通过基因组代谢建模设计合成微生物社区,以增强植物微生物相互作用
Osiel S Gonçalves1, Christopher J Creevey2, Mateus F Santana3
1Grupo de Genômica Eco-evolutiva Microbiana, Laboratório de Genética Molecular de Microrganismos, Departamento de Microbiologia, Instituto de Biotecnologia Aplicada à Agropecuária, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, Minas Gerais, Brazil.
研究人员使用多基因组代谢建模设计了一种合成微生物社区 (SynCom),以提高作物产量. 这个最小的社区 (MinCom) 保留了促进植物生长的关键特征,并确定了农业应用的新型枢纽物种.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 农业科学 农业科学
- 代谢建模 代谢建模
背景情况:
- 研究了有益的微生物注射,通过操纵树根球微生物群体来提高作物生产率和抗压能力.
- 合成微生物群落 (SynComs) 提供了一种简化方法来模仿天然的微生物联盟,但设计它们需要了解微生物相互作用并选择兼容的物种.
- 在全面了解自然微生物群落和识别适合于有效SynCom开发的微生物方面仍然存在挑战.
研究的目的:
- 使用多基因组代谢建模设计一种合成微生物群落 (SynCom),以提高作物植物产量.
- 确定一个最小的社区 (MinCom),保留重要的代谢和植物相互作用功能.
- 根据微生物-微生物-植物相互作用,为SynComs选择新的中心物种.
主要方法:
- 利用来自Campos rupestres的270个元基因组组合基因组的多基因组代谢建模.
- 采用了有针对性的方法来选择一个最小的社区 (MinCom),重点关注基本代谢化合物和植物相关化合物.
- 基于微生物-微生物-植物相互作用进行了SynComs的in-silico选择,以确定枢纽物种.
主要成果:
- 将最初的社区规模减少了大约4.5倍,以创建一个最小的社区 (MinCom).
- 该MinCom保存了促进植物生长的关键基因,包括铁的获取,外聚糖的生产,溶解,固定,GABA的生产和IAA相关的甲酸代谢.
- 根据体相互作用分析,确定了SynComs的六种新型枢纽物种,包括Eremiobacterota和Verrucomicrobiota类的成员.
结论:
- 该研究促进了农业应用合成微生物群落的研究.
- 在-silico方法和识别的枢纽物种为开发定制SynComs提供了基础.
- 这些定制的SynComs有可能优化作物生产率并提高农业系统的应激弹性.
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