发布日期：2024-12-08 07:03 点击次数：77
作家：Chenyu Sun, Bin Sun, Lin Chen, Meilin Zhang, Pingping Lu, Mengfan Wu, Quanhong Xue, Qiao Guo, Dejian Tang, Hangxian Lai
期刊：Cell Host & Microbe
技巧：2024.11.18
影响因子：30.3（2023）
著述选录根系分泌物不错通过重塑根际微生物组来促进植物滋长和督察健康，而根际微生物合成的纳米硒颗粒是否在植物微生物组主管中起着访佛的作用仍然未知。本筹划中，从栽种在富硒泥土中的玉米根际离别出或者合成纳米硒颗粒（SeNPs）的硒细菌。泥土外源施加SeNPs、细菌趋化性和生物膜造成现实标明，SeNPs以剂量依赖的面孔招募促生菌进而进步了植物性能。基于硒细菌合成群落现实、多组学分析和基因敲除考据，揭示了细菌-植物跨界信号级联介导的硒细菌高效合成SeNPs的机制：关节硒细菌芽孢杆菌产生的组胺信号刺激宿主植物根系分泌对香豆酸，硒细菌（如假单胞菌）的rpoS基因反映付香豆酸进而积极调控SeNPs的合成。本筹划揭示了一种招募宿主成心泥土微生物的新样式，为植物计议微生物组的定向主管提供了新的想路。
主要本色1.硒细菌合成的纳米硒或者招募促生菌
从富硒泥土中栽种的玉米根际离别出或者合成SeNPs的硒细菌。发现SeNPs或者以剂量依赖的面孔指点促生菌芽孢杆菌趋化性和生物膜造成。此外，向取自不同地区的自然泥土中外源施加SeNPs雷同或者富集宿主成心泥土微生物芽孢杆菌（图1）。这证明了SeNPs在招募宿主成心泥土微生物中的蹙迫作用。
图1
2.芽孢杆菌是植物-微生物互作介导硒细菌高效合成SeNPs的关节细菌
辩论到SeNPs对促生菌的召募和植物性能的进步呈现剂量依赖性效应，进一步揭示了植物-微生物系统中硒细菌高效合成SeNPs的机制。先前的筹划发现，合成微生物群落（SynComs）在促进植物滋长和督察植物健康方面比单菌效果更好。因此，咱们将不同属的硒细菌随即构建了多个SynComs，每个SynCom含有3-5种硒细菌而细胞数目保抓一致。领先，咱们测试了SynComs中的硒细菌之间是否存在互相作用促进SeNPs合成。发现单菌的SeNPs合成功率越高，由其构成的SynComs的SeNPs合成功率越高，但低于单菌。标明，硒细菌之间莫得平直互相作用促进SeNPs合成。
接下来，测试了植物根系分泌物是否参与调控硒细菌合成SeNPs。分根现实标明，在添加了滋长在灭菌泥土中的玉米根系分泌物后，通盘SynComs的SeNPs合成速度较不施加根系分泌物莫得彰着变化。然而，含有芽孢杆菌的SynComs（举例SynCom19）在添加了接种该SynComs的植物根系分泌物后，SeNPs合成功率显贵进步，并跳跃了在不含根系分泌物培养下的通盘单菌。咱们还将SynComs接种下的植物根系分泌物添加到亚硒酸盐溶液中，莫得不雅察到SeNPs的产生，这排斥了根系分泌物中的化合物将亚硒酸盐化学规复为SeNPs的可能性。
在SynCom19的菌株水平上进行了测试，发现添加Bacillus sp. ZY519接种下的植物根系分泌物加多了通盘SynCom19菌株成员的SeNPs合成速度。这种根系分泌物莫得彰着影响到SynCom19菌株成员的滋长。SynCom19其他成员菌株不具有该功能。上述狂妄标明，芽孢杆菌行动关节细菌介导植物根系的代谢重编程，特异性地刺激根际硒细菌合成SeNPs（图2）。
图2
3.芽孢杆菌产生的组胺是介导硒细菌高效合成SeNPs的低级跨界信号
进一步测试了不同硒细菌代谢居品介导的根系分泌物变化是否影响硒细菌合成SeNPs。发现添加Bacillus sp. ZY519代谢物刺激下的植物根系分泌物加多了通盘SynCom19菌株成员的SeNPs合成速度。为了松弛信号代谢物，对SynCom19菌株成员的代谢物进行非靶代谢组学分析。基于随即丛林、相反抒发分析和Mantel教师，Bacillus sp. ZY519产生的组胺被视为候选代谢物。通过组胺外源添加现实，证明了该物资是由芽孢杆菌产生的介导硒细菌高效合成SeNPs的低级跨界信号（图3）。
图3
4.植物产生的对香豆酸是介导硒细菌高效合成SeNPs的次级跨界信号
基于广靶代谢组学揭示了组胺指点的植物根系分泌物变化，不施加组胺为阴性对照，接种菌株ZY519为阳性对照。与阴性对照比拟，组胺施加和ZY519接种下的植物根系分泌物中对香豆酸偏执养殖物的相对丰采及VIP值更高。基于Mantel教师，发现对香豆酸偏执养殖物的相对丰采与硒细菌的SeNPs合成速度显贵计议。进一步对候选代谢物对香豆酸进行功能考据，发现该物资的施加能促进硒细菌合成SeNPs，标明植物根系产生的对香豆酸是介导硒细菌高效合成SeNPs的次级跨界信号（图4）。
图4
5.对香豆酸通过上调硒细菌中的RpoS基因的抒发积极调控SeNPs合成
为了揭示硒细菌反映植物根系分泌物进而积极调控SeNPs合成的分子调控机制，对施加和未施加对香豆酸的硒细菌进行了转录组学分析。咱们重心机议了Pseudomonas sp. ZY71，因为与其他硒细菌比拟，对香豆酸指点该菌株SeNPs合成功率的增幅最高。基于相反抒发分析和共抒发蚁合分析，松弛出了一个潜在的关节转录因子基因rpoS。通过基因敲除证明了其功能——根系分泌物对香豆酸以rpoS依赖的面孔介导Pseudomonas sp. ZY71高效合成SeNPs（图5）。此外，rpoS在组胺和对香豆酸介导的促生菌招募和植物促生中的作用也得回了考据。
图5
回来总之，本筹划揭示了一个波及特定微生物和植物代谢物的跨界信号级联介导根际硒细菌高效合成SeNPs的机制。该机制成心于宿主成心泥土微生物在植物根际富集，从而进步了植物的性能。本筹划为植物计议微生物组的定向主管提供了新的想路。
作家团队简介来航路说明团队连年来以功能微生物偏执代谢居品的根际微生物组及植物免疫调控为中枢，系统揭示了功能微生物介导下"植物-泥土-微生物"的互作计议，改善植物根际微生态的“功能微生物-土著微生物”互作机制及进步植物抗性、改善品性的“功能微生物-植物”互作机理，计议效果发表在Soil Biology and Biochemistry、Food Research International、Biology and Fertility of Soils、Plant and Soil等杂志上。
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植物香豆酸微生物SeNPs根系发布于：广东省声明：该文不雅点仅代表作家本东谈主，搜狐号系信息发布平台，搜狐仅提供信息存储空间劳动。