Die Alginate-Produktion von Pseudomonas putida schafft ein hydriertes Mikroenvironment und trägt zur Biofilm-Architektur und Stress-Toleranz unter Wasser-begrenzenden Bedingungen bei.

Biofilme existieren in einer Vielzahl von Lebensräumen, die routinemäßig oder periodisch nicht mit Wasser gesättigt sind, und die Bewohner müssen Hinweise auf die Wasserverfügbarkeit (matrischer Stress) oder Osmolarität (Lösungsmittel-Stress) in ihre Lebensstrategien integrieren. Hier prüfen wir diese Hypothese, indem wir den Umfang untersuchen, in dem die Alginate-Produktion von Pseudomonas putida Stamm mt-2 und anderen fluoreszierenden Pseudomonaden als Reaktion auf Wasserbeschränkungen auftritt und wie die Anwesenheit von Alginate wiederum die Biofilmentwicklung und Stress-Toleranz beeinflusst. Die Gesamtexopolysaccharid (EPS)- und Alginate-Produktion nahm mit steigendem matrischem, jedoch nicht mit steigendem Lösungsmittel-Stress zu, und Alginate war ein signifikanter, jedoch nicht der Hauptbestandteil von EPS. Alginate beeinflusste die Biofilm-Architektur, was zu Biofilmen führte, die höher waren, weniger Oberfläche bedeckten und eine dickere EPS-Schicht an der Luftschnittstelle hatten als die von einem mt-2 algD-Mutanten unter Wasser-beschränkenden Bedingungen gebildeten, Eigenschaften, die zu weniger verdunstendem Wasserverlust beitragen könnten. Wir haben diese Möglichkeit untersucht und gezeigt, dass Alginate das Ausmaß des Wasserverlusts von Biofilmbewohnern verringert, indem wir einen Biosensor verwenden, um das Wasserpotential einzelner Zellen zu quantifizieren und das Ausmaß der dehydrationsbedingten Veränderungen in der Fettsäurezusammensetzung nach einem matrischen oder lösungsmittelbedingten Stressschock zu messen. Der Mangel an Alginate verringerte das Überleben bei Trockenheit nicht nur bei P. putida, sondern auch bei Pseudomonas aeruginosa PAO1 und Pseudomonas syringae pv. syringae B728a. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Pseudomonaden als Reaktion auf wasserbegrenzende Bedingungen Alginate produzieren, was die Biofilmentwicklung und die physiochemischen Eigenschaften von EPS beeinflusst. Kollektiv könnten diese Reaktionen die Aufrechterhaltung eines hydrierten Mikroenvironment erleichtern, die Bewohner vor Dehydrationsstress schützen und das Überleben erhöhen.