土壤的氧化还原状态决定了微生物甲基化和直头病的场内空间变化
A-Xiang Gao1, Chuan Chen1, Zi-Yu Gao2
1State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement and Utilization, Center of Agricultural Health, Academy for Advanced Interdisciplinary, Jiangsu Provincial Key Laboratory for Organic Solid Waste Utilization, Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization, College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, NO. 1 Weigang, Xuanwu district, Nanjing 210095, China.
土壤氧化还原潜力的微小变化驱动微生物甲基化,导致杂点性大米直头病. 增加土壤氧化还原潜力可以通过降低二甲基酸盐 (DMA) 水平来预防这种疾病.
科学领域:
- 环境微生物学 环境微生物学
- 植物病理学 植物病理学
- 地质化学 地质化学
背景情况:
- 在大米土壤中的微生物甲基化产生二甲基酸盐 (DMA),这是大米直头病的关键因素.
- 这种疾病在田间的分散分布还不太清楚.
- (As) 甲基化是由arsM基因调解的,该基因编码了酸S-adenosylmethionine甲基转移酶.
研究的目的:
- 调查米直头病严重程度的场内空间变化的原因.
- 为了确定土壤特性,微生物群落和物种化之间的关系.
- 确定有助于甲基化和疾病发展的微生物因素.
主要方法:
- 实地调查疾病严重程度,土壤氧化还原潜力,以及孔水/皮层物种.
- 微生物群落组成和arsM基因丰度的分析,使用安普利康测序.
- 在疾病和非疾病补丁中对arsM基因表达的meta-omics分析.
- 结构方程建模以确定关键影响因素.
主要成果:
- 疾病的严重程度与土壤氧化还原潜力,arsM基因丰度和孔水/皮DMA度空间相关.
- 土壤的氧化还原潜力是arsM基因丰富的主要驱动因素,影响了DMA水平.
- 不同的无氧细菌,特别是来自诸如Acidobacteriota和Chloroflexota之类的细菌,与高DMA度和疾病发病率有关.
- 有相当数量的arsM序列在疾病斑块中表达高,表明活性甲基化.
结论:
- 即使在无氧范围内的土壤氧化还原潜力的微小变化也会显著影响甲基化微生物种群和DMA生产.
- 这导致了在田间观察到的米直头病的斑点性.
- 提高土壤氧化还原潜力是缓解大米直头病的可行策略.
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