Haloalkaliphile Derivat mill-Pjanti Minn Cistanche: Intuwizzjonijiet Ġenomiċi-Metabolomiċi Fir-Razza A8 Għal Ħamrija Salina-Alkali u Titjib tal-Għelejjel

Diskussjoni

 

L-istat attwali tar-riċerka dwar endophytes kultivabbli minn Cistanche....

Ir-riċerka dwar endophytes kultivabbli assoċjati ma 'Cistanche tibqa' limitata. Lin et al. [10] iżolat Streptomyces endofitiku (razza AC-2) u Penicillium chrysogenum minn għeruq Cistanche, b'dawn tal-aħħar juru attività newroprotettiva notevoli fiċ-ċelloli SH-SY5Y. Yu et al. [11] irrapporta li l-abbundanza u d-diversità tal-fungi endofitiċi kultivabbli f'Cistanche ivarjaw skont l-istaġun, l-oriġini u l-parti tal-pjanti mediċinali. Petrosyan et al. [12] wrew li l-endofiti taż-żerriegħa mill-holoparasite Cistanche phelypaea jistgħu jippromwovu t-tkabbir tal-pjanti u jagħtu karatteristiċi ta 'tolleranza għall-melħ. Madankollu, sa fejn nafu tagħna, batterji endofitiċi tolleranti għal alkaliphile u haloalkaliphile minn Cistanche ma ġewx irrappurtati qabel dan ix-xogħol.

 

Cistanche deserticola

 

 

 

Definizzjoni ta' haloalkaliphiles u strain ta' pożizzjonament A8

Madwar il-letteratura, "haloalkaliphiles" huma tipikament definiti bħala mikrobi bl-aħjar tkabbir f'konċentrazzjonijiet ta 'melħ Akbar minn jew ugwali għal 3% u pH Akbar minn jew ugwali għal 9.0; il-biċċa l-kbira tar-razez jittolleraw pH 7-11 u 0-15% salinità [13]. Strain A8 tikber bl-aħjar mod f'0-5% melħ u pH 9, li tappoġġja d-deżinjazzjoni preliminari tagħha bħala batterju haloalkaliphilic/alkalitollerant. B'mod notevoli, A8 żamm it-tkabbir f'pH 13, li huwa rari anke fost haloalkaliphiles. Filwaqt li mikrobi bħal dawn huma ġeneralment iżolati minn ambjenti salini jew alkalini (eż. sedimenti tal-lagi tal-melħ, salterns, il-Baħar Mejjet, sedimenti tal-mangrovja, u ħamrija riżosfera) [14], l-istudju tagħna jirrapporta A8 bħala l-ewwel Bacillaceae (psewdo-alkali-tolleranti għall-alkali, simili għall-alkalifili, Bacillaceae (psewdo-alkalifili ospitanti Bacillusches) (psewdo-alkalifiliċi li jospitaw Bacillusches).

Bażi mekkanistika għat-tolleranza tal-melħ-alkali f'A8

It-tolleranza tal-melħ-alkali hija mekkanikament kumplessa. Meta mqabbla ma 'batterji mhux tolleranti, razez tolleranti jattivaw b'mod aktar qawwi l-antiporters Na+/H+ u sistemi ta' trasport tal-joni relatati biex jirregolaw il-pressjoni osmotika intraċellulari, li jippermettu t-tkabbir f'kundizzjonijiet salini-alkalini [15]. L-analiżi tal-ġenoma ta’ A8 identifikat 10 klassijiet ta’ ġeni implikati fit-tolleranza tal-melħ-alkali, inklużi:

Trasportaturi għal soluti kompatibbli (eż., trasportaturi ta' glycine betaine) u ġeni ta' sintesi ta' trehalose;

Antiporters multipli (antiporters Na+/H+, antiporters bażiċi ta 'aċidu amminiku);

 

Trasportaturi tal-potassju u F0F1 ATP synthase.

 

Studji preċedenti juru li glycine betaine u trehalose huma mifruxa fil-halophiles bħala soluti kompatibbli għall-aġġustament osmotiku [15,16]. It-trasport tal-potassju u s-sistemi antiport jistgħu jaċidifikaw iċ-ċitoplasma biex itaffu l-istress elettrofiliku, u b'hekk itejbu r-reżiljenza ambjentali [4]. Id-dejta tagħna tappoġġja li A8 jikkoordina moduli ġenetiċi multipli biex jissintetizza livelli intraċellulari ogħla ta 'proline, glycine, betaine, u trehalose u biex jittrasporta joni Na+, K+, u H+, iżomm bilanċ osmotiku u jappoġġa funzjonijiet ċellulari normali taħt stress salin-alkalin.

Bijofilms, metaboliżmu sekondarju, u osmoadattament

Minħabba li t-trasport transmembrana jiddependi fuq il-proprjetajiet tal-membrana, il-formazzjoni tal-bijofilm hija marbuta mill-qrib mat-tolleranza tal-melħ-alkali. Wang et al. [17] wrew li razez jipproduċu aktar bijofilm taħt stress salin-alkalin biex itaffu l-ħsara tal-melħ. Evidenza traskriptomika u metabolika tissuġġerixxi li l-bijosintesi ta 'sesquiterpenes u triterpenes hija assoċjata ma' reżistenza għall-istress fil-pjanti [18,19]; mogħdijiet analogi jistgħu jaqsmu ma 'programmi ta' stress batterjali. Proline huwa solut kompatibbli ewlieni sintetizzat minn batterji bi tweġiba għal melħ għoli [20,21]. Fl-analiżi tal-arrikkiment tal-mogħdija tagħna ta 'metaboliti regolati 'l fuq u uniċi f'A8 taħt stress salin-alkalin, identifikajna:

Mogħdijiet tal-purini u sterojdi li jistgħu jtejbu s-sintesi tal-bijofilm u għalhekk it-tolleranza tal-melħ-alkali;

Rabtiet b'saħħithom bejn il-bijosintesi tas-sesquiterpene/triterpene u r-reżistenza għall-istress;

Metaboliżmu tal-lisina b'potenzjal li jnaqqas l-istress tal-melħ [22];

Mogħdijiet ta 'bijosintesi ta' Pantothenate u CoA li jżidu l-kapaċità enerġetika, li jalimentaw it-trasport ta 'jonji salini-alkali.

B'mod kollettiv, nipproponu li A8 juża strateġija multifatturali - modulazzjoni tal-membrana / bijofilm, akkumulazzjoni ta 'soluti kompatibbli, u omeostażi tal-joni - biex jirnexxu taħt pH u salinità estremi.

 

Il-cistanche ta 'Wecistanche jikkultivaw bażi f'Yuto, Xinjiang

Servizz ta 'Appoġġ Ta' Wecistanche-Għal aktar dettalji dwar il-kooperazzjoni
Email:wallence.suen@wecistanche.com

 

 

Motivazzjoni tar-riċerka għal Cistanche bħala wiċċ tar-raba' xjentifiku

 

Żvilupp tal-uċuħ tar-raba 'mikrobijomi: Bħala pjanta mediċinali oloparassitika adattata għal ħabitats aridi u ta' spiss salin, Cistanche jista 'jospita endofiti uniċi b'karatteristiċi aloalkalifiliċi eċċezzjonali. L-iżolament u l-ikkaratterizzazzjoni funzjonali ta' tali razez (eż., A8) jiftaħ toroq għat-tnissil assistit mill-mikrobijoma u l-iżvilupp ta' inokulanti biex tittejjeb il-kultivazzjoni ta' Cistanche fuq artijiet marġinali (salina-alkali).

Riabilitazzjoni tal-ħamrija u bijoinokulanti: Il-profil ta 'tolleranza A8 jissuġġerixxi potenzjal bħala razza tax-chassis għat-titjib tal-ħamrija salina-alkali. Provi fuq il-post jistgħu jittestjaw it-tilqim dirett f'ħamrija salina-alkali, jimmonitorjaw indiċi fiżiko-kimiċi biex jikkwantifikaw l-effetti ta 'titjib.

Titjib fil-prestazzjoni tal-pjanti: L-applikazzjoni ta 'A8 permezz ta' inokulazzjoni tar-riżosfera, sprej tal-weraq, jew drench tal-għeruq lill-hosts ta 'Cistanche jew lill-uċuħ tar-raba' infermiera tista' ttejjeb ir-reżistenza, is-sopravivenza u l-bijomassa tal-melħ-alkali, u tappoġġja direttament il-kultivazzjoni standardizzata u l-kwalità tal-materja prima.

Pipeline ta’ validazzjoni mekkanistiku: Integra ġenomika (raggruppamenti ta’ ġeni ta’ soluti antiporter/kompatibbli), metabolomika (firem ta’ solute u membrana-lipidi UPLC–MS/MS), u fenotipi (metriċi tal-bijofilm, kurvi tat-tkabbir f’pH 6–13 u 0–17% salinità) biex jiġu stabbiliti dossiers robusti ta’ mod ta’ azzjoni għal regolazzjoni u industrijali.

 

Xogħol futur

Studji futuri se jevalwaw A8 f'xenarji ta' applikazzjoni: inokulazzjoni diretta tal-ħamrija f'għelieqi salini–alkali b'kejl lonġitudinali tal-proprjetà tal-ħamrija; u interventi fil-livell tal-pjanti (tilqim tar-riżosfera, applikazzjoni tal-weraq, drench tal-għeruq) b'analiżi tat-tolleranza tal-melħ tal-pjanti għall-alkali. Din id-dejta se tippermetti valutazzjoni sħiħa tal-potenzjal ta' promozzjoni tal-pjanti ta' A8 u tappoġġja l-iżvilupp ta' fertilizzanti mikrobjali għall-kultivazzjoni ta' Cistanche u agrikoltura salina usa'.

 

Konklużjoni

 

Iżolajna 50 razza batterika endofitika kultivabbli minn Cistanche. Fosthom, ir-razza A8 hija, sa fejn nafu aħna, l-ewwel razza Bacillaceae simili għall-alkalifili u tolleranti għall-alkali (Bacillus psewdo-alkalifili) iżolata minn pjanta ospitanti. A8 jikber madwar 0-17% salinità (ottimali 0-5%) u pH 6.0-13.0 (ottimali pH 9) u jbiddel b'mod attiv il-pH tal-kultura lejn l-aħjar tkabbir tagħha. Analiżi metabolomika ġenomika u UPLC–MS/MS jikkonverġu biex jindikaw li A8 iżomm bilanċ osmotiku - u għalhekk funzjoni ċellulari normali - billi jissintetizza livelli elevati ta 'soluti kompatibbli (eż., betaine, proline, trehalose) u billi jittrasporta Na+, K+, u H+ permezz ta' antiporters multipli u sistemi ta 'trasport. Dawn l-għarfien jipprovdu pedament mekkanistiku għall-ingranaġġ tal-A8 fit-titjib tal-ħamrija salina-alkali, l-iżvilupp tal-fertilizzant mikrobjali, u t-titjib tat-tolleranza tal-melħ-alkali tal-pjanti, li joffru riżors strateġiku għar-riċerka tal-għelejjel Cistanche u l-kultivazzjoni standardizzata.

 

Referenzi

[10] Lin Z, Wen J, Zhu T, et al. Chrysogenamide A minn fungus endofitiku assoċjat ma' Cistanche deserticola u l-effett newroprotettiv tiegħu fuq iċ-ċelloli SH-SY5Y. Il-Ġurnal tal-Antibijotiċi. 2008;61(2):81–85.
[11] Yu J, Zhou F, Chen J, et al. Diversità ta 'fungi endofitiċi f'Cistanche. China Journal of Chinese Materia Medica. 2011;36(05):542–546. (biċ-Ċiniż)
[12] Petrosyan K, Thijs S, Piwowarczyk R, et al. Diversità u kapaċità potenzjali li tippromwovi t-tkabbir tal-pjanti tal-batterji endofitiċi taż-żerriegħa tal-holoparassita Cistanche phelypaea (Orobanchaceae). Rapporti Xjentifiċi. 2023;13(1):11835.
[13] Zhang S, Li Z, Yan Y, et al. Bacillus urumqiensis sp. nov., batterju moderatament haloalkaliphilic iżolat minn lag tal-melħ. Ġurnal Internazzjonali tal-Mikrobijoloġija Sistematika u Evoluttiva. 2016;66(6):2305–2312.
[14] Joshi A, Thite S, Karodi P, et al. Alkalihalobacterium elongatum gen. nov. sp. nov.: Batterju li jipproduċi antibijotiċi iżolat minn Lonar Lake u klassifikazzjoni mill-ġdid tal-ġeneru Alkalihalobacillus f'seba' ġeneri ġodda. Fruntieri fil-Mikrobijoloġija. 2021;12:722369.
[15] Qin Y, Druzhinina IS, Pan X, et al. Tolleranza tal-melħ tal-pjanti medjata b'mod mikrobjali u soluzzjonijiet ibbażati fuq mikrobijomi għall-agrikoltura salina. Avvanzi fil-Bijoteknoloġija. 2016;34(7):1245–1259.
[16] Liu W, Wang Q, Hou J, et al. Analiżi tal-ġenoma kollu tar-rhizobacterium Klebsiella sp. D5A. Rapporti Xjentifiċi. 2016;6:26710.
[17] Wang C, Pei J, Li H, et al. Mekkaniżmi tat-tolleranza tal-melħ f'Paenibacillus polymyxa SC2 u l-effetti tiegħu li jippromwovu t-tkabbir fuq in-nebbieta tal-qamħirrum taħt kundizzjonijiet tal-melħ. Riċerka Mikrobijoloġika. 2024;282:127639.
[18] Zhang C, Zhang C, Xu X, Liao M, et al. L-analiżi tat-traskriptome tipprovdi ħarsa lejn il-mekkaniżmi regolatorji sottostanti l-irkupru tal-ġerminazzjoni tal-polline f'temperatura għolja normali fil-banana selvaġġa (Musa itinerans). Fruntieri fix-Xjenza tal-Pjanti. 2023;14:1255418.
[19] Kong L, Chen P, Chang C. Reżistenza għan-nixfa u bijosintesi tal-ginsenoside bi tweġiba għall-aċidu abscisic f'Panax ginseng CA Meyer. Ġurnal Internazzjonali tax-Xjenzi Molekulari. 2023;24(11):9194.
[20] Xing Q, Zhang S, Tao X, et al. Il-polyextremophile Natranaerobius thermophilus jadotta strateġija doppja għal stress fit-tul tas-salinità, fl-istess ħin jakkumula soluti kompatibbli u K+. Mikrobijoloġija Applikata u Ambjentali. 2024;90(5):e0014524.
[21] Sunita K, Mishra I, Mishra J, et al. Metaboliti sekondarji minn riżobbatterji li jippromovu t-tkabbir tal-pjanti halotolleranti għat-titjib tal-istress tas-salinità fil-pjanti. Fruntieri fil-Mikrobijoloġija. 2020;11:567768.
[22] Arruda P, Barreto P. Kataboliżmu tal-lisina permezz tal-mogħdija tas-saccharopine: Enżimi u intermedji involuti fir-reazzjonijiet tal-pjanti għal stress abijotiku u bijotiku. Fruntieri fix-Xjenza tal-Pjanti. 2020;11:587.