Nauka

Rośliny stanowią dom dla szerokiej gamy drobnoustrojów, zwłaszcza w ich korzeniach. Z kolei społeczności te mogą zapewnić gospodarzom ważne korzyści. W badaniu tym zbadano, w jaki sposób genetyka roślin żywicielskich determinuje skład zbiorowisk bakteryjnych związanych z korzeniami roślin. W badaniu zidentyfikowano podstawowy zestaw szczepów bakteryjnych, które kolonizują korzenie prosa rózgowego. Wiele z tych bakterii różni się liczebnością w różnych genotypach roślin. Następnie w badaniu zmapowano geny w genomie gospodarza, które wydają się wpływać na obfitość tych drobnoustrojów. To mapowanie ujawniło, że geny zaangażowane w odporność gospodarza, rozwój roślin i sygnalizację hormonalną odgrywają rolę w sposobie, w jaki rośliny nabywają swój mikrobiom.

Wpływ

Rośliny polegają na swoich mikrobiomach do wykonywania funkcji życiowych. Naukowcy starają się hodować odmiany roślin, aby zwiększyć korzystne powiązania z bakteriami. Jednak naukowcy mają ograniczoną wiedzę na temat zakresu, w jakim genetyka gospodarza wpływa na skład mikrobiomu. To badanie wykazało, że genotyp żywiciela prosa rózgowego wpływa na dużą część mikrobiomu rośliny. W badaniu zidentyfikowano również geny prosa rózgowego, które wydają się wpływać na obfitość tych drobnoustrojów. Wyniki te mogą pomóc w opracowaniu lub wyhodowaniu odmian roślin, które tworzą silniejsze korzystne związki z ich mikrobiomami.

Streszczenie

Mikroflora związana z roślinami może znacząco przyczynić się do wzrostu i plonowania roślin. To, w jaki sposób zmienność genetyczna żywiciela wpływa na zespół korzenia i mikrobiomu, jest kwestią otwartą. W tym badaniu naukowcy zastosowali wspólne podejście ogrodowe z terenami w Teksasie, Missouri i Michigan, aby odkryć skład mikrobiomu korzeni prosa rózgowego, scharakteryzować wpływ środowiska w porównaniu z genetyką żywiciela na skład mikrobiomu korzenia i zidentyfikować domniemane loci w genomie gospodarza implikowało zróżnicowany skład mikrobiomu. W skład zespołu weszli naukowcy z University of Texas w Austin, HudsonAlpha Institute for Biotechnology, Joint Genome Institute w Lawrence Berkeley National Laboratory, University of Missouri i Michigan State University.

Dzięki wysiłkom związanym z sekwencjonowaniem w Joint Genome Institute naukowcy odkryli, że skład mikrobiomu korzeni prosa rózgowego jest w dużej mierze zależny od miejsca. Niemniej jednak istnieje konserwatywny zestaw bakterii rdzeniowych występujących w dużych ilościach na korzeniach w różnych miejscach. Większość z tych podstawowych drobnoustrojów różni się pod względem liczebności między genotypami gospodarza w sposób zależny od środowiska. Na koniec naukowcy wykorzystali ramy badania asocjacyjnego całego genomu (GWAS), aby zidentyfikować loci w genomie gospodarza związane z różną liczebnością tych drobnoustrojów. Zmienność genów zaangażowanych w odporność, rozwój i sygnalizację roślin była związana z różnicami w składzie mikrobiomu. Wyniki te zapewniają głębsze zrozumienie mechanizmów wykorzystywanych przez rośliny do modyfikowania ich mikrobiomu i otwierają drogę do hodowli roślin żywicielskich w celu dostosowania ich mikrobiomu.

Finansowanie

Badania te były wspierane przez Departament Energii Biuro Nauki, Biuro Badań Biologicznych i Środowiskowych; Długoterminowy Program Badań Ekologicznych Narodowej Fundacji Nauki; oraz Departament Rolnictwa Państwowy Instytut Wyżywienia i Rolnictwa.