Studju dwar it-tolleranza tal-melħ u l-alkali ta' batterju endofitiku minn Cistanche Deserticola (Pseudalkalibacillus Sp. A8)

 

Astratt

Għan:Biex tiżola batterji endofitiċi minnCistanche deserticolau tinvestiga l-mekkaniżmi potenzjali sottostanti t-tolleranza tal-melħ-alkali ta 'Pseudalkalibacillussp. A8.
Metodi:Il-batterji endofitiċi ġew iżolati bl-użu tal-metodu tal-plating tad-dilwizzjoni. Il-klassifikazzjoni tar-razza A8 kienet determinata minn karatteristiċi morfoloġiċi u sekwenzar tal-ġeni rRNA 16S. Imbagħad saru sekwenzar tal-ġenoma kollu u analiżi metabolomiċi.
Riżultati:Ħamsin razza batterika endofitika ġew iżolati minn friskiCistanche deserticolakampjuni, li jkopru 4 phyla, 8 klassijiet, u 35 ġeneru. Fosthom, ir-razza A8 hija l-ewwel waħdaPseudalkalibacillusspeċi iżolati minn pjanti, li juru tolleranza eċċezzjonali għall-melħ-alkali. Kien kapaċi jikber f'meded ta 'pH minn 6.0 sa 13.0 u konċentrazzjonijiet ta' NaCl sa 17%. L-annotazzjoni tal-ġenoma żvelat 10 ġeni assoċjati mar-reżistenza tal-melħ-alkali. Analiżi metabolomika f'kundizzjonijiet ta 'salinità għolja u pH għoli identifikat 186 metabolit differenzjali arrikkit f'seba' mogħdijiet funzjonali relatati mal-adattament tal-istress tal-melħ-alkali.
Konklużjoni:Dan l-istudju jipprovdi riżorsi mikrobjali ta 'valur għat-titjib tat-tolleranza tal-melħ-alkali tal-uċuħ tar-raba' u joffri appoġġ teoretiku għat-titjib tal-ħamrija salina-alkali permezz ta' mezzi mikrobjali. Hija tistabbilixxi wkoll is-sisien għall-fehim tal-mekkaniżmi molekulari ta 'batterji tolleranti għall-melħ-alkali.

Kliem ewlieni: Cistanche deserticola; batterji endofitiċi; tolleranza tal-melħ-alkali; sekwenzar tal-ġenoma kollu; UPLC–MS/MS

 

 

 

Cistanche deserticol fjura

Introduzzjoni

Is-salinizzazzjoni u l-alkalizzazzjoni tal-ħamrija huma sfidi globali ewlenin, li jikkontribwixxu b'mod sinifikanti għad-degradazzjoni tal-art u d-deżertifikazzjoni. Huwa stmat li madwar 20% tal-art li tinħarat tad-dinja hija affettwata mis-salinità fi gradi differenti, u ċ-Ċina biss tippossjedi 9.9 × 10⁷ ettari ta 'art salina-alkali-l-akbar fid-dinja. Ħamrija bħal din tipikament turi permeabilità fqira, fertilità baxxa, u nisġa iebsa, li tfixkel b'mod sever it-tkabbir u r-rendiment tal-għelejjel. Għalhekk, l-iżvilupp ta 'strateġiji effettivi għall-użu u t-titjib tal-ħamrija salina-alkali jibqa' kwistjoni kritika.

Studji reċenti jissuġġerixxu li inokulanti mikrobjali, partikolarment razez li jifilħu għall-melħ-alkali, jistgħu jtejbu t-tolleranza tal-uċuħ tar-raba 'u jtejbu l-proprjetajiet tal-ħamrija b'mod kosteffettiv u favur l-ambjent. Batterji endofitiċi - dawk li joqogħdu fit-tessuti tal-pjanti mingħajr ma jikkawżaw mard - jaqsmu karatteristiċi ekoloġiċi u fiżjoloġiċi mal-pjanti ospitanti tagħhom.Cistanche deserticola, pjanta parassitika li tgħix fid-deżert magħrufa għar-reżistenza estrema tal-melħ-alkali tagħha, hija sors promettenti għall-iżolament ta 'endophytes tolleranti għall-istress.

Dan l-istudju għandu l-għan li:

Iżola batterji endofitiċi minnCistanche deserticola;

Skrin għal razez tolleranti għall-melħ;

Esplora l-mekkaniżmi ta 'reżistenza għall-istress tar-razza magħżulaPseudalkalibacillussp. A8 permezz ta' analiżi tal-ġenoma kollu u metabolomika.

Cistanche deserticol fjura

Materjali u Metodi

1.1 Materjali

Kampjun tal-Pjanti: Cistanche deserticolamiġbura f'Marzu 2023 minn Xiquan Town, Jingtaixian, Baiyin, Provinċja ta 'Gansu, iċ-Ċina. Identifikat mill-Prof Guo Yehong, Università Agrikola ta 'Gansu.

Midja:TSB medju likwidu; solidifikat bl-użu ta' 20 g/L agar.

Reaġenti u Strumenti:NaClO ta' grad analitiku, KH₂PO₄, K₂HPO₄, buffer TAE; Spettrometru tal-massa Agilent QTOF 1290–6542, R-1001V evaporatur li jdur, ċentrifuga Neofuge 15R, PCR gradjent SureCycler 8800.

1.2 Iżolament ta 'Batterji Endofitiċi

FriskCistancheit-tessut kien sterilizzat fil-wiċċ u omoġenizzat. Dilwizzjonijiet serjali ġew ibbanjati fuq midja R2A, TSB, ISP-2, u 2216E. Il-kolonji ġew iżolati u ppurifikati permezz ta 'tliet sottokulturi, imbagħad maħżuna f'20% gliċerol f'-80 grad.

1.3 16Identifikazzjoni tal-Ġene S rRNA

Id-DNA ġenomika ġiet estratta u amplifikata bl-użu ta' primers universali 27F/1492R. Il-prodotti tal-PCR ġew sekwenzati u analizzati bl-użu tad-database EzBioCloud.

 

Cistanche bażi

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

 

1.4 Karatterizzazzjoni Fenotipika u Fiżjoloġika

SEM:Morfoloġija taċ-ċelluli osservata wara kisi tad-deheb.

Tolleranza NaCl:Tkabbir evalwat f'0-20% NaCl.

Tolleranza tal-pH:Tkabbir imkejjel f'pH 4-13.

Firxa tat-Temperatura:Tkabbir ittestjat f'4-50 grad .

1.5 Sekwenzar tal-Ġenoma Sħiħ

Strain A8 ġiet sekwenzata bl-użu tat-teknoloġija PacBio. L-assemblaġġ u l-annotazzjoni tal-ġenoma saru kontra sitt databases ewlenin (NR, Swiss-Prot, Pfam, EggNOG, GO, KEGG). Ġeni relatati mat-tolleranza tal-melħ-alkali ġew skrinjati.

1.6 Analiżi UPLC-MS/MS

Il-kampjuni ġew ikkultivati ​​taħt tliet kundizzjonijiet:

A: pH 7.2, NaCl 0.5%

B: pH 7.2, NaCl 14%

C: pH 13.0, NaCl 0.5%

Is-supernatanti ġew imnixxfa, maħlula fil-metanol, u analizzati bl-użu ta 'UPLC-MS/MS (ZORBAX Eclipse Plus C18, mod ta' jone pożittiv).

Riżultati u Analiżi

2.1 Iżolament ta 'Endophyte

Ħamsin razez ġew iżolati minnCistanche deserticola, li jappartjenu għal 4 phyla u 35 ġeneru.

2.2 Identifikazzjoni tar-Razza A8

16S rRNA sekwenza wriet 99.30% xebh ma 'Pseudalkalibacillus salsuginis. Analiżi filoġenetika kkonfermat bħala membru taPseudalkalibacillus. Morfoloġikament, il-kolonji kienu lixxi, isfar-kannella, forma ta 'virga (1-6 µm) b'fuzz ħafif taħt SEM.

Firxa tat-tkabbir:20–45 grad (ottimali: 30 grad)

Medda tal-pH:6–13 (ottimali: 9.0)

Firxa tal-melħ:0–17% NaCl (ottimali: 0–5%)

2.3 Analiżi tal-Ġenoma

Tul tal-ġenoma: 6,022,064 bp

Kontenut GC: 40.99%

Ġeni li jikkodifikaw il-proteini: 5,825 (82.5%)

tRNA/rRNA:76 tRNAs, 24 rRNAs

Valuri ANI:Kollha<95%, indicating a potential novel species.

Annotazzjoni COG:4,683 ġeni (80.39%)

Trasport/metaboliżmu ta' l-aċidu amminiku (556), metaboliżmu tal-karboidrati (501), traskrizzjoni (464), metaboliżmu tal-lipidi (440), metaboliżmu tal-koenzima (298), mekkaniżmi ta' difiża (100)

Ġeni ta' Tolleranza għall-Melħ-Alkali Identifikati:

Trasportatur tal-gliċina/betaine

Simporter tas-sodju

Antiporters

F0F1 ATP synthase

2.4 Analiżi Metabolomika

Identifikazzjoni tal-Metaboliti:986 metabolit totali misjuba

Analiżi OPLS-DA:Separazzjoni ċara bejn il-gruppi; R²X > 0.5, R²Y=1, Q² > 0.85,P< 0.005

Metaboliti Differenzjali:

186 total:

Grupp B: 96 (13 regolati 'l fuq, 83 regolati 'l isfel)

Grupp Ċ: 132 (41 regolati 'l fuq, 91 regolati 'l isfel)

49 upregulated kemm fil-B & C

196 metabolit espressi b'mod uniku f'B & C

246 metabolit totali upregulated jew uniċi

Arrikkiment tal-Mogħdija (KEGG):

Biosintesi sesquiterpenoid u triterpenoid

Metaboliżmu tal-purini

Biosintesi u degradazzjoni tal-lisina

Pantothenate u bijosintesi CoA

Metaboliżmu ta' l-arginine u proline

Bijosintesi sterojdi

Dawn ir-riżultati jissuġġerixxu li r-razza A8 tadatta għall-istress tal-melħ-alkali permezz ta 'regolamentazzjoni kemm ġenetika kif ukoll metabolika.

---

Konklużjoni

Dan l-istudju iżolat u identifikat b'suċċessPseudalkalibacillussp. A8 minnCistanche deserticola, speċi ġdida potenzjali li turi reżistenza qawwija għall-melħ-alkali. Permezz tal-ġenoma kollu u analiżi metabolomika, ġeni multipli u mogħdijiet metaboliċi ġew identifikati bħala kontributuri għall-adattament għall-istress tiegħu. Dawn is-sejbiet jipprovdu bażi teoretika għall-iżvilupp ta 'aġenti mikrobjali biex itejbu t-tolleranza tal-uċuħ tar-raba' u jirriklamaw ħamrija salina-alkali.

 

Referenzi

Wang Y., Wang Y., Zhang Q., et al.Saline-Alkali Ħamrija Proprjetà Mtejba mill-Effetti Sinerġistiċi ta 'Priestia aryabhattaiJL-5,Staphylococcus pseudoxylosusXW-4,Leymus chinensisu Mikrobijota tal-Ħamrija. Ġurnal Internazzjonali tax-Xjenzi Molekulari, 2023, 24(9): 7737.

Chen Wentao, Guo Lizhuo, Shan Bin, et al.Effetti tal-Emendi tal-Ħamrija fuq it-Tkabbir tal-Ħafur u l-Proprjetajiet Fiżiċi tal-Ħamrija f'Art Salina-Alkali. Ġurnal ta 'l-Università Agrikola ta' Gansu, 2024, 59(5): 136–144. (Biċ-Ċiniż)

Lu Yuxin, Yan Hong, Bai Yani, et al.Iżolament u Mekkaniżmu ta' Tolleranza ta' Melħ-Alkali ta'RhizobiumStrain BFL-3. Ġurnal tal-Bijoteknoloġija Agrikola, 2023, 31(7): 1501–1512. (Biċ-Ċiniż)

Yu Jiang, Wang Xinzhen, Wang Chun, et al.Applikazzjoni ta 'Salt-Alkali-TollerantCitrobacterStrain fil-Promozzjoni tat-Tkabbir tal-Pjanti u t-Tħaffir tal-Ġeni Tagħha ta' Tolleranza għall-Melħ-Alkali. Mikrobijoloġija Ċina, 2024, 51(3): 864–879. (Biċ-Ċiniż)

Wani ZA, Ashraf N., Mohiuddin T., et al.Simjożi tal-Pjanti-Endofitja: Perspettiva Ekoloġika. Mikrobijoloġija u Bijoteknoloġija Applikata, 2015, 99(7): 2955–2965.

Venieraki A., Dimou M., Katinakis P.Fungi endofitiċi li joqogħdu f'Pjanti Mediċinali għandhom il-kapaċità li jipproduċu l-istess metaboliti sekondarji farmakoloġikament attivi jew simili bħall-ospiti tagħhom. Ġurnal Elleniku għall-Protezzjoni tal-Pjanti, 2017, 10: 51–66.

Kummissjoni tal-Farmakopea Ċiniża.Farmakopea tar-Repubblika Popolari taċ-Ċina, Volum I. Beijing: China Medical Science Press, 2020: 79–80.(Biċ-Ċiniż)

Fu Kejian, Cui Yonghe, Huang Zhihua, et al.Screening, Identifikazzjoni u Mekkaniżmu Antagonistiku tal-Batterji tal-Bijokontroll Kontra l-Patoġenu tal-Iswed Shank tat-Tabakk. Ġurnal tal-Agrikoltura tan-Nofsinhar, 2023, 54(8): 2245–2256. (Biċ-Ċiniż)

Hu Chunhui, Xu Qing, Sun Xuan, et al.Metodi ta' Preparazzjoni ta' Diversi Kampjuni Bijoloġiċi Tipiċi għall-Mikroskopija Elettronika tal-Iskanjar. Xjenzi Agrikoli Hubei, 2016, 55(20): 5389–5392+5402. (Biċ-Ċiniż)