce increased efficacy and potential in biological control of plant disease, a siderophore-overproducing mutant, GL20-S207, was prepared by NTG mutagenesis. The mutant GL20-S207 produced nearly 2.3 times more siderophore than the parent strain. In pot trials of beans with F. solani, the mutant increased plant growth up to 1.5 times compared with that of the parent strain. These results suggest that the plant growth-promoting P. fluorescens GL20 and the genetically bred P. fluorescens GL20-S207 can play an important role in the biological control of soil-borne plant diseases in the rhizosphere.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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