科學(xué)家確定了植物根部微生物定植的關(guān)鍵基因

一些微生物可以形成稱為生物膜的薄膜。這些生物膜通過(guò)保護(hù)它們免受壓力(例如環(huán)境中缺乏營(yíng)養(yǎng)或有害物質(zhì))的影響，使它們比其他微生物更具優(yōu)勢(shì)。研究人員經(jīng)常關(guān)注病原體用來(lái)抵抗抗生素的生物膜。然而，一些生物膜可能對(duì)植物和其他宿主生物有幫助。在之前的工作中，研究人員發(fā)現(xiàn)Pantoeasp。YR343，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的細(xì)菌，形成堅(jiān)固的生物膜沿的根表面胡楊，所述包括柳樹(shù)和白楊樹(shù)的屬。科學(xué)家們對(duì)植物根部生物膜形成背后的機(jī)制知之甚少，尤其是在遺傳水平上。然而，研究發(fā)現(xiàn)稱為雙鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的酶是生物膜形成的關(guān)鍵。這項(xiàng)新研究確定了一種雙鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶 DGC2884，當(dāng)細(xì)菌定植根部并形成生物膜時(shí)，它會(huì)在植物存在時(shí)特異性表達(dá)。

影響

二鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶存在于多種細(xì)菌中。這些酶控制多種行為，包括細(xì)菌如何形成生物膜、引起疾病和移動(dòng)。這項(xiàng)研究表明，一種特殊的二鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶 DGC2884 在生物膜形成期間和細(xì)菌靠近植物時(shí)特別起作用。這項(xiàng)研究還確定了可能參與根系定植的基因，表明根系定植可能在遺傳水平上受到控制。這將有助于微生物學(xué)家和其他研究人員更好地了解細(xì)菌如何在根表面定植以及基因表達(dá)如何發(fā)揮作用。這些結(jié)果還可以幫助科學(xué)家研究對(duì)醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)很重要的微生物的類似行為。

概括

該研究使用啟動(dòng)子-報(bào)告基因構(gòu)建體來(lái)鑒定在植物存在下表達(dá)的二鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶 DGC2884。研究人員進(jìn)一步表征了這種酶，并確定當(dāng)過(guò)度表達(dá)時(shí)，它會(huì)影響胞外多糖的產(chǎn)生、生物膜的形成、運(yùn)動(dòng)性和薄膜的形成。他們還證明 DGC2884 的活性需要 N 端跨膜結(jié)構(gòu)域以及功能性 GGDEF 活性位點(diǎn)?；谂c泛菌中 DGC2884 過(guò)表達(dá)相關(guān)的表型sp.YR343，科學(xué)家們進(jìn)行了轉(zhuǎn)座子誘變，以鑒定在 DGC2884 過(guò)表達(dá)時(shí)不再表現(xiàn)出觀察到的獨(dú)特表型的基因。他們用這個(gè)篩選鑒定了 58 個(gè)不同的基因，并選擇了一個(gè)轉(zhuǎn)座子突變體的子集進(jìn)行進(jìn)一步表征。有趣的是，與野生型對(duì)照相比，影響 VI 型分泌的突變以及核苷二磷酸激酶和 ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的定植增加，而影響胞外多糖產(chǎn)生的突變導(dǎo)致定植減少。此外，他們發(fā)現(xiàn)一些突變體主要表現(xiàn)出根系定植模式的差異，而不是定植量，這表明某些根系定植模式可能在遺傳水平上受到調(diào)節(jié)。

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