Factors influencing the fate of Salmonella in the plant and soil environment

Fresh fruits and vegetables are increasingly recognized as part of a healthy diet. However, disease outbreaks caused by Salmonella linked to fresh produce indicate that raw fruits and vegetables could be a vector for human pathogens. Contamination of fresh produce with Salmonella can occur along the whole production chain and one possible source is contaminated soil. Soil, rhizosphere and phyllosphere are heterogenous habitats where conditions can change quickly and survival of human pathogens in this environment is influenced by various biotic and abiotic factors. So far, the ecology of Salmonella in the environment is largely unknown and this thesis aimed at extending the knowledge of factors influencing the persistence of Salmonella in the soil-plant environment. In this thesis, microcosm and greenhouse experiments were conducted to analyze factors influencing the fate of Salmonella under defined conditions. Lettuce (Lactuca sativa cv. Tizian) was used as a model plant and Salmonella enterica serovar Typhimurium strain LT2 as a model human pathogen. 5. Typhimurium LT2 was inoculated into soil and its fate was monitored using cultivation-dependent and -independent methods. Among the factors investigated in this thesis, the influence of preadaptation, meaning the conditions which the bacteria encounter before their introduction into the analyzed environment, on the survival of 5. Typhimurium LT2 was investigated in soil microcosms. It was found that numbers of cultivable 5. Typhimurium LT2 cells were significantly higher in the treatment with preadaptation than in the respective treatmment without preadaptation, showing that preadaptation can prolong survival of this strain in soil. These results indicate that the medium used to pre-grow Salmonella before inoculation into soil influenced the ability to survive in soil in a strain-specific manner. Therefore, conditions which bacteria encounter before their introduction into the environment might have a major influence on their survival and should be considered also with respect to comparability between studies. Frisches Obst und GemOse sind Teil einer gesunden Ernahrung. Jedoch ktinnen diese Frischeprodukte, wenn sie roh verzehrt werden und mit Humanpathogenen kontaminiert sind, Krankheiten beim Menschen verursachen. Kontaminationen von Frischeprodukten mit bakteriellen Humanpathogenen wie Salmonella enterica ktinnen entlang der gesamten Produktionskette auftreten, und eine mtigliche Kontaminationsquelle ist der Boden. Die Rhizosphare und Phyllosphare von Pflanzen sowie der Boden sind sehr heterogene Habitate, deren Bedingungen sich schnell verandern ktinnen, und das Oberleben von Humanpathogenen in dieser Umwelt wird von vielen biotischen und abiotischen Faktoren beeinflusst. Bislang ist vieles Ober die Okologie von Salmonella in der Umwelt noch nicht bekannt und das Ziel dieser Arbeit war es, das Wissen darOber zu erweitern, welche Faktoren die Persistenz von Salmonella in der pflanzlichen Umwelt beeinflussen. In dieser Arbeit wurden in Mikrokosmos- und Gewachshausversuchen Faktoren untersucht, die das Oberleben von Salmonella unter definierten Bedingungen beeinflussen ktinnen. Kopfsalat (lactuca sativa cv. Tizian) wurde als Modellpflanze verwendet und Salmonella enterica serovar Typhimurium Stamm LT2 als Modellhumanpathogen. S. Typhimurium LT2 wurde in den Boden inokuliert und das Oberleben mithilfe kultivierungsabhangiger und -unabhängiger Methoden verfolgt. Zu den in dieser Arbeit untersuchten Faktoren gehtirt der Einfluss der Praadaption, d.h. der Bedingungen, denen Bakterien vor dem Einbringen in die untersuchte Umwelt ausgesetzt sind, auf das Oberleben von 5. Typhimurium LT2 sowie auf 5. Typhimurium Stamm 14028s und S. enterica Serovar Senftenberg. In Mikrokosmosexperimenten wurde gezeigt, dass die Anzahl kultivierbarer Zellen von S. Typhimurium LT2 nach Präadaption signifikant höher im Vergleich zur Kontrolle ohne Präadaption war. Dies zeigt, dass Präadaptation das Oberleben dieses Salmonella-Stamms im Boden fördert. Die Ergebnisse liefern einen Hinweis darauf, dass das für die Anzucht der Zellen für lnokulationsexperimente verwendete Medium einen stammspezifischen Effekt auf das Oberleben im Boden hat. Das bedeutet, dass die Bedingungen, denen Zellen vor der lnokulation ausgesetzt sind, einen großen Einfluss auf das Oberleben von Salmonella haben können. Im Hinblick auf die Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Studien ist dieses Ergebnis von Bedeutung.