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PNAS:植物香豆素塑造拟南芥合成根系微生物组的组成

已有 413 次阅读 2019-11-4 15:17 |个人分类:读文献|系统分类:科研笔记

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各位同事,早上好,今天跟大家分享的是最近在PNAS上发表的一篇文章,文章的题目是:植物香豆素塑造拟南芥合成根系微生物组的组成。作者实验室是专注于开发植物代谢途径分子工程,以提高人类和植物的健康。Sattely实验室的工作获得了美国国立卫生研究院新创新者奖、美国能源部早期职业奖、HHMI-Simons学院学者奖、美国国防部高级研究计划局青年研究员奖和美国科学促进会梅森化学科学奖的认可

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植物根系光合产物分泌到根际,被微生物所利用。分泌物中有大量的糖、氨基酸、有机酸等,是土壤微生物维持和增殖的关键营养物质,可能导致植物根系中特定细菌类群比土壤生物群落富集。除了初级代谢物和富含碳的糖的外排,相关研究已经观察到植物有条件地分泌各种各样独特的次级代谢物,这些分子中有许多在植物养分获取和非生物抗逆性方面发挥了作用。铁缺陷条件下,分泌还原次级代谢物促进铁的吸收,关于分泌的植物分子如何介导跨界相互作用的了解较少。一些例子说明:植物分泌的代谢物可能调节特定的土壤微生物群的数量甚至功能,从而对寄主植物的生长发育不利或有利。黄酮类促进结瘤固氮,植物抗毒素促进内生菌,抑制病原菌,独脚金内酯促进菌根真菌菌丝的附着等等。尽管次生代谢物对宿主在生态和环境条件下的适应性有重要贡献,但他们对与植物根有关的共生细菌的结构的影响仍然知之甚少

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存在的主要技术问题:利用16S rRNA基因追踪不同环境中的菌株,遗传突变对代谢物的影响具有多效性,进而对微生物有多效性。水杨酸(SA)通过防御植物激素突变系影响土壤或无菌系统中生长的植物的根微生物组成。然而,利用植物激素突变系可能会对植物的代谢产生间接影响,导致根系微生物群落的转移,但原因不明。培养基质具有异质性,本研究采用水培的方法。

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原则:覆盖性全面,分类的多样性,分别都能够通过16S扩增检测到,在液体培养基里能够增殖 生长。 A重组菌分类信息 B培养基内菌7天后增长了约10倍

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A . 根据16S rRNA扩增子确定的SynCom主要成员在根相对于开始接种物的丰度的平均值的散点图(5个独立实验) ,星号是有一次没检测到定殖
B. 显示在重组体系中根的微生物与初始接种的差异,说明具有塑造性。
变形菌门的149、 1312、329 始终富集, 图B带星号的 在不同批次间波动比较大 , 444 、332 、563 厚壁菌门和放线菌长得不好

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A. 根系分泌物中特定代谢产物的特定合成途径。
B. NMDS分析, R两组R越接近1 说明组间的差异越大,p<0.01 才有显著性差异。

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菌株Z值的散点图,比较了各植物基因型与野生型在丰产条件下的差异。这里,菌株Z分数被定义为菌株之间读长计数的差异,根源突变体在每个样本(x i_mutant)和相应的同步增长野生型的根(μi_WT)在培养基中, (Z = (x i_mutant−μi_WT) /σi_WT)。 因为缺铁条件下,香豆素类分泌会增加,于是做了在缺铁条件下的比较 发现329有变化。

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A:  在铁缺陷条件下,香豆素的释放

B:三次试验中的两次实验说明铁缺陷引起微生物组变化。

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pdr9影响香豆素分泌, s8h和cyp82影响香豆素类型,fro模拟铁缺陷条件,只有f6’h1和pdr9突变体表现出差异,野生型主要为sideretin、fraxetin和esculetin; cyp82c4,主要分泌fraxetin和esculetin,s8h主要分泌esculetin和scopoletin

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A:去掉329的16s 分析 没差异 B:改变SynCom 329的优势不变。

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A: 抑菌试验

B:不可溶铁(三价铁) 可溶铁FeEDTA,过氧化氢酶处理

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