Установлена геномная карта бактериальных генов, критически важных для колонизации растений полезными микробами

Исследователи, работая с бактерией, способствующей росту растений Pseudomonas simiae, идентифицировали 115 генов, которые при мутации негативно влияют на её способность колонизировать корневую систему растения.

Здоровье и развитие растения зависит от сложного сообщества окружающих его микробов. Выявляя бактериальные гены, которые могут изменять эффективность колонизации растений микробами, исследователи могут разрабатывать целевые подходы для улучшения здоровья и роста растений для ряда применений, включая увеличение урожайности биомассы для производства биотоплива.

На колонизацию корневой среды влияют микробы, живущие внутри растения (эндофиты), в почве и в узкой области взаимодействия корней с почвой (ризосфера). Чтобы лучше понять этот процесс, исследователи из Объединённого института генома (DOE Office of Science User Facility) и их коллеги из Медицинского института Говарда Хьюза при Университете Северной Каролины применили подход геномного мутагенеза транспозонами к моделирующей бактерии Pseudomonas simiae, используя модельное растение Arabidopsis thaliana.

С помощью метода рандомизированного штрихкодированного секвенирования транспозонов (RB-TnSeq) команда выявила:

• 115 генов, мутация в которых снижает способность к колонизации корней. Эти гены участвуют в метаболизме сахаров, синтезе клеточной стенки и подвижности.
• 243 гена, мутация в которых положительно влияет на колонизацию, многие из них, вероятно, участвуют в транспорте и метаболизме аминокислот.
• 43 гена, к которым нельзя было отнести какую-либо известную функцию. Исследователи предположили, что эти гены могут представлять новые, ещё не охарактеризованные функции или пути.

Работа демонстрирует, что метод RB-TnSeq можно применять для оценки колонизации корней растений бактериями in vivo.

Одной из главных проблем, возникающих в результате быстрого секвенирования, является определение функций новых генов. Подход RB-TnSeq может ускорить связывание новых генов с характеристиками и поведением, важными для миссий DOE, таких как понимание того, как микробы помогают (или мешают) росту культур, которые могут служить сырьём для биоэнергетики. Выявление фундаментальных генетических факторов, таких как 115 генов, негативно регулирующих взаимодействие микробов с корнями растений, поможет сосредоточить будущие усилия на продвижении этих исследований.