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Science:中英合作揭示拟南芥三萜化合物特异调控根系微生物组

已有 318 次阅读 2019-5-10 02:55 |个人分类:读文献|系统分类:科研笔记

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https://science.sciencemag.org/content/364/6440/eaau6389

继上周一,中科院遗传发育所白洋组与储成才组合作在水稻微生物组中取得突破进展,成果以Article形式发表于Nautre Biotechnology杂志,详见下文:

本周五,中科院遗传发育所白洋组与JIC的Anne Osbourn组合作在拟南芥代谢物调控根系微生物组领域取得重大突破,成果以Article形式于5月10日在线发表于Science杂志。

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新闻稿

中科院遗传发育所与John Innes Centre合作揭示拟南芥三萜化合物对植物根系微生物组的调控规律

植物不可移动,但在自然土壤中进化出了强大的适应能力,在根系招募大量种属特异且种类繁多的微生物(根系微生物组)。这些微生物参与植物吸收营养、抵抗疾病和非生物胁迫等重要生理过程。植物调控根系微生物组的机制对植物生长和健康非常重要,也是根系微生物组领域的研究热点。植物将20 ~ 30%的光合作用产物在根系合成化合物,是为了防御病原菌或资源浪费吗?这些化合物是否参与植物与根系微生物的互作过程,是否直接调控特异种类的根系微生物?这些问题一直没有明确的答案

中国科学院遗传与发育生物学研究、中国科学院-英国约翰英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心(CEPAMS)白洋课题组与John Innes Centre的Anne Osbourn课题组合作在 Science上发表文章,揭示了拟南芥三萜类化合物对根系微生物组的调控规律。该工作系统地解析了拟南芥中形成基因簇的三萜合成遗传网络。该网络的关键基因在植物根系特异表达,并具有潜力合成50多种未知的根系化合物(目前能稳定检测到的根系化合物大约300种)。与不能合成三萜的水稻和小麦相比,52%拟南芥特异的根系微生物组被三萜合成基因显著调控。通过分离培养的细菌资源库与纯化/合成的单种或混合化合物共培养,发现三萜化合物直接调控特异的根系细菌种类。同时根系细菌可以特异性修饰和利用拟南芥三萜化合物。该研究为利用植物天然化合物促进根系益生菌在绿色农业中的应用提供了理论依据

上述结果最初以Report形式投稿到Science杂志,编辑部和五位审稿人都对本工作给予了高度评价,认为非常出色且有重大科学意义。应编辑要求扩展为Research Article,于5月10在线发表于Science杂志(doi: 10.1126/science.aau6389)。Anne Osbourn组博士后黄安诚和白洋组博士研究生姜婷为共同第一作者,中国科学院遗传与发育生物学研究所、植物和微生物科学中英联合研究中心CEPAMS白洋研究员和John Innes Centre的Anne Osbourn教授为共同通讯作者。白洋组工程师刘永鑫、助理研究员曲宝原参与了本项目。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究项目,国家自然科学基金委国际合作研究与交流项目和中国科学院微生物组项目支持。

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拟南芥三萜化合物特异调控根系微生物组

Ancheng C. Huang#, Ting Jiang#, Yong-Xin Liu, Yue-Chen Bai, James Reed, Baoyuan Qu, Alain Goossens, Hans-Wilhelm Nützmann, Yang Bai, Anne Osbourn. (2019). A specialized metabolic network selectively modulates Arabidopsis root microbiota. Science. doi: https://doi.org/10.1126/science.aau6389

通讯作者简介

白洋简介

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白洋,博士,研究员,博士生导师

2005年毕业于武汉大学,2007年获得武汉大学植物发育生物学硕士学位,2010年在德国科隆大学获得植物发育生物学博士学位,2011—2015年博士后期间在德国马克斯普朗克植物育种研究所进行植物根系微生物组学的研究。2016年 5月至今,任中科院遗传与发育生物学所研究员,也是中国科学院-英国约翰英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心(CEPAMS)首位研究员。目前主要研究根系微生物组在植物抗病抗逆、营养高效等过程中的功能。在Science、Nature、Nature Biotechnology、Nature Methods、Nature Plants、Microbiome、GigaScience、Science China Life Sciences等杂志发表论文20余篇。

点击以下链接,观看视频版CEPAMS白洋组简介

https://v.qq.com/x/page/x0842fhrc5c.html

CEPAMS官页白洋组简介视频

实验室主页:http://bailab.genetics.ac.cn/

Anne Osbourn简介

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Anne Osbourn教授,英国约翰英纳斯中心(John Innes Centre,JIC)诺里奇研究园工业生物技术联盟(Norwich Research Park Industrial Biotechnology Alliance)主任,2019年4月17月入选第30界英国皇家科学院院士(Fellow of the Royal Society),研究方向为植物天然产物的生物合成(natural product biosynthesis),包括三萜生物合成通路的发现、基因组挖掘天然产物代谢通路、天然产物及类似物的药物开发等。在Scinece、PNAS、Annual Review of Genetics、Metabolic Engineering、New Phytologist等杂志发表79篇文章。

实验室主页:https://www.jic.ac.uk/people/anne-osbourn/

文章要点总结

植物塑造根系特异微生物组的机制

原标题:拟南芥三萜化合物特异调控根系微生物组

  1. 植物近30%的光合作用产物合成根系化合物,是为了防御病原菌或资源浪费吗?
  2. 拟南芥中三萜合成基因簇在根系特异表达,并具有潜力合成50多种未知的根系化合物;
  3. 与不能合成三萜的水稻和小麦相比,52%拟南芥特异的根系微生物组被三萜合成基因显著调控;
  4. 通过分离培养的细菌资源库与纯化/合成的单种或混合化合物共培养,发现三萜化合物直接调控特异的根系细菌种类;
  5. 根系细菌可以特异性修饰和利用拟南芥三萜化合物。

主编评语:中国科学院遗传与发育生物学研究/植物和微生物科学中英联合研究中心白洋课题组与英国约翰英纳斯中心的Anne Osbourn课题组合作在Science上发表文章,揭示了拟南芥三萜类化合物对根系微生物组的调控规律,该研究为利用植物天然化合物促进根系益生菌在绿色农业中的应用提供了理论依据。

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