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Scientific Reports volume 13、記事番号: 9445 (2023) この記事を引用

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シュードモナドは代謝的に柔軟性があり、さまざまな植物宿主上で増殖できます。 しかし、宿主の乱交に必要な代謝適応は不明です。 今回我々は、RNAseqを利用し、2つの植物宿主であるトマトとトウモロコシの根滲出液に対するPseudomonas donghuensis P482のトランスクリプトーム応答を比較することで、この知識のギャップに対処した。 私たちの主な目的は、これら 2 つの回答の違いと共通点を特定することでした。 トマトの浸出液によってのみ上方制御される経路には、一酸化窒素の解毒、鉄硫黄クラスターの修復、シアン化物非感受性のシトクロムbdを介した呼吸、およびアミノおよび/または脂肪酸の異化が含まれる。 最初の 2 つは、試験植物の浸出液中に NO 供与体が存在することを示しています。 トウモロコシは、MexE RND 型排出ポンプの活性と銅耐性を特異的に誘導しました。 運動性に関連する遺伝子はトウモロコシによって誘導されましたが、トマトによって抑制されました。 滲出液に対する共通の反応は、植物由来の化合物とその生育環境由来の化合物の両方によって影響を受けるようです。ヒ素耐性とバクテリオフェリチン合成が上方制御される一方で、硫黄の同化、クエン酸第二鉄および/または他の鉄担体の感知、ヘムの獲得、および極性アミノ酸の輸送は下方制御されました。 私たちの結果は、植物関連微生物における宿主適応のメカニズムを探索するための方向性を提供します。

植物は、根から有機化合物の混合物を放出することにより、根圏の微生物群集に栄養を与えます1。 根の浸出液には、有機酸、アミノ酸、糖などの一次代謝産物と、生理活性またはシグナル伝達特性を持つ二次代謝産物が含まれています。 滲出液の正確な化学組成は植物種と植物の生理学的状態に依存し、後者は発育段階、栄養素の利用可能性、およびストレス因子の存在に依存します2。 浸出液の組成と植物の自然免疫の働きの違いにより、根の微生物叢の組成と活動が決まります3。

シュードモナス属細菌は、さまざまな植物宿主の根を含むさまざまな環境ニッチで繁殖できます。 その競争力には、代謝の柔軟性と、抗菌剤や鉄除去化合物などの幅広い二次代謝産物の生成が含まれます4。 多くの植物関連株は、植物の成長を促進し、非生物的ストレスを軽減し、病原体から植物を保護します5。 特定のシュードモナス株が定着できる植物の系統学的広がりに関する包括的な研究は存在しません。 しかし、特定のシュードモナドは、その起源とは異なる植物種または複数の作物に対して生物防除剤として有効であることが証明されており、シュードモナドがむしろ無差別に植物に定着する可能性があることが示唆されています6。

植物種が特徴的な微生物群集を選択する7、系統発生的により遠い植物宿主が最も特徴的な微生物叢集団をリクルートするという認識が高まっています8。 したがって、シュードモナドなどの一部の微生物の明らかな宿主の乱雑さは、細菌が複数の宿主に定着するため、または生理学的変化を受ける宿主との関係を維持するために必要な代謝変化について疑問を引き起こします。 ほとんどの研究は単一の宿主と微生物の相互作用のみを扱っているため、この問題に既存のデータで対処するのは困難です。 さらに、植物と微生物の相互作用における宿主特異性の決定要因は、共生根粒菌については詳しく研究されているが、宿主とあまり親密な関係を形成していない細菌ではほとんど注目されていない9。

Pseudomonas donghuensis P482 は、いくつかの細菌性および真菌性の植物病原体の増殖を阻害する生物防除株です 10,11。 この細菌はもともとトマト (Solanum lycopersicum L.) の根圏から分離されましたが、ジャガイモの根圏 12 や、この研究で示されているようにトウモロコシの根にも定着することができ、雑種における宿主適応形質を研究するための有望なモデルとなっています。根に定着する細菌。