Interference of Copper Sulphate in Growth of Erwinia amylovora

To understand the toxicity of copper salts on Erwinia amylovora, which are used in the control of fire blight, bacterial growth and cell metabolism was assayed with copper sulphate in the presence or absence of complex-forming compounds such as various amino acids or citrate. In minimal medium without amino acids copper sulphate strongly interfered with the growth of E. amylovora. A concentration of 15 μm CuSO4 resulted in about 50% growth inhibition. In contrast to a strong effect of streptomycin, copper ions barely killed the cells when incubated in minimal medium for 1 h. The addition of 4 g asparagine per litre relieved a‘bacteriostatic’effect of copper ions and allowed growth of the bacteria at 2 mm CuSO4. Other amino acids had a similar effect in the protection of E. amylovora against copper ions. This was in contrast to glycine betain, which was unable to suppress growth inhibition by CuSO4. Presumably, the free ammonium groups of amino acids participated in the protective effect. The addition of citrate, exceeding the amount of copper-ions, was also protective. Bioluminescence of E. amylovora cells was expressed via a constitutive promoter from the lux-operon of Vibrio fischeri. The light emission is dependent on active cell metabolism. In a novel approach to determine the immediate response of E. amylovora after the addition of copper sulphate, the change of bioluminescence was determined. Addition of copper ions to MM3 medium strongly affected the bioluminescence, but no change in light production was noticed, when citrate or asparagine were present in addition to copper sulphate. A decrease of bioluminescence to 50% was observed for 50 μm CuSO4 in the absence of amino acids. Zusammenfassung Einflus von Kupfersulfat auf das Wachstum von Erwinia amylovora Um die Toxizitat von Kupfersalzen, die bei der Bekampfung von Feuerbrand verwendet werden, auf Erwinia amylovora zu untersuchen, wurden das bakterielle Wachstum und der Zellstoffwechsel in Gegenwart von Kupfersulfat in An-oder Abwesenheit von Komplexbildnern wie verschiedene Aminosauren bzw. Zitrat gepruft. In Minimalmedium ohne Aminosauren hemmte Kupfersulfat das Wachstum von E. amylovora stark. Eine Konzentration von 15 μm verursachte eine Wachstumshemmung von etwa 50%. Im Gegensatz zu Streptomycin verringerten Kupferionen den Zelltiter kaum, wenn die Bakterien in Minimalmedium mit Kupfersulfat fur 1 h inkubiert wurden. Die Zugabe von 4 g Asparagin pro Liter hob einen‘bakteriostatischen’Effekt von Kupferionen auf und ermoglichte ein Wachstum der Bakterien bei 2mm CuSO4. Andere Amino-sauren hatten einen ahnlichen Effekt, E. amylovora gegen Kupferionen zu schutzen. Glycin-Betain war nicht in der Lage, die Wachstumshemmung durch CuSO4 zu verhindern. Wahrscheinlich sind die freien Ammoniumgruppen von Aminosauren am Schutzeffekt beteiligt. Die Zugabe von Zitrat im Uberschus zu den Kupferionen hatte ebenfalls einen Schutzeffekt. Biolumineszenz von E. amylovora wurde durch das lux-Operon von Vibrio fischeri und einem konstitutiven Promoter hervorgerufen. In einem neuartigen Ansatz wurde die Anderung der Biolumineszenz als unmittelbare Reaktion von E. amylovora auf Hemmung durch Kupfersulfat bestimmt. Zugabe von Kupferionen zu MM3-Medium veranderte die Biolumineszenz stark, jedoch wurde keine Anderung der Licht-produktion bemerkt, wenn Zitrat oder Asparagin zusatzlich zu Kupfersulfat vorhanden waren. In Abwesenheit von Aminosauren wurde eine Abnahme der Biolumineszenz um 50% fur 50μm CuSO4 beobachtet.